大宗工业废弃物的综合利用是解决因工业固体废料堆存而带来环境污染和安全隐患的治本之策。发电厂的粉煤灰除了一般意义的粉尘空气污染以外,粉煤灰因其中含有微量的重金属和极少量的放射性物质,在外界环境的长期作用下还会深入地层对水和土壤造成严重污染,且容易发生地质灾害。目前粉煤灰的传统处理方法已经不再适合当前的环保要求。粉煤灰中含有多种有用物质,如微玻璃珠、高铝粉、炭粉等,有效采集并分离这些物质可以大幅提高粉煤灰的经济价值。粉煤灰的综合利用不仅能使得粉煤灰变废为宝,而且对于保护环境有着更为重要的意义。本文重点研究传统干式气流分选粉煤灰方法中固体颗粒与气体组成的两相流流动问题。在两相流分级的理论模型与经验模型的基础上,主要针对10μm、50μm、 250μm三种不同粒径固体颗粒在空气中的运动建立了更加完善的数学模型和进行了相关的后期实验研究。在数值计算方面,基于流体力学理论,系统性、条理性地推导和演绎了两相流的控制方程,并利用MATLAB软件,分别模拟出三种固体颗粒受各种不同力的影响水平,同时模拟出三种不同粒径的颗粒在气流中处于悬浮状态时分选速度分别为0.3m/s、1.38m/s、2.46m/s。本文还利用Fluent软件模拟了三种不同喷射流流量下的流化域形状,得出最佳喷射流量为1.5m3/h。本研究中的粉煤灰采集分级分离实验装置根据气流分选原理而自行设计。在实验研究方面,设计制作了实体装置模型,该部分主要针对系统模型的工作原理、结构设计、模型制作过程进行详细讨论；实验结果表明,分选效果明显,第一级分离出的玻璃微珠的比例很高,第二级分选出的粉煤灰的细度达到了粉煤灰二级国家标准。第三极分级口的细度达到了粉煤灰三三级国家标准。然后将模拟结果与实验数据进行了比较,验证相关模型的可靠性、准确性,对优化分级器结构,提高分级器分选效率具有重要的意义。