煤炭是世界上的主要能源，对世界的经济发展发挥着至关重要的作用。作为煤炭产业的重要组成部分，煤炭的洗选加工为保证煤炭清洁利用奠定了基础。受我国煤炭资源分布、投资成本以及煤炭性质的影响，湿法分选技术在工业应用上仍存在一定的瓶颈，研究高效的干法选煤技术已十分迫切。气固流化床分选技术是代表性的干法分选技术之一，已成功取得了工业应用。然而，较高的床层条件下，GeldartB类加重质气气固分选流化床中的气泡尺寸偏大，床层密度稳定性偏差，制约了床层高度的进一步增加，一定程度上限制了床层的分选空间。因此，本课题拟采用GeldartA类加重质，提高床层中乳化相的比例，减小气泡相的比例，实现床层密度稳定性以及分选机床层高度的提高。在上述研究的基础上，采用GeldartC类超细煤粉作为添加剂，降低流化床中加重质的平均密度和粒度，提高床层中乳化相的比例，进一步拓宽床层密度的调控范围，为工业上煤炭的高效分选提供理论基础。
　　结合操作气速与床层压降的关联曲线，研究了床层高度对GeldartA类颗粒最小流化速度的影响，比较了GeldartA类与GeldartB加重质的最小流化速度变化规律的差异，结果表明床层高度的变化对A类加重质中最小流化速度影响程度较低。通过汇总文献中A类颗粒的最小流化速度数据，比较了不同最小流化速度模型的预测误差，进一步选取了适用于A类加重质的最小流化速度预测模型。
　　针对GeldartA类加重质分选流化床中的气泡运动行为进行了详细研究，分析了A类加重质流化床中气泡的分布特征，绘制了气泡运动的生长曲线，进一步比较了A类加重质与B类加重质中的气泡运动行为的差异，结果表明A类加重质的气泡尺寸较小，随着床层高度的增加呈现先增加后稳定的特征。针对Darton提出气泡生长模型对A类颗粒流化床中气泡尺寸预测的不足，优化了A类加重质气泡生长模型。结合气泡生长模型，进一步建立了气泡的运动速度模型。结果表明，建立的气泡运动模型可以较为准确地预测气泡尺寸和运动速度，为理解气泡的运动行为提供了理论基础。
　　结合上述最小流化速度和气泡运动行为的研究，探索了GeldartA类加重质床层膨胀特征，运用床层塌落曲线分析了乳化相和气泡相的变化规律。结合气固流化床的两相理论，进一步建立了适用于A类加重质的床层膨胀预测模型，研究结果表明试验值与理论值的差异性较小，误差可以控制在10%，模型的预测精度较高，具有较高的可靠性，可以准确的预测床层膨胀行为，为理解床层的分布特征提供了理论基础，有助于建立适用于A类加重质的密度预测模型。
　　在上述研究的基础上，系统研究了GeldartA类加重质气固分选流化床中的床层密度分布以及密度稳定性。分析了A类加重质流化床中床层密度在径向与轴向的变化规律，比较了A类加重质与B类加重质中床层密度分布的差异，结果表明A类加重质中的床层密度分布更为均匀，轴向上的密度差异较低。结合上述床层膨胀行为的研究，建立了A类加重质流化床中的床层密度的预测模型。通过与床层密度的试验数据对比，进一步修正了床层密度的预测模型，提高模型预测的准确性。在密度分布研究的基础上，针对床层密度的稳定性开展了详细地研究，分析了床层密度在时域特征，研究了床层密度方差的变化规律，并采用床层密度的概率分布以及累计曲线分布对床层密度的稳定性进一步研究。结果表明，A类加重质流化床中的密度分布均匀稳定，密度波动程度较低，为实现矿物的稳定分选提供了理论依据。
　　针对GeldartA类加重质流化床中的分选密度进行了研究，验证上述的床层密度预测模型。通过分析矿物在流化床中的受力特性，建立了矿物在气固分选流化床中的理论分选密度模型，比较了A类与B类加重质在适宜气速条件下的理论分选密度的差异。利用测力计对矿物在A类加重质流化床中的受力特性进行研究，进一步验证了分选密度预测的可靠性。结合模拟矿物在气固流化床中的分选试验，比较了分选密度预测值与试验值，进一步表明A类气固流化床中的分选密度模型的可靠性较高，可以准确地预测矿物的实际分选密度。
　　采用GeldartC类超细煤粉作为添加剂，对GeldartA类加重质流化床中的密度调控范围进行了优化，研究了超细煤粉添加对乳化相以及整体床层膨胀特性的影响，分析了床层密度以及分选密度的变化规律。结果表明，超细煤粉的添加可以使模拟矿物实际的分选密度维持在1.5~2.0g/cm3，提高了A类加重质流化床中的分选密度调节范围，达到了工业的要求，实现了预期的目标，进一步提高了A类加重质在煤炭分选领域的适应性，证明了C类超细煤粉作为添加剂拓宽A类加重质分选密度的可行性，为推动A类加重质在气固流化床干法分选领域的应用提供了理论依据。