能源是社会运转、发展,人类赖以生存的基石。煤炭、石油这些作为常规的化石能源的大量开采及消耗,使之即将面临枯竭。因此,开发非常规能源变得十分必要,其中油页岩具有很高的应用价值,其开采及利用量也在逐渐增加。受我国油页岩资源分布、水资源以及环境等因素的影响,湿法分选油页岩技术在工业应用上存在着诸多问题,研究高效干法流态化分选油页岩成为迫切需要。本文结合低品质油页岩提质的研究现状和油页岩无机矿物赋存规律、结构特征,采用硅铁矿粉和油页岩矿粉混合重介质在上升气流驱动下形成高密度微泡均匀的流化环境,并基于实际分选中物料沉物组分对于分选效果的影响,实现低品质油页岩的浓相流态化下高密度分选提质的有效强化机制。研究了形成均匀稳定的混合加重质时的硅铁矿粉的粒级优化、油页岩矿粉的物性参数以及两种混合颗粒的级配规律,确定了混合加重质的主导粒级,明确了硅铁矿粉和油页岩矿粉加重质的混合机制;结合气固两相理论,探究了气固高密度分选流化床中混合加重质的膨胀行为,针对气固高密度分选流化床中的密度分布特征以及床层稳定性进行了研究,明确了浓相高密度流化床密度范围调控的操作条件。同时在此基础上研究了高密度分选流化床床层密度的时域特征,随着操作气速的增加床层密度波动加剧,床层密度分布不均匀,波动幅值较大,波动的周期较长。通过研究不同操作条件下沉物组分和气流动能的交互作用对床层特性的影响,阐明了沉物组分对改善流化状态的协同效应;分析了沉物层下床层压降力信号波动的时域特征与频域特征,阐述了高密度分选流化床床层压力扰动行为;基于对沉物组分对床层密度波动的影响,采用正交试验研究分析揭示了沉物组分各操作参数对高密度分选流化床床层稳定性的扰动行为,构建了床层稳定性与沉物层特征之间相应的数学模型,确定了物料沉物组分优化配置方案。基于上述研究,采用Box-Behnken响应曲面法研究了油页岩沉物组分在不同操作条件下对低品质油页岩分选效果的交互作用及其显著性,确定了浓相高密度分选流化床对低品质油页岩提质的最佳操作范围。试验中最佳分选效果为精矿产率为34.44%,含油率为9.34%,尾矿产率为65.56%,含油率为1.18%,分选密度为2.48g/cm~3,分选可能偏差E为0.053。该论文有图47幅,表16个,参考文献112篇。