大型机械搅拌式浮选机具有选矿处理能力强、单位容积功耗小等优点,在选矿行业中的应用越来越广泛。目前,大型浮选机一般都是通过参照小型浮选机的机械结构,按照比例放大关系进行设计,尚未从内部流场层面进行精细化的设计,基本上还处于经验性设计阶段。机械搅拌式浮选机的内部流动是由矿物颗粒、浮选药剂、气泡和水等构成的复杂气固液三相湍流流动,其浮选过程涉及到多种物理过程,其中多相流动过程是浮选机内部的基本物理过程,其多相流体动力学特性决定了浮选机的主要浮选动力学性能。本文通过对浮选机内部多相流动特性的研究,寻求浮选机工作参数与流场特征以及浮选动力学参数之间的关系,为浮选机的结构设计和优化运行提供理论依据和技术指导。针对镍矿的浮选过程,论文对JFC-150型浮选机内部流动特性与浮选动力学性能展开系统的研究,主要内容如下：1)根据机械搅拌式浮选机的结构特点以及浮选作业过程其内部的多相流场特征,忽略了泡沫层对流场结构的影响,对浮选机内部流动区域进行了简化,并将其划分为矿浆-空气混合区、矿化气泡输运区和非目的矿粒沉降分离区三个区域；2)基于多相流基本理论和矿浆-气泡的流动特征,忽略浮选药剂对矿浆与气泡的作用,对大型机械搅拌式浮选机内部多相流动进行了深入研究,提出了采用Mixture多相流模型和RNG k-ε湍流模型对浮选机内部流场进行描述,通过对一种小型浮选机的流场解析和实验分析,论证了上述流动模型对机械搅拌式浮选机流场模拟的可行性；3)采用上述模型和方法,利用FLUENT软件对JFC-150型浮选机在8种不同叶轮转速、9种不同浮选充气压力情况下的浮选机内部多相流进行了流场数值模拟与分析,获得了叶轮转速和浮选充气压力对浮选机内流特性的影响规律以及与浮选动力学参数之间的关系；4)基于脉冲浓度的思想和停留时间分布的数学模型,在稳态流场的基础上,采用二步法,对脉冲示踪物在浮选机内的运动进行了非定常流动计算,建立了浮选机内矿浆停留时间分布的预测方法,并分析了叶轮转速对矿浆停留时间的影响；5)通过对内流场的分析与反复仿真试验,提出JFC-150浮选机结构参数的改进方案,实现了浮选机的节能降耗、产品产量与质量的提高,进一步验证了计算模型的有效性和可靠性。本文的创新点如下：1)提出了适于机械搅拌式浮选机内部气固液多相流动的数值模拟方法；2)建立了描述浮选机内矿浆停留时间分布的数学模型和预测方法；3)通过数值计算,在内流特性分析的基础上,得出了浮选机工作参数(叶轮转速和充气压力)与浮选动力学性能参数(含气量、气泡表面积通量、功率强度以及矿浆停留时间等)之间的关系。