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粗煤泥颗粒的高效物理分选与回收对于资源循环利用和环境保护具有重要的意义。本文以粗煤泥物料为分选研究对象,研究粗煤泥物料的宏观密度组成和粒度组成,得到物料的密度组成和粒度组成数据。微观角度,借助扫描电镜对分选前后物料样品进行拍照,运用JMicro Vision软件分析微观状态下,粗煤泥颗粒的一维和二维灰度变化情况,直观表述出粗煤泥颗粒性质以及分选前后粗煤泥物质组成成分的微观变化。同时,借助X射线荧光光谱分析技术定量分析粗煤泥分选前后物料组成成分的迁移变化,为验证粗煤泥分选的可行性提供先进技术支撑。采用新型变径液固流化床分选系统分选粗煤泥,具有重要的实际意义和应用价值。基于粗煤泥物料中煤炭与矸石颗粒的较大密度差异,针对粗煤泥物料的分选,设计新型模块化变径液固流化床分选机,建立新型结构化变径液固流化床分选系统,包括模块化设计分选机和配套设备。研究颗粒及颗粒群在变径液固流化床分选机中弛豫现象,首先详细分析单颗粒在流体弛豫过程的受力情况,通过对比确定粗煤泥颗粒在变径液固流化床分选系统中主要受力,忽略次要受力。针对颗粒群弛豫,提出颗粒群运动过程中颗粒所受阻力阻力系数仅与颗粒附近流体流动雷诺数有关的假设。同时,介尺度分析能量最小原理的基础上,提出颗粒聚团局部能量最小平衡原理假设,分析解释颗粒流体系统中颗粒聚团行为。采用FLUENT软件与EDEM耦合计算,研究变径液固流化床分选粗煤泥过程中颗粒的运动情况以及床体内部流场的变化。通过分析颗粒运动情况,获得不同颗粒在床体中运动的速度变化,轨迹变化情况。在水流作用区域中,不同密度的颗粒在水流的作用下实现分离和分选。然而当颗粒沿壁面运动时,不同颗粒聚集在一起,影响颗粒的分离过程。为了解决颗粒在壁面聚集的问题。本章探究顶水孔的加入对于颗粒分选的影响。通过利用FLUENT软件分顶水对变径液固流化床中流场分布的影响,以及顶水对壁面附件区域流体速度场的影响,验证顶水孔的可行性和有效性。采用变径液固流化床分选系统实现对-3+0.5mm粗煤泥物料的分选和有效回收。在考察倾斜角度、水流量、给料浓度、给料速度和溢流流量对粗煤泥可燃体回收率影响的基础上,确定倾斜角度、水流量和给料浓度为可控主要影响因素,借助正交试验设计软件,设计并开展三因素三水平正交试验。确定影响因素的最佳水平和水平最佳组合。借助扫描电极分析和X射线荧光光谱分析技术,对分选前后物料进行分析测试,分析结果表明:变径液固流化床分选系统能够有效实现粗煤泥矸石的脱出和可燃体的高效回收。根据变径液固流化床分选系统溢流流量变化的特点,探索模糊神经网络控制在溢流流量控制中的应用,对于非线性、多变量的变径液固流化床分选系统,本文构建了双输入单输出的自适应模糊神经网络控制系统,利用MATLAB/Simulink软件对控制系统进行建模与仿真计算,优化控制系统,得到合适的控制参数。仿真结果显示:自适应模糊神经网络控制器具有比模糊控制器更加快速的反应时间,同时超调量比较小。这将提高控制系统的反应能力以及鲁棒性,减少稳态误差。模型控制过程非常平稳快速。