煤矸石是煤矿生产过程中排放量最大的固体废弃物,其含碳量较高,且富含多种有用矿物。目前我国煤矸石已累计堆存50亿吨以上,其中硫分S_t>6%的高硫煤矸石中赋存的硫铁矿是我国重要的硫资源。通过对高硫煤矸石中的硫铁矿进行分选,可以减少对环境造成的危害,实现硫资源的最大化回收利用,提高煤矸石的综合利用价值。本文重点研究采取重介质分选技术回收高硫煤矸石中的硫铁矿,提出采用大锥角复锥重介质旋流器作为主选设备,系统研究了-0.5mm高硫煤矸石和原生磁铁矿粉配制的高密度重介悬浮液的稳定性与流变性,研究了该设备对重介悬浮液浓缩程度及其结构参数对分选效果的影响,最后从理论上提出了一种适合该设备的重介分选工艺。首先,本文对1.8-2.3g/cm~3,-0.5mm高硫煤矸石含量10%-35%的分选硫铁矿用高密度重介悬浮液进行了系统研究,分析了悬浮液密度和-0.5mm高硫煤矸石含量与其流变性和稳定性的关系。结果表明:当悬浮液密度或非磁性物含量一定时,悬浮液非磁性物含量或密度越高,其黏度越大,稳定性越好,否则,反之;采用原生磁铁矿粉和-0.5mm高硫煤矸石配制的分选硫铁矿用重介悬浮液,其密度宜控制在2.0-2.2g/cm~3,-0.5mm高硫煤矸石含量宜控制在15%-25%。其次,为探究大锥角复锥重介质旋流器对重介悬浮液的浓缩程度,设计了不同锥角的单因素带介试验,通过底、溢流密度变化,分析锥角与重介悬浮液浓缩程度的关系。结果表明:上锥角是影响大锥角复锥重介质旋流器浓缩效果的主要因素,次要影响因素是下锥角;从底流浓缩度来看,当锥角组合为80°-30°时,底流与入料密度差最大,达0.41g/cm~3,浓缩度最高,效果最好。然后,通过设计中心管直径、底流口直径和锥角的正交试验,分析这三个结构参数对精矿硫分和回收率影响的主次顺序及显著性,进而确定相对最优结构参数。结果表明:从底流产品硫品位来看,底流口直径对其影响最大,锥角次之,中心管直径最小,且当中心管直径120mm——底流口直径60mm——锥角组合80°-20°时,底流产品硫品位最高,为26.26%;从底流产品硫回收率来看,锥角对其影响最大,底流口直径次之,中心管直径最小,且当中心管直径120mm——底流口直径80mm——锥角组合60°—30°时,底流产品硫回收率最高,为51.23%;综合考虑实际生产要求、底流产品品位与回收率,最终确定相对最优结构参数为:中心管直径80mm——底流口直径70mm——锥角组合80°-20°,底流产品硫分为25.09%,回收率为46.68%,基本达到主选产品要求。最后,在前几章试验研究结果、典型工艺分析及借鉴选煤工艺的基础上,提出了一种适合大锥角复锥重介质旋流器的重介分选工艺,但有待进一步半工业性研究、验证。