我国稀土资源丰富,居世界首位。稀土资源开发始于自上世纪80年代,因稀土资源的无序开采以及分选技术的限制,稀土资源没有得到有效回收,导致大量稀土资源流失于稀土尾矿中,且稀土尾矿堆存占用了大量土地资源,并存在潜在的环境污染和安全问题。由于稀土尾矿中的REO含量低及REO分选技术与设备匮乏,稀土尾矿REO回收利用未能产业化。随着国家对稀土资源的整合、计划开采的实施以及分选技术的不断发展,从技术和设备等方面为稀土尾矿REO的回收利用提供了技术支撑。为保护战略性稀土资源长期有效开发利用,保障国家战略安全,合理开发和利用稀土尾矿中的REO具有重要的资源、社会、环境和经济意义,并对稀土资源的可持续发展具有重要的战略意义。稀土尾矿REO磁选预富集是稀土尾矿再利用的有效前提条件之一。常导磁选机不能有效回收微细粒微弱磁性稀土矿物或者粗粒级稀土矿物连生体,并且因常导磁选机在激磁过程中产生大量热量,在激磁电流和能耗上限制了设备的性能。本论文研发了一种新型超导磁选设备:JS-6.5-102L立式超导磁选机,论文系统阐明了磁体设计过程中的分选腔结构、磁系设计参数和聚磁介质设计;以及报道超导磁体稳定运行的配套设计,包括:失超保护设计、低温系统设计和监控系统设计;最终实现立式超导磁选机的整机装配。利用该磁选机分选时,重力为一种机械竞争力,有助于脉石矿物的排出,有效避免了物料在卧式磁选机介质中的堵塞问题。本磁选机可以提供高达5.5 T的磁感应强度,可实现对微弱磁性矿物的有效回收。在高磁场的前提下,利用高流速,有效减少精矿中脉石矿物的夹杂,实现有用矿物的高效富集。利用立式超导磁选机对凉山地区某稀土尾矿进行了分选试验,通过优化磁场强度、给矿流速、给矿浓度、介质种类等条件,实现了稀土尾矿中REO的有效回收。在给料粒度为-250μm占72.38%和TREO为1.71%的条件下,经过一次粗选,获得精矿REO品位为3.82%,回收率为83.15%的精矿产品。并通过对比研究不同磁选机的分选结果,立式超导磁选机分选结果优于卧式超导磁选机和常导高梯度磁选机的分选结果。采用标准泰勒筛、化学分析、XRD、VSM和SEM对分选产品进行分析检测,以考察立式超导磁选机的性能。结果表明:粗粒级脉石矿物及细粒级有用矿物均得到了有效回收。少量无法有效回收的稀土矿物主要为超细稀土单矿物以及以极贫稀土连生体。进一步利用ANSYS软件及软件仿真模拟计算不同粒级矿物颗粒在分选过程中受到的磁场力和流体粘滞力。结果表明,回收细粒级矿物所需磁场力远大于粗粒级矿物,只有超导磁选机提供的高磁场才能实现稀土矿物的有效回收。利用超导磁选机实现稀土尾矿中REO的预富集,不仅可以获得大量稀土资源,而且可以减少稀土尾矿的堆存,减少稀土尾矿对环境污染。本论文研究成果将为稀土尾矿的利用提供了新的方向和思路,也为超导磁选技术在稀土资源中的应用提供了理论和技术支撑。