风力跳汰选煤系统根据跳汰洗选的原理，首先使分选床层的物料在高频激振和恒压风、脉动风共同作用下，形成较为稳定、松散的近似近流态化状态。在分选床的激振运动下使物料向前输送的同时，床层物料在分选床下风室送出的垂直上升变速气流中不断松散、沉降，使物料逐渐按密度垂直分布，完成按密度分层。在分选床出料端设置水平分割堰装置，按照预先设定的密度值，水平方向分割已按密度垂直分布的床层物料，使密度低于设定值的精煤自溢流堰上方的精煤口自然溢流出；而密度高于设定值的矸石则自溢流堰下方的排矸口排出。风力跳汰选煤系统的工作流程如图1所示。

在分选过程中应用同位素射线技术与计算机软件程序实现系统的闭环数字控制。对分选床出料口溢流堰顶部料层密度实施在线监控，以保持出料精煤质量的动态稳定。通过对精煤生产质量实施在线自动化监控，获得较高的分选精度。

1、床层的松散和近流态化状态

分选床面上物料的松散与近流态化是由床面激振和方向垂直于床层的恒压风、脉动风的共同作用实现的。完全流化后的气-固流化床，其运动表观状态很像沸腾的液体，并在很多方面都呈现类似于流体的性质。风力跳汰选煤系统分选床料层的运动状态表观上与流态化的定义相符。

理论上的固体流态化是颗粒状物料与流动的气体或液体相接触，并在后者的作用下呈现某种类似于流体的状态。在本系统中若仅采用恒压风与脉动风作用于床层时只是一种固定床状态；若仅采用高频激振时床层的松散度又比较小。而当入选物料在分选床面上被以一定的抛射角、振动频率与振幅产生抛掷运动的同时，分选床面下对应的风室透过布风孔送出垂直于床面的恒压风，与一定频率的脉动风和运动的物料充分混合，就形成了稳定的松散和近似流态化的状态。

2、近流态化床层的分选作用

一定密度的物料与空气组成了气-固两相混合介质，形成了具有一定厚度、一定分散度的稳定的近流态化床层。根据热力学第二定律，任何封闭体系都趋向于自由能降低。分层前床面物料的位能高于分层后的位能，在稳定松散的近流态化床层的条件下，密度较大的物料(矸石)会自动下沉，密度较小的物料(煤)则自动上浮，即通过矿粒的密度再分布达到总体位能降低，逐渐形成床层物料按密度梯度垂直分布。

3、脉动风的分选作用

脉动风的方向与床面垂直，方向向上。在脉动风的作用下，床层进一步松散，为物料颗粒按密度分层提供足够的时间与空间。脉动风速度与时间关系曲线如图2所示。

在图2中的t₁阶段，风的加速度为正值，振动与介质加速度共同促使低密度矿粒比高密度矿粒更快地上升，对按密度分层有利；在t₃阶段，风的加速度为负值，介质加速度促使低密度矿粒比高密度矿粒更快地下降，但由于恒压风垂直向上的作用力使矿粒受脉动风负加速度的影响减小，恒压风此时的作用如同水力跳汰时的顶水作用，使t₃阶段的影响减小。因此，恒压风对跳汰过程中按密度分层有重要作用。矿粒与介质间产生相对运动时的阻力加速度与矿粒密度有关，还与矿粒的粒度与形状有关，与相对运动速度的平方成正比。由于空气黏度远远小于水的黏度，使粒度与形状的影响弱化，有利于按密度分层以得到比较理想的分选效果。在风力跳汰过程中，物料由于分选床高频振动被向前输送，松散的物料经过反复的上下运动，逐渐实现按密度分层。

恒压风和脉动风在下风室混合，通过分选床面布风孔作用于床层。要求床面设计成布风均匀、不漏料、不易堵孔的同时，尽量降低风阻，增大床层物料的松散度。经过数次试验和研究改进，使床面布风孔的孔型、孔径与开孔率等设计参数合理搭配，达到了预期的跳汰效果。

在分选过程中，通过调整工艺参数，使颗粒之间、粒群与风之间的相对运动速度减小，保持适当的床层松散度，既能使床层迅速达到稳定的近流态化状态，又可以起到互为重介的作用。

4、粒群相互作用的浮力效应

在风力跳汰选煤的过程中，要求分选床全宽度上风的脉动速度和床层松散度均匀一致，长度方向按入料段、中间段和出料段不同的工艺要求调整恒压风和脉动风的工艺参数，以保证床层松散度和各段床面的分层功能。不同粒度的原煤在振动作用和风力的作用下相互挤压和碰撞，产生一种浮力效应。在料层向出料端移动的过程中，低密度颗粒不断上浮向顶层聚集，而底层矸石产品则不断得到净化。