钢铁工业是能源最密集的作业之一。在钢铁工业中，烧结工序的能耗约占10％，其中固体燃料消耗占烧结总能耗的75％～80％。近年来，全球钢铁市场竞争的加剧以及矿石资源的日趋紧张，导致原料的条件变差，烧结工序能耗上升，使节能降耗成为烧结工作近年来设计、生产的重要课题。偏析布料作为一种强化烧结的有利措施，对实现烧结高产和低耗的效果具有重要作用。目前的偏析布料技术，虽有一定的偏析效果但还不令人十分满意，因此开发一种先进的布料技术，能够在不降低烧结矿产质量的前提下，大幅度地降低固体燃料消耗，无论是对增加企业的竞争力，还是对企业的可持续发展来说，都具有深远的意义。气流布料技术虽然在国外少数国家有应用报道，在国内却鲜有成功的应用，深入研究这一新的布料技术，对促进偏析布料技术的开发和在我国的应用，具有重要理论及实际意义。本论文从原理、装置开发、技术参数及烧结验证试验对气流布料技术进行了系统的研究。气流偏析布料的流体力学基础研究表明，烧结混合料中颗粒的密度、直径及形状的差异，使其在气流流场中的下落速度、下落时间及运动轨迹各不相同。因此用喷吹气流的方法可以改变具有不同物化性质的颗粒的下落速度及运动轨迹，进而使混合料沿料层高度方向达到有序堆积：从粒度上讲，使大粒径物料铺在料层底部，小粒径物料铺在料层上部：对于焦粉等固体燃料来说，由于其不仅粒度细，而且密度小，气流更容易对其产生作用，使其在烧结料层中的含量自上而下依次下降，实现合理分布。底部喷吹气流布料法，是使烧结混合料在从反射板落下后，首先经过气流流场，再布到台车上，利用气流的作用，使具有不同物化性质的物料产生有效偏析；而双反射板布料法，主要是通过喷吹气流使部分细粒级物料越过前反射板，分流到后反射板，而后沿后反射板布料到烧结料层表面，以此来实现偏析的目的。基于对烧结现场的模拟性，工艺及结构的合理性，设备运行的可靠性，设备的可操作性以及对试验研究的服务性，设计了实验室气流布料装置。实验室气流布料装置由上料小车、装料漏斗、圆辊、反射板、台车及气流喷吹系统(包括喷嘴、空压机、及气流流量表)组成。研究气流布料方式对物料偏析效果的影响表明，底部喷吹气流布料法是一种适宜的烧结混合料气流布料方式，在适宜的气流速度范围内可使物料产生明显的偏析效果。而采用双反射板气流布料法，在较高的气流速度条件下气流仍不能对物料的粒度偏析产生有效影响，且发生了明显的细粒级物料特别是焦粉的损失；同时其对于固体燃料合理偏析的作用也不及底部喷吹法显著。采用底部喷吹气流布料法，反射板下沿与台车之间为适宜的喷嘴放置位置。研究表明，应用气流布料，气流速度有一定的适宜范围，在此范围内随着气流速度的增大物料的偏析效果逐渐增强。速度过小则不能对物料的偏析效果产生有效影响；过大则会造成细粒级物料特别是密度较小的焦粉等固体燃料的损失。对于本研究的原料及气流介质而言，适宜的气流速度范围是42m／s～50m／s，50m／s时物料的偏析效果最好。研究气流型式对物料偏析效果的影响表明，在一定的气流速度及流量条件下，缝状气流的偏析效果明显优于圆孔状气流的偏析效果。其原因是：缝状气流在布料区域是连续的，因而对混合料的影响是均匀的；而圆孔状气流在非孔区域造成气流的空白区或减弱区，影响气流的连续性，从而影响了偏析效果。研究气流喷吹角度对物料偏析效果的影响发现，对于本研究的原料及气流介质而言，气流喷吹角度为10°最有利于物料的偏析。研究气流流量对物料偏析效果的影响表明，在相同的气流速度及型式下，气流流量对物料的偏析效果没有影响，增大气流流量并不能提高物料的偏析效果。采用上海宝钢生产原料进行的模拟气流偏析布料烧结杯试验研究表明：普通布料烧结的最佳焦粉用量为4.6％，水分用量为8.5％，此时垂直烧结速度为20.08mm／min，成品率为73.26％，转鼓强度为61.05％，利用系数为1.401t／(m~2·h)。偏析布料后，最佳平均焦粉用量为4.4％，此时，转鼓强度为61.08％，与普通布料烧结相比基本保持不变，垂直烧结速度及利用系数分别为21.51mm／min和1.558t／(m~2·h)，较普通布料烧结试验分别提高了7.1％和11.2％，而固体燃耗降低了4.105kg／t。与普通布料烧结相比，气流布料烧结可在不降低烧结矿质量的前提下有效地提高利用系数及降低固体燃耗。