鼓泡床反应器能使还原气体与铁矿粉充分混合,可显著强化气固两相传热、传质及反应过程,是FINEX冶金新工艺的主体设备。然而,由于鼓泡床内气固两相流动具有典型的复杂非线性特征,妨碍了对鼓泡床内气固两相流动规律的深入认识,不利于鼓泡床反应器的设计、放大以及对操作条件的优化。基于此,论文根据多相流理论,在设计和搭建可进行进出料调控的鼓泡流化实验系统的基础上,从不同颗粒属性和进出料方式两个方面,开展三维鼓泡流化床内气固两相流化特性的实验研究。以粒径分布为500~600μm的B类玻璃珠为实验对象,研究三维鼓泡床内气固两相流化特性,并测试实验系统的有效性。实验测得玻璃珠的最小流化速度为0.227m/s,与Wen-yu公式计算值误差为-0.8%,床内气泡上升速度测量值与Davison公式计算值具有相似的变化规律,验证了该实验系统用于论文研究的可行性。与二维床在相同床高条件下的实验结果进行比较,发现测得的最小流化速度偏差为-1.3%,且三维床内气泡上升速度为二维床的2~4倍,说明三维床较弱的边壁效应使得颗粒流化的气速较小,且对气泡的上升运动的阻碍较小。研究具有分布特征的B类澳矿粉的流化特性,并与二维床的实验结果进行比较分析。对粒径分布为500~600μm的澳矿粉的流化特性进行实验研究,发现在三维床和二维床中均存在由矿粉粉化导致的逐级流化现象。并依据床层空隙率及矿粉球形度修正wen-yu公式和Gupta公式,获得计算该粒径分布的澳矿粉临界流化速度公式;并进行粒径分布为100~500μm的澳矿粉(按100μm变化)的验证实验,结果表明:最小流化速度测量值与修正公式计算值的平均误差为6.2%,完全流化速度的平均误差为5.8%,说明该修正公式适用于计算B类窄粒径分布澳矿粉的临界流化速度。将粒径范围在500~600μm的B类澳矿粉分别与粒径范围在200~300μm、400~500μm的B类澳矿粉及粒径范围在600~800μm、800~1000μm的D类澳矿粉按不同体积比进行混合,研究混合粒径分布的澳矿粉流化特性。实验发现,B、B类混合澳矿粉流化时,床层出现显著的逐级流化现象;而B、D类澳矿粉混合流化时,床层出现明显的局部空穴流化现象,且粉化的细矿粉会脱离床层,导致床层压降减小。进一步说明矿粉粉化会影响澳矿粉的粒径分布,进而影响澳矿粉的流化特性。最后,将混合粒径分布的澳矿粉临界流化速度测量值与修正公式计算值进行比较,验证了修正公式的适用性。进行流化床系统的进出料控制实验,研究发现粒径范围在400~500μm的B类玻璃珠从静止状态到流态化的过程经历四个阶段:系统启动、料腿蓄压、床层与料腿协调、床层与料腿物料循环运动;料腿处颗粒运动速度与流化床表观气速、鼓泡床初始静床高、颗粒的平均粒径大小等因素有关,随着表观气速增大、初始静床高增高、颗粒平均粒径变小,料腿处颗粒的运动速度均会变大;此关系只在系统自我调节范围内有效。综上,从不同颗粒属性方面,发现B、D类澳矿粉不但具有与常规B、D类颗粒相似的流化特性,也具有粉化、逐级流化等独特的流化特性;从进出料调控方面,探索获得鼓泡床进出料过程的影响因素。为非高炉炼铁中FINEX工艺预还原技术的进一步开发提供基础数据与参考依据。