矿石原料来源广泛,品位、成分千差万别。为防止矿石成分波动影响高炉炉况顺行,一般将矿石混匀后供烧结使用。实际生产中多采用混匀料场,将不同种类的矿石按一定比例混成混匀大堆。实践证实,混匀过程可保证供给烧结的原料成分尽量稳定,高炉可获得较好的效果。然而,在混匀大堆的两端混匀矿质量波动较大,无法直接取用,影响了混匀生产效率和混匀生产效果。本研究根据实际生产过程的特点,通过试验考察了对粉体自然堆积过程特点,并在此基础上建立了混匀矿堆积模型,利用矿石堆角、矿石堆积量及布料区间等参数,得到三维空间下混匀矿堆内部结构；通过取料模型分析了不同取料倾角、取料位置的混匀矿成分；根据生产要求,对混匀矿合理的端部料取用量进行了优化分析。主要结论如下：(1)使用细砂进行物理模拟,根据物理模拟结果,提出锥型料堆法模型：将布料过程分解为在离散化的空间位置上布放的锥形料堆。据此确定了布料数学方程,进行了数学建模工作。(2)采用Visual C++语言开发了布料和取用的计算程序。为解决布料模块因试差法造成的循环结构多、计算量大等问题,采用先粗后细的两步法逐次逼近计算结果,效率明显改善。同时,选择快速而高效的Bresenham算法对直线与圆算法进行拼接,进一步提高了计算效率。将细砂物理模拟与数学模型计算结果进行比较,二者基本规律和趋势一致。证明计算程序可用于模拟实际布料过程。(3)对计算结果的精度分析表明,程序计算误差可分为物料参数误差和模型缺陷误差两类。前者可通过提高物料参数数据的准确性控制,后者为模型固有误差,减小模型网格的尺寸可在一定程度上降低误差。结果表明,计算精度与网格尺寸的三次方成反比例关系。(4)使用编制的计算程序分析了“变起点延时定终点”、“定起点定终点”两种布料模式的特点。结果显示：在同样的原料和布料顺序条件下,变起点布料头部料中各部分曲线变化较平缓,定起点布料头部区域内成分波动较大,与主体部分偏差较大。“变起点延时定终点”布料方式有利于减小端部料量。(5)通过计算分析了布料层数、取料倾角、矿石堆积顺序等因素对混匀矿成分的影响。结果表明增加布料层数成分稳定性有明显的提高；随着取料倾角与物料堆角接近,端部料减少；矿石布料顺序对混匀矿成分有明显影响。(6)根据研究结果,对布料、取用过程等参数优化,确定了优化操作工艺,使用“变起点、延时定终点”布料方式,在保证料面覆盖和效率的情况下尽量提高布料层数,采用“等硅排铁”顺序布料,取料耙倾角37。的操作参数下,可以获得较小的端部料量。根据现场布料参数,取主体成分波动小于±(δ/2)%为波动极限,进行优化计算,结果表明,端部料长度由优化前24.4m(距头部16.0m至距尾部8.4m),减小到6.0m(距头部3.0m至距尾部3.0m)。