COREX工艺是最早实现工业化生产的熔融还原炼铁工艺,由于取消了烧结和炼焦环节,因此该工艺具有流程短、工序少、污染轻等特点。COREX工艺包含了预还原竖炉和终还原熔化气化炉两个反应器,其中熔化气化炉炉顶有两套布料系统:Gimbal布料器和DRI挡板布料器,分别用于将块煤和竖炉预还原的直接还原铁（DRI）同时加入熔化气化炉内。因此,熔化气化炉内的布料设备结构、物料属性以及布料模式均与高炉有明显的不同。由于COREX工艺较新,并且现存的设备较少,目前对COREX熔化气化炉布料规律的研究还很少。熔化气化炉布料模式直接影响块煤和DRI等物料在炉内的分布,进而影响炉内煤气流分布,而熔化气化炉煤气流的合理分布是提高产能和降低燃料消耗的关键。因此,有必要对熔化气化炉内的布料规律进行研究。本文以COREX-3000熔化气化炉炉顶布料系统为研究对象,采用物理模拟、数值模拟以及数学模型方法对熔化气化炉内两套布料器单独以及混合布料规律进行研究,主要包括以下几个方面。基于相似理论,按照1:7.5比例建立了 COREX-3000熔化气化炉炉顶布料器以及炉身模型,并采用现场实际的煤、焦炭、球团矿以及烧结矿进行物理模拟。先后研究了 Gimbal布料器和DRI挡板布料器单独布料以及混合布料过程。结果表明,Gimbal布料器单独布料时,随着溜槽倾角的增加,物料在空区的料流宽度逐渐增大,形成料堆堆尖位置也越靠近炉墙,同时料堆厚度逐渐降低。料堆中空隙率呈U形分布,即堆尖附近的空隙率明显小于料堆两侧的空隙率。DRI挡板布料器单独布料时,随着挡板倾角的减小,形成料堆越靠近炉墙,料层厚度也随之降低,径向料流宽度也增大。受到挡板形状的影响,球团矿在熔化气化炉圆周方向上分布不均匀。其中在挡板正下方区域分布较少,而在两相邻挡板之间的区域聚集较多。混合布料时,料堆呈中心高边缘低的形状。矿煤（焦）比受布料模式类型和物料类型的影响较大,同组布料类型的布料模式参数以及料位高度影响较小。并且料堆中出现颗粒粒度偏析现象,其中小颗粒倾向于在炉中心聚集,大颗粒则在炉墙区域偏析明显。采用DEM以及DEM-CFD耦合方法从颗粒尺度研究了两套布料器单独布料、混合布料以及炉内气固运动过程。讨论了溜槽倾角、转速,挡板倾角和形状,颗粒形状,风口气体速度以及混合布料模式的影响。结果表明,Gimbal布料器单独布料时,由于颗粒从溜槽流出时受到径向水平速度的影响,形成的料堆内堆角明显大于外堆角,另外,溜槽转速对布料结果影响很小。针对球团矿在周向上不均匀分布的现象,对挡板形状进行了优化,发现弧形挡板能有效控制球团矿在熔化气化炉周向上均匀分布,解决了现场使用的原始形挡板造成的球团矿在周向上偏析的问题。采用非球形颗粒模拟块矿还原而来的DRI时,随着非球形DRI比例的提高,DRI颗粒在周向上分布更加均匀,同时床层压降也随之升高。混合布料过程中,很难形成像高炉一样的层状结构料柱。此外,料柱上部的结构对回旋区的形状及尺寸影响很小。尽管如此,料柱内的气流速度分布还是受床层结构的影响,在物料分布均匀的区域气流速度波动小。风口回旋区上方区域的固体颗粒下降速度明显大于炉中心和炉墙区域,并且颗粒间的接触力在颗粒低速流动区域较大,表明该区域颗粒间的相互作用更强,并且更稳定。此外,随着气体速度的增加,风口前逐渐形成稳定的回旋区并且回旋区面积逐渐增大,回旋区的深度大于其高度。颗粒在重力和气固相间力的共同作用下在回旋区内做回旋运动。基于物理实验和数值模拟的结果建立了 COREX熔化气化炉混合布料规律的数学模型。使用COREX熔化气化炉布料模型预测料面形状及物料分布时,整体料面形状呈中心高,边缘低的趋势,与物理实验和现场观测结果一致,且径向矿煤比分布与物理实验结果较为吻合。模型能够有效预测熔化气化炉混合布料过程,为现场选择和调节布料模式提供参考数据。