随土地污染问题不断严重,生物炭已经成为一种新型土壤改良剂,生物炭还田可以实现对土壤的修复,有效改良土壤。为了实现生物炭与土壤均匀混合、提高生物炭利用率,本文设计了一种将生物炭与土壤均匀混合的装置,并对该装置的参数进行了设计优化,主要内容与结论如下:（1）对生物炭颗粒的离散元仿真参数进行标定。为获取秸秆生物炭的离散元仿真参数,采用仿真分析与物理试验相结合的方法对生物炭接触参数进行标定。通过Placket-Burman试验筛选出对生物炭离散元显著影响参数,最陡爬坡试验确定显著参数的最佳范围,Box-Behnken试验确定三个显著性影响参数为炭-炭滚动摩擦系数0.097、表面能JKR 0.018 J/m~2、炭-钢滚动摩擦系数0.256。进行堆积角试验与Rocky离散元仿真结果对比表明,所确定的参数误差为2.33%,满足仿真分析参数设定要求。可见试验标定所得生物炭颗粒的接触参数可用于生物炭还田后炭颗粒的动力学仿真研究以及土壤三相的物理性质变化研究提供参考。（2）炭-土混合装置的设计。对混合桨的桨板立柱和桨板的尺寸形状进行设计,确定尺寸。为了达到最佳的混合搅拌效果,桨板与桨板立柱之间设计合适的夹角为,通过对混合桨版的受力分析,确定桨板与桨板立柱的夹角的取值范围为30°≤≤90°;在桨板布置区对桨板结构及其排列方式进行设计。（3）炭-土混合部件关键参数的确定及仿真分析。利用离散元法对生物炭混合装置的关键参数进行优化,分别进行单因素与多因素试验,以桨板与桨板立柱之间的夹角为、混合桨板上的桨板立柱的个数、转速为因素以不同土层生物炭颗粒变异系数为指标进行单因素仿真试验,对转速与俯仰角进行两因素五水平旋转组合试验,最终确定桨板布置区域长度L内设置5个桨板、桨板与桨板立柱夹角为55.86°,转速为201.2r/min为最优参数。在最优参数下进行离散元模拟仿真试验,分析混合过程。（4）炭-土混合装置试验分析。根据仿真试验所得最优参数,加工混合桨,并搭建试验台进行试验,以混合桨转速、前进速度为指标,生物炭颗粒变异系数为指标进行单因素试验;并对混合桨转速、前进速度进行旋转组合试验,对工作参数进行优化,得到优化后工作参数,结合实际情况,取转速为190r/min,前进速度1.5m/s进行试验验证,得到0-5cm、5-10cm、10-15cm的生物炭颗粒变异系数分别为15.53%、15.95%、16.62%。