本发明公开了一种煤矸石分层布料烧结脱炭工艺，针对煤矸石超高料层烧结过程中，料层下部由于过湿作用，导致其热态透气性降低，烧结速度减慢，利用系数降低；同时，由于透气性差，烧结料层氧气浓度低，脱炭反应不充分，导致残炭含量高，活性低的技术问题，本发明通过分层布料，将粒度较粗的部分分布在料层中下部，提高下部料层的透气性，改善产质量，提高混合材活性。本发明利用煤矸石破碎后，其固定碳含量随着粒度的变小而降低的规律，将固定碳含量少和热值低的大颗粒布在底部，而固定碳含量和热值高的细颗粒布在料层上部，使烧结料层上下部热量分布均匀、上下部燃烧带适中，显著提升混合材的产量和质量。