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煤粉助燃催化剂是改善煤粉在高炉喷吹条件下燃烧过程的重要措施，在国内外有过许多尝试，但是直到现在还在寻找适合高炉生产的煤粉助燃催化剂，对于助燃催化机理的研究更是很少有人涉及。本文从煤的微观结构入手，通过模拟高炉风口条件下的燃烧试验筛选出6种有效的煤粉助燃催化剂，确定了这6种助燃催化剂的合理添加比例。采用等离子体热解试验和快速升温热解-红外连用试验(Py-FTIR)模拟煤粉在高炉风口回旋区的快速热分解过程，考察了高炉喷吹煤粉助燃催化剂对煤粉挥发分挥发过程的影响；采用固定碳在空气气氛条件下的差热和热重试验(TG&DTA)模拟助燃催化剂对煤粉中固定碳在高炉风口条件下燃烧过程的影响，结合X-射线衍射(XRD)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)检测、扫描电子显微镜(SEM)检测结果，提出了助燃催化剂对煤粉挥发分挥发过程和固定碳燃烧过程的助燃催化作用机理。主要结论如下：
(1)在高炉风口燃烧条件下，对喷吹煤粉有助燃催化效果的有：稀土氧化物型助燃催化剂La2O3和CeO2；过渡金属化合物型助燃催化剂KMnO4、Fe2O3和MnO2；碱土金属氧化物型助燃催化剂CaO。按照煤粉燃烧率提高10％的要求，La2O3和CeO2的添加比例为2％，KMnO4的添加比例为3％，Fe2O3、MnO2和CaO的添加比例则为4％。
(2)稀土金属氧化物、过渡金属化合物和碱土金属氧化物型助燃催化剂均可以改善煤粉挥发分的挥发过程。表现在煤粉由于添加助燃催化剂，其快速热解气体的产率均得以提高，且裂解挥发分气体组成中小分子量的脂肪族化合物减少，CO和H2含量增加。稀土金属氧化物型和过渡金属化合物型助燃催化剂CeO2、La2O3、KMnO4、MnO2和Fe2O3的催化机理是通过离子型反应方式促进较大分子和芳香环上的含氧官能团支链的断裂分解，形成小分子和自由基碎片逸出煤粒，同时促进了脱氢缩聚反应，最后只有那些高聚合度的芳香环脱氢后成为残渣。碱土金属氧化物型助燃催化剂CaO的催化作用机理为：通过与煤粉表面的酸性中心产生酸碱化学吸附，从而促进煤粉中较易断裂的小分子游离相断裂，产生挥发分气体逸出，同时对较难裂解的挥发性组分产生物理吸附，延迟其释放。
(3)助燃催化剂La2O3、CeO2、KMnO4、MnO2、Fe2O3和CaO均能促进固定碳发生氧化燃烧，表现在添加助燃催化剂后固定碳中的残留挥发分燃烧温度和固定碳着火点温度均要比原煤固定碳的相应温度降低，发生燃烧反应的温度区间变窄。CeO2、La2O3、KMnO4、MnO2、Fe2O3对固定碳的催化作用机理是促进固定碳中的大分子网络结构发生畸变，削弱结构单元间的桥键结合力，使较难裂解的挥发性组分析出温度降低，同时与固定碳生成中间络合物，该络合物充当氧的载体，促进氧的转移，从而促进了固定碳的燃烧。CaO对固定碳的催化作用机理则是通过吸附大分子挥发性组分使固定碳局部过热，造成固定碳着火温度降低，从而使固定碳更容易发生氧化燃烧。
(4)稀土金属氧化物型助燃催化剂是一类很好的助燃催化剂，在燃烧反应过程中对煤的均相着火和非均相着火过程的催化作用非常明显，从而在高炉喷吹条件下更有利于改善煤粉的燃烧过程。过渡金属化合物类型助燃催化剂是一类较好的助燃催化剂，在燃烧反应过程中能够使挥发分提前释放，降低煤粉的着火温度，使碳的氧化比较完全，这类助燃催化剂对煤的均相着火和非均相着火都可以起到催化作用。碱土金属氧化物类型助燃催化剂也是一类较好的助燃催化剂，这类助燃催化剂主要催化了煤的均相着火，对煤的非均相着火的作用效果是通过催化煤的均相着火过程来实现的。