矿物质作为煤的重要无机组成部分,对煤焦水蒸气气化过程具有重要的影响。目前,矿物质对煤焦水蒸气气化影响的研究主要集中在气化效率(碳转化率)方面,对煤气主要组分生成和调变的行为作用的研究相对较少,且这些报道的研究对象主要是烟煤。因此,矿物质对煤焦水蒸气气化反应性和气相产物进一步转化的影响在煤气为原料定向合成利用中具有非常重要的现实意义和学术价值。本研究选取内蒙古锡盟褐煤(XMC)作为实验原料,采用固定床程序升温热解方式制备热解终温为1000℃的焦样作为研究对象,利用固定床反应器-在线气体分析系统对煤焦与H2O气化反应特性进行了考察,研究发现在煤焦水蒸气气化过程中,由于煤焦中矿物质的存在,在加快煤焦水蒸气气化反应速率的同时,也使得气化气体中CO更多地转化为CO2,并产生大量H2。通过对煤样进行低温灰化及灰分的XRD表征分析,进一步确认矿物质的种类。利用不同热处理过程所制的煤灰和纯物质对煤焦水蒸气气化产生的气体进行原位作用,解析并验证了矿物质对水煤气变换反应的催化作用,并提出了矿物质原位催化气化反应机理。此外,还考察了不同生物质灰对煤焦水蒸气气化的催化作用,为煤焦的催化气化提供一定的基础性探索实验。研究结果表明:(1)利用低温灰化法制得了煤中矿物质未发生转变的低温煤灰(LTA),经XRD表征分析,结果表明锡盟煤中的矿物质主要由石英、高岭石、透长石、方解石和黄铁矿组成。(2)煤焦中的矿物质对煤焦水蒸气气化反应具有较好的催化作用,同时也促进了煤焦气化过程中水煤气变换反应,使得气体中H2的比例增加,体现了矿物质对煤焦-水蒸气气化过程中的双重催化作用。这种催化作用在850-900℃的较低气化温度下效果更加明显。(3)煤焦中的矿物质对水煤气变换反应的催化作用主要表现在大幅度提高了水煤气变换反应(WGSR)的压力商,促进水煤气变换反应向正反应方向的进行。矿物质中的含Fe和Ca类化合物是催化煤焦气化过程中水煤气变换反应(WGSR)的有效催化组分。(4)利用不同热处理过程所制的煤灰对煤焦水蒸气气化产生的气体进行原位作用,发现三种煤灰对水煤气变换反应具有基本一致的催化作用,其催化效果与其组成密切相关。经原位作用后,高温煤灰(HTA)中硬石膏衍射峰消失,催化作用比较显著与稳定;低温煤灰(LTA)中方解石、黄铁矿和赤铁矿的衍射峰都消失,在850℃气化时催化效果最佳;气化残灰(GA)表现出较好的热稳定性,在1000℃气化时催化效果最佳。(5)木屑灰(SA)对煤焦的催化作用存在一定的负载饱和度,当SA添加量超过7%后会抑制气化反应的进行。玉米芯灰(CCA)中的钾、钠含量较高,表现出较好的催化效果。