TiO2直接苛化条件下的黑液气化技术被认为是很有前景的传统碱回收工艺的替代和补充方案。本文针对草浆黑液碱回收的技术难题，结合草浆黑液与石油焦两种燃料各自的特性，基于直接苛化和共气化的思想，采用热重分析仪(TGA)与管式炉装置进行了相应的实验室规模的基础研究。同时，结合气相色谱仪(GC)、X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和BET比表面积与孔隙度分析仪等多种仪器分析手段，从热失重行为及气固两相产物特性角度考察了TiO2对草浆黑液热解及半焦水蒸气气化特性的影响、草浆黑液半焦与石油焦水蒸气共气化特性以及TiO2直接苛化条件下的草浆黑液半焦与石油焦水蒸气共气化特性。另外，结合固体反应物特性分析，对黑液自身无机物Na2CO3和直接苛化产物Na2O·nTiO2两种Na盐促进碳水蒸气气化反应的机理进行了探究。研究结果表明:　　(1) TiO2与Na2CO3的直接苛化反应在550℃以上进行，该反应会引起草浆黑液热失重行为、CO2和CO释放规律及其产率的变化;TiO2的添加对草浆黑液在550℃之下的脱挥发份过程无明显影响，CH4以及各种可冷凝挥发物的释放规律也无明显变化。TiO2与Na2CO3生成Na2O·nTiO2的同时，也可与Na2SiO3化合生成Na2(TiO)SiO4，硅的存在对TiO2直接苛化过程产生干扰。TiO2可抑制草浆黑液热解固体产物的膨胀和烧结行为，使得热解固体产物保持颗粒状态，有利于优化气化反应器的设计。在600～800℃的温度区间内，添加TiO2可使得热解过程中重要过程元素Na的质量损失大幅下降，其损失率可由14％降至5％。加入TiO2之后，草浆黑液半焦在850℃下的水蒸气气化反应速率显著提高，水蒸气气化后期的Na损失明显减少;气化残余固体的熔融现象得到抑制，有利于维持残余固体良好的颗粒流动性和后续化学品的回收。纵观草浆黑液固形物水蒸气气化全过程，加入TiO2之后，产气中CO2的相对体积分数会上升约1.9％，气体热值也随之下降约2％，但是气体产率增加7％左右，整个过程的冷煤气效率提高约6％，说明过程的能量转化效率得到提高。　　(2)不同混合质量比(75∶25、50∶50和25∶75)的草浆黑液半焦与石油焦混合物在850℃下的水蒸气共气化过程中存在协同效应——混合物在共气化过程中的反应速率提高，相同气化停留时间内Na的损失率降低。共气化的气体产率显著提高1.6～3.2倍;产气组分的相对体积分数发生变化，CO2的相对体积分数有所下降，可燃气体组分的相对体积分数随之上升2％～5％，气体热值也随之增大，燃气品质有所改善。与单独气化的计算值相比，三种混合物的碳转化率的实验值分别提高约35％、57％和122％，冷煤气效率的实验值分别变为计算值的1.6倍、2.3倍和3.3倍。因此，共气化过程的能量转化效率大幅增加。不同混合质量比的混合物的气化残余固体呈现出了不同的形态;相同的实验条件下，石油焦的添加有助于减弱共气化残余固体的熔融。上述的变化趋势均随着混合物中石油焦质量分数的增加（25％→75％）变得更加显著。　　(3)添加TiO2之后，草浆黑液半焦与石油焦（混合质量比1∶1）在850℃下的水蒸气共气化过程的协同效应得到加强——共气化的平均气化反应速率和最大气化反应速率都得到提高，分别提高约25％和11％。整个共气化过程的Na损失显著减少，其损失率由约60％下降至约12％。各气体组分相对体积分数变化甚微，H2/CO的摩尔比以及气体热值也没有显著变化，共气化产气品质基本维持不变。共气化的气体产率增大6％左右、碳转化率提高约16％、冷煤气效率增大约5％，共气化过程的能量转化效率得到了进一步提高。气化残余固体的熔融行为得到抑制，物料颗粒分散堆积分布，流动性得到提高。　　(4)黑液自身无机物Na2CO3和直接苛化产物Na2O·nTiO2两种Na盐对草浆黑液半焦以及石油焦两种燃料中碳的水蒸气气化反应均具有促进效果，其中Na2O·nTiO2的促进效果优于Na2CO3——在不添加任何Na盐时，两种碳原料在设定的实验条件下(850℃，1h)均不能达到完全的水蒸气气化;加入Na2CO3之后，碳转化率达到100％，气化反应速率显著提高;Na2O·nTiO2存在时，碳在实现完全气化的情况下，气化反应速率进一步提高。添加Na盐前后，收缩核模型和随机孔模型两种反应动力学模型均可描述两种碳的水蒸气气化反应过程。Na2CO3的添加可使得反应速率常数增大:黑液半焦中碳的反应速率常数由0.025min-1提高到0.380min-1，石油焦中碳的反应速率常数由0.009min-1提高到0.077min-1; Na2O·nTiO2的存在可使得反应速率常数进一步增大:黑液半焦中碳的反应速率常数由0.380min-1提高到0.453min-1，石油焦中碳的反应速率常数由0.077min-1提高到0.112min-1。Na2CO3和Na2O·nTiO2两种无机盐对碳水蒸气气化反应的促进机制不同:加入Na2CO3之后，碳表面形成活性中间体，活性位点增多，使得其气化反应活性提高;Na2O·nTiO2存在时，碳的气化反应活性进一步提高，推测可能是反应物中同时分布Na和Ti两种金属元素、孔隙结构的孔径分布向大尺寸移动以及反应物分散度提高等多种因素协同作用的结果。　　本论文在黑液直接苛化与石油焦共气化路线提出，以及阐明黑液自身无机物Na2CO3与直接苛化产物Na2O·nTiO2对碳的水蒸气气化反应作用机制异同方面具有创新性。研究结果期望为草浆黑液新型碱回收工艺开发提供理论依据。