全球变暖造成了一系列自然灾害的发生,给世界各国带来了巨大的经济损失,而减少化石燃料燃烧所产生的温室气体CO2是解决全球气候变暖的重要方式之一。化学链燃烧是一种具有CO2内分离特性且清洁高效的新型燃烧技术,它借助载氧体发生氧化反应和还原反应实现氧和热量的传递。天然铁矿石因储量丰富和价格低廉成为目前研究的主流载氧体之一,但是其反应活性相对较低。因此本文利用K和Na双碱金属以及富含碱(土)金属(K、Na和Ca)的草木灰对铁矿石载氧体进行修饰,考察了修饰后载氧体的化学链燃烧特性。采用碱金属K-Na通过浸渍法共修饰铁矿石载氧体,在小型流化床反应器上研究了 K-Na负载量、反应温度和循环次数对载氧体性能的影响。研究表明:碱金属K-Na共修饰的铁矿石载氧体(5Na1K-Fe、3Na3K-Fe和1Na5K-Fe)的CO累积转化率显著高于未修饰铁矿石;随温度由850℃升高到950℃,采用5Na1K-Fe和3Na3K-Fe时CO累积转化率快速升高,在850℃时5Na1K-Fe的反应活性低于3Na3K-Fe,而在950℃时高于3Na3K-Fe;在850～900℃内,1Na5K-Fe的CO累积转化率逐渐提高,在900～950℃内基本不变;在900℃时,随循环次数增加,5Na1K-Fe和3Na3K-Fe的CO累积转化率逐渐提高,分别于4次和8次后趋于稳定,1Na5K-Fe的CO累积转化率始终高于99%,碱金属K-Na修饰效果保持稳定,同时5Na1K-Fe和1Na5K-Fe的活性高于3Na3K-Fe,表明在碱金属K-Na负载总量为6%时,K-Na等比例修饰的铁矿石活性低于K或Na修饰占主导铁矿石。利用草木灰中碱金属K和Na高温条件下易析出的特性,采用油菜秆灰、小麦秆灰、竹秆灰和玉米棒灰通过干法煅烧方式修饰铁矿石。在小型流化床反应器上研究灰种类、负载量和循环次数对铁矿石反应性能的影响,并分析了载氧体的组分和表面形貌的演化特性。结果表明:干法煅烧方式将灰中碱金属K、Na和碱土金属Ca均匀的负载到铁矿石表面,修饰后铁矿石活性显著提高;灰种类、负载量导致铁矿石活性差异较大,这主要由灰中K、Na、Ca、Si迁移到铁矿石表面的含量决定,油菜秆灰修饰的铁矿石反应活性由K、Na、Ca含量决定,小麦秆灰、玉米棒灰修饰的铁矿石反应活性主要由K和Si含量决定,竹秆灰修饰的铁矿石反应活性主要由K含量决定;循环实验表明,油菜秆灰和小麦秆灰修饰的铁矿石活性始终较高,SEM显示铁矿石表面仍有较大的孔隙结构,K、Na、Ca并未出现显著流失现象。利用草木灰中碱金属K和Na主要以水溶性形式存在的特性,采用油菜秆灰和小麦秆灰通过湿法浸渍方式对铁矿石载氧体进行修饰。在小型流化床反应器上研究了灰种类、负载量和循环次数对载氧体反应性能的影响。结果表明:通过湿法浸渍方式,小麦秆灰中K、油菜秆灰中K和Na很好的迁移到铁矿石颗粒表面,并且经两种灰修饰后铁矿石活性显著提高;灰种类、负载量会对铁矿石活性产生重要影响,当采用小麦秆灰修饰铁矿石时,载氧体活性主要由载氧体中K含量决定,灰负载质量比为20%时,载氧体活性最高,CO累积转化率为86.05%,而当采用油菜秆灰修饰铁矿石时,载氧体活性主要由载氧体中K和Na含量共同决定,灰负载质量比为20%时,载氧体活性最高,CO累积转化率为84.4%,两者都显著高于未修饰铁矿石的72.5%;循环实验表明,两种灰修饰的载氧体活性保持稳定,10次还原后,小麦秆灰修饰载氧体中主要碱金属成分K负载效果较好,油菜秆灰修饰载氧体中主要碱金属成分K和Na出现了一定程度的流失现象;10次还原后,未修饰铁矿石表面出现了一定的烧结现象,几乎没有孔隙结构,而两种灰修饰载氧体仍然具有较多的孔隙结构。采用小麦秆灰通过干法煅烧和湿法浸渍对铁矿石载氧体进行修饰,在小型流化床反应器上研究了反应温度和循环次数对煤化学链燃烧气体产物浓度、含碳气体相对体积分数和碳转化率的影响。结果表明:在同一温度条件下,与未修饰铁矿石相比,采用小麦秆灰修饰的两种载氧体的碳转化率显著提高,煤气化速率显著提高;随着反应温度由850℃升高到950℃,采用未修饰铁矿石时的碳转化率和CO2相对体积分数都逐渐升高,而采用两种修饰后载氧体的碳转化率和CO2相对体积分数都呈先升高后降低趋势;循环实验表明,采用两种修饰后载氧体的CO2相对体积分数始终显著高于未修饰铁矿石,且载氧体活性基本保持稳定。