在我国西部地区大量赋存富油煤,对富油煤的利用过程存在分子结构与热解过程认识不清,焦油重质组分高,催化剂难回收利用等问题,此外,西部地区赋存大量弱磁性的低品位铁矿石。本文基于铁催化煤热解作用,提出煤热解与铁矿铁还原协同处置研究,以典型富油煤（XJ1、XJ2、SX1、SX2）和赤铁矿石（A、B）为研究对象,分析原料基础性质及煤热解官能团断裂与产物形成规律。研究了脱灰处理对富油煤的性质及热解转化影响,提出了灰分参数对煤热解转化的影响公式。对比铁矿石原位和非原位催化热解的产物组成差异,认识了铁矿石还原热力学与过程物相变化,并探究了还原铁矿石的磁选参数。获得以下主要结论:（1）四种煤中挥发分大小顺序为XJ1>SX2>SX1>XJ2;XJ1属于高钠煤,煤灰成分中CaO含量较高,其他三种煤的Si、Al含量较高;FTIR分析表明,SX1煤中苯环四元取代含量最高,其他三种煤以三元取代为主;C-O伸缩振动表明,XJ1和XJ2的成煤过程中受到了较强的氧化作用;CH2/CH3计算表明,XJ2脂肪侧链最长,支链最少;此外发现,煤的C-O吸收振动峰强度与元素分析的氧含量大小关系基本一致,热解含氢气体与其氢化芳香结构脱氢关联密切。（2）TGA分析表明,失重大小顺序为XJ1>SX1>XJ2>SX2;对热解挥发分的析出过程解耦,分析热解过程中DTG曲线归属与煤的共价键断裂规律,确定了拟合曲线的6个子峰的化学键归属;固定床热解实验表明,四种煤的热解焦油产率最大值分别为10.07、9.31、10.98和8.01%;气体分析表明,550℃左右煤中脂肪侧链大量裂解形成氢自由基,氢自由基的缩聚使得氢气产率增加。（3）采用两段脱灰（HF-HCI）处理煤发现,脱灰处理降低了煤的灰分,提高了 C元素含量,灰分中Na、Mg、Al、S和Ca含量降低;固定床实验表明,脱灰使焦油产率和气体产率增加;XRD分析表明,脱灰降低了煤的堆积厚度,提高了煤层片尺寸;AFM分析表明,脱灰使煤表面颗粒变小,孔隙深度增加,表面粗糙度增加;Raman分析表明,脱灰增大了煤的碳原子微晶结构无序性。当C含量超过75%以后,煤的拉曼光谱D1和G峰的半峰宽与Cdaf含量满足线性关系,且脱灰对G峰影响强于D1峰。（4）采用氢氧化钾、磷酸、盐酸、氢氟酸处理煤后,明显增大SX1、SX2的热解失重;使用酸处理煤,有效的降低煤灰中的碱性成分,使用碱处理煤降低了 Si含量,提高Fe、Ca含量。采用灰分参数与550℃热解转化率进行关联,发现通过S值可以预测煤的灰分组成与热解转化率关系。（5）TGA分析表明,A、B铁矿石对提高煤热解失重速率、降低最大热解失重温度有促进作用;固定床热解实验结果表明,原位和非原位热解的铁矿石均使得XJ2和SX1热解转化率提高,半焦和焦油产率下降,气体产率升高,且B型铁矿石的促进作用要强于A型铁矿石。A铁矿石的原位催化效果弱于非原位催化热解。B铁矿石分别对XJ2和SX1的非原位焦油裂解和原位热解效果较强;气体组成分析表明,铁矿石使气体中的H2、CH4、CO2不同程度提高,且非原位热解效果均优于原位热解。（6）原位热解焦油分析结果表明,XJ2主要成分有脂肪烃、芳香烃和含氧衍生物,而脂肪烃、芳香烃是SX1煤焦油主要组成,铁矿石对煤原位热解影响基本规律是使脂肪烃降低,单环芳烃增加,BTEXN产率增加,含氧化合物（酚类、脂肪烃含氧衍生物、芳香烃含氧衍生物）整体降低。分析认为单环芳烃含量的增加除与多环芳烃、酚类及芳香烃含氧衍生物分解有关外,可能还与饱和脂肪烃的环化、芳构化有关;煤焦油组分分析表明,XJ2和SX1焦油重质中沥青组分含量较高,A、B原位催化热解的XJ2和SX2焦油沥青组分分别降低2.34、8.86%和2.91、7.35%。（7）非原位热解焦油分析结果表明,铁矿石非原位催化脱氧作用效果优于原位催化,气体中CO2和CO产率高于原位催化的影响;由SX1脂肪烃变化可知,铁矿石原位催化脂肪烃裂解能力强于非原位热解。样品BTEXN产率变化分析表明,A、B铁矿石（20%添加量）非原位催化XJ2和SX1热解的焦油轻质芳烃产率分别增加8.30、3.72%和0.74和7.73%;焦油组成分析表明,A、B铁矿石使XJ2和SX1焦油沥青组分分别降低7.35、11.75%和9.06和7.51%,非原位催化热解有利于煤焦油重质组分的降低,且效果优于原位热解。（8）铁矿石分析表明,A、B铁矿石的全铁含量分别为40.48和36.67%;赤铁矿实现还原的温度应该控制在1000K以下以避免发生过还原,在协同处置过程H2和CO体积分数应<52.93和<41.07%（700℃时）;磁选实验结果表明,获得最佳A、B铁矿石回收效果的参数分别为A铁矿石（IA）原位催化热解XJ2煤,温度为600℃,添加量为20%,停留时间30min和B铁矿石（EB）非原位催化热解XJ2,温度为600℃,添加量为30%,停留时间30min。A和B铁矿石最佳回收效果的品位和产率分别为63.87、64.21%和60.38、61.64%;铁矿石的XRD分析表明,铁矿石在煤热解与铁矿石协同处置过程遵循的还原路径为:Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe3C→Fe。