富氧燃烧作为一种具有应用潜力的CO2捕获技术，近年来受到广泛关注。与传统的空气燃烧相比，富氧燃烧气氛下高浓度CO2和H2O的存在，势必导致燃烧炉膛内的环境发生明显变化，将对随着煤燃烧而迁徙的无机矿物质转化行为造成显著的影响，研究富氧燃烧过程中的煤中矿物质的迁徙转化行为对于更深层次的揭示炉内积灰、结渣、沾污等与无机组分转化相关问题的复杂机理有着极为重要的科学意义。　　论文首先采用同步热分析和高温固定床研究了煤中主要外在矿物在 O2/CO2气氛下的迁徙演化行为，分析了不同矿物质在燃烧过程中相互作用机制。研究表明，混合矿物的热转化行为并不是单个矿物转化行为的简单叠加，尤其对于方解石比例较高的混合矿物，在 O2/CO2气氛下，高温时矿物质之间的相互作用更加明显，易于形成低温共熔物钙硅铝酸盐类物质。O2/CO2气氛下煤灰的一些矿物元素易碳酸化而形成碳酸盐，对于CaO含量近30％的神府煤灰，O2/CO2气氛会明显抑制其高温灰的熔融行为。　　随后论文以黄铁矿为研究对象，综合运用热化学、矿物学、热力学等多种分析方法，研究了纯黄铁矿在CO2气氛下的转化机理，并考虑了H2O对黄铁矿在CO2以及O2/CO2中迁徙演化的影响，提出了含H2O富氧条件下黄铁矿的转化路径。研究发现，在CO2气氛下，黄铁矿首先分解形成磁黄铁矿（FeSx,1≤x<2），然后继续脱硫形成富铁FeSx，当温度高于700℃，富铁FeSx氧化成Fe3O4，同时若反应停留时间增加，Fe3O4进一步转化形成Fe2O3，而当温度高于950℃，大量的Fe3O4将与富铁FeSx反应形成低温共熔铁硫氧体 FeO-FeS；H2O的添加促进了黄铁矿的热解产物 FeSx进一步转化形成铁氧化物以及硫的释放，H2O改善了黄铁矿的燃烧反应，增加 H2O的含量可以明显的改善黄铁矿起始转化行为。　　在此基础上，论文通过详细分析煤中黄铁矿转化后的气态产物和固态残灰特性，探讨了黄铁矿在两种典型煤粉中的热转化行为，同时考虑了升温速率和反应时间对煤中黄铁矿转化行为的影响。研究发现，煤中黄铁矿在CO2热解转化过程，是煤与黄铁矿共同热解的复杂过程，随着煤种的不同而有差异。少量（10%）黄铁矿的加入有利于低灰低阶神府煤的气化过程，黄铁矿与煤混合物中的黄铁矿的热解温度比单独黄铁矿的低；升温速率的增加延迟了混合物在CO2中的共气化温度；H2S和SO2是黄铁矿与煤混合物在CO2中热解气化的主要含硫气体产物。煤中黄铁矿首先在约600℃大量热解形成FeSx，同时部分 FeSx继续转化形成铁氧化物，温度升高，FeSx向铁氧化物转化加强，停留时间增加有利于Fe2O3形成或者煤中（西阳村煤）含铝矿物与黄铁矿转化中间产物反应形成铁铝尖晶石。　　最后，通过沉降炉实验，利用XRF、XRD、M?ssbauer以及粒径分布等方法对燃烧残灰特性进行分析，研究了几种典型煤中矿物质在富氧燃烧条件下的转化规律，得到了O2浓度和H2O添加对煤中含铁矿物迁徙演化的影响规律。研究表明，燃烧气氛的改变不会影响残灰中主要结晶矿物的形成，但却可以明显影响残灰中含铁相的相对含量。对于准东乌东煤，O2/CO2气氛以及增加O2浓度，均有利于Fe2O3的形成，这主要是由于煤中含铁矿物在煤中以外在矿物形式存在；对于神华煤，O2/CO2气氛导致较多的铁熔融成 Fe玻璃相以及较少的铁氧化物形成，主要是由于燃烧气氛对焦炭颗粒温度有明显的影响，从而影响内在矿物的转化。等氧分压 O2/CO2气氛中，水蒸气的添加，有助于铁氧化物的形成，且有利于形成的灰颗粒向粒径更大的方向移动。