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炉内混加矿物添加剂是一项经济有效的燃煤重金属减排技术,尽管目前在燃煤重金属控制领域有很多关于矿物添加剂的研究,但在添加剂的筛选、改性、性能测试、碱金属对其影响及机理方面仍缺乏系统性研究。为此,本文针对以上内容开展了深入研究。利用管式炉开展添加剂种类和温度的双因素试验,探寻减排燃煤重金属Pb、Cd、Zn和Cr的优选添加剂与温度,并通过变煤种试验检测优选添加剂性能,同时根据灰样形态与XRD结果分析推测相关影响机制。结果表明,在900～1300℃,高岭土同时减排这四种重金属的性能较优（固留率可达60～68%,明显高于纯煤（34～53%））,其次是硅藻土和坡缕石（60%左右）,伊利石和铝矾土对Cd和Cr的效果较好（分别约55%和69%）,沸石和叶蜡石分别仅对Zn和Cr有效（60%以上）,膨润土对四种重金属的效果均比较一般（42～58%）。大多数矿物在900～1100℃下减排重金属的效果较佳。高岭土在变煤种条件下仍能有效减排重金属（固留率提升量为22～31%）。高岭土能延缓煤灰结焦,并增加活性组分,因此促进重金属的固定。采用插层剥离、插层剥离结合酸/碱和金属盐浸渍的方法对高岭土进行改性,在管式炉和沉降炉上考察改性高岭土对以上重金属的减排效果,并进行BET、XRD和SEM表征及机理分析。结果表明,管式炉条件下改性高岭土在900～1000℃下减排效果较优,其中醋酸钙改性高岭土（Ca-Kaol）和羟基铝改性高岭土（Al-Kaol）对四种重金属均有较好的改性效果（固留率比原高岭土多10～14%）,醋酸钾结合酸改性高岭土（KH-Kaol）和醋酸钾结合碱改性高岭土（KNa-Kaol）对Pb、Cd和Zn效果较佳（比原来高出10%以上）,醋酸钾改性高岭土（KAc-Kaol）效果一般（提升量为3～9%）。沉降炉条件下高岭土改性与否均能减排重金属,且除了KNa-Kaol对Pb及Ca-Kaol对Zn与Cr的减排效果不如原高岭土外,其他改性高岭土对各重金属的减排效果都显著优于原高岭土（改性对Pb、Cd和Zn的固留率提升量可达15%左右,对Cr可达9%）。改性能丰富高岭土的孔隙结构,增加其吸附位点和活性组分,以此强化添加剂与重金属的吸附反应。通过900℃的吸附实验台考察高岭土改性前后对Pb的吸附特性及碱金属影响。结果表明,改性可以提升高岭土对Pb的高温吸附性能。原高岭土对Pb吸附容量及速率分别约为151mg/g和2.12μg/（s?m~2）,改性高岭土最高可达到200mg/g以上,吸附速率也接近3.6μg/（s?m~2）。碱金属的增加会导致高岭土的Pb吸附量与吸附速率不断减小。使用量子化学工具探究重金属Pb（PbO、PbCl2）与碱金属（Na Cl、KCl）在高岭土表面的作用机理。结果表明,碱金属在高岭土表面的吸附反应强度整体上大于重金属Pb。各体系能量会伴随吸附行为的发生而减小,且吸附过程中存在电子转移与成键效应。无论高岭土表面是否负载碱金属,Pb O比Pb Cl2更容易与之发生吸附反应（如负载前Pb O的吸附能比Pb Cl2多230k J/mol,负载Na Cl/KCl后Pb O比Pb Cl2分别多172.06 k J/mol和134.31 k J/mol;负载前（后）Pb O与吸附面反应所需能量比Pb Cl2低0.68e V）。此外,无论是Pb O还是Pb Cl2,洁净高岭土表面比负载碱金属高岭土表面更容易与之发生吸附反应（如负载前Pb O和Pb Cl2的吸附能比负载后分别多100k J/mol和30k J/mol左右;负载Na Cl/KCl前重金属Pb与吸附面反应所需能量比负载后分别低0.22e V和0.48e V）,碱金属存在时重金属Pb在高岭土表面的吸附稳定性变差。因此,促进燃煤重金属向氧化态转变,以及降低煤中碱金属含量,对控制重金属排放具有积极作用。