以我国西南地区燃烧典型煤种的小龙潭电厂、阳宗海电厂和贵阳电厂为研究对象，运用扫描电子显微镜及电感耦合等离子质谱法等现代微观微量测试方法，研究了飞灰的显微结构特征及重金属在不同燃煤产物中的分布特征，进行了重金属元素富集系数同飞灰粒径、飞灰化学成分的相关性分析；运用煤岩学、矿物学、硅酸盐物理化学、燃烧学等多学科综合分析方法，从煤粉颗粒中矿物的分布赋存形态入手，联系煤粉锅炉的燃烧工况，系统讨论了煤粉燃烧过程中各类矿物质的转化行为；分析了煤粉燃烧过程中影响重金属挥发的主要因素；从飞灰演化角度提出了飞灰对重金属富集的四种机制，即硅酸盐对重金属的溶解作用、发生化学反应生成稳定的化合物、飞灰的物理化学吸附作用和气相重金属的凝结作用。最后，联系重金属在煤中赋存状态，初步系统地描述了煤粉燃烧过程中重金属元素的挥发、迁移、富集的转化过程，为煤粉燃烧过程中重金属元素的进一步研究奠定了基础。