煤燃烧过程中,砷（As）、铅（Pb）等有毒元素会以As2O3、PbO和PbCl2等形式释放到烟气中,如以气态、细颗粒态形式排放到大气环境中,将严重危害生态环境和人体健康。矿物组分对气相砷、铅有良好的吸附性能,且原料丰富,被广泛研究。然而不同矿物组分对砷、铅作用机制有较大差异,且吸附过程中存在复杂的交互作用,目前对于矿物组分控制燃煤砷、铅排放机制尚无统一的认识,对工业应用指导作用不足。本论文以实验为基础,结合量子化学计算,深入研究矿物组分与砷、铅的相互反应特性及其机理,揭示酸性气体与砷、铅的竞争吸附规律;进一步筛选矿物组分,探究吸附反应的热力学特性,构建耦合矿物组分吸附砷、铅特性的配煤掺烧模型。最终提出一种基于混煤优化调配矿物组分实现燃煤砷、铅排放控制的技术路线。主要研究如下:（1）研究了煤中主量矿物组分对砷、铅的吸附特性及其机理。实验选取煤中主量矿物组分作吸附剂,在自制的砷、铅发生-吸附装置上测试了吸附剂的砷、铅吸附容量,并采用量子化学计算方法揭示矿物组分吸附砷、铅的反应机理。CaO具有较好的砷吸附效果,700°C时As2O3吸附容量顺序:CaO>Fe2O3>Na2CO3>Mg O>Al2O3>Si O2,吸附产物中砷的价态为As3+和As5+。计算结果表明,吸附剂表面暴露的O、Fe原子能够与As原子结合,且气相砷的吸附为化学吸附。Al2O3和Si O2对气相铅具有良好的吸附效果,且对PbO的吸附效果明显好于PbCl2,吸附产物中铅价态为Pb2+。吸附剂表面暴露的Si、O、Al原子是铅吸附的活性位点,PbO和PbCl2的吸附均为化学吸附。Al2O3对砷、铅的吸附存在互补关系,Al2O3表面暴露的O、Al原子分别是砷和铅吸附的活性位点。（2）分析了矿物组分吸附砷、铅的热力学特性。煤中矿物组分在700°C控制砷的效果较好,而在900°C控制铅的效果较好。在300-900°C条件下,CaO、MgO和Al2O3的气相砷吸附容量随温度升高而增加,900°C时,Fe2O3和Na2O颗粒熔融、孔隙结构坍塌,其砷吸附容量迅速降低。吸附温度低于500°C时产物中砷主要为As3+,当吸附温度高于500°C,产物中As3+向As5+转化,高温产物中砷主要以As5+形式存在,As5+的热稳定性好于As3+,有利于砷的固化。计算结果表明,温度由300°C升高到900°C时,CaO吸附As2O3的自由能由-137.04 k J/mol升高到-4.51 k J/mol。随温度升高,Si/Al基吸附剂的铅吸附容量先增大后减小。SiO2和Al2O3具有交互作用,促进气相铅的吸附。当吸附温度由300°C升高至1500°C,SiO2（001）面吸附PbO的自由能由-312.36k J/mol升高到32.42 k J/mol,吸附PbCl2的自由能由-75.73 k J/mol升高到30.53 k J/mol。此外,1300°C高温煅烧后,吸附剂的砷、铅吸附容量均降低。（3）探究了烟气中不同组分对砷、铅吸附行为的影响机制。揭示了HCl/SO2/CO2和砷、铅的竞争吸附机理,探究了高碱煤中Na化合物的释放、冷凝特性,考察了Na化合物对砷、铅吸附的影响规律。酸性气体对吸附剂的砷吸附抑制作用明显,而对铅吸附无明显影响,700°C时酸性气体的抑制强度为:HCl>SO2>CO2。煤中钠的释放主要受温度影响,在600-800°C时,钠主要以NaCl形式释放;当温度降低到700°C时,烟气中的Na化合物开始冷凝。冷凝的NaCl改变了吸附剂颗粒表面的熔融特性、孔隙结构以及吸附反应的传质过程,对MgO、Fe2O3以及700°C以下的CaO吸附砷起抑制作用,但对Al2O3和SiO2吸附砷起促进作用;对CaO、Fe2O3和MgO吸附铅起促进作用,而对Al2O3和SiO2吸附铅起抑制作用。（4）提出了混煤矿物组分调配控制砷、铅排放的技术方案,构建了耦合砷、铅控制的配煤模型。基于上述煤中矿物组分吸附砷、铅的特性,提出了定量描述重金属释放行为的释放指数,并基于该指数构建了矿物组分控制燃煤砷、铅排放的模型。使用该模型可以预测燃煤砷、铅排放浓度,能够为实际燃煤过程砷、铅的减排提供指导。