铁矿石烧结中,残存于烧结矿中的碱金属元素易导致高炉结瘤、炉衬侵蚀等问题,影响高炉生产运行,进入烟气的碱金属元素还会加剧微细颗粒物排放。在燃煤领域,较高的碱金属钠含量导致准东高碱煤在应用过程中存在炉内结渣、受热面积灰沾污和高温腐蚀以及颗粒物排放等问题。本文主要针对上述两个过程中碱金属元素的迁移转化行为以及缓解碱金属相关问题的工艺措施进行研究。首先,通过挥发-冷凝实验装置进行小型烧结实验,对比研究碱金属元素在以木炭和焦粉为固体燃料的铁矿石烧结中挥发迁移的相关规律。结果表明,挥发至烟气中的气态碱金属物质主要为氯化钾,其次为氯化钠。碱金属元素在床层温度达到临界温度后开始释放,挥发迁移行为主要发生在高温燃烧层内。碱金属元素在烧结床预热层中存在冷凝沉积现象,预热层上部邻近火焰锋面,导致床层温度较高,该处碱金属物质的沉积量较少且部分颗粒存在熔融现象。预热层下部温度较低,此处碱金属沉积物的颗粒尺寸较大,且相邻颗粒间呈现聚并现象。烧结烟气中的碱金属氯化物被捕获并富集在下部床层后,对床层内原有碱金属元素的氯化脱除产生促进作用。其次,研究了烧结工艺参数对碱金属挥发迁移行为的影响,含铁粉尘比例升高使得碱金属脱除率升高,但其在烧结矿中的含量也升高。增加固体燃料配比可促进脱除过程,木炭烧结工况下脱除效果不及焦粉,这源于二者化学成分及微观形态的差异。氯化烧结工艺下,烧结矿中碱金属含量降低,木炭烧结工况下碱金属元素的脱除效果相较于焦粉烧结工况更为理想,在生物质替代焦粉进行铁矿石烧结的过程中应用氯化烧结工艺缓解碱金属相关问题是烧结工业未来发展的可行方向。最后,采用酸浸插层剥离方法对高岭土进行表面改性,该方法可有效剥离层状结构,提高比表面积和孔隙体积,促进物理吸附;通过剥离过程的脱羟基作用及酸浸过程的溶蚀作用,增加碱金属活性吸附位点,促进化学吸附。借助煤粉掺烧实验,发现酸浸插层剥离改性高岭土对碱金属钠的捕集能力优于插层剥离改性高岭土及原高岭土,在此基础上讨论了燃烧温度和添加比例的影响。通过气态碱金属钠的吸附实验,对比了各高岭土样品对氯化钠蒸汽的吸附过程,同时应用四种吸附模型对吸附过程拟合,并进行速率控制步骤和反应动力学分析。添加高岭土后的煤灰熔融性分析表明,改性操作可有效降低高岭土掺烧对煤灰熔融性的影响。混煤灰的熔融温度伴随着高岭土添加比例的升高,先降低后升高,最佳添加比例应根据燃烧过程的排渣方式等参数确定。