中国矿业大学化工学院李晓团队在《燃料化学学报(中英文)》发表论文《复配生物质灰催化煤焦气化反应性及其赋存形态迁移规律》。该研究通过复配生物质灰方法，系统揭示了硅、钾、钙组分对煤焦气化的影响规律与矿物质迁移机制，确定了最优催化配比，显著提升气化效率并降低活化能，为煤-生物质协同清洁气化提供了关键理论支撑。
煤气化是煤炭高效洁净利用的核心技术，但传统工艺存在温度高、能耗大、催化剂易失活等问题。生物质富含钾、钙等碱金属/碱土金属，是绿色低成本催化原料，然而硅元素易导致催化剂失效，相关机理一直未明确。
李晓团队以新疆准东煤为对象，采用酸洗脱灰排除原生矿物干扰，精准调控硅/钾、钙/钾质量比，开展CO₂等温气化实验。研究表明，**气化温度和硅含量是决定反应性的两大关键因素**，升温可大幅加快反应速率，900℃下最优配比样品完全气化仅需13分钟;当硅/钾质量比为0.5、钙/钾质量比为0.4时，催化效果最佳，气化反应性指数达原煤的1.35倍。
机理研究发现，含钙矿物活性更高，可优先与硅酸盐生成钙沸石等稳定物相，**有效避免钾元素与硅结合失活**，使钾充分发挥催化作用。动力学分析证实，该催化过程更符合收缩核模型，最优配比下活化能降至174.39 kJ/mol，较原煤降低14.32%。
团队结合红外光谱与X射线衍射，明确了高温下矿物质迁移规律：钾随温度升高易挥发，钙则稳定固持硅元素，从微观层面阐明“钙保护钾”的催化机制。
该成果突破了传统生物质灰催化易失活的瓶颈，提出的最优配比与作用机理，可有效降低煤气化能耗与催化剂成本，助力煤化工行业绿色低碳转型，对推动煤-生物质共气化工程化应用具有重要价值。
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