中国冶金焦产量供过于求,在炼焦煤中配入中煤、低阶煤炼焦能够得到代替块煤用气化焦,同时节约稀缺煤资源,降低生产成本。本文选取内蒙古美方焦化厂炼焦煤、中煤、神木煤作为研究对象,利用XRF、XRD和SEM方法对原煤及煤焦中的矿物质种类、含量及其形貌进行分析,研究了不同焦化条件和原料配比下矿物相转变规律,得到煤焦样品的热解特性、表面特征和反应特性,同时分析了矿物质对炼焦过程中粘结、成焦特性的影响规律。三种原煤中主要矿物元素为Si、Al、Fe、Ca,主要矿物组成为高岭土、石英、黄铁矿、石膏和方解石。XRD研究结果表明,随着制焦温度升高,高岭土逐渐脱水、分解,最终演变为莫来石和硅线石,石英变化不大,炼焦终温达到1100℃时石英发生相转变生成碳化硅,黄铁矿转变为硫铁矿、碳化铁,方解石分解,部分含钙与含硫矿物演变为Ca S。焦化温度升高,混煤表面含氧官能团逐渐消失,煤焦内部出现裂纹,孔洞逐渐变大,表面由粗糙变得光滑。随着矿物含量增多,焦炭的比表面积有增大的趋势,煤焦的透气性得到改善,但总孔容积下降,孔隙度降低。煤焦孔径范围集中在1¹0nm,平均孔径的范围在3nm⁹nm之间。炼焦终温升高后煤焦的碳微晶结构逐渐向有序化方向发展,当混煤中灰分含量由9.35%增加到19.97%时,煤焦002峰的峰强度降低,衍射峰宽度变大,100峰的衍射峰半峰宽变小,碳微晶结构的有序化程度降低,混煤中的矿物质改变了成焦过程。焦炭中矿物质含量增加,焦炭气化反应指标T_0.5降低,R_0.5增大,焦炭反应性变好。焦炭-CO2气化反应动力学符合一级反应动力学,,表观反应活化能具有增大的趋势,频率因子也有所增大,矿物质对微孔结构和催化作用的影响共同改变了焦炭-CO₂的反应性。