化学链燃烧（CLC）可以实现化石燃料燃烧过程中CO2的源头富集和内分离,被普遍认为是最有潜力的低成本低能耗碳捕集技术之一。经过30多年的研究,化学链燃烧技术现已从实验室规模发展到中试规模,具备了迈向工业化应用的基础。但大规模制备廉价高效的氧载体仍是化学燃烧技术走向工业化应用的先决条件。本文基于挤出滚圆法规模制备了廉价高效的矿石类复合氧载体,并研究了其化学链燃烧性能。首先,建立了挤出滚圆法制备氧载体的工艺流程,成功制备了铁矿石铜矿石复合氧载体。以六种天然硅铝酸盐作为惰性载体,通过破碎强度优选出蒙脱石和浮石为较为合适的惰性载体。其中氧载体Fe Cu-10M（添加10wt.%蒙脱石,铁矿石和铜矿石质量比为8:2）和Fe Cu-5P（添加5wt.%浮石,铁矿石和铜矿石质量比为8:2）的破碎强度可达2N以上。随后对Fe Cu-10M和Fe Cu-5P在批次流化床中进行了煤化学链燃烧性能探究,研究了反应温度、氧燃料比和煤阶对氧载体反应性的影响,通过XRD、SEM、EDX和粒径分布研究了氧载体颗粒晶相结构、微观结构、元素分布和粒径变化。结果显示Fe Cu-10M在多次循环中可以保持球形结构,没有出现新的晶相也没有丢失原有晶相。进一步,对挤出滚圆法制备的铜铁矿石氧载体的抗烧结能力和长期稳定性进行系统考察。首先针对氧载体中的惰性载体蒙脱石添加比例进行了评价,制备了蒙脱石含量10wt%～40wt%的四种廉价复合氧载体;然后,不同蒙脱石含量的氧载体在热重分析仪中与H2/O2进行了100次循环还原/氧化反应,发现Fe Cu-10M不仅可以保持高反应活性也有着较好的抗烧结性能。进而,在批次流化床中的进行了煤化学链燃烧的百次循环实验,以探究Fe Cu-10M氧载体反应性能和磨损率的变化,发现燃烧效率可以稳定在90%以上,平均磨损率为0.108%/h。最后,实现了廉价复合氧载体的挤出滚圆法工业规模制备。为了进一步降低氧载体的原料成本,将制铝工业废弃物赤泥（含有大量Fe2O3、并富含钠）替代铁矿石,大规模制备了赤泥铜矿石复合氧载体RCu-10M（添加10wt.%蒙脱石,铁矿石和铜矿石质量比为89.1:10.9）。首先,在批次流化床中研究了温度和氧燃料比对其反应特性的影响,发现在950℃、氧燃料比为2.0时,RCu-10M的CO2产率可以达到94.5%以上。随后,在热重分析仪中进行了100次循环氧化还原反应,RCu-10M可以保持稳定的反应性能,并没有出现明显的烧结现象。最后,在微型双循环流化床中测试了RCu-10M与气体燃料的反应特性,在100min连续运行中氧载体可以保持稳定的循环运行,并且反应后的氧载体表面没有残炭沉积。