石油化工企业加工含硫原油或处理其他含硫化学品可导致产生具有自燃活性的硫化亚铁（FeS）。在设备打开、检维修等过程活性FeS遇空气容易自燃,由此引发的火灾爆炸时有发生。当前工程常用的FeS自燃防治方法存在很多不足之处,新型的气相钝化法具有成本低、钝化均匀、环保等明显优点,正受到研究人员的关注。FeS气相钝化法的应用需要实验探究安全有效的气相钝化工艺条件,并且对钝化样品作出本质安全化的效果评价,同时通过分子模拟计算来揭示气相钝化法的微观表面反应量子化学机理。因此本文采用自主设计的活性FeS样品合成装置,微量热仪（C80）、X射线衍射光谱（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、同步热分析仪（STA）等先进的实验仪器以及量子化学计算软件Materials Studio-CASTEP,运用实验与模拟,宏观与微观相结合的方法系统研究了FeS气相钝化实验条件、钝化效果评价和钝化微观机理。主要研究结论如下:1、气相钝化实验结果表明,7.5%的钝化气体浓度是FeS氧化失控的临界浓度,以35 mL/min为分界,FeS放热量和最大放热速率随气体流量增加均呈现先增后减的变化趋势。气相钝化工艺可采用“低浓度高流速”方案,并将钝化气体浓度控制在5%以下。2、XRD衍射测试结果表明,FeS钝化样品有部分Fe2O3和S产生。FeS钝化样品电镜照片呈现“团聚”现象,颗粒比表面积大幅增加,表面生成粗糙钝化膜,降低了内部活性组分和氧气分子接触的概率。热分析实验结果表明,对比于活性样品,FeS钝化样品TG-DSC曲线放热起始温度点从25℃大幅后移至175℃,峰型结构发生明显改变,放热峰Ⅰ消失。钝化处理使活性FeS关键的自燃反应启动步骤终止,自燃难度增加。3、经热分析动力学Kissinger法计算得出活性样品和钝化样品的表观活化能分别为27.18 kJ/mol和90.03 kJ/mol。经AKTS-Friedman微分法模拟计算得到活性样品和钝化样品整个反应阶段活化能值分别处于17～58 kJ/mol,40～140 kJ/mol之间。证实气相钝化法能够大幅提高FeS氧化反应活化能,气相钝化对FeS活性有抑制作用,达到了本质安全化的防治要求。4、分子模拟研究表明,FeS为空间群P4/nmm的四方形晶相,呈分层状,以S原子为终端的FeS（001）表面能为0.095 J/m2,为自然状态暴露面,以FeS（001）作为反应表面符合实际。相比于FeS（001）理想活性表面,基于假设的FeS（001）氧掺杂钝化表面原子具有更大的电荷密度分布。替换形成的Fe-O键相比原Fe-S键Mulliken布居值减少,Fe原子电荷数增加,Fe-O键离子性增强。5、添加吸附质氧分子后,量子化学计算表明氧分子在FeS（001）理想活性表面的吸附能为-135.75 kJ/mol,在FeS（001）氧掺杂钝化表面的吸附能为-327.34 kJ/mol。氧分子在两表面的优先作用位点为Fe原子,而非S原子。电荷Mulliken布居分析表明氧分子吸附过程的电子转移主要表现为O原子2p轨道和Fe原子3d轨道形成共价键。6、气相钝化处理使氧分子和表层原子充分反应并取代出单质硫,使表面形成一层氧化保护膜,导致FeS表面的亲氧性减弱,发生氧化反应的活化能升高,进而实现自燃活性的抑制目的。低比例氧掺杂表面相比理想活性表面Fe原子对氧气具有更强的反应活性,不能真正体现实验过程FeS饱和钝化表面的疏氧性,需要构建不同取代比的表面模型做进一步计算分析。