化学链燃烧是一种比较节能环保的新型燃烧技术,它利用储氧材料,即氧载体在循环过程中的氧化还原反应来使化石燃料氧化产生CO₂和H₂O,同时能从尾气中捕集和获得高浓度的二氧化碳,从而极大的降低工业成本并提高能源利用效率。氧载体在化学链燃烧技术中起着非常重要的作用,因此选择和制造合适的氧载体将显著影响化学链燃烧过程的成本和总的系统效率。富铁铜精矿所含双金属氧载体的自然优势和矿物氧载体的经济优势使得其在未来氧载体工业化进程中具有较大的潜力。本文提出使用富铁铜精矿作氧载体用于甲烷化学链燃烧,不仅可以使矿物资源得到合理化利用,而且可以大幅度降低氧载体的制作成本。本文首先对原富铁铜精矿进行焙烧处理使它达到作为氧载体的基本要求。在恒温循环反应实验中,使用甲烷作为还原原料,对氧载体的反应性和循环性进行了一系列的评价。发现当反应温度为900℃的时候,铜矿石氧载体的CO₂选择性达到了95%,并且在后续的稳定性测试中也表现的非常完美。还对循环后和循环前的样品做了一系列的表征,证明了经过循环之后铜矿石氧载体的还原性得到了提高。本文还对在甲烷还原的气氛下富铁铜精矿的还原过程进行了动力学研究。从热重分析仪方法的动力学研究中可以发现,富铁铜精矿氧载体的还原反应可以划分为一个反应较快的Cu物质的还原和一个反应较缓慢的Fe物质的还原,这两个还原过程分别由二维生长核模型机制和扩散控制机制控制。通过计算两个还原过程的活化能分别为56.49 kJ/mol和109.56 kJ/mol。与其他文献中报道的使用合成铜铁基氧化物结果相当。这表明富铁铜精矿与甲烷的反应行为和其他含铜铁基氧载体材料的反应行为相似。富铁铜精矿氧载体由于结构特殊和组分复杂导致其在循环的过程中稳定性会有所降低,因此需要通过有效而又不会增加其成本的改性手段,提高铜矿石氧载体的反应性能和循环性能。本文通过用赤泥对富铁铜矿石进行改性,以得到性能优良的复合型氧载体。实验证明,铜矿石与赤泥以适当的比例（7:3）混合后的氧载体的反应性能得到了有效的提升,CH₄平均转化率和CO₂平均选择性分别达到了86%和95%。此外在循环过程中复合型氧载体也比原铜矿石氧载体拥有更加稳定的循环特性,SEM表征也证明了加入赤泥过后原铜矿石氧载体的烧结现象明显好转。无论从经济方面还是反应性能方面,铜矿石与赤泥混合后的复合氧载体对于工业化化学链燃烧具有非常大的潜力。