土壤重金属污染问题日益突出,植物修复技术作为一种绿色,低成本的土壤重金属污染治理方法而受到广泛关注。然而随着植物修复技术的应用,如何安全处理收获后富含重金属的矿区修复植物是限制植物修复技术推广的关键。采用焚烧方法不仅可以回收修复植物中的热量,也可以最大化减少其质量和体积,方便后续处理,但是如何在燃烧过程中控制挥发性重金属的释放,避免二次污染是一个急需解决的问题。目前,已有很多学者对煤炭、垃圾和污泥等焚烧过程中重金属的生成机理及减排手段做了研究,但对于矿区修复植物燃烧过程中重金属排放及控制问题研究较少。鉴于此,本文选取四种新型的矿区修复植物乌桕、刺槐、杨木和丛生竹作为研究对象,研究了它们的基本燃烧特性和燃烧过程中半挥发性重金属Pb、Zn和Cd的释放规律,同时为了探究Pb、Zn和Cd的减排特性,采用热力学软件模拟重金属模化物和不同种类添加剂的反应过程,以研究重金属与添加剂相互作用的规律。首先采用热重分析仪研究了四种矿区修复植物（刺槐、乌桕、杨木和丛生竹）的燃烧特性和燃烧动力学机理。实验表明四种新型矿区修复植物（刺槐、乌桕、杨木和丛生竹）的燃烧失重主要发生在180℃-400℃和400℃-500℃,分别对应挥发分的析出与燃烧（失重率～45%）和固定碳的燃烧（失重率～35%）。乌桕的着火指数、燃尽指数和易燃指数比其他三种修复植物均要高,表明乌桕较易于着火燃烧和燃尽。根据综合燃烧指数,几种修复植物燃烧容易程度为:乌桕>丛生竹>杨木>刺槐。采用Coats-Redfern法分别对四种矿区修复植物的燃烧情况进行动力学分析,除杨木和丛生竹的第一阶段外,均符合一级幂级数模型。燃烧第一阶段的活化能为53.39-83.48k J/mol。第二阶段的活化能为40.62-116.73k J/mol,刺槐的活化能最低为40.62k J/mol。然后采用小型卧式炉研究了四种修复植物在燃烧过程中Pb、Zn和Cd的挥发率随温度变化的关系,研究表明Pb、Zn和Cd的释放率随温度升高均有上升的趋势,不同温度下重金属的挥发率对比基本为Cd>Pb>Zn,Zn的稳定性最高,在1000℃时残留率仍大于80%,Cd的挥发性最大,在1000℃时基本挥发完毕。对燃烧后底灰研究发现刺槐和杨木的底灰中主要是碱及碱土金属的氧化物和硫酸盐,如CaO、MgO和K2SO4;乌桕底灰中主要是一些碱及碱土金属的硅酸盐和硫酸盐;丛生竹在900℃下发生了熔融,底灰中只检测出了SiO2晶体。随温度增加,杨木灰分晶相无明显变化且灰分中基本未能检测到重金属物相。结果表明燃烧后灰分中的重金属含量较低,燃烧可用于所选修复植被的处置,且底灰的后续处理压力较小。最后,为了筛选有效的添加剂控制重金属排放,采用热力学软件HSC模拟研究了Pb、Zn和Cd三种重金属的氯化物和氧化物与Ca基添加剂、Si-Al基添加剂和P基添加剂的反应规律,模拟表明Ca基添加剂可将重金属氯化物其转变为较难挥发的重金属氧化物,减少气相重金属氯化物的生成,选取的钙基添加剂在1000℃最多可减少气相PbCl2、ZnCl2和CdCl2分别为10%,76%和60%。P基添加剂可以将PbO和ZnO全部转变为Pb3（PO4）2和Zn3（PO4）2,并在25-1000℃升温过程保持稳定。硅铝基添加剂在1000℃可将60%以上的PbO、ZnO和CdO转变为较为稳定的重金属硅酸盐或铝酸盐。该研究可为修复植物清洁燃烧利用以及燃烧过程中重金属排放控制提供部分理论依据。