焦炭内碳的形态介于无定形碳与石墨之间。焦炭作为还原剂、能源和供碳剂,广泛用于高炉炼铁、冲天炉熔炼和有色金属冶炼等生产；作为原料用于电石生产、气化和合成化学等领域。碳气化反应是焦炭作为还原剂、能源和原料时最主要的反应之一。因此,石墨/焦炭CO2/H2O气化反应机理和动力学一直是冶金和化工领域关注的课题。焦炭是一多孔固体,气化反应过程至少涉及如下环节：气化剂和气体产物在焦炭内扩散、气化剂在反应界面的吸附、界面化学反应和反应界面的气体产物脱附等。在这些环节中,吸附、界面反应和脱附使试样发生质量变化,吸附伴随放热效应,界面反应伴随吸热效应。在目前的碳气化反应机理和动力学研究中,普遍是根据试样的质量变化提供的动力学信息进行的,很少涉及反应过程中热效应提供的动力学信息。本文认为将这两种动力学信息结合起来,综合分析试样在反应过程中的质量变化以及所涉及的热量变化,能够更加准确地揭示碳气化反应机理。本文采用在非等温加热条件下连续测量试样的质量和热效应随温度变化的热分析同时联用技术(热重法-微商热重法-差示扫描量热法,TG-DTG-DSC),分别进行了石墨和焦炭粉在CO2、H2O和CO2+H2O中的气化反应动力学实验,采用反应动力学和热动力学相结合的方法进行了碳气化反应的动力学研究。实验研究发现：石墨气化过程可分为前期的慢速放热气化阶段和此后的快速吸热气化阶段；焦炭气化过程中没有发现慢速放热气化阶段,整体表现出吸热。根据质量守恒和能量守恒,利用非等温动力学分析,结果示出：(1)石墨慢速气化阶段的放热是化学吸附放热和界面反应吸热综合作用的结果,在慢速气化过程可表示为吸附和化学反应的串联,过程速率的限制为化学反应。(2)在快速气化阶段,吸附环节可以忽略,此时的反应机理为界面反应。基于吸附、无灰层的界面反应模型建立了石墨气化反应的非等温速率式,基于有灰层的界面反应模型建立了焦炭气化反应的非等温速率式。运用Freeman-Carroll法求解了石墨/焦炭CO2/H2O气化反应的动力学参数(活化能E,指前因子A和反应级数n)。解析结果示出：(1)活化能随着升温速率的增加而减小；同一升温速率条件下的活化能和指前因子之间存在着动力学补偿效应。(2)石墨气化过程中,在慢速阶段,CO2气氛下的吸附活化能和界面反应活化能最大,CO2+H2O气氛下的吸附活化能和界面反应活化能次之,H2O气氛下的吸附活化能和界面反应活化能最小；快速阶段的界面反应活化能小于慢速阶段的界面反应活化能。(3)焦炭气化过程中,CO2气氛下的界面反应的活化能最大,CO2+H2O气氛下的界面反应的活化能次之,H2O气氛下的界面反应的活化能最小。