随着我国经济建设的不断发展与科学技术的不断提高,工业生产规模不断扩大,环境问题受到了社会的广泛关注。工业固体废弃物来源广泛、种类繁多且成分复杂,目前传统的固体废弃物处置方法存在着成本高、周期长或效率低等问题,因此需要开发一种成本较低、效率较高的固体废弃物资源化利用技术。利用水煤浆技术协同处置固体废弃物,可以实现固废的减量化、资源化、无害化利用,得到了大量学者的广泛关注。本文系统地研究了三种工业固体废弃物对水煤浆成浆、燃烧、气化特性的影响机理,并基于生命周期评价方法,对固废水煤浆工业应用系统的环境影响进行评价。选取精馏残渣、洗气残渣、废活性炭等三种工业固体废弃物与神华煤混合制备固废水煤浆,并与无固废水煤浆进行比较,研究了添加剂种类、固体废弃物种类和掺混量对水煤浆成浆浓度、流变性和稳定性方面的影响。实验结果表明,分散剂亚甲基双萘磺酸钠的制浆效果最佳,分析其原因,该分散剂的分子结构中含有较多的萘环,分散降黏及稳定效果较好;三种固体废弃物的加入,均使得水煤浆的黏度增大,不利于成浆,但浆体的流变性和稳定性得到了改善,且随着固废掺混量的增加,浆体剪切稀化特征越明显,稳定性越佳,当固废掺混量为11%时,7d析水率可以低至0,这是由固废表面较多的含氧官能团和金属阳离子导致的。实验还发现,对精馏残渣进行超声波破碎90min后,制备得到精馏残渣水煤浆的成浆浓度提高了2.50个百分点,达到63.70%。采用热重-红外联用实验分别研究了三种固废水煤浆和无固废水煤浆的燃烧、气化特性,根据TG-DTG曲线,描述四种水煤浆的燃烧、气化过程,计算出相关的燃烧、气化特性指数,并借助红外光谱分析固废加入对水煤浆燃烧、气化过程中气体产物析出的影响。燃烧实验结果表明,当固废的掺混量为11%时,精馏残渣水煤浆的着火温度比无固废水煤浆低23℃,表观活化能低3.67 k J﹒mol-1,燃烧特征参数、指前因子均优于无固废水煤浆,精馏残渣水煤浆的燃烧性能优于无固废水煤浆,与此相反,洗气残渣水煤浆和废活性炭水煤浆的燃烧性能要劣于无固废水煤浆;对热重实验产生的气体进行在线红外光谱分析,发现相比于无固废水煤浆,精馏残渣的加入使得气体产物的析出峰向低温区移动;洗气残渣水煤浆的CO、NH3、H2S、CS2的析出峰比其他三种水煤浆的要高,这是由其较高的灰分导致的。气化实验结果表明,四种水煤浆的DTG曲线均有三个明显独立的失重峰,分别对应着失水过程、挥发分析出过程、气化过程;精馏残渣水煤浆和废活性炭水煤浆的气化反应性指数相比于无固废水煤浆提升了0.09h-1和0.02h-1,这是由于固废水煤浆表面的Na、K等碱金属元素含量较高,易于在水煤浆表面形成气化活化中心,催化了气化反应的发生。采用原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等手段测量煤粉、固废、水煤浆燃烧灰渣中的金属元素含量,发现固废的掺混并未对水煤浆燃烧过程中重金属的迁移造成较大影响。利用生命周期评价方法,从原煤、辅料获取—原煤、辅料、固废运输—企业产品生产角度,研究利用水煤浆技术协同处置固体废弃物生产合成氨产品的工业应用系统对环境造成的影响。计算结果表明,在生命周期全过程中,大部分污染物在产品生产阶段的排放量最大,特别是Cr、Cd、Cu、Zn、Mn和Hg等重金属的排放占比超过90%;相比于常规利用水煤浆气化生产合成氨产品,协同处置固废使得整个工业应用系统在原、辅料获取和运输阶段的环境影响值降低,产品生产阶段的环境影响值升高,最终导致全生命周期环境影响值降低,特别是非生物资源耗竭潜值明显降低。