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焦油渣是煤在气化和焦化过程中生成的固体废弃物,含有多种萘、荧蒽、菲、芘、芴等有害的多环芳烃类和高分子树脂物质,焦油渣已被环保总局列入危险固体废弃物（HM-11）。焦油渣中含有的污染物对人体健康有严重的危害,增加患病风险,焦油渣如不处理,直接排放进入生态系统后还会造成严重的环境污染。同时,焦油渣中含有大量焦油,如果能找到合理的加工方案,将焦油渣中的煤焦油提取出来,那么焦油渣的经济价值就能得到充分的体现。本研究以焦油渣为研究对象,采用扫描电子显微镜、X射线衍射、X荧光光谱表征分析了焦油渣固化机理。结果表明,复合添加剂通过水化反应生成新物质,进而填充焦油渣孔隙,并且添加剂对焦油渣中的有机物有物理吸附作用,从而增强焦油渣固化块的强度。考察了无机骨料的添加量、粘结剂与焦油渣的质量比、固化龄期对焦油渣固化块强度的影响。研究得出:焦油渣固化的最佳工艺条件为:骨料添加量为15%、剂渣比为1:2、固化龄期为7天。在最佳工艺条件下,焦油渣固化块的抗压强度在7 d后可达到2 MPa,跌落强度可达到94%,热稳定性为98%,固化成型后所得的焦油渣固化块完全满足干馏热解工艺要求。通过干馏试验可以得到,焦油渣固化块尾渣残油率随干馏终温、保温时间的提高而减小,随升温速率的减慢而减小。当升温速率为10℃/min,干馏终温为500℃,保温时间为30 min时,尾渣残油率低于0.3%,达到《农用污泥中污染物控制标准》的排放标准。之后,本论文采用Coats-Redfern法对焦油渣固化块的裂解反应进行了动力学研究。动力学分析表明,当升温速率为10℃/min,采用一级动力学分析并结合Arrhenius定律能很好地拟合实验数据,拟合值（R）达0.99392,焦油渣固化块裂解的平均活化能为142.74 kJ·mol-1,指前因子为2.10×106 s-1。对低温干馏热解中试装置实验得到的焦油、干馏气以及尾渣进行了性质分析。结果表明,干馏油在20℃下,密度为0.9724 g·cm-3。干馏油的胶质和沥青质含量高,粘度大,残碳值高,其中,胶质含量为10.71%,沥青质含量为20.78%。干馏油中硫含量的质量分数为0.57%,属于含硫原油。干馏气烃类含量为31.5%,气体中所占比例较大的气体有甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等成分,这部分气体组分较轻,并且热值高,有很高的利用价值,可作为燃料为固化块热解过程提供热能,降低工艺总能耗。干馏后尾渣的残油率为0.18%,pH值为7.7,其余各项污染物指标均在控制范围内,不会对环境造成危害,并且尾渣的主要成分与无机骨料添加剂的主要成分相似,由此,可以将焦油渣固化块干馏后的尾渣作为添加剂骨料,重新返回固化―干馏处理工艺系统,实现无机骨料的循环利用。