生態產業鏈是工業循環經濟最基本的特征和構成單元。它是指通過模擬自然生態係統建立工業係統“生產者—消費者—分解者”的循環途徑和食物鏈網，采用廢物交換、清潔生產等手段使一個企業產生的副產品或廢物可用作另一個工廠的投入或原材料，實現物質閉環循環和能量多級利用，從而形成一個相互依存、類似於自然生態係統食物鏈過程的工業生態係統，達到物質能量利用最大化和廢物排放最小化。生態產業鏈的設計是一項係統創新工程，它以本土優勢資源為基礎，生態環境為約束，技術創新為支撐，並通過知識共享、學習機製實現鏈條的優化和管理的完善。其組織形式分集團內部的鏈條與產業之間的鏈條。
在國家和自治區的政策與資金支持下，石河子以北工業園區、西工業園區、經濟技術開發區為載體，目前已初步形成氯堿化工、煤化工、生物化工、熱電聯產、紡織、食品、造紙、塑料製品、建材等九大循環經濟產業鏈。由於這些產業鏈中有一些融合交叉，本節主要分析其中的氯堿化工、煤炭、生物化工、紡織、食品和建材行業的產業鏈。
2005年11月，在國家發展和改革委員會、國家環境保護總局等六部委下發的《關於加快發展循環經濟的若幹意見》中，化工行業成為國家推行循環經濟的重點行業，作為基礎化工領域的氯堿生產行業，也就相應成為改革的重點對象。PVC（聚氯乙烯）是氯堿化工的主要產品之一。近年來，全球對PVC的需求呈現迅猛增長的態勢，而由此新增的產能則主要集中在亞洲地區。在國際石油價格波動頻繁、國內乙烯原料供應不足，VCM（氯乙烯單體）依賴進口，能源供應日益緊張的形勢下，新疆由於具備煤炭、石灰石資源豐富、電力供應充足以及國家西部大開發的政策優勢，發展電石法PVC具有穩定的價格競爭優勢，因此被認為是我國未來主要的PVC產能增加區域之一。但是，傳統的電石法生產PVC會消耗大量的淡水資源，同時排放出大量的工業三廢，這將破壞生態環境和綠洲的穩定性，挑戰幹旱區水資源承載力與環境容量的極限。因此，亟須從能源、資源消耗到副產品的綜合利用入手，通過建立與PVC相關企業間的鏈接，推進物質閉路循環和能量梯級利用，促進行業的健康可持續發展。石河子的新疆天業集團是國家第一批循環經濟的試點企業，也是石河子氯堿化工產業的主體企業，通過技術創新不斷摸索，構建了以煤、石灰石、原鹽為原料生產PVC、離子膜燒堿、水泥的循環經濟產業鏈。
通過產業鏈的設計，傳統高汙染、高能耗的電石法PVC生產工藝發生了根本性變革，有效實現了三廢的循環利用及清潔生產：電石渣作為水泥廠的原料全部消耗幹淨，粉煤灰用於生產水泥，電石粉、焦炭粉、石灰粉以及回收的廢舊滴灌帶被送往相關工序重複使用；電石爐廢氣通過增壓風機加壓後送入電廠發電車間和化工城粒堿車間燃用，氯化氫、氯乙烯、乙炔和氫氣等化工尾氣通過組合式吸收—解析工藝、變壓吸附等技術全部回收重複使用；幹法乙炔（用蒸汽）生產技術使整體的用水量與廢水排放量大幅度降低，工業廢水經膜技術處理後回用作電廠的循環冷卻水與廠區綠化灌溉。目前，該產業鏈的核心產能已達到70萬t PVC，60萬t離子膜燒堿、100萬t電石、80萬kW·h發電量及150萬t水泥。
煤炭是石河子經濟發展中重要的原料、燃料和能源物資。礦井分布在周邊的瑪納斯縣、沙灣縣和呼壁縣境內，目前擁有礦區已探明的煤炭資源約20.4億t，其中天富集團擁有9.2億t，天業集團擁有2.3億t，開發區經濟發展總公司鐵列克煤礦8.9億t。按照國家產業政策和自治區煤炭行業發展規劃，石河子以煤炭開采加工為龍頭，在注重改擴建小煤礦、提高洗選加工水平、實施清潔生產的同時，積極打造煤化工、熱電聯產等下遊產業，提高礦區內資源的利用效率，降低汙染排放水平。
其中，煤化工將是重點發展方向。由於石河子及周邊北天山區的煤炭資源屬育成漿性、低灰極硫、極低磷、較低灰熵點，因此非常適合煤化工水煤漿法煤氣化工藝。目前，石河子年煤炭產量除發電外，仍有部分剩餘，而煤炭外運又因運費較高受到製約，因此，將煤炭就地轉化，發展高附加值的煤化工產業將是必由之路。目前，新疆天富電力集團是石河子煤化工產業鏈的主體企業，已建設10億m3煤製氣發電、60萬t甲醇及下遊20萬t二甲醚、30萬t甲醛、8萬t聚甲醛、6萬t脲醛樹脂產能，其產品均為國家鼓勵發展的新型煤化工主導產品係列。未來5年，產能還將擴大3倍。
石河子光熱水土資源豐富，發展以農產品深加工為主要內容的生物化工業具有獨特優勢。近幾年，通過調整種植業結構和工業技術的引進創新，已初步形成了以種植業、生物能源業、造紙業及飼料加工業為主的循環經濟產業鏈，石河子市新疆天宏紙業甜高粱生物化工項目是這個鏈條的主體。分北工業園區內外兩大部分。
其中，園區外包括石河子莫索灣片區和下野地片區的30萬畝甜高粱種植基地，100萬t甜高粱汁和19萬t甜高粱飼料生產項目；園區內的主體產業有：10萬t高檔文化用紙和3萬t包裝用紙板、8萬t 95V/V乙醇、5萬t乙烯、7.5萬t乙二醇。
該項目的主要汙染物為廢水，來自於乙醇廢醪汙水、乙烯廢水和造紙廢水。前兩種廢水年產生量達210萬t，經預處理和生化處理達標後送乙醇車間回用。造紙廢水年產生量424萬t，製漿工序的80萬t黑水直接送至煤製甲醇項目用作製水煤漿的填加水，其餘廢水經粗格柵截取大塊雜質、斜篩回收短小纖維、經初沉，曝氣生化處理、二沉，泥水分離後，用作園區內煤化工企業甲醇生產灰水的處理用水。對於乙烯—乙二醇工序中廢渣，主要采取回收和再生利用的方式。反應器的廢催化劑返回催化劑廠回收再利用，工序殘液則集中收集外送天業集團的氯堿化工鍋爐作為燃料。
石河子光熱資源較豐富，本地棉花品質優良，大中專院校和科研機構較多，在曆史上擁有較強的棉紡企業基礎與技術人才配備。而且，石河子地處天山北坡經濟帶的腹心位置，區位優越，又具備兵團特殊體製下的集約化管理方式，因此，該地區在以市場為導向，構建紡織產業鏈，推動棉紡產業升級發展方麵具有著相對的優勢。
目前，以經濟技術開發區為平台，以天盛實業有限公司、弘生家紡有限公司、金彙紡織有限公司、新疆愛立澤公司、天宏新八棉有限公司、米蘭王子有限公司、一四八團西營棉紡廠七個紡織企業為基礎，通過對現有紡織行業的生態化改造和下遊印染、服裝行業的建立，石河子的紡織產業鏈條已經初具規模，七個企業中，天盛實業公司擁有紡錠33萬錠、氣流紡2880頭，是中西部地區最大的棉紡企業；弘生紡織公司所引進的84台寬幅無梭提花織機，填補了新疆空白。
通過大力推進技術改造、開展清潔生產審核和質量管理認證，推行產品結構調整、外資嫁接、產品提升，積極發展家用紡織品、化纖混紡麵料、有機棉、服裝等下遊產品，石河子初步構建了紡織原料、紡織工藝、紡織品後整理工藝、紡織產品加工和紡織產品生態回收五大係統，不僅通過產品和能量的傳遞形成了以上棉、紡、織、染及服裝加工的產業鏈，也加強了與農業係統的結合，實現了當地優勢棉花資源的深加工轉換。
近年來，在招商引資的帶動下，石河子的食品工業迅速發展，年產值占工業總產值的12%左右，發展範圍主要包括番茄加工、酒類加工、油脂加工、乳品加工、果蔬加工、麵粉加工、肉製品、檸檬酸、方便麵、軟飲料等。通過在生產管理中引入電子信息技術、新材料技術、生物技術以及先進的工藝流程，石河子的食品工業正向綠色、有機、特色、優質和高效的方向發展，初步形成了農產品、畜產品兩條食品行業的循環經濟鏈條，在農產品鏈條中，石河子在發展以種植業特色優質資源為加工對象的食品深加工的同時，綜合開發利用了生產中產生的廢水，形成了農產品加工—廢料—飼料—加工汙水—沼氣能源的循環鏈條。在畜產品鏈條中，注重集約化養殖畜禽糞便的資源化利用、打造畜牧養殖加工—糞便—有機肥—加工汙水—沼氣能源循環鏈條，利用廢物生產有機肥料和高蛋白飼料，綜合利用了動物骨血、髒器，提取各種高附加值的藥品和化工產品。
隨著工業結構向傳統的汙染大戶重化工轉變，石河子麵臨著更為嚴峻的資源節約和環境保護的壓力，構建建材產業鏈正是將工業固廢資源化的一個有效途徑。 目前，依托天業集團電石渣製水泥以及粉煤灰蒸壓磚建設項目，石河子建材行業利用工業固廢製水泥的生產能力已達240萬t，粉煤灰蒸壓磚、加汽砌塊、粉煤灰盲孔磚等牆體材料的生產能力達3億塊，已完全替代實心粘土磚。新型建材也有所發展，已形成塑鋼建材1萬t、鋼結構材料1萬t、輕質牆板50萬m2的生產能力。
研究區的工業循環經濟定位和發展方向與新疆主體功能區劃方案中的建議基本吻合：以石河子市為中心，將經濟技術開發區及工業園區作為帶動工業及相關產業快速發展的重要平台和有效載體，加快優勢資源轉換和結構優化升級步伐，積極發展循環經濟，形成以重化工為主幹，紡織和食品為兩翼，其他產業為補充的大工業格局；對石河子的支柱行業、重點行業進行科學的縱向主導產業鏈與橫向耦合共生產業鏈設計，以節水器材的推廣應用為契入點，發展優質高效節水農業，促進農業產業化進程，合理開發水土資源，從而推進沙灣縣和瑪納斯縣與石河子之間兵團—地方優勢互補、共同發展的空間開發格局。工業鏈接相對富有彈性和延展性，隨著循環經濟建設的不斷完善，石河子市的要素集聚能力、綜合能力和輻射能力將會進一步增強，有望成為推動天山北坡經濟帶發展的重要中心城市。
首先，依托自治區優勢資源轉化戰略，結合自身資源優勢和已有基礎，通過對國際產品市場的需求分析，石河子將化工、棉紡、食品、建材、農業技術裝備、能源將作為工業循環經濟的六大支柱產業，繼而進行縱向主導產業鏈和橫向耦合共生鏈的設計，實踐了“一個綜合”的思路。
其次，產業鏈中節水器材的開發應用有效促進了天山北坡經濟帶國家優質農產品基地的建設，推動了農業產業化進程，提升了區域範圍的產業共生關係，創造了就業崗位，實現了工業與農業良性互動的大循環組合；同時，通過企業間產品和副產品的有效利用，煤、鹽、石灰石等優勢資源被成功轉化為煤電化熱的一體化，工業行業之間形成了環環相扣的小循環組合。
再次，研究區以工業園和經濟技術開發區為載體，有效實現了三廢的循環利用及清潔生產：電石渣作為水泥廠的原料全部消耗幹淨，粉煤灰用於生產建材及製漿造紙板，造紙黑液通過資源化綜合利用開發成木質素產品，生化行業產生的硫酸鈣用於製水泥，電石粉、焦炭粉、石灰粉以及回收的廢舊滴灌帶被送往相關工序重複使用；電石爐廢氣通過增壓風機加壓後送入電廠發電車間和化工城粒堿車間燃用，氯化氫、氯乙烯、乙炔和氫氣等化工尾氣通過組合式吸收—解析工藝、變壓吸附等技術全部回收重複使用；幹法乙炔（用蒸汽）生產技術使整體的用水量與廢水排放量大幅度降低，工業廢水經膜技術處理後回用作電廠的循環冷卻水與廠區綠化灌溉。