将块状大柳塔煤，取自内蒙古大柳塔煤矿，通过粉碎机(2500C，东莞市房太电器有限公司)破碎成煤粉，再将煤粉通过球磨机研磨30 min，制成可以过100目和200目的筛子，得到粗颗粒和细颗粒煤粉。制浆所用废液来自造纸黑液来源于上海某造纸厂。

取充分搅拌均匀的水煤浆试样(3.0 ± 0.20) g置于预先干燥并称量(称准至0.0002 g)过的称量瓶中，迅速加盖，称量(称准至0.0002 g)，晃动摊平。打开瓶盖，将称量瓶和瓶盖放入预先鼓风并已加热到105℃~110℃的干燥箱子中，在鼓风条件下，干燥1 h。从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，在空气中冷却约3 min后放入干燥器中，冷却至室温(约20 min)，称量。从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，在空气中冷却约3 min后放入干燥器中，冷却至室温(约20 min)，称量。进行检查性干燥，每次30 min，直到连续两次干燥的试样质量的减少不超过0.003 g或质量增加为止。在后一种情况下，应采用质量增加前一次的质量作为计算依据。水煤浆浓度的计算公式如式(1)所示。

$\begin{array}{c}C=\frac{m_1}{m_0}\times 100\end{array}$ (1)

其中 $C$为水煤浆浓度，以质量分数表示，%； $m_1$为试样干燥后的质量，单位为克(g)； $m_0$为试样质量，单位为克(g)。

对水煤浆使用黏度计(NDJ-1C，上海方瑞仪器有限公司)，按照仪器要求，将适量搅拌均匀的水煤浆试样加入到测量容器中。加入的水煤浆量以其刚好淹没整个内筒为准，且各次测定的水煤浆液面位置一致。连接好测量装置，将容器置于温度为(20℃ ± 0.10℃)的恒温器中静止恒温5 min。启动旋转黏度计，将剪切速率调节到100 s⁻¹，开始以12 s间隔记录读数，共6次。水煤浆的表观黏度的计算公式如(2)所示。

$\begin{array}{c}{\eta }_{100{\text{s}}^{-1}}=\underset{i=1}{\overset{n}{{\displaystyle \sum }}}{\eta }_i/n\end{array}$ (2)

其中 ${\eta }_{100{\text{s}}^{-1}}$为水煤浆在100 s⁻¹剪切速率下的表观黏度，单位为毫帕秒(mPa∙s)； ${\eta }_i$为第i个读数的表观黏度测定值，单位为毫帕秒(mPa∙s)；n为读书次数，6。

将搅拌均匀的水煤浆倒入预先干燥并称量过的清洁小试样瓶中，至离瓶口约4 cm处(190 g~230 g)，准确称量，计算水煤浆试样的总质量 $m_s$。将装有水煤浆的试样瓶盖上并拧紧后放到振荡机顶盘上，固定好后开机连续振荡6 h。关闭振荡机，立即取下试样瓶。打开盖，先倾斜使瓶内水煤浆自由流入另一预先干燥并称量过的清洁接收瓶中，30 s后将试样瓶垂直倒置于接收瓶上，8 min后，将试样瓶翻正取下，立刻盖上试样瓶和接收瓶瓶盖。分别称量试样瓶和接收瓶的总质量，计算试样瓶中残留物质量m_A和接收瓶中水煤浆质量m_A。两者之和(m'_A + m_A)与水煤浆试样总质量 $m_s$相差不应超过原质量的1%。否则，本次实验无效。水煤浆稳定性公式如式(3)所示。

$\begin{array}{c}S{B}_{dyn}=\frac{m_A}{m_s}\times 100\end{array}$ (3)

其中 $S{B}_{dyn}$为水煤浆稳定性，以质量分数表示，%； $m_A$为水煤浆振荡后试样瓶中残留物的质量，单位为克(g)； $m_s$为水煤浆试样的总质量，单位为克(g)。

称取10 g水煤浆，将水煤浆置于反应器上方未加热区域。炉子以10℃/min的加热速率从室温加热至800℃、850℃和900℃的气化温度。炉体达到气化温度后，蠕动泵将去离子水以1 ml/min的速度流入水蒸汽发生器。首先通入水蒸气5分钟，并以50 ml/min的流速向反应器中注入氮气以产生惰性环境并除去干燥气体，通过氮气将水蒸气吹入反应器中，以50 ml/min的流速向反应器中注入二氧化碳，然后将样品气化30分钟。

气体产物由气相色谱仪(A91，常州磐诺仪器有限公司)进行分析，通过热导检测器(TCD)分析热解气(主要为H₂、CH₄、CO和CO₂)组分含量。以超纯氩气为载气，流速为15 ml/min。检测程序：柱箱的初始温度为50℃，保持3 min后以15℃/min的升温速率升温至250℃下保持3 min，整个测试时间为19.33 min，以面积外标法计算各气体含量。标准气体组分H₂ (3.63 Vol%)、CO (3.16 vol%)、CH₄ (3.21 vol%)、CO₂ (2.50 vol%)和N₂ (87.50 vol%)。气体释放速率和产率采用式中所示的氮平衡法计算，如(4)和(5)所示。

$\begin{array}{c}{\gamma }_i=\frac{50\times v_i}{v_{N_2}\times m_b}\left(i={\text{H}}_2,{\text{CH}}_4,\text{CO},{\text{CO}}_2\right)\end{array}$ (4)

$\begin{array}{c}{Y}_i=\sum {\gamma }_i\times 5\end{array}$ (5)

其中 ${\gamma }_i$是气体i释放速率，ml/min∙g； $v_i$为热解炉反应器尾气中气体i的体积百分比，%； $v_{{\text{N}}_{\text{2}}}$为热解炉反应器尾气中 ${\text{N}}_{\text{2}}$的体积百分比，%； $m_b$是水煤浆的质量； $Y_i$为气体i的产率，ml/g。

不同稀释倍数的造纸黑液对水煤浆成浆性能参数的变化如 表1 所示。

注：20-黑液水煤浆表示造纸黑液稀释20倍为制浆液相的水煤浆。

从 表1 可以看出，黑液的加入增加了水煤浆的浓度，黑液水煤浆的浓度均大于原煤水煤浆的浓度60.7%，黑液增加了水煤浆的固体浓度，黑液水煤浆的热值略有增加。

黑液的加入对于水煤浆的表观粘度影响较大，造纸黑液中存在着碱性木质素等有机颗粒，使得固体浓度增加，这些粘性颗粒与煤粘性颗粒间产生内摩擦作用，使得颗粒间的内摩擦阻力增加，随着黑液浓缩倍数的缩小，黑液固体颗粒浓度增加，黑液水煤浆的固体浓度增加，黑液水煤浆表观粘度逐渐增大，根据气化水煤浆的标准GB/T31426-2015，黑液水煤浆浓度与粘度均达到了II级水煤浆的标准，尤其是稀释100倍黑液水煤浆的粘度为885 mPa∙s。

稀释倍数在40倍以上的黑液水煤浆的稳定性要高于原煤水煤浆的97.66%，黑液稀释60倍以上时黑液水煤浆达到了99%以上。说明随着黑液的加入，其中含有木质素硫酸钠等利于水煤浆成浆的物质，其少量的加入，能使煤粒稳定地分散在水中，长时间不产生分层和沉淀，有利于水煤浆的稳定性的优化。随着黑液稀释倍数的缩小，颗粒浓度增加，其粘性颗粒相互之间的引力作用发生聚沉，使得稳定性减小。

总体而言，黑液水煤浆的热值、浓度、稳定性要略优于原煤水煤浆，尤其是稀释倍数为100倍的黑液水煤浆的粘度 < 1000 mPa∙s，浓度为61.1%，稳定性为99.74%，热值为22.32 MJ/kg，各项性能要高于原煤水煤浆成浆性能。