水煤浆的制备是现代煤化工中气化法生产合成气的一项极其重要的技术。围绕低阶煤制水煤浆实际生产中存在的煤种筛选、添加剂筛选、大型煤气化制浆工段理论支撑不足等问题。重点开展了以下几方面的工作:（1）低阶煤制水煤浆添加剂作用机制研究通过对宁东-榆林-鄂尔多斯地区10余种煤种的选择,系统分析了煤-水-添加剂作用体系下,煤-水界面张力、煤-水接触角、煤的分子结构、添加剂的复配组成等对水煤浆制浆浓度、表观黏度与粒度的影响。建立了从微观到宏观的以煤质和添加剂特性参数为基础的添加剂筛选流程。结合水煤浆工业生产实际,系统建立了从百克级到50公斤级,以煤种筛选与添加剂筛选为目标的实验室干法小试评价、湿法小试评价、湿法放大评价和模式生产评价实验体系。并建立了以权重分析法为基准的工业用水煤浆添加剂筛选新方法。通过对多家添加剂用户的反馈,符合工业实际要求。其基本过程为:通过研究不同类型添加剂对宁夏、陕西、内蒙、新疆煤种的适配作用关系,从煤-水-剂三元组分的表面吸附、分子间作用力传递等,构建了基于添加剂分子量、pH值、临界胶束浓度、特性黏度等条件因子的低阶煤制水煤浆添加剂的筛选方法。分别利用乌氏黏度计、FTIR和电导率仪分析测定了 MU、GNAI和NDF添加剂的相对分子质量、分子结构和临界胶束浓度,用紫外-可见分光光度计和表面接触角仪测定、计算了添加剂与煤的极限吸附量和表面张力,用pH计测定了单种添加剂与复配添加剂的pH值,基于以上测定分析,结合湿法制浆实验,初步建立了适用于低阶煤制浆的添加剂筛选流程,结果表明:添加剂与煤的表面吸附特性是影响水煤浆制备的重要因素,20℃时0.1 g/L的添加剂与煤的表面张力值为45 mN/m～60 mN/m,萘系添加剂的pH值大于7.5,木质素磺酸盐及高含量木质素磺酸盐复配添加剂溶液选配的较适宜pH值范围为7.0～8.7,通过添加剂的复配可以发挥各添加剂组分在分散和粒子制备方面的优势,获得良好的制浆效果。（2）水煤浆湿法制浆的颗粒级配堆垛与概率算法颗粒级配技术是水煤浆制备的关键核心技术,围绕气化水煤浆湿法生产中颗粒直径较大,颗粒分布较宽的实际问题。基于大工业工况气化用水煤浆制备过程中煤浆成浆浓度难以预测的实际问题。创新性地提出了基于颗粒多间隙分布的堆积模型。该工作的核心点在于:基于颗粒堆积几何位相关系,将煤颗粒的堆积从三维切割成二维的想法。通过考察颗粒填充空隙分布和出现概率,建构多组分颗粒堆积间隙的概率算法,颗粒堆垛的稳态与不稳态,得到了以ΣPVT、ΣPST、ΣPVQ和ΣPSQ为评价指数的间接计算体积填充效率和以间隙配位数Zv为核心的颗粒堆积密度计算新方法。其基本做法为:利用余弦定理、Heron公式和Bretschneider公式,分别计算了稳态三颗粒级配堆垛模式和非稳态四颗粒级配堆垛模式下三颗粒的级配堆垛间隙面积与四颗粒级配堆垛的间隙面积,推导了级配堆垛模式的概率分布,计算了各堆垛模式下的级配堆垛概率分布、级配堆垛间隙面积,累积级配堆垛间隙面积。该研究为理解水煤浆制备工艺的优化提供了一个新的视角,也为其他领域中无限多颗粒堆积的堆积效率的计算和分析提供了一条可行的途径。该方法的拟合结果与国际上经典方法拟合的结果一致,对于双组分颗粒的计算优于国际通行算法。（3）水煤浆湿法制浆的钢棒级配堆垛与概率算法围绕工业湿法水煤浆的生产实际,基于颗粒级配堆垛模型的启发,建构了基于三种钢棒稳态堆垛与四种钢棒非稳态堆垛的钢棒级配堆垛模型,通过间隙面积分布计算与概率计算,建立了以累积钢棒堆垛间隙面积指数Smax,Smin,D为指标的水煤浆成浆浓度评价新方法。基于钢棒的级配堆垛的间隙分布与概率分析,此方法的重要功能在于:建立了稳定三棒级配堆垛和非稳定四棒级配堆垛,利用概率分析、三角形边角关系、Heron公式、Bretschneider公式定量计算了不同级配堆垛条件下钢棒堆垛间隙的分布与大小。通过计算钢棒堆垛间隙当量直径De,钢棒堆垛三角形面积Smin,钢棒堆垛四边形面积Smax和间隙分布概率P。在此基础之上,通过水煤浆颗粒尺寸级配规律,将颗粒分为粗颗粒和细颗粒,并进行了堆垛概率分布对比分析,提出了水煤浆颗粒尺寸的调节方法。分析和讨论了钢棒级配堆垛与棒磨机筛分效应的关系。另外,对粗细堆垛间隙概率分布比值PL/PS与粗细颗粒比值的关系进行了评价。在此基础之上,通过模拟计算、模拟分析、现场试验等手段,系统建立了棒磨机湿法制浆的钢棒级配、钢棒磨损、钢棒补加模型算法,为湿法水煤浆制备工艺提供了理论支撑。（4）低阶煤制水煤浆溢流流变作用机制通过对八家水煤浆生产企业的分析,探讨了原料煤粒度对水煤浆粒度分布、黏度和浓度的影响。分析了溢流粗颗粒浓度与黏度的关系,讨论了黏度与有效合成气转化率、水煤浆浓度和合成气浓度的关系。综述并比较了入煤量与入水量的关系、入煤浓度与200目筛分率的关系、入煤量对设备运行参数的影响以及入磨率的计算与分析。结果表明,有效控制煤泥水浓度和粒度分布的长期稳定是煤泥水处理的难点之一。要综合控制棒材分级、磨机进料量和添加量等工艺条件。煤浆颗粒的200目筛分率在54%-57%之间,有利于煤泥在高浓度范围内的稳定运行。粗颗粒在煤浆中的作用是降低接触概率,减小颗粒间的摩擦,从而降低煤浆的黏度。同时,浆料中的粗煤颗粒在磨矿过程中具有自磨作用,有利于提高磨矿效率,加快细煤颗粒的生产。高浓度、低黏度的水煤浆有利于获得高效的合成气转化。溢流粗颗粒的数量是控制水煤浆浓度的重要技术因素。（5）溢流式棒磨机钢棒磨损损伤力学研究通过对湿法制浆用溢流式棒磨机运行条件的综合分析,利用流体力学与断裂力学原理,分别从棒磨机对煤粒冲击作用、煤粒子在棒磨机中的流动行为与钢棒磨损行为等出发,分析对比了不同型号棒磨机中不同钢棒的最大冲击力,钢棒磨损断裂作用等。并利用ANSYS对两种钢棒级配条件下钢棒对煤粒破裂过程的应力应变行为进行了模拟分析。利用Fluent软件对不同堆垛间隙条件下颗粒的流动行为等进行了模拟分析。采用超声探伤、磁粉探伤、断口显微组织形貌分析、硬度分析、显微硬度分析等测试方法对钢棒磨损断裂行为进行判定。结合磨矿原理、破裂矩阵方法等,对湿法水煤浆制备过程中的磨机工况对水煤浆制浆颗粒形成的影响作用机制进行了研究。综合以上研究工作,较为系统的研究了气化水煤浆湿法制浆过程中煤-水-添加剂-磨矿体系流程的相互作用机制。为大工业水煤浆湿法生产提供了重要理论支撑。