财经车科技日报记者 张晔 通讯员 李居铭 刘尧
八年前，国家能源集团包头公司万利矿原煤细颗粒多、水分高、易泥化，产品质量差，销售困难，导致长期亏损。现在，这里的商品煤质量好、市场竞争力强，不仅使公司扭亏为盈，还荣获2017年全国五一劳动奖状。包头公司万利矿的大翻身，靠的就是我国自主研发的煤炭深度筛分与高效分选技术。低品质黏湿细粒煤炭进入深度筛分-高效分选系统，出来的就是灰分和硫分很低的精煤，以及矸石和泥灰。
如今，煤炭高效分选与深度筛分技术不仅守护着我国煤炭清洁利用的第一道防线，还进入美、俄、澳、印等世界产煤大国。这背后，是中国矿业大学教授赵跃民四十年如一日扎根煤海矿山，瞄准基础理论研究、聚焦行业卡脖子技术难题，攻克了干法选煤、高效筛分等世界性难题。
5月1日，人力资源社会保障部、中国煤炭工业协会授予赵跃民带领的中国矿业大学煤炭清洁高效分选加工团队“全国煤炭工业先进集体”称号。
心怀“国之大者”，还祖国碧水蓝天
我国是富煤、贫油、少气的国家，煤炭清洁利用成为守护祖国碧水蓝天的第一道防线。
1982年，刚刚考取中国矿业学院研究生的赵跃民接到了一封信，是矿物加工专业陈清如教授写来的。
赵跃民说：“我本科是学机械专业的，陈先生把选煤专业是什么、如何重要等详细地讲给我听，最后问我愿不愿意跟他一起从事选煤研究。”
陈清如，中国工程院院士，我国“干法选煤之父”。陈清如对他的第一位硕士生、第一位博士生赵跃民充满了期待。
1984年，陈清如提出了干法选煤的理论并开始研究，1994年在黑龙江七台河建立了世界上第一个干法选煤工业性试验系统。
煤炭为什么要分选？这要从煤炭的形成和开采说起。经过4亿年漫长的地质年代和地壳运动，煤炭在形成中混入了各种矿物杂质，在开采和运输中又混入岩石和其他杂质。为了得到“纯粹”的煤，就要对煤炭进行分选加工。选煤能够去除煤中灰、硫等杂质，把煤炭按质量分成各种产品，为电力、化工、冶金、建材等行业提供清洁燃料与优质原料，节约能源，减轻环境污染。
干法选煤是个复杂的系统工程，是世界性的技术难题，从完善基础理论到干选设备大型化、工艺系统设计、提高分选精度、实现大规模连续稳定生产，还有许多关键难题等待攻克，需要几代人的接续奋斗。1998年，陈清如将这一重担交给了赵跃民：“我的梦想是，你一定要把干法选煤在工业生产上搞成功，还祖国的碧水蓝天。”
赵跃民带领团队坚守煤矿一线，与唐山神州机械集团、国家能源集团等产学研用深度融合，自主创新，经过多年的攻关，突破了200多年来传统湿法和风力选煤的模式，提出了气固流态化干法分选理论，发明了干法重介质流化床和大型复合式干法分选机；首创模块式高效干法选煤工艺系统，主持建设了模块式干法选煤厂，在国内外首次实现了煤炭高精度干法分选，是世界选煤技术的重大突破，引领了全球干法选煤技术的发展。
研究成果获得了2018年国家科技进步奖二等奖。在中国煤炭工业协会与中国煤炭加工利用协会的支持下，组织召开了全国干法选煤现场会，建设了煤炭行业干法选煤工程研究中心。国际选煤权威期刊主编评价说：“中国是干法选煤的领先者。”
三十年前，我国的选煤厂几乎没有高效干法选煤技术。目前，我国已有2亿吨煤炭使用了干法分选技术。“干法选煤成本低、不用水，没有后续复杂的煤泥水处理，从0到2亿吨，我有信心，它会持续增长。”赵跃民说。
敢闯“科研无人区”，攻克卡脖子难题
20世纪80年代，我国原煤的入选比例不到20%，原煤中大量的灰、硫未经脱除直接燃烧产生大量的污染物。
“后来，国家大力治理煤炭燃烧产生的污染。对煤炭的筛分和分选提出了更高的要求。”赵跃民介绍，原煤经过破碎后，分成0—100毫米不等大小的颗粒，再经过筛分机按照粒度大小进行筛分分级。
90年代，国产筛分机的筛分下限是25（13）毫米，再小就容易堵塞，但小于25毫米细粒煤在我国原煤中占60%以上。瞄准行业共性技术难题，赵跃民开始进行筛分理论研究和技术创新。
赵跃民将传统干物料、单颗粒透筛、刚性筛面和颗粒线性运动理论发展为潮湿物料、粒群透筛、弹性筛面和非线性运动理论，揭示了煤泥堵孔形成及破裂机理，提出了潮湿细粒煤大振幅、大振动强度筛分新思想，突破了传统振动筛筛面振动强度大和筛体动应力低难以同时实现的技术瓶颈，解决了潮湿细粒煤6毫米筛分的技术难题。在我国煤炭行业广泛应用，获得2005年国家科技进步二等奖。
随着经济发展对能源需求加大，我国煤炭产量迅速攀升至世界首位。选煤厂对大型振动筛的需求也越来越多。
早期的国产大型振动筛使用寿命2年左右，仅为进口产品的1/2，使得我国大型振动筛主要依赖进口。
敏锐地发现这个卡脖子难题后，赵跃民带领团队投入大型振动筛的研发中。他抛开传统思路，发明了大刚度超静定网梁体激振器，研制出了世界上首台高性能超静定大型振动筛，攻克了大型振动筛可靠性差、筛分效率低的世界性技术难题，改变了我国大型振动筛主要依赖进口的局面。2014年，该项关键技术获得国家技术发明二等奖。
近年来，赵跃民研究领域从煤炭拓展到金属矿与非金属矿，针对难筛分矿产资源水分高、细粒含量大等问题，在国际上首次建立了筛体-粒群耦合作用筛分理论，研制了难筛分矿物高效筛分装备，筛分粒度下限降至3毫米，攻克了难筛分矿物高效筛分世界性难题，使我国难筛分矿物高效筛分技术水平国际领先。研究成果在矿山、冶金、电力、化工、环保等行业推广应用，并出口澳大利亚、俄罗斯等“一带一路”11个国家。获得2020年教育部科技进步特等奖，入选2021年度中国高等学校十大科技进展。
甘为“孺子牛”，接续奋斗创一流
作为从事煤炭能源科技工作的研究者，40年来，赵跃民扎根煤海矿山，责任感和使命感促使他在坚持科技自立自强、服务能源清洁高效利用这条道路上坚定笃行，带领团队与国家能源集团、中国煤科集团、神州机械集团、鞍山重机等产学研合作，取得了一系列创新成果。团队先后入选选煤领域第一个国家自然科学基金创新研究群体、首届中国煤炭工业科学技术创新团队。
国家自然科学基金委工材学部对“煤炭资源高效洁净加工理论与应用”创新研究群体的实地考察意见为：在煤炭干法流化床分选等方面开展了卓有成效的工作，在世界上有重要影响，代表了中国现今煤炭资源洁净加工利用领域最高的科研创新水平。研究成果被列入美国矿业、冶金与勘探学会出版的《选矿与提取冶金100年革新》著作。赵跃民于2019年获国际匹兹堡煤炭转化创新奖，该奖项每年在全球范围仅评选1名。
“学者进行科学研究，一定要仰望星空，脚踏实地，服务国家战略，服务生产一线。”赵跃民说。
赵跃民在选煤领域作出了卓越贡献，在他的影响下，团队教师踔厉奋发、艰苦奋斗：骆振福教授怀揣赤子之心，将满腔热血倾洒在深爱的选煤事业上，用生命书写了新时代奋斗者的人生答卷。国家杰青段晨龙教授，常年深入生产一线，吃住在现场，攻克干法分选、筛分与二次资源利用技术难题；国家重大人才工程青年项目入选者、80后教授董良，固本拓新，聚焦智能精准分选、煤基碳材料构筑；张博教授33岁承担国家重点研发计划青年科学家项目，深耕于低品质煤脱灰脱水难题。中国科协青年人才托举工程入选者、90后副教授江海深，不论严寒酷暑，深入内蒙古、新疆选煤厂一线，钻研3毫米以下矿物深度筛分。
如今，赵跃民依然全身心投入到教学和科研第一线，他说：“作为一名高校教师和科技工作者，能为教书育人和煤炭清洁利用做出一点贡献，是最大的幸福。”
（受访者供图）
