八年前，國家能源集團包頭公司萬利礦原煤細顆粒多、水分高、易泥化，產(chǎn)品質(zhì)量差，銷售困難，導致長期虧損。現(xiàn)在，這里的商品煤質(zhì)量好、市場競爭力強，不僅使公司扭虧為盈，還榮獲2017年全國五一勞動獎狀。包頭公司萬利礦的大翻身，靠的就是我國自主研發(fā)的煤炭深度篩分與高效分選技術(shù)。低品質(zhì)黏濕細粒煤炭進入深度篩分-高效分選系統(tǒng)，出來的就是灰分和硫分很低的精煤，以及矸石和泥灰。

如今，煤炭高效分選與深度篩分技術(shù)不僅守護著我國煤炭清潔利用的第一道防線，還進入美、俄、澳、印等世界產(chǎn)煤大國。這背后，是中國礦業(yè)大學教授趙躍民四十年如一日扎根煤海礦山，瞄準基礎(chǔ)理論研究、聚焦行業(yè)卡脖子技術(shù)難題，攻克了干法選煤、高效篩分等世界性難題。

5月1日，人力資源社會保障部、中國煤炭工業(yè)協(xié)會授予趙躍民帶領(lǐng)的中國礦業(yè)大學煤炭清潔高效分選加工團隊“全國煤炭工業(yè)先進集體”稱號。
 

心懷“國之大者”，還祖國碧水藍天

我國是富煤、貧油、少氣的國家，煤炭清潔利用成為守護祖國碧水藍天的第一道防線。

1982年，剛剛考取中國礦業(yè)學院研究生的趙躍民接到了一封信，是礦物加工專業(yè)陳清如教授寫來的。

趙躍民說：“我本科是學機械專業(yè)的，陳先生把選煤專業(yè)是什么、如何重要等詳細地講給我聽，最后問我愿不愿意跟他一起從事選煤研究。”

陳清如，中國工程院院士，我國“干法選煤之父”。陳清如對他的第一位碩士生、第一位博士生趙躍民充滿了期待。

1984年，陳清如提出了干法選煤的理論并開始研究，1994年在黑龍江七臺河建立了世界上第一個干法選煤工業(yè)性試驗系統(tǒng)。

煤炭為什么要分選？這要從煤炭的形成和開采說起。經(jīng)過4億年漫長的地質(zhì)年代和地殼運動，煤炭在形成中混入了各種礦物雜質(zhì)，在開采和運輸中又混入巖石和其他雜質(zhì)。為了得到“純粹”的煤，就要對煤炭進行分選加工。選煤能夠去除煤中灰、硫等雜質(zhì)，把煤炭按質(zhì)量分成各種產(chǎn)品，為電力、化工、冶金、建材等行業(yè)提供清潔燃料與優(yōu)質(zhì)原料，節(jié)約能源，減輕環(huán)境污染。

干法選煤是個復雜的系統(tǒng)工程，是世界性的技術(shù)難題，從完善基礎(chǔ)理論到干選設備大型化、工藝系統(tǒng)設計、提高分選精度、實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，還有許多關(guān)鍵難題等待攻克，需要幾代人的接續(xù)奮斗。1998年，陳清如將這一重擔交給了趙躍民：“我的夢想是，你一定要把干法選煤在工業(yè)生產(chǎn)上搞成功，還祖國的碧水藍天。”

趙躍民帶領(lǐng)團隊堅守煤礦一線，與唐山神州機械集團、國家能源集團等產(chǎn)學研用深度融合，自主創(chuàng)新，經(jīng)過多年的攻關(guān)，突破了200多年來傳統(tǒng)濕法和風力選煤的模式，提出了氣固流態(tài)化干法分選理論，發(fā)明了干法重介質(zhì)流化床和大型復合式干法分選機；首創(chuàng)模塊式高效干法選煤工藝系統(tǒng)，主持建設了模塊式干法選煤廠，在國內(nèi)外首次實現(xiàn)了煤炭高精度干法分選，是世界選煤技術(shù)的重大突破，引領(lǐng)了全球干法選煤技術(shù)的發(fā)展。

研究成果獲得了2018年國家科技進步獎二等獎。在中國煤炭工業(yè)協(xié)會與中國煤炭加工利用協(xié)會的支持下，組織召開了全國干法選煤現(xiàn)場會，建設了煤炭行業(yè)干法選煤工程研究中心。國際選煤權(quán)威期刊主編評價說：“中國是干法選煤的領(lǐng)先者。”

三十年前，我國的選煤廠幾乎沒有高效干法選煤技術(shù)。目前，我國已有2億噸煤炭使用了干法分選技術(shù)。“干法選煤成本低、不用水，沒有后續(xù)復雜的煤泥水處理，從0到2億噸，我有信心，它會持續(xù)增長。”趙躍民說。
 

敢闖“科研無人區(qū)”，攻克卡脖子難題

20世紀80年代，我國原煤的入選比例不到20%，原煤中大量的灰、硫未經(jīng)脫除直接燃燒產(chǎn)生大量的污染物。

“后來，國家大力治理煤炭燃燒產(chǎn)生的污染。對煤炭的篩分和分選提出了更高的要求。”趙躍民介紹，原煤經(jīng)過破碎后，分成0—100毫米不等大小的顆粒，再經(jīng)過篩分機按照粒度大小進行篩分分級。

90年代，國產(chǎn)篩分機的篩分下限是25（13）毫米，再小就容易堵塞，但小于25毫米細粒煤在我國原煤中占60%以上。瞄準行業(yè)共性技術(shù)難題，趙躍民開始進行篩分理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。

趙躍民將傳統(tǒng)干物料、單顆粒透篩、剛性篩面和顆粒線性運動理論發(fā)展為潮濕物料、粒群透篩、彈性篩面和非線性運動理論，揭示了煤泥堵孔形成及破裂機理，提出了潮濕細粒煤大振幅、大振動強度篩分新思想，突破了傳統(tǒng)振動篩篩面振動強度大和篩體動應力低難以同時實現(xiàn)的技術(shù)瓶頸，解決了潮濕細粒煤6毫米篩分的技術(shù)難題。在我國煤炭行業(yè)廣泛應用，獲得2005年國家科技進步二等獎。

隨著經(jīng)濟發(fā)展對能源需求加大，我國煤炭產(chǎn)量迅速攀升至世界首位。選煤廠對大型振動篩的需求也越來越多。

早期的國產(chǎn)大型振動篩使用壽命2年左右，僅為進口產(chǎn)品的1/2，使得我國大型振動篩主要依賴進口。

敏銳地發(fā)現(xiàn)這個卡脖子難題后，趙躍民帶領(lǐng)團隊投入大型振動篩的研發(fā)中。他拋開傳統(tǒng)思路，發(fā)明了大剛度超靜定網(wǎng)梁體激振器，研制出了世界上首臺高性能超靜定大型振動篩，攻克了大型振動篩可靠性差、篩分效率低的世界性技術(shù)難題，改變了我國大型振動篩主要依賴進口的局面。2014年，該項關(guān)鍵技術(shù)獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

近年來，趙躍民研究領(lǐng)域從煤炭拓展到金屬礦與非金屬礦，針對難篩分礦產(chǎn)資源水分高、細粒含量大等問題，在國際上首次建立了篩體-粒群耦合作用篩分理論，研制了難篩分礦物高效篩分裝備，篩分粒度下限降至3毫米，攻克了難篩分礦物高效篩分世界性難題，使我國難篩分礦物高效篩分技術(shù)水平國際領(lǐng)先。研究成果在礦山、冶金、電力、化工、環(huán)保等行業(yè)推廣應用，并出口澳大利亞、俄羅斯等“一帶一路”11個國家。獲得2020年教育部科技進步特等獎，入選2021年度中國高等學校十大科技進展。
 

甘為“孺子牛”，接續(xù)奮斗創(chuàng)一流

作為從事煤炭能源科技工作的研究者，40年來，趙躍民扎根煤海礦山，責任感和使命感促使他在堅持科技自立自強、服務能源清潔高效利用這條道路上堅定篤行，帶領(lǐng)團隊與國家能源集團、中國煤科集團、神州機械集團、鞍山重機等產(chǎn)學研合作，取得了一系列創(chuàng)新成果。團隊先后入選選煤領(lǐng)域第一個國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體、首屆中國煤炭工業(yè)科學技術(shù)創(chuàng)新團隊。

國家自然科學基金委工材學部對“煤炭資源高效潔凈加工理論與應用”創(chuàng)新研究群體的實地考察意見為：在煤炭干法流化床分選等方面開展了卓有成效的工作，在世界上有重要影響，代表了中國現(xiàn)今煤炭資源潔凈加工利用領(lǐng)域最高的科研創(chuàng)新水平。研究成果被列入美國礦業(yè)、冶金與勘探學會出版的《選礦與提取冶金100年革新》著作。趙躍民于2019年獲國際匹茲堡煤炭轉(zhuǎn)化創(chuàng)新獎，該獎項每年在全球范圍僅評選1名。

“學者進行科學研究，一定要仰望星空，腳踏實地，服務國家戰(zhàn)略，服務生產(chǎn)一線。”趙躍民說。

趙躍民在選煤領(lǐng)域作出了卓越貢獻，在他的影響下，團隊教師踔厲奮發(fā)、艱苦奮斗：駱振福教授懷揣赤子之心，將滿腔熱血傾灑在深愛的選煤事業(yè)上，用生命書寫了新時代奮斗者的人生答卷。國家杰青段晨龍教授，常年深入生產(chǎn)一線，吃住在現(xiàn)場，攻克干法分選、篩分與二次資源利用技術(shù)難題；國家重大人才工程青年項目入選者、80后教授董良，固本拓新，聚焦智能精準分選、煤基碳材料構(gòu)筑；張博教授33歲承擔國家重點研發(fā)計劃青年科學家項目，深耕于低品質(zhì)煤脫灰脫水難題。中國科協(xié)青年人才托舉工程入選者、90后副教授江海深，不論嚴寒酷暑，深入內(nèi)蒙古、新疆選煤廠一線，鉆研3毫米以下礦物深度篩分。

如今，趙躍民依然全身心投入到教學和科研第一線，他說：“作為一名高校教師和科技工作者，能為教書育人和煤炭清潔利用做出一點貢獻，是最大的幸福。”