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赵跃民院士:仰望星空,脚踏实地,还祖国碧水蓝天

2023/12/11 10:24:39       

  “我的梦想是,你一定要把干法选煤在工业生产上搞成功,还祖国碧水蓝天。”这是赵跃民的导师陈清如交付给他的任务。

  1982年,赵跃民从焦作矿业学院机械专业毕业,顺利考入中国矿业学院北京研究生部。这时,该校矿物加工工程专业教授陈清如给他写了一封信。陈清如于1995年当选中国工程院院士,是我国“干法选煤之父”、我国矿物加工学科的奠基人和开拓者之一。

  陈清如在信里全面系统地介绍了选煤行业发展情况、矿物加工专业的重要性和意义,希望赵跃民可以读自己的研究生,致力于选煤研究。当时对选煤尚不了解的赵跃民并没多想就答应了,这一干就是40余年。

  为什么要搞干法选煤

  “干法选煤是一个复杂的系统工程,需要几代人的努力。”回答专业问题严肃认真、笑起来亲切和蔼,这是赵跃民给记者留下的第一印象。

  如今62岁的赵跃民是中国矿业大学学术委员会主任、教授,多年来在煤炭干法分选和深度筛分领域作出了创造性贡献。11月22日,他当选中国工程院院士。

  “选择矿物加工领域,是因为要清洁高效利用煤炭,就需要对开采出来的原煤进行分选加工,剔除煤中灰、硫等杂质,进而得到高质量的精煤。”赵跃民说。

  湿法选煤技术在煤炭分选领域已经很成熟了,为什么还要另辟蹊径搞干法选煤?

  “湿法分选用水作为介质,根据煤与杂质的密度不同,将较纯净的煤炭与杂质进行分离。”赵跃民说,“但是我国水资源分布不均衡,西部地区水资源匮乏,再加上我国三分之二以上煤炭资源分布在西部干旱缺水地区,如果继续采用湿法分选,会极大消耗水资源,破坏当地生态环境。同时我国的煤炭资源中很大一部分是褐煤、长焰煤、不粘煤等低阶煤,变质程度低,遇水易泥化,大大限制了湿法分选技术的应用。”

  为此,赵跃民带领团队自主创新,突破了200多年来国内外传统湿法选煤模式,提出了气固流态化干法分选理论;与神州机械集团、国家能源集团、山东能源集团等单位开展产学研用合作,开发了煤炭高效干法分选关键技术,首创了模块式高效干法选煤工艺系统,具有分选精度高、成本低、不用水、无污染的特点,为我国西部干旱缺水地区煤炭分选提供了一条有效途径,引领了世界干法选煤技术的发展。2018年,“煤炭高效干法分选关键技术及应用”这一创新成果获得了国家科技进步二等奖,也获得了国内外同行专家的高度评价。

  如今,干法选煤技术已走出国门,出口至美国、俄罗斯、澳大利亚以及共建“一带一路”国家。

  创造性实现煤炭深度筛分

  在煤炭的清洁高效分选加工过程中,筛分是至关重要的前置工艺环节。原煤经过破碎后,分成粒度、体积不等的不规则形状,按照颗粒等效粒度经过筛分装备进行筛分分级,为进一步高精度分选提供合格粒度范围的入料。

  几十年前,我国煤矿动力煤干法筛分粒度下限是25毫米,这是因为粒度小于25毫米的原煤在筛分时容易造成筛网堵孔。“一是我国的细粒煤多,二是井下开采需要喷水防尘,原煤表面水分会增多,变得黏湿。”为此,赵跃民着眼于深度筛分理论与技术研究,立志通过技术创新,提高筛分效率和原煤入选率,得到更多高质量精煤。

  基于多学科交叉融合,赵跃民突破了传统干物料、单颗粒透筛、刚性筛面和颗粒线性运动理论,创立了潮湿细粒煤炭深度筛分理论与技术,使筛分粒度下限由25毫米降为6毫米,大大提高了原煤入选量。该技术获得2005年国家科技进步二等奖。

  面对传统筛分装备故障率高、可靠性差、使用寿命短等问题,赵跃民带领团队长期扎根条件艰苦的矿区,联合中国煤炭科工集团、鞍山重机集团等协同创新,不分昼夜进行理论研究、技术攻关、工业试验与优化调试,发明了高性能超静定大型振动筛分技术,打破了国外大型振动筛技术垄断,改变了我国大型振动筛完全依赖进口的局面。2014年,该项关键技术获国家技术发明二等奖。

  近年来,赵跃民的研究领域从煤炭拓展到金属矿与非金属矿。结合理论创新和技术研发,赵跃民团队在国际上首次提出筛体—粒群耦合作用筛分理论,发明了难筛分矿物高效筛分技术与装备。

  “这项技术可以有效解决传统单一的刚性或柔性筛分技术存在的筛分效率低、筛面使用寿命短等问题,筛分粒度下限降至3毫米,使我国难筛分矿物高效筛分技术水平实现国际领先。”赵跃民解释道。

  “难筛分矿物高效筛分关键技术及应用”获2020年度教育部科技进步特等奖。这不仅是当年唯一的特等奖,并且入选了2021年度“中国高等学校十大科技进展”。

  如今,该技术还被用于建材、环保等领域,如针对金矿尾矿深度筛分与分选工艺,回收可利用的矿物质,用来制作陶瓷或建筑材料,有效帮助企业降本增效,减少环境污染。

  “煤炭干法分选技术下一步的重点,要在全粒级、智能化、低碳化、精深化上取得新突破。”赵跃民介绍,“此外,我们还拓展出一个方向,就是利用分选得到的(超)低灰精煤,进行清洁转化和制备煤基材料,推动煤炭由传统燃料向清洁燃料、优质原料和煤基材料转变。”

  “更喜欢被称为赵老师”

  1985年,赵跃民自中国矿业学院北京研究生部硕士毕业,有机会留在北京工作,但考虑到老师陈清如的干法选煤研究平台和团队主要在徐州,所以毅然决定前往徐州。

  1988年,赵跃民申请到去澳大利亚留学深造的机会,但当时陈清如与澳大利亚昆士兰大学教授联合承担了国际合作项目,澳方派遣研究人员来中国矿业大学合作开展筛分仿真模拟技术研究。由于该课题主要由赵跃民负责,所以他又放弃了留澳深造的机会。

  对于如何成为一个新时代科技工作者,赵跃民说:“做科研既要仰望星空,又要脚踏实地。首先要树立目标,坚定为国奉献的信仰;其次是明确选题方向,聚焦国际前沿,面向国家重大战略需求和行业突出问题开展研究;最后是磨砺意志,肯吃苦、不畏难,敢闯敢试。”

  身为工科领域的专家,赵跃民对历史和文学同样热爱。党史相关书籍是赵跃民闲暇时常读的,缅怀先烈,不忘初心;李白和苏东坡是他最喜欢的两位诗词大家,对于他俩的诗词,赵跃民张口就来。用他的话说,要做一个融合多学科背景的人。

  除了在学术科研领域作出突出贡献,赵跃民同样深耕于立德树人。与各种称谓相比,他“更喜欢被称为赵老师”。40余年来,赵跃民为煤炭清洁高效加工利用领域培养出一批优秀的科学研究、工程技术与管理人才,在行业发挥着模范带头作用,为我国选煤工业发展作出了重要贡献。他的学生既有“庆祝中华人民共和国成立70周年”纪念章获得者、国家杰出青年科学基金项目入选者,也有不足35岁就入选国家青年拔尖人才支持计划、国家优秀青年科学基金项目的人才。

  如今,赵跃民仍奋斗在科教一线。“到了煤炭分选、选后产品处理环节,最主要的就是(煤)固液分离……”接受完记者采访的赵跃民,接着给矿物加工专业的学生上课。已近晚上九点,教室内学生仍聚精会神地听课。

 

  个人简介

  赵跃民,男,河南漯河市人,教授、博士生导师。1982年7月毕业于焦作矿业学院,1985年7月获中国矿业大学硕士学位,1991年7月获中国矿业大学博士学位。现任该校学术委员会主任、煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室主任、中国矿业大学选矿工程研究中心主任。

  赵跃民是我国矿物加工工程领域专家,在煤炭干法分选和筛分领域作出创造性贡献。他创立潮湿细粒煤炭深度筛分理论,发明了高性能大型振动筛关键技术和难筛分矿物高效筛分技术,在我国煤炭、冶金和化工领域广泛应用,解决了大型振动筛可靠性差、筛面堵孔的关键技术难题;开发煤炭高效干法分选关键技术,在国际上首创模块式高效干法选煤工艺系统,为我国西部干旱缺水地区煤炭分选提供有效途径。

  赵跃民承担了国家自然科学基金创新研究群体项目、国家自然科学基金杰出青年基金项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金重点国际合作研究项目、国家“863”项目、“973”课题等科研项目。以第一完成人获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项、教育部科技进步特等奖1项、中国高等学校十大科技进展1项、省部级/行业协会科学技术一等奖8项;获国家教学成果二等奖2项、江苏省教学成果特等奖2项、一等奖2项;获国外专利27件,中国发明专利80件,出版著作7部,发表论文300余篇。


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