在中国矿业大学矿业科学中心实验大厅一角,摆放着数十台不同型号的筛分设备。尽管外观、功能不尽相同,中国矿业大学化工学院副教授江海深却对它们如数家珍。
“这一台,是当年设计的第一套设备。”
“这一台小点的,是做基础实验用的。”
“过段时间,还会有新研制的筛分设备过来。”江海深说。
2012 年,江海深从中国矿业大学毕业,保送本校读研。矿物加工工程专业出身的他,加入了高效筛分与干法分选科研团队。在其导师,国家杰青、长江学者、中国矿业大学教授赵跃民的指导下,他将国际筛分领域研究的热点和难点——粘湿矿物深度筛分,确定为研究方向。
从硕士到博士,再到如今的副教授,江海深深耕十载、不忘初心。如今,他已获授权中国发明专利 22件、澳大利亚等国际专利4 件,发表学术论文 56 篇;主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金,国家能源集团、中煤集团多项科研项目;作为项目骨干,他参与了国家自然科学基金重点项目、国家能源集团 2030重大先导项目等;获得教育部科技进步奖特等奖 1项、省部级一等奖 3项。近日,江海深入选中国科协第七届青年人才托举工程名单。
脚踏实地,服务煤矿生产一线
筛分是煤炭清洁高效利用,特别是煤炭洗选加工的关键环节。
2015 年,国家能源集团包头公司李家壕煤矿存在原煤入选率低、筛面堵孔严重、筛分效率低、分选效果差、煤泥水系统负荷大等问题,精煤产量低、经济效益差。因此,该矿选煤厂迫切需要 3 毫米筛分与宽粒级重介浅槽分选技术。中国矿业大学教授赵跃民团队承担了此项目,正在读研的江海深便跟随着团队,开始攻克上述难题。
为了获得准确的第一手资料,江海深在现场一呆就是好几个月。头戴安全帽、身着蓝工装,肩上扛着试验用的煤样,一袋一袋地取样装车,成了他在生产一线的工作常态。
“有时候,一袋煤有四五十斤重,没有行吊时,我们就直接从楼上扛到一楼。要是煤矸石就更重了,是煤的两倍左右。”江海深说。
鄂尔多斯的 12月,漫天飞雪。从村头旅社走向矿区的 8 公里,山路很泥泞。现场取样时,他们汗浸衣襟,仍争分夺秒地带着样品返回化验室。刺激性的浮沉重液虽腐蚀了双手,但无法阻挡他们深夜加班、开展试验的热情。为了掌握筛机运动特性,江海深钻进筛机里,安装传感器;为了解决分选介质回流堵塞问题,他爬进带有料浆的浅槽分选机里,寻找答案。
“在现场,我的老师们也是手拿铁锹取样。他们以前开展科研工作时,条件要更艰苦。”江海深表示。中国矿业大学教授赵跃民、骆振福、刘初升,张成勇、段晨龙等前辈师长的身体力行,教会了江海深不畏艰辛的探索精神。
在团队的共同努力下,动力煤 3 毫米深度筛分与重介分选工艺系统成功在李家壕煤矿落地。投产当年,该矿精煤产量大幅提高,创造了显著的经济效益;投产第二年,李家壕煤矿创收达 5亿元以上。
之后,江海深作为青年教师,带领研究生来到国家能源集团包头公司的另一处矿井——煤质更加复杂的万利一矿。该矿长期亏损,拟改造建设多级深度筛分与重介分选工艺系统。
江海深长期扎根生产一线,与技术人员深夜讨论方案,和工人兄弟现场并肩作战。他们进行了工艺设计、工业试验、系统调试优化,实现了千万吨级粘湿动力煤多级深度筛分与重介分选新工艺的成功运行。
千万吨级粘湿动力煤多级深度筛分与重介分选新工艺的应用,改善了万利一矿的商品煤质量,彻底扭转了企业长期亏损的状态,并迅速在内蒙古、山西、陕西等地进行推广。该技术通过了中国煤炭工业协会组织的科技成果鉴定,达到国际领先水平,并获得了中国煤炭工业协会科技进步奖一等奖。
攻坚克难,拿下深度筛分技术
如今,江海深的足迹已遍布全国十多个大型煤炭生产基地。多次深入一线的经历,让他的科研重点总是面向行业需求,解决企业实际应用中的难题。
江海深介绍,现代化的采煤方法,使入选原煤细粒含量增加;井下防尘喷水等原因,使外在水分增多。而粘湿动力煤中粘土矿物含量多,遇水易泥化。采用传统筛分技术,粒群易粘附成团、分层困难、筛面堵孔严重。筛分效率低,严重影响了动力煤大规模提质加工。
为破解这项难题,他们经过大量的试验论证,提出分布激振变振幅筛分方法,研发了刚柔耦合弹性筛分技术,实现了难筛分矿物大规模细粒筛分。
团队与鞍山重型矿山机器股份有限公司、江苏亿亿和华筛分设备有限公司等企业合作,研制出难筛分矿物高效筛分装备,应用于国家能源集团、中煤集团、太钢集团、江西铜业集团、中国水利水电建设集团等企业,并出口至加拿大、俄罗斯、秘鲁等国家。
“有了高效稳定的深度筛分与资源化利用技术,原来的废弃物可以做成建筑砂、陶瓷材料等,变废为宝。”江海深说。
除了选煤领域,江海深的研究成果还被应用于金属矿尾矿资源化利用、建筑固废循环利用等多个领域。此外,江海深与山东黄金集团焦家金矿合作的研究成果,获得了2021年中国黄金协会科学技术奖一等奖。
“当下,煤炭行业发展得很快,井下环境好了很多,企业也很重视科研人员。有许多企业主动找到我们寻求合作,探索新技术。”江海深表示,他将珍惜这个好时代,继续不懈攻坚,为推动我国煤炭清洁高效利用贡献力量。