項目在國家“863計劃”和自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體等資助下，產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合自主創(chuàng)新，開發(fā)了煤炭高效干法分選關(guān)鍵技術(shù)，解決了煤炭高效干法分選的世界性難題。主要科技創(chuàng)新有：

(1) 創(chuàng)立了系統(tǒng)的氣固流態(tài)化干法分選理論，為煤炭高效干法分選關(guān)鍵技術(shù)提供了理論支撐。揭示了濃相高密度氣固分選流態(tài)化的形成與調(diào)控機理，提出了大壓降低流化數(shù)穩(wěn)壓布風(fēng)方法和分選流態(tài)化質(zhì)量的壓降準數(shù)判別準則，建立了床層密度的定量調(diào)控模型。揭示了煤炭在振動與氣流復(fù)合力場中的分選機制，建立了分選流態(tài)化中多組分、多尺度顆粒的動力學(xué)模型。

(2) 發(fā)明了大型復(fù)合式干法分選技術(shù)，實現(xiàn)了煤炭大規(guī)模干法分選提質(zhì)。提出了大型復(fù)合式干法分選床的梯級布風(fēng)方法，實現(xiàn)了大床面穩(wěn)定布風(fēng);優(yōu)化了格條結(jié)構(gòu)，分選下限由6mm降低至1mm，分選精度提高40%;發(fā)明了大型復(fù)合式干法分選床，優(yōu)化了床體結(jié)構(gòu)，提高了分選機可靠性。研制了世界最大型的復(fù)合式干法分選機，處理能力達480t/h。

(3) 發(fā)明了干法重介質(zhì)流化床分選技術(shù)，在國內(nèi)外首次實現(xiàn)了煤炭高精度干法分選。發(fā)明了裝配式耐磨抗堵布風(fēng)技術(shù)，解決了長期以來布風(fēng)板堵塞的技術(shù)難題;開發(fā)了寬粒級二元加重質(zhì)的級配技術(shù)，主導(dǎo)粒級拓寬2.5倍;發(fā)明了加重質(zhì)內(nèi)循環(huán)技術(shù)，分選機外加重質(zhì)循環(huán)量減少80%;研制了獨立雙驅(qū)動產(chǎn)品輸送裝置，單位面積處理能力提高70%。研制了干法重介質(zhì)流化床分選機，分選精度E值為0.05~0.08，分選效率>90%，噸煤介耗<0.5kg。

(4) 開發(fā)了模塊式高效干法選煤工藝系統(tǒng)，實現(xiàn)了我國西部干旱缺水地區(qū)煤炭的高效干法分選。由原煤準備、水分控制、粗選和精選模塊組成高效干法選煤工藝，粗選提質(zhì)采用大型復(fù)合式干法分選技術(shù)，精選加工采用干法重介質(zhì)流化床分選技術(shù)，將篩分、干燥、分選、介質(zhì)回收、產(chǎn)品輸送、供風(fēng)和除塵等優(yōu)化集成。具有不用水、工藝簡單、適應(yīng)性強、分選精度高、成本低等特點，分選效率>90%，分選密度1.3~2.2g/cm3，噸煤加工成本降低30%~50%。

該項目對節(jié)約能源、減輕環(huán)境污染具有重大意義。已在全國29個省(市)、自治區(qū)推廣應(yīng)用1275套，年分選煤炭近2億噸，并出口至美國、俄羅斯和澳大利亞等21個國家65套。獲中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎1項、教育部科技進步一等獎1項、教育部自然科學(xué)一等獎1項，授權(quán)美國等國外專利15件、中國發(fā)明專利30件，發(fā)表SCI論文85篇、EI論文131篇，被SCI引用754次。

經(jīng)專家鑒定，技術(shù)水平居國際領(lǐng)先，是世界選煤技術(shù)的重大突破。

應(yīng)用案例：

煤炭高效干法分選關(guān)鍵技術(shù)已在神華集團、開灤集團、冀中能源、同煤集團、潞安礦業(yè)、平煤神馬集團、淮北礦業(yè)等大型煤炭企業(yè)推廣應(yīng)用1275套(附件2.1)，覆蓋全國29個省(市)、自治區(qū)，市場占有率96%以上，年分選原煤近2億噸。

開灤集團蔚州礦業(yè)公司單侯煤礦的年輕煙煤遇水泥化嚴重，采用濕法選煤技術(shù)難以進行有效分選，且煤泥水極難處理。采用煤炭高效干法分選關(guān)鍵技術(shù)進行原煤分選，得到精煤、中煤和矸石三種產(chǎn)品，精煤灰分較原煤降低17.36%，分選效率>90%。已出口至21個國家65套(附件8)，創(chuàng)匯1800萬美元，包括世界十大產(chǎn)煤國家和“一帶一路”倡議沿線國家，如美國、俄羅斯、澳大利亞、印度、波蘭等。

美國伊利諾伊州鷹河煤炭公司(Eagle River Coal, LLC)采用該技術(shù)建成了120萬噸/年的干法選煤廠，原煤灰分16%，入料粒度<80mm，精煤灰分8%，用于燃煤發(fā)電。

僅統(tǒng)計15家單位近三年新增銷售額234億元，新增利潤24.5億元。

煤炭在世界一次能源消費中占重要地位，水資源短缺是全球性問題，該技術(shù)對世界煤炭的干法分選提質(zhì)具有重要意義?！耙粠б宦贰背h沿線國家煤炭資源豐富，該技術(shù)具有廣闊的國際應(yīng)用前景，目前已出口至美國、俄羅斯、澳大利亞和南非等21個國家。

本技術(shù)還可應(yīng)用于油頁巖、高嶺土、鐵礦石、黃鐵礦、鋁土礦等煤炭伴生礦物和煤巖系中鎵、鈮、稀土等元素的干法分選富集;在應(yīng)用場景方面，本技術(shù)適用于干旱缺水地區(qū)煤炭干法提質(zhì)和井下煤炭干法分選。

研發(fā)背景

煤炭是我國的主體能源。我國煤炭資源稟賦差，灰分和硫分高，加工利用程度低。20世紀末，我國原煤入選率僅為26%，大量動力煤不經(jīng)過分選加工直接燃燒，帶來了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染問題。選煤能夠提高煤炭質(zhì)量、提高燃燒效率、減少煙塵和SO2排放，是煤炭清潔利用的基礎(chǔ)。二百多年來，選煤以濕法為主，以水作為分選介質(zhì)，又稱“洗煤”，分選1噸煤用水1~3m3。我國2/3以上的煤炭分布在西部干旱缺水地區(qū)，難以采用濕法選煤技術(shù)，褐煤等遇水易泥化的低階煤不宜采用濕法分選，迫切需要高效的干法選煤技術(shù)。2007年，國家發(fā)改委發(fā)布的《煤炭產(chǎn)業(yè)政策》要求：“發(fā)展高效干法選煤技術(shù)”。

進入21世紀，美國、俄羅斯、加拿大和日本等國家加快了干法選煤技術(shù)的研究。傳統(tǒng)干法選煤技術(shù)以空氣作為分選介質(zhì)，分選密度與介質(zhì)密度差異大，難以形成穩(wěn)定的分選環(huán)境。攻克干法選煤技術(shù)分選精度差、效率低、分選下限高、適應(yīng)性差等難題成為首要技術(shù)挑戰(zhàn);同時，分選工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性與裝備的大型化是煤炭大規(guī)模干法分選提質(zhì)必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

作用原理

(1) 揭示了濃相高密度氣固分選流態(tài)化的形成與調(diào)控機理

大壓降低流化數(shù)穩(wěn)壓布風(fēng)方法：提出了分選流態(tài)化的大壓降低流化數(shù)布風(fēng)原則(N=1.2~1.6)，建立了分選流態(tài)化質(zhì)量壓降準數(shù)(Cp)判別準則， ，當0 

床層密度的定量調(diào)控模型：濃相高密度氣固分選流化床以煤粉和磁鐵礦粉為加重質(zhì)，建立了床層密度的計算模型 ，通過調(diào)節(jié)煤粉和磁鐵礦粉的相對含量，實現(xiàn)床層密度的精確調(diào)控。

(2) 提出了氣固分選流態(tài)化中多尺度多組分顆粒分離方法

復(fù)合力場協(xié)同作用及顆粒行為：研究了振動力場和氣流場協(xié)同作用的復(fù)合力場分選機制，揭示了振動能量在床層中的傳遞及對顆粒系統(tǒng)力學(xué)特性的作用機理，發(fā)現(xiàn)了復(fù)合力場強化煤炭顆粒按密度梯級分離的作用規(guī)律。

流態(tài)化分選的顆粒分離機制：發(fā)現(xiàn)了多尺度多組分顆粒在氣固分選流態(tài)化中的分布規(guī)律，建立了寬粒級多組分煤炭顆粒在流化床中的分選動力學(xué)模型，協(xié)同優(yōu)化了分選過程的宏觀返混與干擾沉降的交互作用，抑制錯配效應(yīng)，實現(xiàn)了煤炭顆粒的高效分選。

市場分析

該項目突破了濕法選煤和傳統(tǒng)的干法風(fēng)力選煤技術(shù)，提出了氣固流態(tài)化干法分選理論，發(fā)明了大型復(fù)合式干法分選技術(shù)和干法重介質(zhì)流化床分選技術(shù)，開發(fā)了模塊式高效干法選煤工藝系統(tǒng)，形成了煤炭高效干法分選關(guān)鍵技術(shù)，解決了煤炭干法分選處理能力小、精度和效率低、適應(yīng)性和可靠性差等難題，破解了長期制約干法選煤的技術(shù)瓶頸。是國際選煤技術(shù)的重大突破，引領(lǐng)了世界選煤技術(shù)的發(fā)展，提升了我國煤炭洗選設(shè)備研發(fā)水平，確立了我國高效干法選煤技術(shù)在世界礦物加工領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，對推動我國煤炭工業(yè)進步具有重大意義。

該項目解決了煤炭高效干法分選的世界性難題，為干旱缺水地區(qū)煤炭的分選提質(zhì)提供了有效新途徑，提高了煤炭產(chǎn)品質(zhì)量，對減輕大氣污染具有重要意義。每入選1億噸原煤，可排除矸石2000萬噸，黃鐵礦硫150萬噸，減少二氧化硫排放50萬噸，節(jié)約鐵路運力108億噸公里。煤炭經(jīng)分選提質(zhì)后燃燒，燃燒效率可提高10~15%。

煤炭高效干法分選關(guān)鍵技術(shù)對實現(xiàn)煤炭清潔高效利用具有重大意義，符合國家中長期能源發(fā)展規(guī)劃。近年來，國家出臺了一系列相關(guān)政策，要求發(fā)展干法選煤技術(shù)。2016年國家發(fā)展改革委員會和國家能源局發(fā)布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃》將“高效干法選煤技術(shù)”列入能源技術(shù)革命重點創(chuàng)新行動路線中。中國煤炭工業(yè)協(xié)會《關(guān)于推進煤炭工業(yè)“十三五”科技發(fā)展的指導(dǎo)意見》的“重點領(lǐng)域科技發(fā)展”中提出：重點研發(fā)高效干法選煤技術(shù)。“一帶一路”倡議沿線國家煤炭資源豐富、水資源短缺，為煤炭高效干法分選技術(shù)的發(fā)展提供了機遇，應(yīng)用前景廣闊。

該技術(shù)應(yīng)用于油頁巖和高嶺土提質(zhì)分選，低品位鐵礦石、銅礦石、鋁土礦等礦物選前拋尾工藝環(huán)節(jié)，并具有具好的應(yīng)用應(yīng)景。