煤炭洁净化特别是微细粒煤炭洁净化是项世界难题，由于得不到分选，占煤炭20%左右的微细粒不仅造成煤炭整体产品质量差，而且成为煤炭流失及矿区污染的根源。在多项科学基金资助下，从上世纪90年代开始，中国工程院院士刘炯天带领的研究团队对此进行了探究，完成了旋流式浮选柱的分选机理与模型研究，实现了从工程技术进步到分选理论建设的跨越。

　　从非共识项目开始

　　浮选柱是一种柱式微细分选设备，上世纪80年代我国曾引进三种国际先进的浮选柱，但由于不适应我国煤炭资源贫杂难选的条件，引进浮选柱因回收率低，运行可靠性差等原因很快退出生产。

　　基于这一背景，刘炯天提出以提高回收率为目标，把旋流器与浮选柱相结合的旋流式浮选柱的构想。但这一理论构想与长期以来的细微粒分选理论相悖。这在当时被称为“一个年轻人的奇想”。由于存在不同乃至反对意见，刘炯天首次申请科学基金未果。

　　次年，刘炯天再次申报该方面的项目，评审专家仍存在不同意见。幸运的是，科学基金的非共识项目资助机制让刘炯天涉险过关。

　　“科学基金的资助不仅是在白手起家条件下的经费支持，更是一种对科学探索的认可与鼓励。”刘炯天说。

　　在科学基金的支持下，刘炯天完成了旋流式浮选柱的分选机理与模型研究，发明了集逆流矿化、旋流矿化于一体的“旋流—静态微泡柱分选”法，从而解决了从一般细粒煤的高效分选到低灰煤的制备及至废弃煤泥加工等几个层面的技术问题。该方法不仅适合我国煤矿贫杂难选的资源条件，且分选效率高，能耗比国外传统设备降低1/3，相关技术与系列设备获中国、美、澳等国发明专利。

　　在尊龙凯时委员会组织的项目鉴定中，中国工程院院士王淀佐为首的评审专家组认为：该项目“填补了国内技术空白，达到国际先进水平”。目前，该分选设备应用到国内300余家企业，并出口越南、印尼等国家。

　　由技术到理论的跨越

　　尽管柱式选煤实现了全流程分选，但仍无法与矿物分选相比。国外浮选柱主要用于精选作业，刘炯天团队却要把柱式分选应用于粗选、扫选和精选三种作业，将其真正发展成一种微细粒分选方法，这给微细粒分选特别是柱式分选技术带来前所未有的挑战。

　　在柱式选煤的基础上，刘炯天等人开始在国家杰出青年科学基金的资助下，针对矿物分选问题展开研究，很快提出“多流态梯级强化浮选”的过程理论，并借助“十一五”国家重点科技攻关项目，将多流态梯级强化浮选理论进行应用与拓展，形成包括工程技术在内的“柱式选矿”技术，提出基于矿物物性的多流态梯级强化选矿过程理论，首创选矿过程研究平台与在线过程研究，发明不同类型矿物的粗扫选一体柱式设备与两段式分选回路。该研究打破了传统选矿回路结构，设备工艺的知识产权覆盖铁、铜、钨、磷等矿种，并应用于鞍钢、武钢、金川、紫金等国家大型企业。

　　“多流态梯级强化浮选是一种趋势，是从单一矿化向浮选过程强化的进步，而通过浮选过程强化其核心可以显著提高浮选效率。”该团队成员之一，中国矿业大学教授曹亦俊对《中国科学报》说。

　　洗选一吨煤需三吨水，这是选煤不容回避的现实。在美国等发达国家，煤炭分选后一般把煤泥堆置起来，这样就会造成煤泥和水的大量损失。对于我国多煤炭的西北部干旱地区来讲，水煤两种资源开发的矛盾又特别突出，所以推广干法选煤或节水选煤法势在必行。面对国家重大需求，刘炯天把目光从选煤转到与之相关的水处理上。

　　该团队从化学原理上找到一种方法，就是向水中加入矿物原料来控制水的硬度，从而完成煤泥水的澄清与循环，为细煤泥的分选创造了条件，大量节约了用水，显著提高了选煤效率。

　　这种通过添加矿物调节水硬度的方式，可以做到水的澄清与完全循环。使成本显著降低，系统运行稳定。这对于很多大型选煤厂水循环改进十分有效，也很容易实现，从根本上解决了我国难沉降煤泥水引发的系列问题。该技术已被列入国家技术创新工程和国家科技成果重点推广计划，并获得“中国高校技术发明一等奖”。

　　“科学基金的资助对于矿物加工领域的作用主要在两个方面，一是有效地促进了矿物加工领域理论研究的进展，另一方面有助于清晰解释矿物加工中已成功应用的一些设备原理、药剂、工艺原理等，有助于新设备、新药剂、新工艺的开发。”曹亦俊说。

　　形成研究循环

　　“尊龙凯时的作用体现在两个方面，一是推进项目研究的深入，形成‘实践—理论—实践’的研究循环；二是在人才培养方面起到其他项目无法替代的作用。”刘炯天说。

　　由于学科的特点，该研究偏重于技术与应用基础研究，多年来，该团队坚持微细粒分选的研究方向，围绕国家需求与企业难题开展研究。形成柱式选煤、柱式选矿、水质硬度调控的煤泥水处理技术。科学基金使该研究在不同的阶段得到深入，并上升到一般规律。

　　“工科院校较强调动手能力，结合工业生产实际问题的研究多，但基础研究偏薄弱。科学基金对提升团队的科研水平，加强基础研究，促进发表高水平论文方面起到重要作用。”该团队成员之一，中国矿业大学教授匡亚莉对《中国科学报》说，“中国矿大的矿物加工工程在国内同类专业中排名第一，在国际上有多项合作研究，与国外20多所院校合作办学。”

　　“对于一门工程背景比较强的学科来说，国内矿物加工理论研究弱于工程实践，有不少设备虽成功应用，但对其原理并不清楚，药剂研究原来基本上处于采用各种方法尝试阶段，一些药剂虽效果好，但原理不清楚。”曹亦俊说，“科学基金资助的研究对于解释这些新现象是有利的，也有助于进一步的生产开发。”