矿物加工工程学科发展现状、机遇和挑战

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾47No郾9May郾2019

矿物加工工程学科发展现状、机遇和挑战

任浏祎1,刘摇建2

(1武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北摇武汉摇430070;2昆明理工大学国土资源工程学院,云南摇昆明摇650093)

*

摘摇要:文章论述了从招生源头抓起,通过定向招生,提前批次招生,本硕、本硕博连读等方式吸引优质生源;重视培养

过程,优化培养方案,进行学科交叉,拓宽学生的选课范围,通过公共实验平台的训练,培养学生的实践动手能力,提升他们的学习积极性及创新能力,尽可能的激发学生潜能;并通过选拔优秀学生进行国际交流,提升学生的国际化能力,同时打开国际市场,吸引外国留学生。通过实施以上改变矿物加工学科目前低迷的状况,使其进入一个新的良性发展期。

关键词:矿物加工工程;学科现状;学科发展;矿业形势摇

中图分类号:G0摇摇

摇文献标志码:A

文章编号:1001-9677(2019)09-0216-04

PresentSituation,ChancesandChallengesofMineralProcessingEngineering

RENLiu-yi1,LIUJian2

(1SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,WuhanUniversityofTechnology,HubeiWuhan430070;

2FacultyofLandResourceEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,

YunnanKunming650093,China)Abstract:Howtoattracthigh-qualitystudentswasdiscussedthroughdirectionalenrollment,earlybatchenrollment,Bbachelor-masterandbachelor-master-doctordegree,etc,fromthesourceofenrollment郾Payingattentiontothetrainingprocess,optimizingthetrainingprogram,cross-disciplinary,broadeningthescopeofstudents蒺courseselection,throughthetrainingofpublicexperimentalplatform,students蒺practicalabilitycanbecultivated,theirlearningenthusiasmandinnovationabilitycanbeenhanced,andstudents蒺potentialcanbestimulatedasmuchaspossible郾Byselectingexcellentstudentsforinternationalexchanges,students蒺internationalabilitycanbeenhancedandtheinternationalmarkettoattractforeignstudentswasopenedup郾Implementingtheabovepoliciescanchangethecurrentdownturnofmineralprocessingsubjectandenteranewbenignperiodofdevelopment郾

Keywords:MineralProcessingEngineering;presentsituationofdiscipline;disciplinedevelopment;miningindustry

受经济结构性调整、地缘政治格局变化等因素影响,至2011年以来,全球矿业形势基本基本维持“筑底优化冶的下行调整态势,突出表现为矿业指数中高位底部调整、大多数矿产品价格持续下降、矿业融资困难等。2015年,随着全球经济复苏多层化、复杂化,全球矿业仍没有好转,在美元走强及新兴经济体增速下挫的重压之下,国际大宗矿产品价格缺乏回升动力。全球矿业格局继续深度调整,地质勘查总体呈紧缩态势,地质勘查投入持续下滑。目前,全球矿业表现出复苏酝酿期、技术创新孕育期、管理调整博弈期和能源资源治理结构改革期“四期叠加冶的特征。2016年以来,主要金属产品价格有回升趋势,但是供过于求的局面并未改变,矿产品价格波动加剧,良好局面不能维持,镍锡供需正在反转,价格或重入上升通道。但是,矿业总体信心不振,全球矿业或继续下行。

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*

1摇矿物加工学科发展历程

矿物加工工程学科和技术经历了由传统加工到现代加工再到如今多学科交叉的长期发展过程,在19世纪,矿物加工本不是一门的学科,而是作为辅助学科,依附在采矿学或者是冶金学中,但是经过这一学科的高效发展,矿物加工学科逐渐的从冶金工程中分离,到20世纪30年代以后,经过自身的发展形成了一种相对比较的学科,并被专业人士归结为选矿领域。可见,这一学科包含的范围和应用范围相对比较狭窄。一直到20世纪60年代,选矿工程得到了高效的发展,逐渐朝着重选、磁选以及电选等方面延伸。直到21世纪初,形成了一种相对比较的学科-矿物加工工程[1-2]。

早期的选矿是建立在选矿厂的工艺过程基础上的,由选矿

基金项目:武汉理工大学校级教研项目(NO:w2018088)。

第一作者:任浏祎(1983-),女,副教授,主要从事矿物加工工程专业的教学与科研,E-mial:rly1015@163郾com。

通讯作者:刘建(1984-),男,副教授,主要从事矿产资源综合利用、浮选表面、界面及量子化学等研究,E-mial:vacation2008@126郾com。

第47卷第9期任浏祎,等:矿物加工工程学科发展现状、机遇和挑战摇217

2摇矿物加工学科面临的问题与挑战

2郾1摇学科体系问题

方法、辅助过程和选矿过程检测及控制组成,具有很强的实用

特征。20世纪后半叶,随着世界经济的迅猛发展及科学技术的飞速进步,加之高品位、易选矿产资源的逐步枯竭,开采矿石的品位越来越低,难选矿的比例越来越大而且随着富矿、易选矿资源的耗尽,一系列共生关系复杂、嵌布粒度细微的矿产资源的开发利用被提上日程,面对这种趋势,资源及材料工程领域的各种学科均发生了明显的调整及变化。例如,冶金学科逐步向材料学科靠拢并转化。矿物加工也不例外,经历了一系列变化和调整,面临着重大的挑战。

首先,矿物加工的对象已从天然矿产资源扩展到二次资源的回收及利用。各种固体废弃物,例如尾矿、炉渣、粉煤灰、金属废料、电器废料、塑料垃圾、生活垃圾乃至土壤都成了加工对象,经过加工又转化为有用的资源。由于现代科技的发展及人类社会的进步,需要开发超纯、超细及具有特殊功能的矿物原料及矿物材料。再如特殊功能的石墨、云母、石棉等非金属矿物材料,超细金属氧化物粉体等均需要特殊的、与传统方法迥异的加工方法,即所谓深加工工艺。

同时,矿物加工工艺已逐步突破了传统的机械加工的框架。化学提取以及生物工程与机械加工的结合在金属矿及非金属矿的加工中早已屡见不鲜。非金属矿的深加工进一步扩展并丰富了这种结合,例如高岭土的超声剥片,石墨及各种层状矿物的有机及无机嵌层等。传统的机械加工工艺也发生了巨大的变化。超细粉碎及分级获得越来越多的应用;界面分选方法成为微细颗粒分选的主要手段;压滤及离心力场在超细颗粒的固液分离中发挥着重要的作用;而各种成型、包装工艺也变得越来越重要。矿物加工的任务也不仅是为各种工业提供合格的矿物原料,而是扩展成了可以生产超纯、超细及具有特殊功能的矿物材料以及矿物制品的工业。

而现代矿物加工工程所包括的单元作业大体包括:粉碎、分级、超细颗粒制备、物理分选、浮选及其他界面分选、化学处理及生物提取、固液分离、成型及造粒、气固分离—收尘、物料贮运等。应科学技术发展急社会需求,学科之间的界限趋于交叉融通,具有更大的适应性及应变能力。在不受研究对象的局限的前提下,矿物加工技术完全可以在多种工程技术领域得到有效的利用,反过来,吸收和利用其他工程技术领域的实际经验及研究成果又可以促进矿物加工的进一步发展。因此,矿物加工技术的跨学科研究及应用是摆在我们面前的最大挑战和机遇[2]。

2郾2摇课程设置问题

域科学研究、工程设计和技术服务等工作所需的数理化知识和其它相关自然科学知识,并能将化学和矿业相关知识运用于解决工程问题;具有综合运用矿物加工科学理论和工程技术分析、设计、开发矿产资源进行综合利用的能力;精通矿物加工工程工艺设计方法和设计软件,具备试验研究(实验室、工业)能力;成为能在矿物加工工程与矿物材料等相关领域从事建设规划、工程设计、生产与经营管理、研究开发等方面工作的工程技术人才。但是,学科发展没有根据培养目标明确形成新的矿物加工学科体系,其导向也一直是老师们争论的问题,领导的导向和老师的意见不够统一,没有把具体的研究领域如非金属矿深加工、药剂分子设计、高效洁净矿物加工理论与工艺、二次资源利用、矿物材料、磁选工艺、界面、细粒浮选等总结出具有具有高水平研究成果的学科方向,尤其缺乏与时俱进,进行新学科方向和学科领域的开拓[3-4]。

培养目标不够明确导致培养方案年年更改,课程设置变化太快,课程性质也缺乏固定性,在选修、必修、个性课程中切换。尤其是武汉理工大学矿物加工学科大多靠海外引进,引进人才的研究方向差异很大,没有形成稳定系统的研究体系,导致课程设置大方向不定。课程设置多而不精,造成学生选课分散,教学资源浪费,影响教师上课的积极性,对老师的教学工作量也有很大的影响。武汉理工大学对于本科课程选课人数少于20人的课程是停开或者开设但是工作量打折,针对目前矿物加工工程专业学生日益减少的情况下,2015-1016年(1)学期有三门课《选矿药剂》,《选矿工艺与实例》,《浮选理论》的选课人数均<20人,造成课程停开。2015-2016年(2)学期也有三门课的选课人均在20人以下甚至不到10人,分别是《矿业工程文献检索与信息技术导论》、《非金属矿物新型建筑材料》、《矿物加工工程专业英语》,但是这次经系里商榷,依然坚持开课,否则,不但工作量不达标,完不成学校规定的教学任务,也影响选课学生的学习及老师个人的发展。开课虽然兼顾了学生的学习热情,但是,工作量打折对老师而言稍显不公[5-6]。

2郾3摇教师队伍建设

武汉理工大学矿物加工学科建设导向是以非金属矿为主导,兼顾金属矿资源的研究和开发,努力培养学生具备矿物(非金属、金属)分选加工、矿物材料制备、矿产资源综合利用相关的基础知识和基本技能,了解专业发展前沿方向,具有创新意识和国际视野与对外交流能力;具有从事矿物加工工程领

纵观武汉理工大学资源与环境工程学院,只有一个教学团队,这对于提高教学质量,申报教学成果非常不利。而矿物加工工程与材料系专业没有教学团队建设,教师这方面的认识还有待提高。而我系教师的层次结构也有待改进,按年龄层次、职称和学历结构划分如表1所示,目前在岗教师20人,其中技术人员2人,教师中教授9人,副教授9人,讲师2人,具有博士学位18人,有硕士学位的任课教师1人。从结构来看,按职称划分正高比例45%,副高45%,中级及以下10%;博士学位比例90%,硕士学位15%,19年以后出生的全职教师均具有博士学位;年龄在35岁以下30%,36~45岁10%,46~60岁45%。不难看出我系36~45岁的中间师资力量薄弱,出现一定的断层,导致整个师资队伍欠协调,不利于教学团队建设。

职称正高副高中级合计

<35岁527

36~45岁

22

表1摇师资队伍情况表

Table1摇Thestructureoftheteachingstaff

46~60岁

729

2>60岁2

左边合计

99220

博士118

硕士112

摇218广摇州摇化摇工2019年5月

2郾4摇学生流失严重

21世纪处于一个信息大爆炸的时代,学生对于矿业经济低迷的信息敏感程度非常超前,矿物加工工程本身就属于艰苦专业,学生的就读意愿不够强烈,很多学生都不是第一志愿录取进来,仅仅把它作为进入相对理想大学的跳板,之后再换专业。这就造成矿物加工录取进来的学生和最后以矿物加工学士学位毕业出去的学生完全不成比例,甚至连一半都不到。同时,大部分优秀生源的流失,对不能换专业的学生也是一个较大的打击,心理影响极大,让学生对矿物加工专业的误解越来越深,剩下的一部分学生再根据教育部的卓越发展计划分出一个卓越班,最后把最差的学生集中在一个普通班,无疑对普通设《物理分选》,过去十年,由于矿业火爆,科研项目容易立项,不管是科研院所还是高校都能接到大量的横向项目,使得大家都集中到选矿工艺甚至是浮选工艺上来,做物理分选研究的人少之又少。从学科的长远发展考虑,物理分选方法应该捡起来,不能丢弃,其中包括很多物理分选设备有必要开设一门课程,至少是专业选修课,供学生选择。此外,《矿物微生物学》从生物角度考虑矿物回收也是一个容易激发学生兴趣的点,建议开为专业选修。《资源环境经济学》与《矿业经济学》可以融合成一门课程开设。增开一门《矿物加工技术前沿》或者《资源加工科学与技术导论》讲解一些矿物加工学科相关的新技术新理论或新的科研思路,激发学生的科研思维,培养其班学生的打击又深入一层,最终导致一部分学生破罐子破摔,学习积极性完全消失,挂科严重,很多学生到大四修不够学分,拿不到毕业证和学位证,这不但对辛苦培养出大学生的父母无法交差,也对我校矿物加工学科的发展产生无法估量的消极影响。

3摇矿物加工学科发展的机遇

根据目前矿物加工学科面临的挑战,在对中国矿业大学及昆明理工大学矿物加工学科发展现状调研的基础上,对武汉理工大学矿物加工工程学科的发展机遇进行总结。

3郾1摇跨学科交叉,整合培养方案

在“双一流冶建设时期,各个学科都在加紧步伐进行学科建设优化,努力搭上“双一流冶的列车,但是,每一个学科都成为双一流是不现实的,学校也会着重优先发展部分学科,就武汉理工大学矿物加工学科而言,前期挤进一流学科很难,但是我们可以与本学院的环境学科交叉,进行一流学科建设,努力取得学校的大力支持,有了学校的支持做后盾才能谋发展,实现学科腾飞。然后优化培养方案,在专业课程的设置上面,考虑加入环境工程的某些课程,或者打通选课,这样对于学生而言,以后的选择面更宽,对于读研究生的同学而言,学科的交叉更利于激发新的灵感和思路,容易出成果,有利于创新型人才的培养,对学科的成长也很有利[4]3郾2摇利用学院特色衍生新的学科

。

鉴于大家对“矿冶字面意思的偏见,可以拓宽概念,提高给学生的第一印象,同时拓宽对矿物加工工程专业的理解,使学生的就业路子更宽。可以考虑把矿改成“资源冶,资源的种类和面更广泛,可以是一次资源、二次资源、再生资源,从环境保护和废物处理的角度来看,又融合了学科交叉,同时又可以在矿业经济形势不好的前提下,寻找新的出路,为教师提供新的教研和科研平台,形势不好,但是教学和研究不能停止,这样才能保证经济形势好转时,3郾3摇利用现有资源改革主干课程。

人才的持续输送,这也是大学教育不容推卸的责任和义务[7],优化课程设置

培养方案的优化和新的学科的衍生都离不开课程改革,要突出主干课程[8-10]作为主干学科,建议改为,目前武汉理工大学以《矿物加工学》,《贯穿整个大三学年矿物加工工艺学》的学习。很多课程应该从名称上突出重点,选修的课程,课时不多,不能深入讲解的,加“导论冶“概论冶之类,重点课程不仅在名称上吸引学生,更应该在课时上有所侧重。此外,矿物加工和环境、材料可以交叉的地方可设置相关课程,目前的培养方案均有体现设置有《环境矿物材料》,《非金属矿物新型建筑材料》,《环境工程概论》。建议把《采矿概论》去掉,开

创新能力。

3郾4摇加强国际化交流,向国外输送优秀人才

可以运用本院与国际化交流的便利,改革培养方案,设置联合培养项目,让学生同时拿国内和国外的双学位,这相比国内的双学位,含金量大大提高,以此来吸引学生,无形中刺激学生提高自己的英语水平,同时让他们提早有一定的国际化认识,早日树立目标,及出国深造的理想。通过国际交流,可以结识国际矿业大牛,增强对矿物加工专业学习的信心和热情。此外,学生的国际交流可使我校矿物加工学科得到宣传,吸引大量的留学生来我校深造,从而提高该学科在国际上的影响力。

3郾5摇公共实验平台的建立

整合矿物加工系甚至全院的设备资源成立矿物加工测试中心或公共实验平台,定期培训学生或教师,让更多的人直接接触测试仪器,深入了解矿物加工专业内在科研奥秘。公共实验平台的建立,即可以使教学资源充分运转并加以利用,避免浪费;又有利于提高学生的实践动手能力及创新能力,培养与社会相适应的应用型人才,同时有利于老师教学科研工作的顺利开展,为教学科研提供一定的保障和服务;此外,还可以为地方矿业经济发展提供适当的服务,即增强了和企业的合作,又进行了创收,有利于矿物加工学科的良性循环发展[11-12]3郾6摇改变招生模式,干预

。经过矿业黄金10年的迅速发展,矿物加工工程一度从冷门转为热门专业,但是近几年矿业形势急转直下,矿物加工工程的招生热度也突然转冷,招生进来的学生也很难留住,面对这种情况,为保证学科的可持续健康发展,应该从多角度入手改变策略。首先,从招生批次角度,把矿物加工工程学科改为提前批招生,这样录取的学生不能转专业,就不会出现流失,或者多从偏远山区,农村定向招生,农村的孩子,吃苦能力更强,对于工作环境不太挑剔,换专业的想法较少,比较脚踏实地,更容易保持专业的稳定性;其次,从招生和培养结合的角度,可以效仿很多医学学科,采用本、硕连读甚至本、硕、博连读的招生培养模式,从本科就招进来一批愿意本、硕(或本、硕、博)连读的学生,这样不但保证了本科生源,在一定程度上锁定了研究生生源,又是本校的优质研究生,这对于我校矿物加工一直以来研究生生源质量不高的情况是一个很大的改善措施;最后,设置高额专业奖学金,愿意就读矿物加工工程专业的学生,每年给一定的扶植奖学金,鼓励学生选择该专业,同时也给家庭困难的学生提供一个较好的学习平台,保证他们学习的稳定性和积极性。

3郾7摇稳定本科教育,发展研究生教育

本科教育是学科存在的基础,研究生教育使学科发展更上一层楼,没有本科教育的学科根基不牢,没有研究生教育的学

第47卷第9期任浏祎,等:矿物加工工程学科发展现状、机遇和挑战

开国际市场,吸引外国留学生。

参考文献

摇219

科很难形成一定的理论学科体系。本科生的培养应根据社会人

才的需求,在当前矿业低迷,人才需求不旺的形势下,如果强行留住本科生,不缩减招生规模,供求关系会日益恶化,造成人才浪费。应该在适度削减本科生源的前提下,保留一部分学生进入研究生阶段继续深造,即解决了当前的就业矛盾,又给国家培养一定的高层次研究人才,给学校出一定的研究成果,协助老师做一些研究工作,有利于老师的成长。通过一定的宣传手段,择优招收来自全国各地的本科毕业生来我校矿物加工专业进行研究生阶段的学习,对于推广我校矿物加工专业研究生教育有很大的促进作用,甚至可增强其在国际上的地位。

4摇结摇语

当前矿业形势持续低迷的情况下,矿物加工工程学科的发展对于各大高校尤其是武汉理工大学来讲面临严峻的挑战,如何应对这种挑战,需要本学科的专业老师认真思考,改变发展策略,采取一定的应对措施,把挑战变成学科发展改革的契机,静下心来做学问,求发展。首先从招生源头抓起,通过定向招生,提前批次招生,本硕、本硕博连读等方式吸引优质生源;其次,重视培养过程,设定专业奖学金保证学生学习的后顾之忧,优化培养方案,学科交叉,拓宽学生的选课范围,通过公共实验平台的训练,培养学生的实践动手能力,提升他们的学习积极性及创新能力,尽可能的激发学生潜能;最后,控制结果,从有限的本科生源中选拔优秀学生进入本学科继续研究生学习或推进国际交流,联合培养,提升学生的国际化能力,进而提升武汉理工大学矿物加工学科的声誉及知名度,打

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