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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇礦物加工工程,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘要:《礦物加工工程設計》是礦物加工專業的主干專業課程,具有很強的實踐性與綜合性。本文分析了該課程教學過程的現狀與不足,并從教學內容、教學方法、課程體系、教學團隊等幾個方面進行了教學改革探討。
關鍵詞:礦物加工工程設計;教學改革;課程設置
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)13-0087-02
《礦物加工工程設計》是礦物加工專業的一門必修課。本課程要求學生掌握選礦廠設計的基本原理、基本程序和基本方法,包括流程的選擇與論證、工藝流程的計算、工藝設備的選擇與計算、工藝建筑物布置與車間配置等內容,主要目的是為學生們將來從事選礦廠設計和現場生產管理奠定基礎。
選礦廠設計是為新建、擴建或改建工程進行的規劃、論證和編制成套設的計文件,是面向未來、規劃未來、開發未來的一項工作;作為工程建設的樞紐,是將先進經驗和最新科研技術成果推廣應用到工業生產的關鍵環節。近年來,隨著選礦試驗研究、選礦工藝、設備及自動化等方面均取得了較大的技術突破,促進了選礦設計規范、設計手段與設計理念的高速發展。因此,《礦物加工工程設計》課程的教學也急需與時俱進。
一、《礦物加工工程設計》教學實踐的現狀
由于學校整體教學規劃和缺乏長期統一的規范性制度,《礦物加工工程設計》在教學實踐過程中仍存在一些不足:
1.《礦物加工工程設計》教材資料。目前,《礦物加工工程設計》的參考教材比較陳舊,大多數是上世紀的資料,且可以參考的資料較少。然而,隨著社會經濟的快速發展,選礦的新工藝與新設備不斷取得突破,現有的設計規范、設計思路與設計理念發生了巨大的變化,以往的設計資料明顯脫節,主要表現在以下幾個方面:(1)設計規范的變化:從2013年1月1日起開始實施的《有色金屬選礦廠工藝設計規范》(GB50782-2012),正式取代了YSJ014-1992版的行業設計規范,增加了自磨/半自磨、高壓輥磨工藝、設備選型試驗、尾礦毒性浸出試驗、露天配置、磁選等內容,而現有的教材幾乎是基于舊的行業設計規范,對新規范增加的內容幾乎不涉及。(2)設計理念的改變:例如,傳統的設計理念中堅持貫徹“多碎少磨”原則,大部分教材中介紹破碎磨礦的工藝流程計算也是以傳統的“三段一閉路破碎+球磨流程”為主。然而,進入21世紀以來,貫徹“清潔、節能、減排”原則的碎磨流程選擇得到發展,自磨/半自磨工藝流程逐漸被國內同行所接受,并在近年來新建的若干大中型選礦廠中得到了較為普遍的應用,但是現有的教材很少涉及自磨/半自磨工藝的選擇與計算。(3)設備的更新:《礦物加工工程設計》、《課程設計》及《畢業設計》等所能收集的設備資料基本是上世紀所遺留的資料,與近年來設備技術進步與設備研究進展極不相符,采用這些資料所進行的礦物加工工程設計的課堂討論與課后實踐,都與現實的設計過程相差甚遠。
2.教學手段與方法。《礦物加工工程設計》專業面廣、實踐性強,教師對關鍵知識的講授和學生對關鍵知識的理解掌握均存在^大的難度,學生容易存在嚴重的理論脫離實際現象。該課程目前主要采用教師集中式教學,教師與學生主要通過“講解―接受”的模式來教學與學習,這種模式可以讓學生在有限的課堂教學時間里掌握重要知識點的概念及含義,可以作為通用性理論內容的教學模式。但是,對于流程的選擇與論證、工藝流程的計算、工藝設備的選擇與計算等這些靈活多變的內容,僅通過單一的“講解―接受”模式,往往使學生不得其精髓,感到枯燥乏味,缺失了主動探索與獨立思考創新的興趣。
3.教學環節安排。礦物加工工程設計是貫穿礦物加工工程專業的一個重要綜合性教學環節,涉及《計算機輔助設計》、《礦物加工工程設計》、《課程設計》與《畢業設計》等。以我校為例,《計算機輔助設計》是基礎課,主要開設在大一或大二學年;《礦物加工工程設計》為專業課,主要開設在大三下學期;《課程設計》為實踐課,開設在大四上學期期末;《畢業設計》為大四下學期的課程。
《礦物加工工程設計》課程的內容較多,需要合適地安排學時。以我校為例,目前該課程有40個學時,全部用于上課講授,總體上學時較為緊張,不利于安排討論、互動等教學模式,不利于學生獨立分析問題和解決問題。如工藝流程的選擇與計算涉及破碎、磨礦、選別、脫水等流程的計算與設備選擇,在擬安排10個學時內僅僅能講授完這些工藝過程基本的計算方法與設備選擇。
4.教學與實踐。由于高校人才引進政策的影響,不少高校都存在類似的問題,即任課教師的學位高,但對課程的內容不熟悉,沒有實際的設計經驗,甚至沒有工程實踐經驗,教授與指導學生們《礦物加工工程設計》時,只能是紙上談兵,離實際應用較遠。
二、教學改革思路
針對以上該課程在教學實踐過程中的現狀,從教學內容、教學方法、課程體系、教學團隊等幾個方面進行了教學改革的探討,具體如下:
1.教學內容改革。(1)增加反映工藝最新發展的內容。近年來,礦物加工工程設計領域高速發展,這就要求我們對教學內容進行調整。在設計規范方面,介紹設計規范的變化及設計理念的改變,幫助學生樹立設計規范意識;在工藝方面,增加常規碎磨流程的節能設計革新,增加自磨/半自磨的技術內容,講授SAB、SABC、ABC等自磨/半自磨工藝特點及其適應的礦石對象,介紹與設計密切相關的碎磨試驗方法,如:JK Tech落重試驗、標準自磨設計(SAG Design)試驗、半自磨功率指數(SPI)試驗、高壓輥磨試驗等。(2)更新設備資料。近年來,礦物加工設備逐漸趨于大型化、多樣化、細致化,為了增加授課內容的時效性,需要更新設備資料。例如,破碎機方面,可以收集美卓與山特維特的大型破碎機設備參數,介紹大型破碎機的配置特點;振動篩方面,可以收集國內外具有代表性的各系列振動篩的設備參數,使學生深入的了解現代化的設備配置與選礦廠設計,增加課程設計實踐過程中設備選擇的多樣化。(3)增加如何將理論應用于設計實踐的內容。理論結合實際是《礦物加工工程設計》課程的特色,在教學中發現,學生對于如何開展工程設計實踐具有濃厚的興趣。因此,在教學中不斷嘗試強化學生的工程設計實踐能力,聯系工程項目管理的實例,講解工程項目管理與招投標,使學生掌握并理解工程項目管理的基本程序;聯系項目投資實例,講解投資估算與經濟評價方法;通過展示選礦廠設計資料、生產現場圖片和講解案例,使學生掌握并理解工程技術在實際生產過程的應用,能引導學生以更符合實際的思維方式來解決問題。
2.教學方法改革。教學過程強調激發學習興趣,培養自學能力,強調團隊分工協作與應用所學知識解決實際工程問題,并在實際工程項目中有所創新。首先,需要讓教師與學生明確該課程在整個專業課程體系中的地位及該課程能解決的具體實際問題。其次,應在教學過程中引入專題研討,采用啟發式教學,每一階段以工程問題啟發專題開始,以工程實踐問題考核。
3.課程體系改革。(1)增強課程間的連貫性。在礦物加工專業的課程體系規劃時,應該考慮基礎課、專業課與實踐課之間的聯系。如將計算機輔助設計中的制圖規范、AUTO CAD的課時移至《礦物加工設計》中,將《礦物加工設計》與《課程設計》安排在同一學期內,使學生的學習具有連貫性,更加有利于學生掌握知識要點與相關技能。(2)增加專業基礎課。以我校為例,目前沒有開設專門的選礦設備課程,在《礦物加工工程設計》課程教學上發現,學生們對于設備的基本構成及功能比較生疏,對于各種設備的用途及配置也比較生疏,這不利于學生理解掌握流程技術、設備的計算與選擇等重點內容。(3)補充部分三維立體的選修課。三維工廠設計管理系統軟件可用于高效地設計和管理工廠的各專業元素,憑借實時的可視化模型、精確的尺寸控制、多專業協同設計及碰撞檢查等方面的巨大優勢,使得工廠設計變得更加直觀和精確可靠。選礦廠是建筑、結構、管道、電氣、工藝設備等大量元素的集合,隨著三維設計軟件的發展,工程項目采用全新的協同三維設計模式已成為工程設計發展的趨勢。
4.教學團隊建設。《礦物加工工程設計》是實踐性很強的專業課,承擔該課程的教師應該具有相關的工程設計經驗,需要構建相關的教學團隊。以我校為例,目前承擔該專業課的教師具有副高級以上職稱,由具有設計單位工作經驗的教師與年輕教師組成教學團隊,通過“傳、幫、帶”幫助年輕教師掌握課程內容,并要求所有年輕教師進行工程設計方面的培訓,以強化年輕老師的工程實踐經驗。
關鍵詞 礦物加工;實驗教學;實踐教學
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2013)03-0142-02
Experiment Teaching Model Reforming and Practice of Mineral Processing//Zhu Shufang, Qian Gongming, Chen Tiejun
Abstract The main problems in traditional undergraduate experiment teaching of mineral processing were analyzed. The opinion of experiment teaching model reforming were put forward from the aspects of opening undergraduate experiment, experiment content, teachers’ team and laboratory construction. The success of new practical teaching model was proved by practice.
Key words mineral processing; experiment teaching; practice teaching
實踐教學是高等教育、教學的重要組成部分之一,是培養學生實際動手能力、實踐技能和創新思維能力的重要手段[1],而實驗是開展實踐教學的主要方式之一。與理論講授相比,實驗教學不僅能讓學生受到嚴格、系統的實驗技能訓練,掌握科學實驗的基本知識、方法和技巧,更重要的是能培養學生的定性、定量概念,養成良好的操作習慣和嚴謹的科學態度。除此之外,精心設計的實驗內容和組織方式還能夠引發學生的深層次思考,引導學生去探索現象背后的邏輯,從而逐步培養其思辨和創新的能力[2]。
礦物加工工程是一門典型的工程應用型學科,是理論與實踐緊密結合的學科,實驗教學是本專業培養學生實踐和創新能力的重要環節[3]。近年來,各地區高校對礦物加工工程專業的課程設置、教材和教學內容等方面進行了較大的改革,但在實驗教學方面的改革相對滯后,難以滿足企業對人才專業操作技能水平和創新能力的要求。改革實驗教學,是保證實踐教學質量,提高學生工程實踐能力和綜合素質的重要途徑。
1 礦物加工工程傳統實驗教學存在的問題
1.1 思想認識上對實驗教學不夠重視
傳統上對實驗課重視程度不夠,認為實驗教學是理論教學的附屬,實驗教學是對理論教學的重復驗證過程。在整個實驗過程中,學生只是被動地接受,沒有選擇的機會,不能激發學生對實驗的熱情,束縛了學生的主觀能動性和創造性。
1.2 實驗教材內容程式化
在實驗過程中,學生只需按照指導書中的步驟,在教師已準備好的實驗裝置上進行實驗,再根據指導書給出的計算公式,即可得出實驗結果,缺乏對學生創新能力的培養[4]。
1.3 實驗學時偏少
傳統課程設置中,實驗所占用學時偏少,如固體物料分選學這門課程共64學時,實驗只有6學時,受學時限制,每種選礦方法每組學生(6人一組)只能按照實驗指導書的要求操作一次。
武漢科技大學礦物加工本科教學分為燒結球團和選礦兩大方向,所有本科生需學習兩個方向的理論課,這也是導致實驗學時相比其他學校同專業偏少的原因之一。
1.4 實驗儀器設備利用率低
礦物加工工程學生畢業后,絕大多數在生產一線,掌握現代實驗儀器設備是應具備的基本技能。傳統封閉式管理機制下,實驗室使用時間和實驗內容不能充分地對學生開放,學生只能利用有限的實驗課時間使用實驗室,導致一方面不能很好地培養學生的實踐和創新技能,另一方面實驗儀器設備利用率低。
2 礦物加工工程實驗教學模式改革與實踐
礦物加工工程專業是武漢科技大學品牌專業、湖北省重點專業、國家級特色專業。由武漢科技大學礦物加工工程專業教授主持的科研項目于2007年和2010年兩次獲得國家科技進步二等獎,近5年,礦物加工工程系承擔“十一五”“十二五”國家科技支撐計劃、國家自然科學基金及與礦山企業合作的科研項目。怎樣充分利用學科建設取得的成果和學科所具有的優勢,進一步在本科教育中發揮重要作用,使礦物加工專業人才的教育適應當今礦業發展的新形勢和科學技術的發展趨勢?實驗教學應該加強學生創新能力和工程實踐能力的培養。進行實驗教學模式的創新與改革,具體可從5個方面來實踐。
2.1 礦物加工工程實驗室對本科開放
只有通過實驗室開放,為學生提供創新和工程實踐活動的場所和實驗所需儀器設備,才能夠為培養創新人才和提高學生實踐能力提供充分的條件。同時,還能夠不斷提高實驗室場地、設施及儀器設備的利用率,最大限度地發揮教學實驗資源的效益[5]。
學校領導高度重視實驗教學和本科實驗室開放,武漢科技大學從2007年開始,先后出臺了《實驗室開放管理辦法》《“創新學分”實施辦法》《學生課外學術科技活動指導教師工作量計算及獎勵辦法》《學生課外學術科技活動獎勵條例》《大學生科技創新基金使用管理辦法》等配套制度。近年來,礦物加工工程專業充分利用開放實驗室,努力培養學生動手實踐和創新能力。
本實驗室主要通過三種方式開放。
1)預約實驗型:礦物加工工程實驗室定期教學計劃以外的綜合性、設計性開放實驗課題,學生到實驗室預約,根據自己的專長、特長、愛好等選做實驗。
2)科研課題引導型:實驗室定期礦物加工工程領域中教師的在研科研項目,以開放實驗與科研項目結合的形式,引導高年級優秀學生進入導師實驗室,參與科研活動;
3)自選課題型:學生根據自己學習或查看文獻資料的情況,自選課題,報系批準后,進入實驗室開展實驗。
2.2 思想上認識到實驗教學的重要性
轉變教育思想,更新教育觀念,實施素質教育,培養具有較強的創新能力和工程實踐能力的新一代大學生。實驗教學絕不僅是課堂理論教學的輔助,更重要的是培養學生實際動手能力、解決實際問題的能力,是培養創新精神的重要途徑。必須把做好實驗教學工作,加強實驗室建設和深化實驗教學改革提高到新世紀創新教育所必需的高度來認識,徹底轉變重理論輕實驗教學的舊觀念,使實驗教學在素質教育中發揮其應有的作用[6]。
在制定培養計劃時,明確實驗教學時數在課程總時數中所占的比例,保證必不可少的實驗教學時數。
2.3 從實驗內容和教學方式上改革實驗教學
1)除基礎專業實驗外,開設創新性和綜合性實驗,讓學生自主選擇感興趣的題目,獨立設計實驗步驟。根據礦山企業存在的實際問題和教師的科研課題,更新實驗教學內容,優化實驗課程設置,減少重復的驗證性實驗,增加應用性、設計性、綜合性和創新性的實驗項目。
2)改變原來以模擬、驗證和灌輸為主的教學方法和學生被動的學習方式,確立以學生為中心,教師是引導者和點撥者的教學思想[7]。學生做實驗時教師不預先講解,只講一些注意事項和安全問題。這樣,學生在做實驗之前,要主動查閱資料,制定合理實驗流程,選用合適儀器設備,熟悉儀器設備使用方法,變被動為主動。
2.4 加強實驗教師隊伍建設
培養高素質人才需要有真知灼見的教師。提高學生的創新能力、實踐能力,決定因素在于教師。實施創新教育必須有一支具有創新精神的教師隊伍。武漢科技大學從2007年開始施行《學生課外學術科技活動指導教師工作量計算及獎勵辦法》,建立鼓勵教師參加實驗教學與實驗室建設的機制,吸引更多的教師進行實驗教學,以促進實驗教學水平的提高。礦物加工工程專業教師將他們的科研成果轉換成適合本科生的實驗內容,使學生在學校學習期間就有機會參與科研活動,加深對所學專業知識的了解,更加明確學習目的。
2.5 現代化專業實驗室建設
實驗室是培養創新人才的重要基地,沒有現代化的實驗教學設備,就很難配合新的實驗體系,培養出具有創新精神的人才。近年來,國家、學校利用學科建設費,教師利用自己的科研經費,對礦物加工實驗室進行了很大力度的建設,礦物加工系的固定資產總值由2006年的70多萬元增加到現在的300多萬元。但是也應該看到,這離現代化的專業實驗室還有很遠的距離。因此應該根據實驗項目的設置,加大對實驗室儀器和設備的資金投入力度,改善實驗室的硬件條件,淘汰陳舊的實驗設備。同時充分利用已有的科研儀器及設施資源,提高本科實驗的教學能力,促進科研和本科實驗教學的緊密結合,做到統一管理、資源共享,提高設備的利用率。
3 取得的教學實踐效果
通過礦物加工工程實驗室開放和實驗教學改革,礦物加工專業的學生培養特色鮮明,實際動手能力與創新能力大幅提高,并且學生接觸學科前沿的機會大大增加,實驗室積極營造濃郁的科技創新氛圍,為學生提供了更為寬廣的學習平臺。學校礦物加工工程專業礦物分選加工、造塊成型與直接還原、二次資源綜合利用的學科特色更加突出。
近5年,礦物加工工程專業本科生參加的科研課題獲國家發明專利2項,獲湖北省大學生優秀科研成果二等獎4項,創業計劃書獲湖北省第七屆“挑戰杯”大學生創業計劃大賽銀獎1項。礦物加工工程專業畢業生也受到用人單位和社會的一致好評。
參考文獻
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[5]路陽,曹新鑫,張玉德,等.礦物加工工程專業實驗開放的教學實踐[J].重慶科技學院學報:社會科學版,2010(12):
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[關鍵詞]礦物加工 專題網站 教學改革 考核模式
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)22-00106-02
礦物加工實驗課是該專業實踐環節的主干課程,其主要通過多種方式的實驗實踐,掌握實驗方法、設備工作原理,熟悉實驗手段、分析實驗過程,培養興趣、拓展專業面、提高專業技術水平。通過對實驗現象的觀察、思考、實驗數據的整理、分析,幫助學生直觀、理性地學習和了解礦物加工過程的基本規律、影響因素、應用領域及應用領域的拓展,實現更高層次上對礦物加工過程基本原理、基本方法和應用的認識。同時讓學生掌握礦物加工的基本實驗環節與方法,補充和深化課堂理論教學內容、強化課堂教學效果、提高專業知識水平,是全面學習、掌握、提高、拓展礦物加工學知識的必不可少的途徑,具有很強的實踐性。并對專業課堂理論教學內容進行有益的補充和拓展。該課程是克服單純課堂理論教學的抽象性、強化學生掌握專業知識、提升專業知識水平的有效途徑。
一、礦物加工實驗教學現狀
我校在設立礦物加工工程專業之初,就配套建設了礦物加工專業實驗室供本科實驗教學使用,設備儀器完備,完全可滿足礦物加工實驗課教學大綱的要求。近兩年,隨著西部大開發尤其是內蒙古煤炭的大開發,礦物加工選煤方向優勢逐漸凸顯,現已與金屬礦選礦并列,成為我校礦物加工專業重要的發展方向。選煤實驗室、相關儀器設備基本齊備。
綜上所述,我校礦物加工實驗教學硬件建設比較完備,目前,該專業實驗課教學存在的問題都集中在軟件建設上,總結起來分別是:
1.實驗課比理論課安排相對滯后,實踐與理論沒有同步進行,理論與實踐聯系不緊密,導致學生理論課理解不透徹,實驗課又不清楚試驗原理。
2.實驗課集中安排,試驗相關的選礦理論、設備原理、試驗指導書來不及復習與預習,導致實驗效果差。
3.實驗課沒有系統科學的考核制度,目前,只有實際操作考查和填寫實驗報告書,由于實驗大多都是多人合作,有些學生做得多,有些做得少,甚至不做,報告書同一組的內容一樣,有些學生其實就是抄寫他人的報告書。
4.實驗課沒有達到培養學生科研活動的興趣,沒有使學生形成思考問題、解決問題的習慣,不能培養創新性人才。
二、 礦物加工實驗課教學改革的具體做法
(一)理論課與實驗課教學同步進行,理論課、實驗課做到緊密銜接
很長時間以來,我校在礦物加工專業課程安排上一直是理論教學與實驗教學銜接不強,由此產生的問題已經很明顯。比如:給學生講述機械攪拌式浮選機轉子―定子結構以及其負壓吸氣產生氣泡的原理時,完全看課本插圖學生很難理解或認識,如果帶學生來到實驗室,親手操作浮選機完成《煤泥浮選實驗》等,勢必有助于學生對上述知識的掌握。因此,使學生通過課堂理論學習了解、認識各個選礦實驗的原理、實驗設備結構,也能在試驗過程中有針對性地觀察實驗現象,用理論思考實驗中出現的問題并解決問題,也能更有效地培養學生的科研興趣。同時,實驗教學與課堂理論教學同步,也有助于學生更加具體、形象地認識和理解比較抽象的選礦理論。使學生能來得及預習每個實驗相關的試驗指導書,不至于讓學生在不清楚實驗理論的基礎上倉促地做實驗。
(二)實驗課程安排采用“隨堂+開放”模式
實驗課程安排采用“50%隨堂+50%開放”。“開放”指的是實驗課上課時間開放,實驗課有50%的學時安排在與理論課教學同步進行,另外的學時安排在實驗課開課學期的周末全天開放。[1]由于礦物加工專業學生較多,實驗項目也較多,開放的實驗教學模式,可以最大限度地使每個學生都能實踐操作。
為配合“隨堂+開放”模式的安排,我院建設了礦物加工專業實驗教學專題網站,網站內容有:實驗預約、礦物加工實驗指導書下載、實驗操作視頻資料、實驗設備及其工作原理、師生互動答疑系統,還包括選礦科學史、選礦廠生產現場圖片或錄像資料,增加學生對專業的了解。學生通過網上學習、網上與教師問答的形式,掌握實驗項目的操作方法與實驗相關原理,周末即可去實驗室操作實驗。通過網上學習及與教師交流,也有助于學生主動學習。
(三)實驗課考核模式分兩個內容:筆試+實踐操作
長期以來,礦物加工實驗課考核主要形式就是將學生分成若干個小組,各組獨立完成全部的實驗課,最后編寫實驗報告書并上交給代課教師評判,這種考核方式使每個小組中都存在那么幾個學生每次都不做實驗,最后抄襲別人的實驗報告。[2]目前我們采用“筆試+實踐操作”考核模式,學生可以在專業試驗網站上通過網上學習及與教師問答,掌握礦物加工各實驗課的實驗原理、設備原理、各因素對實驗的影響等實驗相關內容,在學期末參加筆試部分。為此我們編寫了《礦物加工專業實驗課理論考試題庫》,實驗項目分必修與選修部分,得益于“隨堂+開放”實驗安排模式,我們每個小組的人數一般為兩人,最多3人,實踐操作部分要求每組學生要完成必修部分,選修部分可作為考試加分項。
實踐表明:“筆試+實踐操作”考核模式確實逼迫學生不得不學習實驗相關理論知識,不得不動手實驗。
(四)實驗室支持學生創造性的科研活動
多年來,實驗教學基本上停留在老師指導,學生完全按照實驗指導書一步一步去驗證實驗內容的教學模式,而設計性、綜合性實驗根本沒有。[3][4]為改變這種局面,實驗室拿出部分經費支持學生創新性的實驗課題研究,在教師指導下完成科研活動,編寫科研報告,并發表科研論文,申請相關專利,條件是科技論文或專利第一作者單位為內蒙古科技大學礦業工程學院,這種方式大大激發了學生的科研興趣。目前,我專業有幾個學生在學校大學生創新基金的資助下正在進行煤炭制漿方面的科研并取得了一些成績,學生們的科研熱情很高。
三、礦物加工實驗課教學改革中的問題或不足
首先,由于采用“隨堂+開放”實驗安排模式,加之學生分拆的實驗小組數目增多,實驗教師的工作量大大增加,實驗教師人員不足。
其次,礦物加工主題網站的維護更新也需要配備相關人員,另外網站師生互動系統采用即時對話方式,對話內容瞬時消失,其他學生不能看到老師的答疑。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 秦曉靜.開放實驗教學培養創新人才[J].實驗技術與管理,2005,(7).
[2] 楊國良,高瑞光.新形勢下高校實驗教學改革的思考[J].教學研究,2005,(1).
一、“礦物材料工程”課程教學改革與實踐
1.課程教材建設
礦物材料工程學科主要教學體系包括礦物基本特性、材料研究基礎、材料制備與分析測試、材料功能化設計等內容,據此編寫了《非金屬礦物材料》《非金屬礦加工與應用》《超微粉體加工技術與應用》《超細粉碎工程》《粉體表面改性》等系列教材叢書。系列教材的編寫主要是結合學科特點,一方面注重礦物材料結構與組成、加工工藝、材料性能與應用性能等材料科學要素內部關系,另一方面融合了礦物學、結晶學、礦物加工學、化學、材料學等多學科理論知識體系,突出礦物材料的功能性與應用特性。教材深入淺出,內容翔實,注重新的技術發展以及基礎理論與實際應用融合。由于礦物材料相關產品的加工技術與應用技術不斷創新,應用領域的不斷拓展,新的國家、行業標準不斷更新,相關教材也在不斷修訂,例如《非金屬礦加工與應用》已于2013年完成第三次修訂,及時補充了相關內容的新變化與新發展,刪除了已不再先進或已淘汰的技術和已廢棄的產品標準,這些教材建設工作保證了本學科發展方向的前沿性,從而能夠滿足日新月異的新時代背景下礦物材料領域專業高級人才培養的需要。
2.課程內容優化改革
在礦物學、礦物加工學等相關理論課程基礎上,對本學科的教學內容進行了新的優化改革,刪除了重復和陳舊過時的教學內容,建立了以《非金屬礦加工與應用》課程為核心,配合《粉體表面改性》《非金屬礦物材料》等特色鮮明的專業方向選修課的課程體系,著重培養學生的創新意識與創新能力。《非金屬礦加工與應用》課程考慮到礦物材料的加工與應用開發重在其功能性的開發,著重通過課堂教學介紹我國非金屬礦加工與應用技術的一些共性規律,并通過聯系當前我國非金屬礦加工技術的實際生產與技術發展水平,突出介紹非金屬礦物材料新工藝、新方法及新產品方面的研究進展,內容上有意將礦物的應用特性、結構與組成特性及功能性相結合,注重新的技術發展。課程內容的設置上,強調不同相關學科之間的融合,脫離枯燥乏味的原理與理論知識,通過更多的實例,尤其是生活中所熟悉的能夠激發學生興趣的例子,達到舉一反三,靈活運用課本知識的教學目的。建立以“礦物材料結構與組成-制備與加工-材料性能-工藝原理”為主體的教學體系,不僅提高了課堂教學質量與效率,而且也培養了該學科學生的就業能力。
3.教學方法與手段
課堂教學主要采用啟發-討論式的教學手段,通過單獨設課、綜合設課或者前沿研究講座等多種形式,充分使學生融入到課堂教學活動中,并了解學科當前的前沿理論與新技術。充分利用現代化教學手段,開發新的多媒體教學課件,不斷提高教學效果與質量。在課堂教學中,通過引入趣味性、互動性強的閱讀教材與自學內容,避免傳統的灌輸式教學,激發學生的求知欲與學習興趣。對較難理解的教學內容,通過多媒體教學軟件和信息資源來輔助教學,增強教學的說服力,加深學生對難點知識的消化與理解。對一些與科研和生產密切相關的教學內容,教師結合自己的科研活動與經驗,結合現場記錄的錄像及收集的圖片資料向學生形象地展現,讓學生能夠充分了解該領域新的研究動態,提高學生的學習興趣。針對一些礦物新材料的熱點研究內容,鼓勵學生撰寫綜述性論文,通過閱讀相關文獻資料,提出自己的想法,從而培養學生科學研究和探索的主動意識。
4.創新與實踐教學環節建設
本學科除了要求學生掌握基本的礦物材料工藝流程及其原理外,培養工程實踐能力同樣尤為重要。我校近幾年通過設立專業性的“科研導論”“科研選題訓練”“大學生創新訓練項目”等創新教學環節,強化學生對各種礦物材料工藝方法的基本原理、制備工藝及相關設備與材料性能測試方法的理解。通過實驗室教學,掌握試驗方法、熟悉試驗手段,培養學生的科研興趣,提高專業技術水平。除了常規的生產現場實習實踐環節外,通過開設畢業論文結合科研、研究性實驗項目,讓學生能夠從生產實際中去選取自己的畢業課題,鍛煉學生的實際工作能力。另外,通過鼓勵學生發表學術論文、科技創新與發明,提高學生的創新能力,培養學生科研的思維與能力。
二、結語
采礦工程
采礦很容易理解,就是把礦物從地殼或地表開采出來。不過加上“工程”兩字后就復雜多了。首先它是一個大工程,是規模最大最復雜的巖土工程,其次它要運用到很多工程學的知識,最后它是指對有礦物的礦床的開采。
作為一個地礦類專業,它又細分為煤、金屬和非金屬方向,順利畢業后的采礦工程師應該具備諸如礦區開發規劃、開采設計、礦山安全技術等基本技術。礦業是工業之母,礦物原料和工業生產、民生經濟息息相關,世界各國都視礦產資源為經濟發展的重要原動力。但目前我國采礦的方法和幾十年前并沒有本質上的不同,直到近幾年才發展出爆破技術和數字化礦山技術,和發達國家的差距不小。現在我國礦產資源的利用效率也比較低,這些反而為這個專業的學生的發展提供了空間。
采礦工程不僅僅是采礦,在開采礦藏的同時,如果在采礦前做好采礦后土地的二次利用規劃,則可以保護環境同時取得土地的再利用。因為在采礦過程中,對環境、水土保持,甚至是交通運輸都會造成嚴重影響,好的規劃才可以讓開發和環保的沖突降到最低。采礦工程要學習的絕不僅僅是如何采更多的礦藏,更要學習如何進行更好的事先規劃,如何設計更好的采礦技術和裝備,如何規劃更好的安全規劃,能夠進行可持續發展的采礦工程才是好的工程。
這個專業有個特點——實踐課程很豐富。除了在教室里進行的機械類的課程實踐,比如電工電子技術實驗、巖石力學實驗、測量學實驗等以外,不少院校都和礦業公司聯合設立了很多校外實習基地,有的企業還專門安排了懂技術、有實踐經驗的工程技術人員現場向學生講授生產工藝和新的技術方法。學生們能夠來到真正的采礦現場,實地體驗采礦的作業環境。
采礦工程專業的學生畢業后,大部分愿意留在這個行業的學生去了礦山就業。除此之外,也有去機械制造行業或是政府的能源開發規劃部門工作的。要知道礦業公司的總工程師無一例外都是采礦工程專業出身,所以,只要熱愛這個行業就一定能干出成績。
礦物加工工程
采礦工程的同學們負責把礦石開采出來后,并不是所有礦石都能馬上被利用的。這個時候就需要礦物加工工程的同學進行礦物分離——利用各種技術手段和設備把有用礦物和脈石(無用礦物)分離開來。比如鐵礦石中有石英(屬于脈石),通過磁選和浮選(這些專用技術名詞都是加工方法)把石英分離出來,就可以大大提高鐵礦石的品質,把“貧礦”變“富礦”后再進行煉鐵工作。到了煤礦行業,就用重選和浮選的方法把煤矸石從精煤里分離出來。經過礦物加工之后的礦物的價值和利用率都可以得到很大的提高。
這些加工方法和物理、生物、化學都有聯系,作為一門應用學科,它的很多課程設置都和過程工程專業的很多課程相同。同時還有很多和“礦物”兩字有關的專業課程——礦物學基礎、工藝礦物學、礦物材料學等等。總之,工科無疑。
礦物加工工程也被稱作選礦工程,很多學生畢業后進入了選礦廠。由于我國很多鐵礦的質量不高,因此選礦就顯得尤為重要。不管地質工程師找到的鐵礦是怎樣的貧礦,選礦工程師都能選別出可供冶煉的有用礦物。怎么樣,聽上去是不是很牛?
除了像選礦廠這樣的工廠,還可以進入投資公司,為公司提供礦山投資的建議。另一方面,由于國內礦業發展和相應的生產裝備的發展有著不小的落差,因此很多國外的礦山機械公司都在國內開設了工廠或銷售公司,也需要礦物加工工程專業的學生。
石油工程
說完了礦,接下來說石油。在很多人的印象里,石油代表著富裕。小國家文萊、中東的阿拉伯國家等石油產出國都因為石油而積累了巨額的財富。石油工程是我們學習如何開發、使用和研究石油的一門學科。簡單來說,就是學習如何開采石油,用什么方法能夠最經濟地開采出最多的石油。
有人說石油是不可再生資源,所以總有被開采完的一天,因此石油行業注定是夕陽產業。其實不然,我國是世界第五大石油生產國,又是石油消費大國,石油工業是基礎工業,很多行業的原材料都從石油中提煉。因此這個行業非但沒有萎縮而是在迅速發展,需要大量具有相應科學素質和專業技能的應用性人才。在2010年由教育部公布的本專科就業狀況中,石油工程專業在211院校的就業率≥95%,普通院校則≥90%,就業勢頭十分好。
同時,很多石油企業在社會里也屬于相當好的企業。除了像中國石油大學(北京)、中國石油大學(華東)、西南石油大學這幾所全國聞名的“石油”大學外,在一些有油田的省市也有“石油”大學,如東北石油大學(大慶油田),遼寧石油大學(遼河油田),但總的來說,開設這一專業的院校并不是很多,本科的話不超過20所。很多學生畢業后都進入了中石油和中石化,有些油田企業在學生的新生開學典禮上就來做宣傳,可見這個行業對于人才的渴望。
當然,要進入這些優秀企業,學生本身也要學好專業課程。石油工程的課程設置離不開“石油”——從大一大二對于高數、物理、化學和計算機等基礎知識的學習開始,到大三大四的各種和石油工程理論的學習,從油氣田的開發設計到去油田進行實踐,學理論、學技術,才能為做一名“石油人”做好準備。
一、當前我國工程教育存在的問題
1.教育理念滯后,不適應工程科技人才培養工程教育定位不明確,學生知識面過窄,缺乏工程實踐訓練;培養層次、人才類型與企業需求一定程度上脫節,缺乏綜合利用知識解決工程問題能力的培養;繼續教育與企業結合不夠緊密。
2.人才培養模式單一,多樣性和適應性欠缺我國高等學校人才培養模式趨同,尤其是一些本科院校不能根據自己的實際,盲目爭辦“綜合性、研究型”大學,導致學校建設目標的趨同,人才目標單一,高等教育層次與類型的邊緣模糊,教育資源的配置針對性差、未能有效發揮。
3.工程教育的工程性缺失和實踐薄弱我國工程教育中的課程綜合性不夠,設計訓練、實踐環境弱化;實驗課程的比重下降,學生的操作機會少;實習時間大幅度壓縮,實習只是參觀;畢業設計與工程脫離,課外科技活動難于開展。
4.產學研不到位,企業很少參與人才培養產學研結合既可以促進高校科研更貼近企業技術創新的需要,又可以提升企業技術創新能力,有利于產業界參與工程教育,有利于教師引導學生加強工程實踐,解決理論與實踐脫節這個長
5.教育評價體系導向重論文、輕設計、缺實踐我國大學的科研導向,過分引導教師重視論文、獎勵和縱向科研。不論理科、工科,在對教師的業績考核上,唯學術化的傾向比較明顯,過分追求SCI論文和縱向科研課題,設置了不少特殊的鼓勵政策。工科類專業的科研工藝性很強,許多工程項目周期又比較長,很難出高水平的理論文章。因此,致使越來越多的工科教師開始遠離工程,遠離實踐,去追求理論研究。這種教育評價體系已經正在影響到研究生和本科生的教育。
6.對學生的創新教育與創業訓練不夠重視首先,是對工科人才培養目標定位不清晰。認識上始終存在分岐,對追求研究性趨之若騖,而對應用性避之不及;其次,知識教育比較實,而能力訓練比較虛。我國人才培養目標中,對專業知識的考核都有明確、具體的表述,而對能力提高的表述則模糊而抽象,還沒有科學有效的考核措施。
二、創新人才培養實踐教學體系改革思路
以高等教育的人才觀、質量觀和教學觀為先導,轉變教育思想,更新教育觀點,確立高等教育和研究型專業創新人才培養新理念,把“學而優則用、學而優則創”的礦大辦學理念貫徹和滲透到本科教學實踐中。不斷完善專業創新人才培養實踐教學體系,引導和幫助大學生完善智能結構,使大學生積極主動參與科技創新和第二課堂活動,提高自身綜合素質,促進他們全面發展。實驗與實踐教學是課程學習不可缺少的教學環節,是提高學生實踐能力和創造力的重要保證。為此,我們以實踐能力培養為切入點,以加強學生的創新精神和實踐能力為重點,以培養研究型創新人才為核心目標,構建了礦物加工工程專業校內實驗教學體系、校外產學研實踐教學基地、校內大學生科技訓練第二課堂活動三個層面的實驗和工程實踐創新人才培養教學體系,全面培養學生的動手能力和創新能力。特別是在永煤、棗莊、淮北、平頂山、大屯、兗州等大型礦業集團建立了產、學、研聯合人才培養實踐教學基地,為礦物加工專業學生工程素質提高、實踐能力培養奠定了堅實基礎,搭建了大學生發揮創造潛能的平臺。通過專業教育與創新素質教育相結合、第一課堂知識傳授與第二課堂活動相結合、科技實踐活動與有專業特色的創新實踐相結合、校內大學生課外科技活動教育與校外社會實踐教育相結合,培養學生的創新能力。堅持以“挑戰杯”課外學術科技作品競賽為龍頭,以大學生創新行動計劃和大學生科研訓練計劃為抓手,以“知行杯”大學生學術科技文化節、大學生科技創新實踐基地、學生科技社團為載體,搭建大學生素質教育和創新創業教育平臺,營造出濃郁的科技文化氛圍,培養學生的科技素養和科學精神,提高學生獲取知識的能力、綜合運用知識解決問題的能力以及發明創造的能力,從而培養高水平的創新人才。
三、研究型專業創新人才培養實踐教學體系構建
1.校內三個層次的實驗教學體系構建實驗教學打破傳統的按理論課程安排實驗的方式,部分課程將課堂理論教學與實驗教學各自單列。如“礦物加工學”課程獨立設置了“礦物加工實驗技術”實驗課。重組實驗課程,突出實驗內容的基礎性、實用性、綜合性和系統性。(1)基礎理論方法實驗。根據教學計劃,各門課程均設有基礎原理試驗,這些試驗進一步驗證課堂講授中遇到的一些抽象理論、假說模型等,加深對基礎理論理解,深化教學內容,提高課堂學習效果。(2)規范試驗。利用現行國家標準規定,進行學生實際操作技能訓練和試驗方法標準化、規范化訓練,強化學生的標準化意識和規范化操作實踐能力訓練,為培養科學、嚴謹的學術作風打下堅實的基礎。(3)工業應用選礦工藝半工業性試驗。特別注意與先進的科研手段、生產技術的接軌,以教師的科研項目和研究方向為依托,在211工程、985工程優勢學科創新平臺和重點學科建設經費支持下,建立起了一批選礦新技術的試驗研究系統:干法選煤試驗研究系統;跳汰過程參數測試與模擬優化試驗系統;重介旋流器分選試驗研究系統;浮選柱分選試驗研究系統;壓濾機脫水試驗研究系統;摩擦電選試驗研究系統。利用選礦試驗研究方法課與專題試驗研究,我們組織各科研方向教師擔任指導教師,讓學生從試驗方案設計、試驗準備、設備操作、試驗結果數據處理到最后編寫研究報告全過程進行系統訓練,充分調動學生自主學習的積極性,使學生的科學研究能力與創新能力得到強化訓練。
2.校外產、學、研聯合實踐教學體系建立礦物加工工程專業是一個老專業,科研活動比較活躍,與廠礦企業、設計院所等有著良好的合作關系,利用成立的礦物加工工程專業指導委員會,將各大設計院所、大企業的重要領導和專家聘請為委員會成員,讓一些重要實習基地的領導擔任專業指導委員會的重要職務,企業直接參與本專業人才培養計劃制定、實踐教學的指導等。每年在適逢重大節日時,院、系領導都組織到企業走訪,加強聯絡,增進感情,為實習基地建設打下了堅實的基礎。目前已在淮北、兗州、棗莊、邢臺、開灤、永城、平煤集團、大屯煤電公司等大型煤礦企業形成了穩定的實習基地。優良的實踐教學環境為培養大學生理論聯系實際能力提供了有力的保障。另外,還聘請一些設計院所及企業的資深工程技術人員作為專業兼職教授,定期回校講學,共商人才培養的大計,形成一個良好的產學研聯合教學氛圍。利用生產現場的實習時間,讓學生到車間班組,與工人一起上班,考勤,充分體驗工人的生活,進一步了解社會,培養與工人結合、與生產勞動相結合的良好品質。通過跟班學習、請現場工程技術人員做各種專題報告、組織與現場工程技術人員座談會等活動,增加感性認識,把書本知識與生產實踐結合起來,加深和鞏固所學理論知識。同時,引導學生努力發現問題,進行現場分析,運用所學知識提出解決措施和建議,培養起發現問題、分析問題和解決問題的能力。另外,還安排時間組織學生參加現場生產技術大檢查,讓學生在現場工程技術人員的培訓下,掌握采、制、化的基本要求和方法,學會進行數據處理和分析的技能,使學生對理論和實踐的結合、提高知識應用能力有切身感受。在實習結束時,請現場工程技術人員進行書面評價、答辯。通過產學研聯合培養,極大地提高了學生的實踐教學質量。
3.實施大學生科技訓練計劃,開展第二課堂活動為拓寬學生知識面、培養學生動手能力和創新能力,我們結合專業課教學,實施了“大學生科研訓練計劃”、“大學生創新訓練計劃”和導師制,大力開展本科生參與科研的第二課堂活動,鼓勵學生做創造性的工作,為他們提供獨立研究、獨立動手所需要的時間和空間。充分調動學生自主學習的積極性,積極創造各種機會鼓勵他們參加教學改革和科研訓練,形成學以致用,創新爭先的觀念和風氣。近三年,學生申請獲得的“大學生科研訓練計劃”和“大學生創新訓練計劃”項目27項,其中國家級4項、省級2項、校級21項;參與指導大學生科技訓練計劃的礦物加工專業教師達到27人次,參加科技訓練計劃的在校生達到108人。
關鍵詞:礦物加工;畢業實習;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)51-0099-02
近年來隨著礦業行業的升溫,國家對礦業工程技術人員的需求日益增多,大學畢業生就業形勢良好,多數學生畢業后可以進入大型工礦企業、科研所和事業單位工作,找到更好的工作發展平臺。在礦業行業儲備人才的重要時期,各大企業選聘人才的標準水平也逐漸提高:有扎實穩固的基礎理論、寬闊的專業知識;有發現問題、分析問題、解決問題的能力;有獨特的創新思維;有自我學習知識的能力。而畢業設計是大四教學過程的最后一個重要環節,是對本科生這四年來知識掌握程度、積累、創新和應用等方面的重要評估手段。在畢業設計的前期進行的畢業實習,是為畢業設計收集資料,理清思路,為設計工作做準備的一個重要環節,畢業實習質量的好壞直接關系到畢業設計質量的好壞。目前,遼寧科技大學礦業學院礦物加工專業畢業生的就業方向已不僅僅是冶金行業,就業范圍已拓寬到多個礦業類行業,如煤礦、有色金屬礦、黃金、非金屬礦等。因此,以往的礦物工程加工專業畢業實習內容及評定標準已不能適應當前社會形勢的需要,為更好地培養應用型的礦物加工專業人才,畢業實習改革勢在必行。
一、高校礦物工程專業畢業實習現狀
為了解目前礦物加工專業畢業設計實踐的現狀及質量情況,本文作者查閱了本專業學生大量的畢業實習報告和畢業實習日記,并對其內容、結構等方面進行了分析。作者主要選取了遼寧科技大學礦業學院選礦系2014屆畢業實習文本進行分析研究,通過對調查結果進行分析,可以看出,目前本專業畢業實習的質量整體上出現了下滑趨勢,現狀不容樂觀,主要表現在如下方面。
1.選題范圍較窄,畢業實習資料陳舊、偏少,缺乏創新性。礦物加工專業涉及的行業企業比較多,有選煤廠、黑色金屬選礦廠,還有有色金屬選礦廠、黃金選礦廠,這些行業企業都有自己的自身特點,現場工藝流程、生產設備運行等方面差別很大。另外,隨著社會發展,選礦新技術、新工藝、新設備層出不窮,現場工藝也發生了很大變化,而以往畢業設計資料就明顯跟不上實踐需要。
2.學生畢業實習內容過多,工作量偏大,導致設計質量下降。畢業實習的主要目的就是搜集整理現場實際資料,為下一步要進行的畢業設計打好基礎。礦物加工專業畢業實習內容主要包括:收集整理資料、實地現場考察、研究設計圖紙,從資料綜合、分析到流程論證,工作量大,時間長,但是畢業實習時間僅為2周。另外,由于學生的就業壓力不斷增大,而第8學期恰好是學生求職擇業和考研復習面試最緊張的階段,學生必須花費很多的時間去求職面試,從而造成學生畢業實習時間倉促,部分學生在畢業實習過程中沒有收集到足夠的資料,給下一步的畢業設計帶來了較大困難。
3.畢業實習的指導及答辯考核過程存在的問題。對于畢業實習的指導情況,通常是一位指導教師帶領多位學生進行集中實習。這樣做的好處是便于集中管理,減少不必要事件的發生。但也存在問題,主要表現在,如果學生人數較多,指導教師不可能對每個學生的具體情況都能深入了解。另外,傳統的考核方式是通過對學生實習期間學習態度、表現、實習報告撰寫、答辯等進行籠統考核,進而評定出優、良、中、及格。由于實習深度不夠,學生在答辯過程中只是簡單籠統的介紹,完全沒有針對性。老師們也只是提問一些簡單的問題,如果提問有針對性的問題,則大部分學生不能回答。答辯稍好的學生是優秀,答辯一般的學生是良,稍差的是中,答辯最差的學生是及格,已連續多年沒有答辯通不過的學生。這種考核方式缺乏針對性,學生的學習態度與解決問題的能力沒有充分體現出來。此外,很難控制部分學生抄襲、濫竽充數、蒙混過關的現象。
二、畢業實習的改革目標與探索
1.選題多樣化,畢業實習與畢業設計相結合。畢業實習的選題應貫徹因材施教、因人而異的原則。根據每個學生的具體情況,盡量選擇相關單位進行畢業實習。比如,有些學生下一步要進行工程設計工作,那么就必須到選礦廠進行實習,也可以到一些設計院進行實際設計工作。而有些學生下一步要進行可選性研究,那就可以直接到研究所進行實習,也可以到選礦廠的實驗室進行相關實驗工作。還有一部分學生考取了研究生,那就可以讓他直接參與到導師的課題之中,提前進入角色。通過真題真做,使學生對其產生濃厚的興趣,激發學生的想象能力,提高學生的主觀能動性。這種方式能兼顧學生的特長和今后將要從事的工作,對學生進行有針對性的劃分,讓其充分發揮特長,激發學習興趣。盡可能讓每位學生都能在學習實習中體驗到成功的喜悅,并巧妙地引導利用,幫助學生實現“參與―成功―參與”的良性循環。
2.優化畢業實習內容,提高畢業實習質量。(1)合理壓縮畢業實習內容,流程論證、資料綜合等基礎內容可放在畢業設計中,把業實習作為畢業設計的一個開端。畢業實習工作的重點就是收集整理完善資料,讓學生盡可能多地熟悉現場、深入現場、了解現場,能夠掌握現場存在的實際問題,借鑒現場的實際經驗設計出更好的生產流程和生產工藝,最終拿出高質量的設計。同時,鑒于實習時間較短,可以適當安排學生在畢業設計過程中重返實習現場,帶著問題二次實習,這樣效果會更好。(2)合理調整畢業實習單位,加大實踐教學環節投資。如條件允許,可建立10余個礦物加工現場實習基地,除選擇黑色金屬選礦廠實習外,再選取一些有色金屬選礦廠,亦可選取選煤廠。但條件不允許,只可選黑色金屬選礦廠時,盡可能的既選擇單一磁鐵礦選礦廠又選擇復合鐵礦選礦廠,如此一來,實習內容便有了區別。投資改善現場教育教學環境,加大畢業設計投資,重新修訂畢業設計規范,建立礦物加工畢業設計CAD圖庫,逐漸建立礦物加工畢業設計資料庫。畢業設計與實習結合,是需要長期經驗積累的一項工作。
3.改革和完善^程監控和評價體系。(1)建立與完善實習過程中的監控。監控主要包括出勤制度、實習過程中學生質量考核制度、實習過程中進度檢查等。指導教師為每個實習學生建立實習考核手冊,定期進行質量檢查,檢查過程分為前、中、后三期,根據畢業實習不同階段對檢查的內容做出明確的規定。前期檢查主要對選題、任務書等工作進行檢查,為保證畢業設計的質量打下堅實的基礎。中期檢查資料收集、現場存在問題,針對問題的技改,了解畢業實習中存在的問題并擬定出解決方案。后期主要督促實習學生查漏補缺,完善整個實習過程。(2)為客觀有效地評價學生畢業實習的質量,必須堅持客觀、嚴格、公正、統一的原則,建立全面的評價指標體系和科學的評分標準。這個指標體系必須覆蓋畢業實習的整個過程,包括每位學生的畢業實習態度、實習過程中的表現、全部實習文件質量、完成實習的質量、畢業實習答辯的效果,同時也包括指導老師在審閱與答辯過程中指出錯誤和改正態度等內容。完善實習過程中質量評價體系,畢業實習成績分為三個部分,實習過程期間表現成績占25%,實習日記和實習報告的撰寫成績占25%,畢業實習答辯成績占50%。三部分多方面多角度細化打分,實習綜合得分結果與指導老師評議相結合,確保實習評價的客觀、公平、公正性。
三、結束語
經濟社會的發展對高等院校人才培養模式有了進一步的要求。提高礦物工程加工專業的畢業實習質量,全面提升學生素質和能力水平,不僅是一個系統工程,更是一項長期而又艱巨的任務。礦物加工畢業實習的改革與探索是我院多年來一直堅持的一項工作,今后,我院將抓住社會機遇,將畢業實習的教學改革工作不斷深化下去,為社會培養出更多高素質的人才。
參考文獻:
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The Exploration of Mineral Processing Professional Graduation Practice Teaching Reform
CHEN Zhong-hang,DAI Shu-juan,WANG Qian-qian
(Institute of Mining,Liaoning University of Science and Technology,Anshan,Liaoning 114051,China)
關鍵詞:校企合作模式;礦物加工;課程改革;問題
一、傳統教學模式出現的主要問題
目前,我國很多工科院校在教育過程中依舊采用傳統教育模式,導致教育過程中普遍出現學生工程意識較弱、創新能力不足等問題,難以滿足企業需求。調查發現,學生在學習基礎理論與專業知識后,擁有實際操作相關設備的能力和解決現場實際問題的能力非常重要。傳統教學模式出現的主要問題有:
1.培養模式落后。教育過程中的學制、課程安排缺少針對性,特別對于礦物加工專業來說,應該結合地區礦物資源的特點來制訂教學計劃,這樣有利于特色專業人才的培養,才能夠滿足企業的需求。
2.教學考核標準落后。傳統教育往往以筆試分數來考核學生對專業的掌握程度,導致學生通過死記硬背應付考試,缺乏學習興趣。這種模式下培養的學生很難適應企業對專業人才的需求。
3.教學平臺更新不及時。礦物加工專業是一個較為傳統的專業,很多開設本專業的院校上課仍主要是板書教學,導致學生在課堂上無法直觀地認識設備及工藝。另外,隨著科技的迅速發展,在礦物加工專業課中要加入新領域的新知識,因此,傳統的教學平臺很難滿足需求。
二、校企合作模式下教學課程構建的重要性
1.能夠有效利用企業資源。建立校企合作機制,改革現有教學課程體系。學校要充分利用企業資源,為礦物加工專業的學生在校期間的實習、實踐和畢業設計提供有利保障。
2.教學內容與社會需求一致。在校企合作模式下,通過改革現有教學課程體系,一定程度上可以提高礦物加工專業學生的專業素養和綜合能力,使學生在校學習期間,將理論聯系實際,將知識融入到社會實踐。
3.實現學生就業的有效途徑。在校企合作模式下,構建新的礦物加工專業課程體系。學生在進入工礦企業之前,就充分了解企業文化、崗位情況、企業需求等,使學生在校學習期間具有明確的目標,無形中為學生的將來打下基礎。
三、校企合作模式下教學課程改革的實施方案
1.改革教學內容,調整教學方式。首先,基礎課程的教學內容應該生動、具體,講授專業課程時應該結合具體礦區的實際情況。其次,教學內容的重心應該是培養解決實際問題的能力,注重實踐教學環節,通過校企合作,推行實踐教學模式,培養學生解決生產過程中實際問題的能力。其次,教學方式上,調整教學方法和手段,激發學生的興趣,引導學生參與到教學過程中。另外,靈活安排教學方式,針對企業的管理制度,安排學生到企業學習,針對企業的需求添加考核項目。
2.培養雙師型教師隊伍。優質的教師群體的結構是教學改革和教學過程的基本保障。校企合作模式下,向企業聘請兼職教師授課,同時單位派教師到企業進行實踐鍛煉,這有效解決了工程實際與理論授課相脫節的難題,大大推動了專業人才培養與市場需求全面接軌。
3.完善實踐教學體系、實習實訓裝備。首先,進一步完善實踐教學體系,提高實踐教學質量,達到學以致用的目的。課程安排上,遵循“兩座-實踐-再理論-再實踐”的方式進行,也可通過專家講座、畢業設計、畢業實習、專業技能訓練等方法進行實訓。另外,校企合作模式下,完善校園的實習實訓裝備,保證教學質量,激發學生學習的興趣。礦物加工專業實驗室一般包括煤樣破碎室、浮選室、水力分級實驗室、高溫室等,這些實驗室及相關設備基本能滿足學生做實驗的需求。同時,要及時更新學校實驗設備。校企合作后,企業通過與學校合作,建立實驗室和專業實訓室,或是在企業建立實習基地,以供學校的教學和企業的員工培訓,實現雙贏。
4.派優秀教師到企業學習。礦物加工專業屬于應用性很強的專業,教師現場經驗豐富與否直接決定了課堂的效果。學校通過與企業簽署相關協議,輪流派教師到企業學習,從而提高教學效果。
(重慶城市管理職業學院工程管理學院,中國 重慶 401331)
【摘要】微生物技術在礦物加工中已經得到大量的應用,表現出了良好的經濟、環境和社會效益。本文總結了微生物技術在成礦、選礦、礦物冶煉、尾礦處理等方面的研究和應用情況。指出微生物技術在礦物加工中還有很大的應用潛力。
關鍵詞 微生物;礦物加工;成礦;選礦
The Application of Microbial Techniques in Mineral Process
LI Qiang SUN Guo-yin
(School of engineering management of Chongqing City Management College, Chongqing 401331,China)
【Abstract】Microbial techniques have been used in mineral process industry. It has brought an good economical, environmental and social benefit. The study and applied condition on microbial techniques used in mineral creating, mineral selection, mineral metallurgy and gangue disposal has been summarized in this paper. The application of microbial techniques in mineral process industry will obtain greater development in the future.
【Key words】Microbe;Mineral process;Mineral creating;Mineral selection
礦物加工技術是利用礦物的物理或物理化學性質的差異,借助于各種選礦設備和方法將礦石中的有用礦物和脈石礦物分離開來的工藝技術[1]。這項工藝技術包括礦物的預處理技術如手選、焙燒、破碎、篩分、磨礦,處理技術如重選、磁選、電選、浮選、化學選礦和后處理技術如沉淀、濃縮、過濾、干燥等,并廣泛應用于黑色金屬、有色金屬、貴金屬、非金屬等礦物原料的加工中。礦物加工技術的歷史十分悠久,可以追溯到遠古時代人們用硬石塊敲碎礦石,但其規模化發展則是在工業革命以后[2]。19世紀中期,浮選技術的發明為礦物加工技術的大力發展提供了前提,因為在此之前,選礦技術十分落后,需要耗費大量的手工勞動。
到了近代,隨著研究手段的不斷的進步,人們越來越深入地認識到了微生物在礦物的形成、礦物加工以及廢礦的處理等方面所起到的重要作用[3]。我國是一個礦產資源儲量大國,同時也是消費大國。經過半個多世紀的生產消耗,易采易選冶礦已為數不多。現有的常規物理、化學選冶方法由于回收率低、資源損耗大、生產成本高和對環境污染嚴重等問題已不適應社會經濟可持續發展要求。在此情況下,微生物在礦物分離方面的作用逐漸引起人們的重視,它既可用于礦物的就地浸出,也可用于工廠礦物處理、廢水廢渣處理。并且微生物浸礦具有生產成本低、投資少、工藝流程短、設備簡單、環境友好、能處理復雜多金屬礦物等優點,因此細菌浸礦的廣泛應用,將引起傳統礦物加工產業的重大變革,為人類、資源與環境的可持續發展開辟廣闊的前景。
1 微生物成礦
微生物是地球表層最活躍、最強大的地質營力之一,對大氣圈、水圈和巖石圈有非常重要的影響,也對礦產資源的形成有顯著的作用。微生物對生命元素如碳、氮、硫、氧和金屬離子的代謝作用能顯著的改變微生物周邊的外部環境和其內部環境,對許多元素的分異、聚集和遷移有重要的影響,微生物可以從周圍介質中吸收某些元素,通過其代謝活動,積蓄在體內,使得某些元素的分異或富集成礦。在一系列的生物地球化學過程中,微生物參與了礦產的沉積(生物成礦)或參與了礦石和巖石的溶解(生物風化)。
生物成礦作用有兩個途徑:一個叫生物誘導成礦,通過這個過程,微生物分泌出代謝產物導致了之后的礦物顆粒的沉積;另一個叫生物控制成礦,在這個過程中,微生物在控制礦物成核和生長上起到了顯著作用[4]。微生物成因的礦物總體來說顆粒都很小和/或有著獨特的同位素特征。最普遍的生物成因礦物有碳酸鹽、硫化物和鐵的氧化物。細胞表面和其分泌的胞外聚合物的結構可以為離子的濃縮、聚合和礦化提供模板,并起到重要作用。地球材料的仿生合成幫助我們了解了在人工條件下的生物成礦機制。此外,在地質環境中生物成因的礦物還可以作為一種生物信號,用來重建地球和其他行星的起源和演化。
在海洋環境和地下水的物質轉移過程中,微生物的代謝作用是其地球化學作用的動力之一[5]。微生物可以直接參與元素的氧化還原過程,這些過程往往發生在水-巖-微生物的生態系統中,該系統受化學因素、物理因素及生物因素的變化所控制,其中微生物常常是最為沒敏感的因素。其他有些微生物對一些物質氧化還原反應具有催化作用,可以加速某些元素的氧化沉淀或還原溶解。
微生物成巖成礦是生物成礦中的一個重要課題。研究表明:微生物可以在許多成礦階段參與作用,但在不同的成礦階段,微生物成礦作用的重要性和表現形式則完全不同。具體到某個特定的礦床的某個成礦階段,可能是某種生物作用占主導。微生物參與成礦的方式主要有如下四種[4]:微生物直接聚集成礦元素,微生物改變環境物化條件,微生物通過產生有機質而參與成礦,微生物通過新陳代謝作用把元素從一種狀態轉變為另一種狀態。目前,在微生物直接聚集成礦元素方面的研究比較充分,一方面發現了微生物富集金屬的能力越來越大,另一方面初步解決了微生物富集某些金屬的機制。研究得較多的金屬有Fe、Mn、Au、Ag、Cu、Pb等。
2 微生物選礦
微生物選礦,亦稱“細菌選礦”。主要利用鐵氧化細菌、硫氧化細菌及硅酸鹽細菌等微生物從礦物中脫除鐵、硫及硅等的選礦方法。鐵氧化細菌能氧化鐵,硫氧化細菌能氧化硫,硅酸鹽細菌利用分解作用能從鋁土礦物中脫除硅。除用于脫硫、脫鐵和脫硅外,還可用于回收銅、鈾、鈷、錳和金等。微生物選礦方面的研究主要集中在微生物選礦特性及微生物種類篩選、鐵礦、鋁土礦以及煤脫硫等方面。
研究表明,不同的微生物,其表面的電性和潤濕性都是不同的,有的甚至相差很大[6]。如草分支桿菌和棒狀桿菌特種菌株125 表面不但具有較高的負電性,也具有較高的疏水性;假單孢菌屬特種菌株52、硫桿菌類Versutus及熒光假單孢菌則負電性較高,疏水性較差;而大腸桿菌NCTC9002 則是一種親水性 較強,負電性較低的微生物。按照電性原則,如果無特性吸附存在,只要微生物表面的電性和礦物表面的電性有助于微生物在礦物表面吸附,微生物必定能吸附于礦物表面,并以它本身的性質調整和改變礦物表面的潤濕性。如果微生物能在礦物表面吸附,不但可減少礦物表面凈電荷,還可通過礦物表面凈電荷的減少,調節礦物的抑制、活化、分散和絮凝等狀態,這種微生物就可充當礦物調整劑使用[7]。如果吸附于礦物表面的微生物,本身具有疏水性,則在中和或改變礦物表面電性的同時,還可改變礦物表面疏水性,這種微生物就可作為礦物捕收劑使用。疏水微生物在微細粒礦物表面吸附還可導致微細粒礦物形成疏水聚團而浮選。因此可以推斷,草分支桿菌和棒狀桿菌特種菌株125 可作為捕收劑或微細粒礦物疏水絮凝劑使用;假單孢菌屬特種菌株52、硫桿菌類Versutus 及熒光假單孢菌則可作為礦物調整劑或絮凝劑使用;大腸桿菌NCTC9002 則可作為分散劑使用。有人估計,目前人類所了解的微生物種類,至多不超過生活在自然界中微生物總數的10%,在已發現的微生物總數中,人類至多只開發利用了1% [8],可見微生物資源是極其豐富的,可用作為選礦藥劑使用的微生物也遠不止上面提到的那些,自然界還有許許多多可作為選礦藥劑使用的微生物等待著人類去發現和進行應用研究。
鋁土礦的微生物選礦得到了大量的研究。世界上鋁的生產是以著名的拜爾法為基礎的。然而,只有高質量的鋁土礦才能用這種方法處理。其它礦物含硅超過5%的鋁土礦不適合用拜爾法直接生產,原因是為了防止硅對鋁生產的污染,要用成本高的蒸煮法除硅[9]。所謂的“硅酸鹽”菌能夠從硅酸鹽和鋁硅酸鹽礦物中浸出硅。這些細菌與環狀芽胞桿菌和粘液芽胞桿菌有關,是典型的異養微生物,即需要有機物質作其碳和能量的來源。細菌對硅酸鹽和鋁硅酸鹽的作用,與形成由外多糖類構成的粘英膜以及產生象有機酸這樣的各種代謝物有關。礦石中硅是主要雜質,它與鋁結合形成鋁硅酸鹽。在連續浸出條件下,五天內從不同礦石中浸出了到的硅。浸出后的固體浸渣,具有更高的鋁含量和硅模數(即Al2O3/SiO2的比值)。
3 微生物礦物冶煉
3.1 微生物冶金技術的機理
利用微生物進行礦物冶煉,俗稱“生物冶金”。生物冶金是指在相關微生物存在時,由于微生物的催化氧化作用,將礦物中有價金屬以離子形式溶解到浸出液中加以回收,或將礦物中有害元素溶解并除去的方法。許多微生物可以通過多種途徑對礦物作用,將礦物中的有價元素轉化為溶液中的離子。利用微生物的這種性質,結合濕法冶金等相關工藝,形成了生物冶金技術。按微生物在礦物加工中的作用可將微生物冶金技術分為:生物浸出、生物氧化、生物分解[10-12]。
生物浸出:已報道用于浸礦的細菌有20 多種,但主要有:氧化鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、硫化芽苞桿菌屬、氧化鐵桿菌、高溫嗜酸古細菌、微螺球菌屬[13-15]。用于采礦的細菌大多為寬約0. 5μm、長約1~2μm 的桿菌,它們生長在普通微生物難以生存的強酸性坑內水中,攝取空氣中的二氧化碳、氧和水中的其它微量元素合成細胞組織,對礦石中硫、鐵等成分的氧化有促進,并能獲得新陳代謝的能量,自養自生。在無細菌存在的情況下,絕大部分金屬礦物的自然溶解速率很慢,必須采用化學溶劑浸出它們(例如酸浸、氨浸出銅、氰化物浸出金等) 。在微生物的作用下,礦物的溶解速率急增,可達到自然溶解的105~106 倍[16]。
生物氧化:難處理金礦中的金常以固-液體或次顯微形態被包裹于砷黃鐵礦(FeAsS)、黃鐵礦(FeS2)等載體硫化礦物中,用傳統的方法很難提取。應用微生物技術可預氧化載體礦物,使載金礦體發生某種變化,包裹在其中的金解離出來,創造下一步氰化浸出條件,使金的提取變得較容易。
生物分解:生物分解是利用微生物的分解作用提取礦物中的有用元素。鋁土礦中的許多細菌能夠分解碳酸鹽和磷酸鹽礦物[17]。對碳酸鹽來說,其機理為:微生物代謝產生的酸使碳酸鹽分解,呼吸產生的CO2溶解生成H2CO3也加速碳酸鹽分解。
3.2 微生物浸礦工藝
浸礦微生物主要有氧化鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、硫化芽孢桿菌、氧化鐵桿菌、高溫嗜酸古細菌、微螺球菌屬等。在有關生物冶金的報道氧化亞鐵硫桿菌為浸礦菌種的論文占絕大多數,但從研究者對浸礦細菌的分離及培養方法來看,應該是多個菌種的富集混合菌。它們有些生長在常溫環境,有些則能在50~70 ℃或更高溫度下生長。硫化礦氧化過程中會產生亞鐵離子和元素硫及其相關化合物,浸礦微生物一般為化能自養菌,它們以氧化亞鐵或元素硫及其相關化合物獲得能量,吸收空氣中的氧及二氧化碳,并吸收溶液中的金屬離子及其它所需物質,完成開爾文循環生長。
硫化礦生物浸出過程包括微生物的直接作用和間接作用,同時還具有原電池效應及其它化學作用。直接作用是指浸出過程中,微生物吸附于礦物表面通過蛋白分泌物或其他代謝產物直接將硫化礦氧化分解。間接作用則指微生物將硫化礦物氧化過程產生的及其它存在于浸出體系的亞鐵離子,氧化成三價鐵離子,產生的高鐵離子具有強氧化作用,其對硫化礦進一步氧化,硫化礦物氧化析出有價金屬及鐵離子,鐵離子被催化氧化,如此反復。根據礦石的配置狀態,生物冶金工業化生產主要有3種[11]。
(1)堆浸法。這種方法常占用大面積地面,所需勞動力較多,但可處理較大數量的礦石,一次可處理幾千至幾十萬噸。
(2)池浸法。在耐酸池中,堆集幾十至幾百噸礦石粉,池中充滿含菌浸提液,再加以機械攪拌以加快冶煉速度。這種方法雖然只能處理少量的礦石,但卻易于控制。
(3)地下浸提法。這是一種直接在礦床內浸提金屬的方法。其方法是在開采完畢的場所和部分露出的礦體上澆淋細菌溶浸液,或者在礦區鉆孔至礦層,將細菌溶浸液由鉆孔注入,通氣,待溶浸一段時間后,抽出溶浸液進行回收金屬處理。這種方法的優點是,礦石不需要開采選礦,可節約大量人力和物力,減輕環境污染。
應用微生物浸礦,其優勢在于:反應溫和,環境友好,能耗低,流程短,特別適于貧礦、廢礦、表外礦及難采、難選、難冶礦的堆浸和就地浸出,在礦石日益貧雜及環境問題日益突出的今天,微生物浸礦技術將是有效的金屬元素提取、環境保護及廢物利用的手段。近年來,國外該技術的研究已成為礦冶領域熱點,細菌浸出已發展成了一種重要的礦物加工手段,利用此法可以來浸出銅、鉛、鋅、金、銀、錳、鎳、鉻、鉬、鈷、鉍、釩、硒、砷、鎘、鎵、鈾等幾十種貴重和稀有金屬。
4 微生物礦山固廢處理
礦山開采中產生的尾礦是礦物加工中的一大環境難題,同時,廢礦中也含有大量的可利用的元素,若將他們分離出來可變廢為寶,而任其排放到環境中則常常造成污染事故。
金屬礦山產生的尾礦是工業廢渣的最大來源。近年來,我國的金屬礦山每年排出尾礦約1×108噸,加上歷年堆存的尾礦有幾十億噸之巨。 但由于金屬礦中伴生金屬大多數在二種、三種或更多種,而選別時常常只回收某種目的金屬,導致尾礦仍含大量伴生金屬,加上當初選礦技術水平不夠而滯留于尾礦中的目的金屬,這些都將成為新的寶貴資源。 如貴州有一處鉛鋅礦其尾礦不少,其中鋅的含量大于9%;云錫公司已積存的選錫老尾礦,含錫量平均達0.15 %;河南是全國產金大省,由于選金技術水平比較低,尾礦中含金達0.8~1.2 g/t ,這樣的含金品位,在一些發達國家可以當成礦石使用。可以看出,金屬礦山尾礦的潛在價值非常驚人,隨著礦物加工技術的進步,亟待合理開發處理利用[18]。
煤矸石是煤礦開采過程中產生的廢渣,是工業廢渣的另一來源。一般每采1 噸原煤會產生0.2 噸煤矸石,它主要由高嶺土、石英、蒙脫石、長石、石灰石、硫化鐵、氧化鋁和氧化物組成。若煤矸石中含碳量較高可作為燃料;含碳量低的可生產磚瓦、水泥和輕骨料,其典型的工藝流程為配料—粉碎—成型—干燥—焙燒。
以上礦山開采中產生的固體廢棄物,特別是金屬礦山的尾礦,由于其含有相當數量的有用元素,但其品位相當低,現有的礦物加工技術無法處理,往往當成廢品而堆積成山,或是當作建筑材料。這不但存在大量的浪費,對環境來說也是一大威脅。我們可以利用微生物對有用元素的富集作用,提高礦物的品位,從而能夠被現有的礦物加工技術處理,這樣不但回收了尾礦中的有用元素,而且避免了其中的元素在雨水、日光等的浸蝕作用下浸出而發生環境污染事故,真正達到變廢為寶。
5 結論與展望
微生物技術用于礦物加工是一門新興科學,它是生物科學與傳統的礦物加工技術的結合,雖然其大規模的應用的歷史還很短,但它已經表現出了良好的經濟、環境和社會效益。微生物技術在礦物加工中的應用還有很多需要解決的問題,如微生物的種類繁多,而已經被我們認識和加以利用的還僅僅是很少的一部分;能夠利用微生物技術進行加工礦物種類還不是很多,有待于繼續開發;另外,有些微生物富集某些元素的機理仍然不是很清楚,還需進一步研究。
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關鍵詞:巖石礦物 巖礦鑒定 巖礦分析
巖礦分析鑒定是地質工作的一個重要內容,它對整個地質工作起著基礎性和指導性作用。我國幅員遼闊,擁有著極其豐富的礦產資源。這些礦產資源是實現我國國民經濟飛速發展的雄厚物質基礎,沒有它們就無法建立完整的工業體系。因此,如何盡快的發現巖礦并予以正確的鑒定,是所有地質工作者的首要任務。
一、巖石礦物的種類和特征
巖石礦物是由地殼中的一種或是多種化學元素組成的自然聚合體,是地殼中各種地質作用的產物。一般巖礦種類是多種多樣的,這主要是由于自然界中不同的化學元素以及它們多樣的組合方式,同時復雜多變的地質作用也促使了巖礦的多樣化。自然界中目前已知的巖礦種類達到三千多種,然而最常見的也不過百余種之多。
1.巖石礦物的種類和特征
巖石礦物是由地殼中的一種或是多種化學元素組成的自然聚合體,是地殼中各種地質作用的產物。一般巖礦種類是多種多樣的,這主要是由于自然界中不同的化學元素以及它們多樣的組合方式,同時復雜多變的地質作用也促使了巖礦的多樣化。
1.1礦物的種類劃分
礦物分為有機礦物和無機礦物兩種:前者種類比較少,主要是碳氫氧化合物,如:琥珀等。后者在地球上數量眾多,由于每年都有幾十至幾百種新礦物被發現,據統計,目前已有三四千種。許多種礦物是我們日常生活離不開的,可以說人類時時刻刻都離不開礦物。
有機礦物的化學成分是碳氫氧化合物,無機礦物的化學成分比較復雜,門捷列夫元素周期表中的一百多個化學元素,都可以組成無機礦物。既可以是由一個元素獨立存在,也可以是多個元素的組合。一個元素獨立存在的礦物較普遍,如:Fe(鐵)元素可以形成自然鐵礦物,Ag(銀)元素可以形成自然銀礦物,Au(金)元素可以形成自然金礦物等。兩個以上的元素組合可以形成幾千種礦物,最簡單的如兩個元素Si(硅)和O,可以組成SiO2,由這兩個元素組成的礦物可以是石英、柯石英和鱗石英等。三個元素組成的礦物就更多了,例如:CusFeS4是斑銅礦、CuFeS2是黃銅礦、CoAsS是輝砷鈷礦等。
1.2礦物的形成
形成礦物的途徑,一條是通過巖漿的活動。在巖漿里有著地球上的各種元素。這些元素,在巖漿的高溫熔融的條件下,發生化學變化,形成了多種化合物和一些單質。由于地下各處巖漿的化學成分不一樣,巖漿在冷卻時,溫度、壓力等條件都在發生變化,而一定環境只適于一定的礦物生成,因此,由于巖漿冷卻形成的礦物,種類是很多的。
1.3礦物的物理性質與形狀特征
各種礦物都具有一定的外表特征和物理性質,它可以用來作為識別礦物的依據。 礦物的形狀是各種各樣的。有些礦物能形成整齊的晶體,如食鹽是立方體,水晶是六面體,云母是六邊形的片狀。有些礦物則呈不規則的葡萄狀、粒狀、纖維狀、放射狀等。
1.4巖石與礦物的區別
巖石是由一種或多種礦物組成的固體,但它并不具備礦物的基本特性。巖石與礦物之間的區別就好像飛機模型和制造這些模型的材料之間的區別。正如巖石的構成要素是礦物一樣,飛機模型的構成要素是輪胎、機翼、發動機和其他組成部分。巖石的基本特點是所有的巖石都是混合物。
二、 巖礦分析鑒定的基本程序
1.試樣的加工。
通常送到實驗室進行鑒定的原始巖礦樣品重量,以及礦物種類的不同,從幾公斤到幾十公斤不等,但是實際上用于分析的試樣一般只是需要幾克。所以,在巖礦鑒定工作中首先遇到的問題就是試樣的加工獲取。加工試樣的目的,一方面是將巖礦粉碎到一定的細度,以便于分解;另一方面是用最有效、最經濟的方法獲得一定重量(一般為100g)的能代表原始樣品組成的均勻的試樣。
2.進行定性和半定量分析
巖礦試樣加工好后,必須先進行定性和半定量分析,主要是為了了解試樣中含有哪些元素以及這些元素的大致含量和比率等。根據以上分析,結合地質工作所要求的準確度和實驗室的工作條件、確定對各個待測元素應采取的測定方法和消除干擾的措施。進行定性和半定量分析常用的分析方法有發射光譜分析法和化學分析法。
3.選擇測定方法
對巖石礦物中的各種元素的測定均有多種測定方法可供選擇。這就需要根據上面定性和半定量的分析結果,選擇最合適的分析方法。一般從兩個方面進行選擇:一是根據待測定元素的含量進行選擇;一般來說,對巖礦試樣中含量較高(一般為1%以上)的待測元素,應采用容量法、重量法等方法進行測定,而對于含量相對較低(一般為1%以下)的待測元素,則使用比色法或是其他儀器分析方法進行測定。二是根據共存元素的情況進行選擇。例如,六偏磷酸鈉碘法使用與鈣、鎂含量較高的試樣中通的測定,氨分離碘量法和碘氟法使用與鈣、鎂含量較低的試樣中通的測定。所以,必須選擇合適的測定方法,才能得到正確的結果。
4.擬定鑒定分析方案
擬定鑒定分析方案是一個十分重要而又復雜的環節。它涉及到各個元素的測定方法和分離方法間的相互影響和配合的問題,需要較全面的巖礦鑒定理論知識和豐富的實踐經驗。因此,在擬定鑒定分析方案時,應同時考慮巖礦試樣的分解方法、干擾元素的消除方法和具體的測定方法三個方面。
對于簡項分析和全分析,所擬定的方案最好是一個綜合的分析方案,即同一稱樣經過分解后,就能分取溶液進行數個組分的測定,既可使用化學法測定,也可使用儀器分析法測定。必須注意,任何鑒定分析方案都有其使用的局限性。當條件發生變化后,方案也應當做出相應改變。
5.分析鑒定
在具體的鑒定分析方案確定之后,就應當嚴格遵守有關的操作規程進行分析鑒定。
6.審查分析結果
審查分析結果是整個巖礦分析鑒定工作的重要一環,它是在于進一步發現問題,以確保鑒定結果的準確性和正確性。這一環節也應嚴格遵照質量檢查制度進行檢查,分析結果必須符合國家規定的要求。
三、地質工作中對巖礦分析鑒定的評價
地質工作就是為礦產勘查開發規劃和工程建設、以及相關的環境保護和地質災害的預報防治工作提供基礎的地質資料和信息。而巖礦分析鑒定被認為是地質工作中最基礎的一項工作,它對查明認識全國的基本地質狀況、獲取相關地質數據信息具有基礎性、超前性、公益性和指導性意義。
1.礦物普查中對巖礦分析鑒定的評價
每種巖礦都是在一定的地質作用和物理化學條件性形成的,它們包含有一種或多種礦物,探明其中的化學元素,礦物種類,以確定巖礦的使用價值、經濟價值,都需要基礎的巖石礦物鑒定工作。巖石礦物分析鑒定特別是對開采和普查找礦有著極其重要意義。它能夠確定巖礦的種類,分析礦床的開采量,以及開采的可能性與經濟性,并能有效的提高地質勘探工作的效率。
2.工程地質中對巖礦分析鑒定的評價
巖礦分析鑒定在工程地質勘查中也起著非常重要的作用,能夠為工程建設的設計和施工,以及合理利用自然地質資源、正確改造不良地質、最大限度的避免自然災害,提供基礎的地質學資料。在工程地質中的巖礦鑒定包括對巖體的特征、化學元素和性質等進行分析,同時,水分析也是找巖礦工作的重要標志之一,也屬于巖石礦物分析工作的一部分。
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淺析陽離子反浮選磁鐵精礦脫水技術王永剛 劉軍 高澤賓 (34)
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淺析爆破地震波產生的原因及控制方法方顏空 文永勝 顧亮業 呂力行 (37)
設備與維修
基于LabVIEW的礦井提升機監控系統的研究聶仁東 高永新 張蘭芬 (39)
全站儀在井下斜坡道的應用徐金城 (42)
手持式GPS與全站儀的應用關壯鵬 (44)
鑿巖機械發展現狀與趨勢楊光照 郭石宇 趙洪巖 (46)
控制系統變頻器的應用效果分析姜興舟 秦洪澤 (48)
安全與環保
安全系統工程在隧道施工中的應用劉萍 張加元 李鑫 (50)
淺議地下金屬礦山地質災害的治理郭紅杰 (53)
計算機應用
淺析數字濾波的常用算法王波 (55)
淺析數字露天礦山的研究與實踐范忠勝 欒忠志 楊海亮 (57)
通信電子的先進技術龐秋昕 崔麗 (59)
產品數據管理技術及其應用陳杰 陳健 (61)
技術交流
泵再循環系統控制閥的設計與選型宋仁義 (63)
漿體管道輸送有關技術的試驗研究楊金艷 金英豪 姚香 (66)
增強廟溝鐵礦自身競爭能力對策與實踐張潤身 許雁超 陳麗媛 (1)
淺談建設單位對工程項目的質量控制劉平陽 (3)
礦區建設與全面質量管理張志義 臧龍 朱愛華 馮朝朝 (5)
礦產資源
礦業權核查技術的應用研究黃現明 (7)
礦山地質
證據權法在個舊錫多金屬礦床綜合信息成礦預測中的應用胡官兵 劉祥旭 韓天成 (9)
廣西都結銻礦地質特征與成因探討吳善益 (12)
雞公涌銅多金屬礦床地質特征及礦床成因探討馮婷 (14)
紅土型鎳礦地質特征及分布規律冉啟勝 朱淑楨 (16)
基于遙感的個舊西區礦化蝕變信息提取陳艷 張鵬濤 (18)
巖土工程
GPS在礦山邊坡變形監測中應用的探討謝秋生 (20)
排土場排土過程穩定性的數值模擬分析王輝 陳廣平 (22)
礦物開采
正交試驗法優化膠結充填體強度參數設計吳剛 張義平 曾照凱 (24)
采動影響下回采巷道變形規律實測研究謝志弘 竺光明 時志偉 (26)
淺談露天礦開采境界中經濟剝采比的計算方法及應用王平 倪曉峰 王昕 (29)
淺談綜采工作面快速安裝的實踐張成義 (30)
礦物加工
某難處理金礦的浸金實驗研究朱軍 祁棟 王永海 (32)
廣西某金礦石氰化浸出試驗研究孫秀蘭 馬少健 闕紹娟 高瑩 (34)
燒結球團
哈密球團合金廠PLC控制系統抗干擾措施及模塊保護郭濤 (36)
yM炸藥與爆破
齊大山鐵礦采場臺階高度現狀及治理措施周明義 解治宇 (38)
寬孔距小抵抗線技術在深孔爆破中的應用鄭燦勝 莊健康 李戰軍 (40)
設備與維修
淺談DCS與PLC在控制系統應用中的區別與聯系王英 宋仁義 (42)
齊大山鐵礦半移動破碎站自動控制系統的改造王東 (44)
全站儀在井下測量中的應用王會然 (46)
安全與環保
西石門鐵礦安全隱患管理體系設計與實施陳梅嶺 祁建東 (47)
廟溝鐵礦采場安全管理措施及效果馬選林 袁子文 許雁超 (50)
淺析冶煉煙氣制酸的關鍵問題朱軍 吳春高 李世祿 (52)
中冶北方工程技術有限公司完成本鋼賈家堡子鐵礦地下開采可研 (54)
礦井噪聲治理的分析與研究劉紅波 陳文光 (55)
關于金屬礦山環境安全若干問題分析林子淳 鄔長福 (56)
煤礦粉塵現狀及綜合防治技術探討陳東春 徐培銘 李燃 (59)
礦山植物修復技術的研究及發展趨勢孫蓀 (62)
技術交流
淺析節能建筑與建筑節能孫曉慧 (64)
AutoCAD在二維工程圖紙中的應用技巧林井祥 (66)
西石門鐵礦危險源分析及控制方法陳梅嶺 祁建東 (1)
礦產資源
海外礦產資源開發風險控制研究葛鳳龍 (3)
秦青地區鐵礦分布特點及勘探開發建議肖全新 許雁超 劉曉蕊 李志華 (5)
礦山地質
大孤山鐵礦礦床地質特征分析劉云 (7)
烏拉山金礦田綜合信息成礦預測研究劉祥旭 金俊杰 石文杰 (9)
巖土工程
強度折減法在順層邊坡穩定性分析中的應用張東明 王燕增 (12)
礦物開采
VCR采礦法研究及應用現狀王建春 趙昊坤 郭忠林 (15)
深井軟巖巷道錨桿支護原理的研究孫永康 李振雷 徐建文 田素川 郭樹棟 (18)
三帶理論在地下開采中對露天礦邊坡穩定性的影響趙世成 郭忠林 (20)
礦物加工
海南鮞狀褐鐵礦風選-磁選聯合試驗研究霍杰 王成 劉理根 (23)
水平磁系高梯度磁選機應用初探黃雄林 湯玉和 張軍 (25)
燒結球團
凌鋼240m^2燒結機達產達效實踐全守軍 馬曉勇 朱興益 (27)
大型球磨機的控制與保護韓德久 (29)
炸藥與爆破
淺談逐孔起爆技術的爆破網絡連接孟帆 (31)
露天復雜環境條件下中深孔爆破危害分析與控制盧建軍 (34)
因地制宜 科學爆破 減少大塊率古城 (36)
設備與維修
高精度磁測在鉛鋅礦找礦中的應用趙敏 趙江南 劉祥旭 (37)
全站儀在礦區大比例尺數字測圖中的誤差分析孫海山 趙俊義 (40)
安全與環保
東鞍山燒結廠電除塵器的改造朱霽虹 (42)
尾礦庫安全運行及其評價吳邦強 吳仲雄 (44)
地下金屬礦山災害分析與防治文永勝 方顏空 呂力行 (47)
煤礦安全監測監控系統探討劉源駿 袁梅 馬科偉 (49)
淺談中線式尾礦筑壩的安全性王平 王澤斌 王柏純 (52)
尾礦壩自動化安全監測系統張志千 胡軍 (53)
尾礦壩地震動力響應分析孫兆濤 周志廣 杜研巖 (56)
計算機應用
基于GTP—TEN模型礦體儲量的計算研究陳曉鵬 魏麗英 (60)
技術交流
淺析建筑節能的研究與應用任永興 (63)
CFG樁復合地基沉降與荷載關系的ANSYS分析李薇 劉健 (64)
有兩個下料口的圓形秤重儲礦槽結構強度驗算董景蘭 潘永來 史經蒙 (66)
進行工序標準成本對標 提高企業效益周明義 解治宇 李百惠 (1)
礦產資源
基于資源保護下的產權制度研究宋煜 (3)
礦山地質
科學發展觀在地質勘探中的具體運用許雁超 高淑娟 王洪志 肖全新 (6)
地下金屬礦山地質工程災害分析與防治李海洪 彭庚 (8)
巖土工程
基于極限平衡理論的最終邊坡角穩定性分析張新建 國利民 楊國華 康志強 (11)
邊坡穩定性分析評價方法綜述鄧鐘敏 徐世光 郭婷婷 (14)
緩傾斜礦體采空區穩定性數值模擬研究林景 (17)
礦物開采
高水平應力場條件下巷道頂底板穩定性模擬研究李毅軍 康志強 李富平 (21)
克服巷道頂板冒落區影響正常回采的有效措施莊培新 段永維 梁猛 趙兵 (24)
礦物加工
鞍鋼礦山采選技術進展綜合評述遲淑萍 孟光棟 李維兵 (26)
云南某地難選氧化銅礦選礦試驗研究孫玉秀 周平 莊故章 韓江峰 (30)
關于加快我國鐵礦石選礦技術自主創新發展的思考薛敏 李子奇 (33)
難處理金礦浸出技術的現狀與研究朱軍 劉蘇寧 (35)
燒結球團
燒結立式整粒新工藝的開發與應用董濤 孫功民 (37)
鞍鋼燒結技術發展現狀及展望韓曉東 (40)
炸藥與爆破
提高露采末期爆破效率李忠 尹華光 李志勇 高偉山 (42)
復雜地質條件下的臺階爆破技術研究文永勝 方顏空 呂力行 (44)
控制爆破 確保邊坡穩定古城 (47)
設備與維修
燒結環冷機余熱發電技術的應用宋冀鵬 (48)
立置環保篩在400m^2燒結機上的應用時秉旭 侯建民 張斌 (51)
安全與環保
冶金礦山循環經濟的研究于紅霞 (53)
尾礦綜合利用現狀調查及其意義楊國華 郭建文 王建華 (55)
無
中冶北方設計鄂鋼燒結技改工程建成投產 (57)
計算機應用
基于GIS的空間插值法在礦井地質構造預測中的應用研究喬美萍 周榮福 王培玉 劉現印 (58)
基于三層交換和工業環網技術組建大型工廠主干網絡的設計梁瓊 楊嘉琛 (61)
技術交流
新疆某鐵礦鐵精礦粉管道輸送可行性研究金英豪 楊金艷 姚香 (64)
有兩個下料口的圓形秤重儲礦槽結構內力分析董景蘭 潘永來 張富林 史經蒙 (66)
建設項目竣工的環保和消防驗收工作連民杰 郝墨云 (1)
推行工序標準成本管理提升企業管理水平張凌 (4)
礦產資源
廟溝鐵礦深部地質勘探的初步研究齊國志 雷民 王得志 許雁超 (6)
巖土工程
淺談滑坡成因及防治措施董勖壯 (8)
礦山地質
江蘇利國礦區峒山鐵礦床礦石礦物特征傅濤 蔣洪亮 (10)
礦物開采
梅山鐵礦放礦方式計算機模擬研究劉召勝 柳小波 劉偉 劉國強 (13)
司家營鐵礦主溜井堵塞處理實踐張世民 李勝輝 王磊 楊威 (15)
露天轉地下開采方案的選擇和確定孟桂芳 (18)
無底柱空場采礦法的研究與應用劉軻 張明武 王鵬 (20)
礦物加工
旋流器串聯分級在磁鐵礦選礦中的應用研究王鵬程 徐引行 謝建宏 李宏偉 (22)
低品位鐵礦資源利用技術的發展與實踐劉曉明 陳強 汪建 (25)
江西某赤鐵礦選礦試驗研究羅小茍 廖薇 楊學方 (28)
無
上海山寶5.5m大型液壓支架獲工博會銅獎 (24)
《礦業工程》雜志2009年征訂啟事 (30)
上海建設路橋機械設備有限公司躋身中國建材機械制造20強 (40)
MRX型超細擺式磨粉機被認定為“國家重點新產品” (49)
再次訂購巨型破碎站 (68)
燒結球團
沙鋼240萬t/a球團提高產質量生產實踐謝再波 全麗 雷安紅 (31)
炸藥與爆破
廠壩鉛鋅礦采場礦柱的回收爆破焦滿岱 (34)
梅山鐵礦加大采場結構參數鑿巖爆破試驗范慶霞 (37)
設備維修
WKLF-11型微機全控勵磁裝置在壓風機上的應用林森 (41)
濕式閉路磨礦中分級機的發展過程郝云航 蔡博迪 (43)
安全與環保
礦業員工職業病的防治措施李長穎 莊故章 楊文彪 (45)
通風網絡拓撲關系的自動生成劉云崗 魏連江 李曉峰 (47)
楊柳坪礦區水系沉積物中重金屬元素分布特征熊觀 易發成 (50)
電除塵器在球團廠煙氣治理中的應用劉君 (53)
礦山企業節約電能探討吉明忠 (55)
人工砂的生產及在建材行業中的應用李家新 胡曉霞 (57)
計算機應用
虛擬現實技術在礦山系統中的應用管恩吉 郭忠林 吳世劍 (59)
炮孔計算機輔助設計系統研究左靜 (62)
技術交流
眾所周知,天然礦泉水對人體有益,可是由于水資源較少加上國家控制開采,市場上逐漸出現了一些“替代品”——礦物質水。有的產品宣稱不僅給人提供有益元素還能改善新陳代謝,甚至可以清理人體內有害物質。這些礦物質水到底是“何方神圣”,真的像宣傳所說的一樣對人體有這么多的好處嗎?
礦物質水是如何做成的
先說天然礦泉水,是指從地下深處自然涌出的或經人工發掘的、未受污染的地下礦水,它含有一定量的礦物質、微量元素。在通常狀況下,其化學成分、流量、水溫等動態在天然波動范圍內相對穩定,水質的界限指標符合國家標準。而礦物質水是在純凈水的基礎上,加入人工合成礦化液而成,成品水有的具有少量沉淀物,顏色、濁度一般大于天然礦泉水,也有人稱它為人工礦泉水。某世界知名飲料公司的發言人甚至公開承認,礦物質水的基礎來源是自來水。天津市飲用水檢測機構負責人天津質檢院食品中心張華工程師在接受采訪時也稱,現在市場上的純凈水的確都是來自自來水和地下水,而礦物質水則是在純凈水的基礎上進行的再加工。
長期飲用存在風險
張華認為,長期飲用礦泉水對人身體是有益的,而純凈水里面沒有有益物質,長期飲用不僅不能給身體帶來有益元素,反而會使人身體內的PH值紊亂。不過,在非常干凈的純凈水中加入礦物質做成的礦物質水,還沒有檢測機構進行過試驗,證明其對人體有益或者有害。張華認為礦物質水的形成畢竟不是純天然的過程,需要化學加工,對人身體健康來講可能存在一定的風險。因為礦物質水中加入的濃縮礦化液是從巖石中提取的,它和天然礦泉水單純用水浸泡巖石滲入礦物質的過程不同,快速提取需要化學手段。這還是正規礦化液,現在還很難保證所有制作礦物質水的企業使用正規礦化液,也就是說還可能有企業是通過在純凈水中人為添加化學物質來做成礦物質水。
目前還無統一國標
不管是自來水還是礦泉水、純凈水,從水源,到水質,到生產都有一整套完整的標準。但是礦物質水到目前為止依舊沒有國家標準,也未獲得食品安全QS標志。張華坦言,目前企業制作礦物質水,在水里添加多少礦物質,添加什么比例的礦物質,以及添加的礦化液質量等等都是企業說了算。“我們曾受過企業委托檢測礦化液里不同礦物質的比例,我覺得即使礦化液比例搞準了,在添加過程中由于純凈水比重的不同,或者其他原因,可能會讓這個比例產生誤差。”張華說道。但是這個小小的誤差很可能讓添加的這些礦物質對人身體產生不良作用,一些微量元素有害與有益之間的濃度界限指標靠人為加入是十分難把握的。據了解,硒含量為0.01至0.05毫克/升可防癌、抗癌,增強人體免疫功能,但含量大于0.05毫克/升時則會造成硒中毒,碘化物含量為0.2至0.5毫克/升對人體有益,但含量大于0.5毫克/升時則會引發碘中毒,不利于人體健康。
——摘自鳳凰網