《生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用》課程教學(xué)方法探索

朱曉波 李望 張傳祥 張乾 張玉德

摘 要：礦物加工工程是處理各類礦產(chǎn)資源回收有用成分的工程技術(shù)學(xué)科。隨著金屬礦、非金屬礦和煤炭資源的迅速開采，一批低品位、細(xì)、貧、雜的礦產(chǎn)資源急需處理，傳統(tǒng)的重、磁、浮選等選礦作業(yè)難以滿足要求，化學(xué)選礦和生物浸出的作用日益突出，因此，該文敘述了開設(shè)《生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用》課程的意義，分析了《生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用》課程的教學(xué)方法，強(qiáng)調(diào)了該課程理論教學(xué)—試驗(yàn)分析—實(shí)踐講解相結(jié)合的重要性。

關(guān)鍵詞：教學(xué)方法 理論—試驗(yàn)—實(shí)踐 生物技術(shù) 礦物加工工程

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（b）-0244-01

礦物加工工程學(xué)科隸屬于礦業(yè)工程一級(jí)學(xué)科，河南理工大學(xué)礦物加工工程專業(yè)的人才培養(yǎng)包括煤、金屬礦和非金屬礦的選礦及深加工等方向[1]。生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用是礦物加工工程專業(yè)的主要選修課程。該課程的開設(shè)可以拓寬礦物加工工程專業(yè)學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的就業(yè)面和增加考研高校的選擇，促使學(xué)生了解礦物加工工程的國際前沿現(xiàn)狀，具有重要的意義。

1 生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程意義

1.1 生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程簡介

煤炭是我國的主要能源，大規(guī)模開發(fā)利用和高硫含量也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。金屬、非金屬等礦產(chǎn)資源的日益匱乏，低品位礦產(chǎn)資源的開采加工利用對(duì)環(huán)境造成了巨大的破壞。因此，生物技術(shù)作為一種環(huán)保型生產(chǎn)工藝得到了國內(nèi)外企業(yè)、高校和學(xué)者們的廣泛關(guān)注。對(duì)于特貧、特細(xì)、特雜的礦石或尾礦，向物理選礦提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，化學(xué)浸出和生物技術(shù)顯得越來越重要。

該課程主要講述生物技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀、原理、工藝及應(yīng)用現(xiàn)狀等內(nèi)容，難點(diǎn)是微生物選礦工藝的選取、影響因素和作用原理的分析。通過本課程的教學(xué)，可以讓學(xué)生掌握目前國內(nèi)外先進(jìn)的選礦技術(shù)、生物選礦原理及相應(yīng)的選礦設(shè)備、典型的生物選礦工藝流程及應(yīng)用實(shí)例，為拓寬學(xué)生專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)其國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力奠定基礎(chǔ)。

1.2 開設(shè)生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程意義

生物技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用是化學(xué)選礦的拓展，與金屬礦和煤的物理選礦緊密結(jié)合。學(xué)生通過學(xué)習(xí)選礦學(xué)后，對(duì)煤和金屬礦的物理選礦有一定的基礎(chǔ)。對(duì)于稀貴金屬如金、鈾、鑭等，其經(jīng)過常規(guī)選礦后，尾礦中依然含有部分貴金屬；此外煤經(jīng)過洗選以后，通?；曳值玫搅擞行Ы档?，但其中的硫較難脫除，這是大氣污染的根源。生物技術(shù)主要是利用含有氧化鐵硫桿菌浸出廢石中金、銅、鈾等有價(jià)元素；利用氧化鐵硫桿菌有效脫除煤中的硫，降低環(huán)境污染。微生物藥劑對(duì)人體無害，又可被生物降解，無二次污染，能耗少，因而具有廣闊的發(fā)展前途[2]。礦物加工工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，該課程是選礦學(xué)的延續(xù)，可以拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面，開設(shè)生物技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用課程具有重大意義。

2 生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程教學(xué)方法

高等學(xué)校工科院系是培養(yǎng)工程師的搖籃，要求學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和解決實(shí)際工程問題的能力。經(jīng)過幾年的摸索，在教學(xué)過程中，作者主要采用以下三種教學(xué)方法相結(jié)合，取得了良好的教學(xué)效果。

2.1 理論教學(xué)

理論教學(xué)是本科生思維能力培養(yǎng)的重點(diǎn)，也是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。該課程的基礎(chǔ)理論涉及微生物學(xué)的部分，如果教師只是按照課本內(nèi)容講授，學(xué)生將不能完全理解和掌握此部分基礎(chǔ)理論，因此，教師改變教學(xué)思路和教學(xué)方法是必需的。生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的課程難點(diǎn)和重點(diǎn)包括微生物基礎(chǔ)理論、生物浸出機(jī)理和各種礦石貴金屬提取與煤炭微生物脫硫。在講授這些機(jī)理過程中，加入相關(guān)視頻和模型的講解，使得學(xué)生更加充分的掌握該工藝過程和理解相關(guān)理論的精髓。

2.2 試驗(yàn)分析

學(xué)習(xí)該課程的細(xì)菌培養(yǎng)和馴化時(shí)，同步帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)講解。對(duì)氧化鐵硫桿菌的采集、分離與培養(yǎng)進(jìn)行了重要講授和分析，有利于學(xué)生更好的掌握微生物的生長繁殖和馴化機(jī)理。帶領(lǐng)學(xué)生取含有細(xì)菌的酸性坑水，將細(xì)口瓶、洗凈并配好膠塞，用牛皮紙包扎好瓶口，置于烘箱滅菌，冷卻后可作為細(xì)菌取樣瓶。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室將配好的培養(yǎng)基用蒸汽滅菌，在無菌操作下分裝于數(shù)個(gè)已洗凈并滅菌的三角瓶中。將培養(yǎng)基和水樣加到三角瓶中靜置培養(yǎng)。細(xì)菌生長繁殖使三角瓶中培養(yǎng)基的顏色由淺綠變?yōu)榧t棕色，最后在瓶底出現(xiàn)高鐵沉淀。選擇變化最快，顏色最深的三角瓶，在瓶中取1 mL培養(yǎng)液，接種到裝有新培養(yǎng)基的三角瓶中，同樣培養(yǎng)。培養(yǎng)液將比頭一次更快的變紅棕色。按同樣辦法反復(fù)轉(zhuǎn)移培養(yǎng)10次以上。學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論之后，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)的操作，有利于學(xué)生加深對(duì)微生物的基礎(chǔ)理論的理解和掌握

2.3 實(shí)踐講解

在講授該課程時(shí)，筆者通過介紹湖南省常寧縣柏坊銅鈾礦和廣西平南縣六嶺金礦等國內(nèi)大型稀貴金屬提取工藝的現(xiàn)狀、特色以及存在的問題，使得學(xué)生更好的理解和掌握生物技術(shù)在礦物加工工程中的應(yīng)用。比如：作者舉例柏坊銅鈾礦的微生物浸出工藝，經(jīng)過視頻和照片等渠道介紹了該工藝的處理原料特點(diǎn)，其為選別尾礦、冶煉爐渣和井下大量貧礦；菌種取自安徽省銅官山銅礦的醉性礦坑水中，為氧化亞鐵硫桿菌；待浸出過程穩(wěn)定以后，則用置換沉淀銅以后的母液經(jīng)細(xì)菌氧化再生，然后送回滲濾浸出池；銅和鈾采用離子交換法分離，回收鈾以后的尾液再用廢鐵置換法回收銅。教學(xué)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，踴躍發(fā)言，甚至積極聯(lián)系生產(chǎn)單位咨詢生產(chǎn)現(xiàn)狀，并考慮去該工作單位實(shí)習(xí)就業(yè)。

3 結(jié)語

近年來，筆者在礦物加工工程專業(yè)課教學(xué)實(shí)踐中，逐漸總結(jié)和摸索，最終形成了生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用的專業(yè)課教學(xué)方法。課程的講授結(jié)合了理論教學(xué)、試驗(yàn)分析和實(shí)踐講解三部分內(nèi)容，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，掌握基礎(chǔ)理論的能力強(qiáng)，能夠發(fā)現(xiàn)和解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐問題。所以，采用上述教學(xué)方法進(jìn)行講授生物技術(shù)在礦物加工工程中應(yīng)用是合理和成功的。

參考文獻(xiàn)

[1]張傳祥，張玉德，馬名杰，等.礦物加工工程學(xué)科建設(shè)過程中存在的問題及對(duì)策[J].河南化工，2010，27（11）：57-60.

[2]魏德洲.生物技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用[M]，冶金工業(yè)出版社，2008.