稀貴金屬冶金學課程教學內容改革實踐

童碧海，華中勝，姚永林,趙 卓

(安徽工業大學 冶金工程學院，安徽 馬鞍山 243002)

安徽工業大學有色冶金專業是于2011年有色金屬冶金系成立以后開設的一個新專業。稀貴金屬冶金學是有色冶金專業的專業必修課?，F結合我們在教學中的經驗和體會，談幾點在課程內容改革與學生創新能力培養方面所做的工作。

一、目前稀貴金屬冶金學課程存在的問題

稀貴金屬冶金學是全面介紹稀貴金屬冶金過程的原理及工藝的課程，是稀貴金屬冶金方面的骨干課程。該課程存在如下問題：

一是內容覆蓋面廣，不同金屬的冶煉又有其各自特點。稀貴金屬在不同國家的定義不相同，按我國慣例，59個元素被列為稀有金屬，8個元素被列為貴金屬，因此包含的金屬非常之多。該課程目前有《稀有金屬冶金學》(李洪桂，1990年版)和《貴金屬冶金學》(賓萬達，盧宜源，2011年版)兩本教材，雖然稀貴金屬種類繁多，但同族金屬的冶金過程的原理及工藝均大同小異，故稀有金屬選擇了其中的鎢、鉬、鈦、鋯、鉿、鉭、鈮、稀土金屬為代表進行闡述。而貴金屬則選擇了金、銀、鉑族(鋨、銥、鉑、釕、銠、鈀)金屬為代表進行闡述。即便如此，由于這些金屬又具有一些獨特的物理化學性質，分離提純的方法還是有差別，因此需要講述的知識點比較多，內容比較繁雜。目前該課程在大三第二學期授課，共40學時，學時較少，比如中南大學《稀有金屬冶金學》這一版本教材就有64學時(含實驗課)[1-2]。

二是教材內容陳舊，與行業發展及社會需求嚴重脫節。目前使用的《稀有金屬冶金學》教材是1990年版，《貴金屬冶金學》教材是2011年版的。由于教材編寫時間早, 其中許多內容較陳舊, 與現行生產實踐存在較大差別。如我國鎢資源2/3以上是難處理的白鎢礦和黑白混合礦，白鎢礦原料分解的方法教材中主要介紹的是蘇打高壓浸出法、酸分解法和蘇打燒結法，而實際上隨著近年來我國鎢工業的蓬勃發展以及鎢提取冶金的技術進步，出現了酸洗脫磷-帶壓酸分解-堿溶-離子交換工藝，添加磷酸或磷酸鹽的堿壓煮分解法等已產業化的新工藝[3]。在金的冶煉中，教材以較大篇幅重點介紹了混汞法提金的原理及工藝流程，這種對環境污染大的落后工藝，已經非常不適應社會的需求，在行業中也已經很少被采用。但是對目前主流的氰化提金工藝的新進展卻介紹不多。在這樣背景下，學生學習的知識將與現實工業生產嚴重脫節，使學生在進入工作崗位時完全跟不上形勢。

三是與其它專業課重復的內容偏多。比如，鎢冶金一般過程的基本原理，在有色冶金原理中已經有較大篇幅進行講述，而在本課程中又用了10個學時來講；在鎢的提煉、稀土的提煉中都講述了離子交換、有機溶劑萃取法及其設備，在金提取中較大篇幅講述了選礦等內容。很多內容跟有色冶金原理和有色冶金設備等課程重復。這不但增加了講授的課時負擔，更使學生的學習興趣降低，不能突出該課程的重點和特色。

四是探索性問題匱乏，缺少實踐教學環節，對學生創新能力的培養不足。教材中探索性的問題比較少，這首先跟這門課程的特點有關，稀貴金屬冶金學講解冶金的原理但更多的是講解冶金的工藝條件，是人們在長期工程實踐中總結的經驗，導致很多工藝問題回歸到理論往往難以解釋，因此探索性問題比較難提出。這樣導致的后果就是，學生的知識難以成體系，缺乏發散性，難以應對實踐中課程里沒有遇到的問題，缺乏創新的基礎。有色系是新成立的專業，配套的實驗條件還不完備，與之相關的教師科研設施也較少，但是課程中很多工藝過程往往與具體的設備相結合，如果不能接觸到這些設備，沒有直接的觀察，通過想象是沒辦法理解課程中的工藝流程的，只能死記硬背，學習興趣尚且難以提起，更不要說創新能力的培養了[4]。

二、課程教學內容的改革

針對上述問題，我們在教學實踐中，進行了以下課程內容的改革。

第一，精簡內容。鑒于課時有限，將教學內容進行了精簡。稀有金屬冶金部分：不管是從市場需求還是從理論深度及冶煉難度來看，鉭鈮冶金相比于鎢冶金和鈦冶金來說都差一些，并且工藝流程與鎢鈦冶金也有相似之處，因此這部分的內容不在課堂上講解，留給感興趣的學生自學。而高純及致密稀有金屬生產部分與冶金設備課程極其相關，不同金屬間的處理流程差別不大，因此該部分的內容也不在課堂上講解。鋯鉿的性質與鈦的性質存在很多相似的地方，冶金的難度也比鈦冶金的難度低，因此該部分內容留給學生自學。貴金屬冶金部分：貴金屬二次資源的綜合利用，由于對不同組成的二次資源處理方法會根據實際情況做出相應的調整，但大體都是不同金屬冶金方法的組合，方法原理上與純金屬的冶金沒有太大差別，因此不在課堂上講解。與其他現行課程重復的溶劑萃取設備，從陽極泥中提取金銀等內容也在教授時進行簡化處理。

第二，更新內容。針對教材內容陳舊的問題，我們對授課內容進行了更新，將企業現行工藝引入到課程教學中。比如在鎢冶金部分，講解在處理白鎢礦時采用的高堿度高溫高壓分解白鎢礦-堿性萃取的工藝流程及其特點，以及酸洗脫磷-帶壓酸分解-堿溶-離子交換等新工藝[3]，并探討在鎢冶金中低排放高效率鎢提取技術的一些現狀，說明企業在節能減排方面所做的努力，讓學生樹立綠色冶金的觀念。2011年在安徽發現了沙坪溝鉬礦，該礦是安徽省50年來發現的唯一的世界級內生金屬礦床，也是“亞洲第一、世界第二”的特大型鉬礦床，已查明鉬金屬資源量245.94萬噸，潛在經濟價值達數千億元。2012年，金寨縣和安徽省地礦局組建了鉬礦開發股份公司——安徽金沙鉬業有限公司。在人才培養應符合社會需求的背景下，更新并完善鉬冶金的相關內容，比如介紹近年來鉬冶金學上最大的創新鉬熱壓法工藝，用氧氣氧化鉬精礦，可以生產工業氧化鉬或化學級三氧化鉬，該工藝環境友好，不存在煙塵回收與處理問題，鉬資源利用率高，產品質量好，常伴生于輝鉬礦中昂貴的錸得到有效的利用[5-6]。在講授金的氰化提金時介紹目前出現的一些新型的吸附提金材料，以及由此帶來的處理流程上的簡化[7]。介紹行業現狀、相關龍頭企業情況，使學生對行業形成初步認識，為就業做好準備。

第三，提出探索性問題。以探索性問題為依托，在教學中積極調動學生學習熱情。例如在鎢鉬分離方面，讓學生調研鎢鉬分離的原理有哪些。比如利用鉬比鎢更親硫，利用鎢鉬雜多酸解聚后性質上的差異，利用形成同多酸條件的差異等都可以將鎢鉬分離[8]，讓學生從原理上了解到不同工藝的不同之處，以及各種工藝的優缺點，把學生的思路打開，從根本上思考冶金新工藝是如何開發出來的。在鈦冶金課程中，鈦的制取采用四氯化鈦的活潑金屬還原法及電解還原法。但上課時我們讓學生計算二氧化鈦還原的熱力學數據，再討論直接用二氧化鈦還原的可能性。進而讓學生了解到目前國內外科學家對直接從TiO2中制取鈦都非常感興趣[9-10]。通過對這些先進工藝的了解，開闊學生視野，提高學習興趣。教學中經常提出探索性問題，并加以引導和討論，增加課程學習的深度，激發學生學習的熱情。

第四，增加實驗教學。為了加深學生對工藝的理解，在另一門實驗課中增設了“溶劑萃取法從鎢酸鈉溶劑制取鎢酸銨溶液”的實驗，讓學生了解溶劑萃取的流程及設備，培養學生動手能力，加深對設備的認識和對工藝的理解。組織學生參觀有色教研室的設備，比如高壓浸出設備、熔鹽電解設備、高溫煅燒設備以及成分分析檢測設備，使其了解設備構造，并結合教材講解在相關冶金流程中的使用方法，使學生對設備有較為直觀的認識。

三、結語

通過對稀貴金屬冶金學課程內容的改革，保留了現行教材的優點，同時又補充行業最新研究成果，培養學生的學習興趣。通過教學網站提供的閱讀材料，設備流程動畫來擴展學生的視野，提高學生綜合素質。通過實驗教學及探索性學習培養學生的邏輯思維能力、實踐能力和創新能力，使本校的畢業生在就業市場上更有競爭力。