稀贵金属冶金学课程教学内容改革实践

童碧海，华中胜，姚永林,赵 卓

(安徽工业大学 冶金工程学院，安徽 马鞍山 243002)

安徽工业大学有色冶金专业是于2011年有色金属冶金系成立以后开设的一个新专业。稀贵金属冶金学是有色冶金专业的专业必修课。现结合我们在教学中的经验和体会，谈几点在课程内容改革与学生创新能力培养方面所做的工作。

一、目前稀贵金属冶金学课程存在的问题

稀贵金属冶金学是全面介绍稀贵金属冶金过程的原理及工艺的课程，是稀贵金属冶金方面的骨干课程。该课程存在如下问题：

一是内容覆盖面广，不同金属的冶炼又有其各自特点。稀贵金属在不同国家的定义不相同，按我国惯例，59个元素被列为稀有金属，8个元素被列为贵金属，因此包含的金属非常之多。该课程目前有《稀有金属冶金学》(李洪桂，1990年版)和《贵金属冶金学》(宾万达，卢宜源，2011年版)两本教材，虽然稀贵金属种类繁多，但同族金属的冶金过程的原理及工艺均大同小异，故稀有金属选择了其中的钨、钼、钛、锆、铪、钽、铌、稀土金属为代表进行阐述。而贵金属则选择了金、银、铂族(锇、铱、铂、钌、铑、钯)金属为代表进行阐述。即便如此，由于这些金属又具有一些独特的物理化学性质，分离提纯的方法还是有差别，因此需要讲述的知识点比较多，内容比较繁杂。目前该课程在大三第二学期授课，共40学时，学时较少，比如中南大学《稀有金属冶金学》这一版本教材就有64学时(含实验课)[1-2]。

二是教材内容陈旧，与行业发展及社会需求严重脱节。目前使用的《稀有金属冶金学》教材是1990年版，《贵金属冶金学》教材是2011年版的。由于教材编写时间早, 其中许多内容较陈旧, 与现行生产实践存在较大差别。如我国钨资源2/3以上是难处理的白钨矿和黑白混合矿，白钨矿原料分解的方法教材中主要介绍的是苏打高压浸出法、酸分解法和苏打烧结法，而实际上随着近年来我国钨工业的蓬勃发展以及钨提取冶金的技术进步，出现了酸洗脱磷-带压酸分解-碱溶-离子交换工艺，添加磷酸或磷酸盐的碱压煮分解法等已产业化的新工艺[3]。在金的冶炼中，教材以较大篇幅重点介绍了混汞法提金的原理及工艺流程，这种对环境污染大的落后工艺，已经非常不适应社会的需求，在行业中也已经很少被采用。但是对目前主流的氰化提金工艺的新进展却介绍不多。在这样背景下，学生学习的知识将与现实工业生产严重脱节，使学生在进入工作岗位时完全跟不上形势。

三是与其它专业课重复的内容偏多。比如，钨冶金一般过程的基本原理，在有色冶金原理中已经有较大篇幅进行讲述，而在本课程中又用了10个学时来讲；在钨的提炼、稀土的提炼中都讲述了离子交换、有机溶剂萃取法及其设备，在金提取中较大篇幅讲述了选矿等内容。很多内容跟有色冶金原理和有色冶金设备等课程重复。这不但增加了讲授的课时负担，更使学生的学习兴趣降低，不能突出该课程的重点和特色。

四是探索性问题匮乏，缺少实践教学环节，对学生创新能力的培养不足。教材中探索性的问题比较少，这首先跟这门课程的特点有关，稀贵金属冶金学讲解冶金的原理但更多的是讲解冶金的工艺条件，是人们在长期工程实践中总结的经验，导致很多工艺问题回归到理论往往难以解释，因此探索性问题比较难提出。这样导致的后果就是，学生的知识难以成体系，缺乏发散性，难以应对实践中课程里没有遇到的问题，缺乏创新的基础。有色系是新成立的专业，配套的实验条件还不完备，与之相关的教师科研设施也较少，但是课程中很多工艺过程往往与具体的设备相结合，如果不能接触到这些设备，没有直接的观察，通过想象是没办法理解课程中的工艺流程的，只能死记硬背，学习兴趣尚且难以提起，更不要说创新能力的培养了[4]。

二、课程教学内容的改革

针对上述问题，我们在教学实践中，进行了以下课程内容的改革。

第一，精简内容。鉴于课时有限，将教学内容进行了精简。稀有金属冶金部分：不管是从市场需求还是从理论深度及冶炼难度来看，钽铌冶金相比于钨冶金和钛冶金来说都差一些，并且工艺流程与钨钛冶金也有相似之处，因此这部分的内容不在课堂上讲解，留给感兴趣的学生自学。而高纯及致密稀有金属生产部分与冶金设备课程极其相关，不同金属间的处理流程差别不大，因此该部分的内容也不在课堂上讲解。锆铪的性质与钛的性质存在很多相似的地方，冶金的难度也比钛冶金的难度低，因此该部分内容留给学生自学。贵金属冶金部分：贵金属二次资源的综合利用，由于对不同组成的二次资源处理方法会根据实际情况做出相应的调整，但大体都是不同金属冶金方法的组合，方法原理上与纯金属的冶金没有太大差别，因此不在课堂上讲解。与其他现行课程重复的溶剂萃取设备，从阳极泥中提取金银等内容也在教授时进行简化处理。

第二，更新内容。针对教材内容陈旧的问题，我们对授课内容进行了更新，将企业现行工艺引入到课程教学中。比如在钨冶金部分，讲解在处理白钨矿时采用的高碱度高温高压分解白钨矿-碱性萃取的工艺流程及其特点，以及酸洗脱磷-带压酸分解-碱溶-离子交换等新工艺[3]，并探讨在钨冶金中低排放高效率钨提取技术的一些现状，说明企业在节能减排方面所做的努力，让学生树立绿色冶金的观念。2011年在安徽发现了沙坪沟钼矿，该矿是安徽省50年来发现的唯一的世界级内生金属矿床，也是“亚洲第一、世界第二”的特大型钼矿床，已查明钼金属资源量245.94万吨，潜在经济价值达数千亿元。2012年，金寨县和安徽省地矿局组建了钼矿开发股份公司——安徽金沙钼业有限公司。在人才培养应符合社会需求的背景下，更新并完善钼冶金的相关内容，比如介绍近年来钼冶金学上最大的创新钼热压法工艺，用氧气氧化钼精矿，可以生产工业氧化钼或化学级三氧化钼，该工艺环境友好，不存在烟尘回收与处理问题，钼资源利用率高，产品质量好，常伴生于辉钼矿中昂贵的铼得到有效的利用[5-6]。在讲授金的氰化提金时介绍目前出现的一些新型的吸附提金材料，以及由此带来的处理流程上的简化[7]。介绍行业现状、相关龙头企业情况，使学生对行业形成初步认识，为就业做好准备。

第三，提出探索性问题。以探索性问题为依托，在教学中积极调动学生学习热情。例如在钨钼分离方面，让学生调研钨钼分离的原理有哪些。比如利用钼比钨更亲硫，利用钨钼杂多酸解聚后性质上的差异，利用形成同多酸条件的差异等都可以将钨钼分离[8]，让学生从原理上了解到不同工艺的不同之处，以及各种工艺的优缺点，把学生的思路打开，从根本上思考冶金新工艺是如何开发出来的。在钛冶金课程中，钛的制取采用四氯化钛的活泼金属还原法及电解还原法。但上课时我们让学生计算二氧化钛还原的热力学数据，再讨论直接用二氧化钛还原的可能性。进而让学生了解到目前国内外科学家对直接从TiO2中制取钛都非常感兴趣[9-10]。通过对这些先进工艺的了解，开阔学生视野，提高学习兴趣。教学中经常提出探索性问题，并加以引导和讨论，增加课程学习的深度，激发学生学习的热情。

第四，增加实验教学。为了加深学生对工艺的理解，在另一门实验课中增设了“溶剂萃取法从钨酸钠溶剂制取钨酸铵溶液”的实验，让学生了解溶剂萃取的流程及设备，培养学生动手能力，加深对设备的认识和对工艺的理解。组织学生参观有色教研室的设备，比如高压浸出设备、熔盐电解设备、高温煅烧设备以及成分分析检测设备，使其了解设备构造，并结合教材讲解在相关冶金流程中的使用方法，使学生对设备有较为直观的认识。

三、结语

通过对稀贵金属冶金学课程内容的改革，保留了现行教材的优点，同时又补充行业最新研究成果，培养学生的学习兴趣。通过教学网站提供的阅读材料，设备流程动画来扩展学生的视野，提高学生综合素质。通过实验教学及探索性学习培养学生的逻辑思维能力、实践能力和创新能力，使本校的毕业生在就业市场上更有竞争力。