新工科多元融合实习教学模式探索——以中国矿业大学矿物加工工程专业为例

基于新工科建设理念,紧扣新工科教育和工程专业认证要求,从矿物加工工程专业实习教学模式现状和存在的问题出发,以多层次、多阶段和多维度深度融合为思路,探索构建了课程思政、安全教育、线上教学、线下实训和虚拟仿真五位一体的多元融合实习教学模式。实践证明,多元融合实习教学模式能够有效激发学生对专业的学习兴趣,提升学生精神面貌、认真程度和综合能力,提高实习教学效果,保障了“双一流”专业的实习教学质量。

基于调查反馈机制的研究生创新人才培养方案修订——以中国矿业大学化工过程机械专业为例

为提高创新人才培养质量,文章以中国矿业大学化工过程机械专业为例,结合当前研究生创新人才培养的现状,通过学科师生调查、教学质量评价开展内部调查,借助毕业生反馈机制、社会反馈机制进行外部调查,构建了内、外部联合的调查反馈机制,然后以反馈结果为依据,最后提出了化工过程机械专业研究生创新人才培养方案的修订工作,即调整学科研究生培养目标,重构与培养目标相适应的课程体系,健全创新人才培养质量控制体系。

一流人才实践教学模式的研究与实践——以中国矿业大学矿物加工工程专业为例

一流人才的培养是中华民族复兴的重要组成部分,而工科人才的实践、创新能力以及国际竞争力是保障一流工科人才高质量培养的关键。中国矿业大学矿物加工工程专业构建了基于目标导向的“四抓手、三层次、三维度”的实践教育体系,强化了学生实践创新能力的培养,并以此为抓手,通过校内外“校企双师培养模式”,开展校企协同育人;通过探索国际化实习实训及课程拓展,构建了“认识实习-生产实习-课程拓展”层次化的海外实习模式;同时,开发了一系列优质实践教学资源,改善了实践教学效果和学生自主学习的积极性。研究以“课程体系-理论课程内容-实践教学-课外活动-基地保障”的形式,形成了专业拓展、创新实践和国际竞争的三大课程体系,期间形成了一大批高水平教学成果,教师团队、教师发展、学生能力均有了大幅度提升。

CO_(2)间接矿化工业固废制备多晶型碳酸钙研究进展

CO_(2)和工业固体废弃物的排放量逐年上升,威胁人类的生存和发展,世界各国迫切寻求降碳减排的解决路径。研究人员基于钙、镁元素与CO_(2)反应生成稳定的碳酸盐反应,开发出一系列CO_(2)矿化工艺,实现CO_(2)的永久封存。为实现CO_(2)的大规模封存和含钙固废的高值化利用,降低矿化成本,选取廉价易得的含钙工业固体废弃物为矿化原料,从多晶型微纳米碳酸钙的制备入手,总结了含钙工业固废浸取和CO_(2)间接矿化的最新研究进展,介绍了含钙工业固废间接矿化常用的浸取剂,并着重分析了间接矿化制备微纳米碳酸钙时反应条件和晶型控制剂对碳酸钙晶型和形貌产生的影响,对其控制原理进行了解释说明,总结了CO_(2)间接矿化含钙固废当前存在的技术难点,展望了未来的研究重点。国内外结果表明,调变温度、pH、搅拌速率以及CO_(2)通气速率等矿化反应条件或添加晶型控制剂能有效控制碳酸钙的晶型、形貌和尺寸。利用含钙工业固体废弃物间接矿化CO_(2)制备微纳米碳酸钙能够满足不同领域对碳酸钙的使用要求,能带来经济效益和环境效益,具有广阔的发展前景。

煤化工水处理污泥对准东次烟煤热解和燃烧及气化性能的影响

解析煤化工水处理污泥(YS)的组成结构、微观形貌及官能团种类,探究不同实验气氛下其对准东次烟煤(ZSBC)热反应性能的影响,对于合理处置煤化工水处理污泥并实现其资源化利用具有较大现实意义。以ZSBC、YS和Y_(1)Z_(9)(YS与ZSBC按质量比为1∶9混合得到的样品)为研究对象,通过改变热量实验的气体氛围,研究不同反应气氛下YS对ZSBC热反应性能的影响。结果表明:ZSBC较YS富含固定碳和挥发分,而YS中的灰分含量较高且主要组成为含P,Ca和Fe等元素的化合物;YS的官能团种类较ZSBC的官能团种类更加丰富,且YS中主要为脂肪族化合物,而ZSBC中含有大量的芳香族化合物;惰性气氛下,YS的掺杂可以降低快速热解阶段(405℃~485℃)ZSBC活化能并增加指前因子,加快了Y_(1)Z_(9)在405℃~485℃温度段的反应进程;在氧化性气氛下,YS的掺杂可使ZSBC的着火点从475℃下降到443℃,综合燃烧特性指数(S)、燃烧稳定性指数(D)以及燃烧特性因子(A_(c))都得到增加;YS的掺杂可以降低380℃~550℃温度段ZSBC活化能并增加指前因子,促进Y_(1)Z_(9)在此温度段的燃烧反应;在二氧化碳气氛下,Y_(1)Z_(9)的平均初始反应性指数(R_(i))、反应性指数(R_(f))和平均终止反应指数(R_(s))均低于ZSBC的相应参数,表明YS的掺杂会延缓ZSBC的气化反应进程。

导师团队制下化工类研究生国际化培养模式探索与实践

提升研究生国际化水平是高校服务国家发展战略、推进“双一流”建设、培养具有全球意识和创新能力高水平人才的必然选择。以中国矿业大学化学工程与技术学科为例,本文分析了化工类研究生的国际化培养现状,通过建设国际化导师团队、营造国际化学术氛围、深化国际化交流合作和优化师生导学关系等举措,构建了以导师科研团队为基础的化工类研究生国际化培养新模式,可为研究生教育深化改革提供参考。

浅谈本科生应如何开展创新创业项目——以化工组项目为例

大学生应积极响应国家号召,充分利用高校提供各类资源,申报大学生创新创业训练项目,从而科研实践中不断提高个人创新创业能力。项目组成员在经过大量文献资料的阅读、专业课程的学习后,选择以膜处理污水处理工艺为切入点,研究钙镁离子阻垢产物的相关特性。此次科研实践活动让项目组成员收获颇多,在锻炼个人科研综合素质的同时,也教会了成员们科研工作离不开团队合作的理念,为项目组成员今后学习工作产生深远影响。

新工科建设中矿物加工工程专业升级改造之路--以中国矿业大学为例

基于新经济下新工科建设的要求,原有矿业类优势学科矿物加工工程专业也面临着升级改造的需要。为此,中国矿业大学矿物加工工程专业进行了一系列的改革,以校内强化基础实验、校外强化国家级实践教育中心内涵建设为抓手,进行了企业深度参与人才培养、校企协同育人的专业升级改造,以满足新时代对工程人才质量的要求,引领国内同类工科专业。

美国煤气化工艺现状及对中国气化技术的启示

文章针对我国煤化工的未来重点发展方向,分别对美国和中国煤气化工艺进行分析,通过对中美两国煤气化技术进行深入对比,分析得出美国煤气化技术的优势以及未来煤气化工艺的发展趋势,为中国自主创新开发煤气化工艺提供借鉴。

化工专业多元化人才培养研究与实践

化工行业作为我国国民经济发展的支柱产业,正面临向绿色、低碳、高端、新型方向升级转型,对多元化人才的需求刻不容缓。作者结合我国高校化工专业培养现状,提出从理论教学、实验实践和师资队伍培养三个方面出发,将学生培养成为专业多元化人才,以满足我国化工发展的需求。

新工科背景下化工设计信息化教学改革与实践

化工设计是化工类专业培养学生工程实践能力的一门专业核心课程。在新工科背景下化工设计教学团队构建了以学生为中心的课前、课中和课后多层次信息化教学模式。经过几年教学实践发现,信息化教学改革和实践有助于及时了解学生学习难点,显著提高了学生的学习主动性和师生以及生生之间的互动性,增强了学生的工程实践能力和团队工作精神,教学效果比传统教学明显提高,有效促进了工程教育认证培养目标的达成。

矿业特色研究生课程案例库建设与教学实践——以“试验设计与数据处理”为例

文章从研究生教育高质量发展内涵出发,针对课程案例少、学生学习主动性差的教学问题,以矿业工程一流学科高水平科研成果快速转化为优质教学资源为思路,通过案例筛选、收集和制作,建设了高质量发展背景下矿业特色“试验设计与数据处理”研究生课程案例库,开展了案例教学实践,显著提升了整体教学质量,为矿业类专业拔尖创新型人才培养提供了参考。

基于理论与实践深度融合的“化工安全与环境”教学探索

“化工安全与环境”是一门理论性与实践性都很强的专业课程,旨在为社会培养综合型高素质的化工专业人才。为充分贯彻“以学生为中心”的教学理念,作者基于该课程教学过程中存在的问题,提出并探索了理论与实践深度融合式教学模式,揭示了理论与实践相结合在“化工安全与环境”中的作用,为进一步提高学生实践能力、创新能力和自主学习能力奠定了基础。

基质Lewis酸性调控及其催化轻烃裂化反应性能

催化剂分子筛和基质的合理匹配是提高石脑油催化裂化制低碳烯烃产量的最有效路径之一,但是基质表面Lewis酸性对裂化反应的影响尚未明确。本研究通过硼和锌改性γ-Al_(2)O_(3)和锡改性KIT-6介孔氧化硅材料调变表面的Lewis酸,研究基质及其与ZSM-5分子筛配合使用时催化正庚烷和1-己烯裂化制低碳烯烃的性能。采用XRD、TEM、N2物理吸附-脱附以及NH3-TPD等方法探讨了改性γ-Al_(2)O_(3)和KIT-6的结构性质和表面酸性质。结果表明,B可以降低γ-Al_(2)O_(3)的表面Lewis酸性(酸量和酸强度),而Zn可以增强其表面酸性;此外,Sn可以提高有序介孔KIT-6表面Lewis酸性。催化裂化反应结果表明,当基质单独使用时,随基质表面Lewis酸性增强,轻烃反应活化能降低且转化率升高;当基质与ZSM-5配合使用时,基质在上分子筛在下的双床层排布方式对应的转化率最高,且随基质Lewis酸性增强,轻烃转化率升高,但Lewis酸性过强会加速氢转移反应,降低低碳烯烃的选择性。

流场涡旋中颗粒碰撞黏附机制的CFD-DEM(XDLVO)模拟

混凝装备中流场的涡旋特征是影响煤泥水等微细颗粒絮凝效果的关键因素之一。为解析流场涡旋影响颗粒混凝碰撞与黏附机制,以圆柱绕流产生的涡街为代表性涡旋流场,采用CFD方法模拟了流速和圆柱直径对流场涡旋强度和尺度的影响;引入XDLVO理论辅助描述离散元方法中颗粒间的相互作用力,对粒径为25~100μm颗粒在上述流场中的碰撞与黏附过程进行CFD-DEM模拟,并试验验证。结果表明,在流速0.06~0.12 m/s、圆柱直径2~6 mm、雷诺数为120~720条件下,圆柱绕流场中的涡旋半径(r)与圆柱直径(D)的关系近似为r=0.133 3D+0.421 4,与流速无显著相关性;涡旋中心的最大涡量与流速成正比,涡旋强度与圆柱直径的2次方正相关。CFD-DEM(XDLVO)模拟方法获得的黏附聚集体的特征参数与试验结果吻合较好,说明其可较准确地描述圆柱绕流场中颗粒的碰撞与黏附过程。对流场涡旋分布特征和聚集体在流场分区中分布特征的分析表明,流场中的涡旋通过惯性离心力使颗粒远离涡旋中心向涡旋周边的黏性剪切区富集,在改变颗粒运动方向的同时,增加了颗粒在黏性区的局部浓度,从而提高了颗粒的碰撞概率,有效促进了颗粒的黏附并大。当涡旋尺度为物料粒径的10倍左右时最有利于颗粒的碰撞黏附,因此可根据应用场景的物料粒度来优化设计绕流圆柱直径,使其达到最好的黏附效果。

矿物加工学-浮选课课程思政教学改革与探索

立德树人是教育的根本任务,将思想政治教育融入课程教学内容和教学过程,是实现“三全育人”目标的有效手段。以矿物加工学-浮选课程为例,围绕“思想引领、知识传授、能力提升”三位一体的课程建设目标,构建知识、能力和素质三层次教学目标,重组知识模块,实现教学内容对课程目标的有效支撑,并深入挖掘课程的德育内涵和元素,设计和优化教学的各个环节,把社会主义核心价值理念融入教育教学全过程,以期为课程思政建设工作提供启发。

基于新工科立体改造协同作用的能源化学工程专业“双碳”工程人才培养模式探究

在“双碳”目标背景下,中国的能源战略正面临着重大转型,高校能源化工类专业的立体改造迫在眉睫。中国矿业大学能源化学工程专业聚焦新能源领域,以可再生能源化工、化学储能工程、二氧化碳转化利用为发展方向,以工程教育认证为导向,结合国家“双碳”战略对人才的需求,构建符合认证标准的“双碳”特色课程体系、实践平台和科研创新队伍,实施基于新工科立体改造协同作用的“双碳”工程人才培养模式。这些工作对推进高校的新工科建设、支撑国家“双碳”战略的实施具有重要的作用。

面向一流本科专业要求的实践教学环节思政元素融入与实践

实习实践是高等教育的重要环节。在实习实践教学中融入思政元素,实现能力锻炼与价值引领相统一,有助于培养“德才兼备,为我所用”的高素质人才。中国矿业大学过程装备与控制工程专业(以下简称“过控专业”)面向国家级一流专业建设要求,充分利用基层党建经验,从教学大纲设计到实习实践具体实施过程充分挖掘和融入思政元素,开展了卓有成效的探索和实践,为新形势下实习实践环节课程思政改革提供了新的思路和借鉴。

煤的结构基因与煤基碳材料构建研究进展

“双碳”目标的实现必将带来煤炭作为燃料用量的迅速减少,寻找煤炭的高附加值利用途径是煤炭行业可持续发展的迫切需求。简要介绍了基于单原子组装的无烟煤催化石墨化研究和焦炭催化石墨化研究,以及碳化硅炉炉芯石墨产品和特征,其晶体片径可达100um及以上,且受煤及煤基中间体结构的影响较少。重点介绍了无烟煤、烟煤、褐煤的结构特征与碳材料构建,研究发现煤的结构基因对煤基碳材料的构建有着决定性影响。无烟煤高固定碳含量的稳固碳结构有利于形成高强度的多孔炭和增碳补强剂等碳材料,无烟煤基高温石墨片径在几微米左右,片层平行度较差、交叉较多,适用于制备大规格炭电极的多晶石墨电极、电解槽、化学惰性通道。以烟煤为原料的煤沥青和焦炭中的炭青质是构成褶皱石墨的良好前驱体,煤沥青经针状焦石墨化因包含晶体液相生长过程,晶体片径尺寸可达数十微米以上,所形成的褶皱石墨经球团和浸渍包覆可以作为锂离子电池良好的负极储锂材料;焦炭中非晶态的固定碳也是制备硬碳材料的良好原料。褐煤稀疏的大分子架构和多孔颗粒形态有利于浸渍类碳材料的构建,是制备催化剂载体的优质原料。

基于数据生命周期的煤泥浮选智能控制技术研究进展

随着国家政策和新一代人工智能技术的持续牵引,矿山智能化研究取得突破,其中,选煤厂智能化建设受到高度关注,煤泥浮选智能控制技术一直是阻碍选煤厂智能化建设的关键瓶颈之一。以煤泥浮选数据生命周期为主线,从浮选精煤/尾煤灰分在线预测、浮选药剂智能添加和煤泥浮选系统智能决策3个角度综述了煤泥浮选智能控制技术的研究进展,并展望未来煤泥浮选智能控制技术发展趋势。浮选精煤灰分在线预测困难重重,单一视觉特征信息并不可靠,尾矿灰分的预测技术相对更加成熟可靠;浮选药剂添加量受多个过程变量同时制约,模型性能在整个工况区间的自适应性和泛化能力还需进一步提升;当前浮选工业系统智能控制技术的进一步发展严重受限于浮选精煤/尾煤灰分等指标的预测精度、传感器检测精度、药剂添加精度等因素。浮选过程数据集维度更高,难以建立可靠的知识库,以深度学习为代表的新一代人工智能技术能适应这类数据结构。此外,已有浮选监测系统只针对特定矿物,唯一性较高。未来浮选智能控制系统应集中攻克指标预测、传感器检测精度等方面限制,建立多煤种、模板化的煤泥浮选智能控制资料大数据集和大模型。