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研究方向和学科介绍

信息来源: 本站原创 发布日期: 2016-10-18浏览次数:

一、重点实验室简介

省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室于2014年2月11日由科技部和云南省人民政府联合下文批准成立,实验室建设计划任务书于2015年1月15日通过了专家预论证(论证意见见附录)。实验室成立以来在科学研究、机制体制、人才培养和队伍建设、合作交流与对外开放等方面取得了较为显著的成果(代表性成果见附录)。建设两年以来,在硫化矿浮选流体包裹体效应及机制研究、有色金属硫化矿浮选表面活化机理与界面作用机制、能量转化机制和富氧熔池熔炼强化机理以及冶金物料微波介电特性测试方法等领域均取得一定的理论突破。实验室新增国家级项目50余项,发表SCI收录论文120余篇,新增国家授权发明专利70余件,荣获国家科技进步二等奖1项,省部级一等奖5项;入选云南省科技领军人才1人、新增教育部长江学者特聘教授1人、百千万人才2人、国务院政府特殊津贴专家1人、云南省中青年学术和技术带头人后备人才2人。经过两年建设,在复杂有色金属资源清洁利用领域,实验室已初步建设成为开展高水平基础研究与应用基础研究、高水平人才培养与聚集、国际交流与合作的创新研究基地。

二、实验室的五年建设目标和主要任务

2.1 建设目标

未来五年实验室将紧紧围绕云南省富有的铜、铅、锌、锡、镍、稀有稀散等复杂金属矿产资源(如:东川氧化铜矿、兰坪复杂铅锌矿、文山都龙多金属锌锡铟矿、大红山铜铁复合矿、元江红土镍矿等),开展复杂有色金属多元体系的组元交互作用与分离机制、矿相重构与金属资源提取过程的分子行为与调控、氧气在有色金属冶金过程中的作用及物质/能量协调机制等关键科学问题的研究,形成复杂有色金属矿物分选、真空冶金、外场强化与节能等领域基础理论体系及核心关键技术。通过技术转移和扩散,释放云南省及我国西部地区有色金属矿产资源总量约15%;实现技术运用相关企业废渣、废水、废气达标排放,能量利用率提高10~15%;支撑云南省及我国西部地区有色矿冶产值总量超过2000亿元。

2.2 主要任务

1)实验室将紧紧围绕复杂有色金属资源清洁利用主题,主攻多组元矿物分选与提取、真空分离与提纯、非常规冶金、冶炼过程强化与节能四个特色优势研究方向,力争在复杂难处理有色金属资源高效分离与提取相关的基础理论取得新突破。

2完善和扩充实验室基础平台,构建多学科互容、设备精良、功能强大、运行高效的科研创新平台,形成重点学科与重点基地的有机结合、人才培养与科技创新的有机结合、共享开放与自主创新结合的支撑体系。

3)通过培养和引进高端人才,提高学术带头人和青年骨干的学术水平、创新能力和国际影响力,构建结构合理、稳定的研究队伍,形成重点学科研究方向与一流专业技术人员的有机结合,为国家及地方建设培养一批专业基础扎实、创新能力较强的高素质人才。

4)吸引国际同领域科研人员到本实验室开展访问学者研究工作,吸引优秀博士毕业生到实验室开展博士后研究工作。围绕主要研究方向设置开放课题,增强实验室与国内外优秀团队的合作与交流。

三、实验室研究方向及主要研究内容

3.1 研究方向

实验室主要围绕铜、铅、锌、锡、镍等复杂有色金属资源选冶过程的关键科学问题和技术难题,并结合本实验室长期积累的工作基础,设置四个主要研究方向:

(1) 多组元矿物分选与提取

(2) 真空分离与提纯

(3) 非常规冶金

(4) 冶炼过程强化与节能

3.2 主要研究内容

3.2.1 多组元矿物分选与提取

复杂金属矿多元体系组元交互作用与分离机制。

复杂矿物晶界表面能、表面原子价态及转化规律、药剂吸附自由能变化、微细矿物颗粒界面间相互作用机理,揭示矿物解离的能量耗散机制和矿物分选规律。

筛选并设计对有价金属矿物具有浸出选择性的离子液体,研究铜、镍、锌等有色金属矿物及常见脉石在离子液体中的溶解性能、存在形式、平衡关系及调控机制,并探索过程电沉积机理,建立低品位有价金属有效提取的离子液体冶金新理论与新方法。

3.2.2 真空分离与提纯

多元合金体系元素气液相平衡理论。研究多元合金体系组元活度的预测模型,构建多元合金体系元素气液相平衡模型,揭示多元合金组元气液相间分布的规律,丰富和完善合金分离的理论。

合金真空分离过程元素的迁移特性及调控。研究不同环境、不同相间、宏观-微观多尺度下元素迁移的行为特性;研究合金微观结构信息,推导、修正真空中微观力场,揭示合金熔体及界面元素相互作用机理;获得合金分离强化和调控原理。

化合物真空分解物理化学。研究有色金属化合物真空环境中的结构变化、元素间的相互作用,揭示不同化合物真空中的物理化学特性,构建化合物真空分解理论。

复杂化合物的真空分离理论。研究复杂金属矿物真空分离过程物质结构变化规律,组元间的相互作用机制,构建多金属矿物真空分离理论。

3.2.3 非常规冶金

选取典型冶金物料开展微波介电特性研究,获得典型冶金物料成分、品位、温度、粒度对其介电特性的影响规律,建立物料在微波场中的温升特性及定量描述;建立介电特性参数与加热效率的映射关系,揭示微波介电特性与装备的微波分布耦合效率的关联规律,系统探索复杂有色金属资源提取过程微波高效强化的调控机制。

研究外场作用下,复杂有色金属矿物的行为及外场耦合机制,外场对复杂有色金属资源矿物相界面的作用机理,难处理矿石包裹体的外场强化解离,有价金属矿物的外场选择性催化及高效提取机制;低品位复杂矿物在外场中矿相转化的基础研究,及外场下的矿相重构与金属提取过程的分子行为与调控。

围绕复杂有色金属矿物脱水、置换、净化、浸出和煅烧等典型冶金反应单元,探索外场强化反应原理和动力学规律。

湿法冶金微流体萃取技术关键共性基础问题研究,以含镍钴、铜、铟溶液为对象,深层次研究微流体萃取过程中的两相流动特性;构建镍钴、铜和铟及主要杂质元素在微流体萃取条件下的传质模型;研究微流体条件下的萃取过程的精确调控机制。

3.2.4 冶炼过程强化与节能

氧气在有色金属冶炼过程的作用及物质/能量协同机制。

结合铜、铅、锌、锡等有色金属火法冶炼过程,针对其中物质流及能量流系统,建立有色金属资源清洁利用过程物质与能量传输及转化过程数理模型,研究高、中、低温余热利用系统的特性及动力循环理论,构建系统的能量梯级利用优化体系,为实现系统节能奠定理论基础。

研究典型有色金属火法冶炼过程高温熔渣物化性能,揭示熔渣在余热综合回收利用过程中温度场分布特性对有色冶金熔渣凝固过程的影响规律,凝固过程特性和有关过程参数对有价金属形态的影响机制,为构建人工成矿理论及实现有价金属回收利用提供理论基础。

研究典型反应器连续强化冶炼中的物理模拟、多相流流动模拟、能量传递的过程强化、构建有色金属强化冶炼的应用基础理论。

四、实验室学科方向介绍

    重点实验室依托冶金学科和矿业学科进行招生,从2014年开始招收研究生,并分别委托到国土资源工程学院矿物加工工程方向和冶金与能源工程学院冶金工程方向培养。

4.1冶金工程学科介绍

冶金工程的办学历史可追溯到1922年创立的私立东陆学堂采矿冶金系。1954年,由云南大学矿冶工程学系、机械系,重庆大学有色金属冶金系,贵州大学工学院矿冶系等合并,组建了昆明工学院冶金系。1964年开始招收研究生,1980年获批硕士学位授予权,1984年获批有色金属冶金博士学位授予权,1998年获批冶金工程博士后流动站,2002年获批冶金工程一级学科博士学位授权点。有色金属冶金学科于2002年被批准为国家重点学科,2007年通过教育部绩效评估,再次被授予为国家重点学科。冶金工程学科在2012年全国第三轮学科评估中位列第4位。学科发展过程中,在谭庆麟教授、李梦庚教授、刘纯鹏教授、蔡乔方教授、戴永年院士等老一辈学术带头人的引领下,经过一代又一代人的艰苦创业,冶金工程学科已经发展成为昆明理工大学实力最强、水平最高、特色最突出的学科之一。

目前,冶金工程一级学科拥有冶金工程博士后流动站;冶金工程一级学科博士、硕士学位授权点;下设有色金属冶金、冶金物理化学、钢铁冶金、冶金能源工程、冶金控制工程和生产过程物流学等6个二级学科博士、硕士学位授权点;冶金工程专业学位硕士授权点。

本学科共有教师115人,其中正高级职称38人,副高级职称37人。教师队伍中拥有中国工程院院士1人,长江学者特聘教授1人,国家优秀青年基金获得者1人,百千万人才工程国家级人选7人,中国青年科技奖获得者1人,享受国务院政府特殊津贴7人,教育部跨世纪人才1人,教育部新世纪优秀人才2人,国家有突出贡献的中青年专家6人,做出突出贡献的中国博士学位获得者1人,全国优秀科技工作者3人,国务院学位委员会学科评议组成员1人,教育部高校青年教师奖获得者1人,霍英东青年教师奖获得者3人,中国真空学会真空科技成就奖获得者1人。此外,本学科兼职教师34人,其中博导15人、硕导16人。兼职院士8人、短期千人1人。

本学科拥有一批由院士、长江学者、千人计划、云南省科技领军人才等领衔的高水平创新团队。其中,真空冶金团队入选科技部重点领域创新团队和教育部创新团队,冶金节能减排团队入选科技部重点领域创新团队,铝镁钛锌有色金属清洁冶金、微波能应用及装备技术、硅冶金与硅材料技术、湿法冶金电极新材料等团队入选云南省创新团队,有色金属冶金学团队、冶金工程团队分别入选国家级和省级教学团队,形成了“立于德,成于学,展于创,益于民”的团队优秀文化。

搭建了集“基础研究-应用基础研究-成果转化”为一体的协同创新平台。例如:真空冶金国家工程实验室、省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室、微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室、超硬材料先进制备技术国际联合研究中心、特殊场冶金国家国际科技合作基地、冶金工程国家实验教学示范中心及国家虚拟仿真实验中心、国家工程实践教育中心等,充分满足了科技创新、人才培养与社会服务的需求。

本学科长期围绕国家和行业的重大需求,充分发挥在铜、铅、锌、锡、镍等重有色金属冶炼及铟、硒等稀散金属提取冶金理论与技术的研发优势,逐步形成了有色金属真空冶金、微波冶金、熔池熔炼、离子液体冶金等特色研究方向,业绩突出,优势明显。

本学科设置了真空冶金、微波冶金、冶金过程强化与节能减排、离子液体冶金、冶金熔体(溶液)物理化学、钢铁材料及新能源材料等学科方向。其中,有色金属真空冶金、微波冶金两个学科方向的研究水平达到国际领先水平,冶金过程强化与节能减排、离子液体冶金两个学科方向的研究水平处于国际先进、国内领先水平。

坚持立德树人,培养具有国际视野、创新精神、创业意识、历史使命感和社会责任心的冶金及相关行业的创新型人才。同时,充分发挥区位优势,主动服务和融入国家发展战略,建设面向南亚、东南亚辐射中心,积极拓展国际教育,培养国际人才。

本学科共荣获国家科学技术奖9项,包括:国家科学技术奖包括:国家科技进步一等奖1项、科技进步二等奖2项、技术发明二等奖4项、技术发明四等奖1项、科学技术大会奖1项;省部级科学技术一等奖31项,其中包括云南省突出贡献奖1项、创新团队奖2项;国家教学成果二等奖1项,云南省教学成果特等奖1项、一等奖1项。荣获全国百篇优秀博士学位论文奖1篇,提名奖2篇。近五年来,承担各类科研项目406项,到校科研经费超过2亿元,出版教材/专著22部,发表SCI检索论文512篇,获授权发明专利198件。

本学科建立了完整的人才培养体系,面向国内外招生。已培养毕业硕士生1000余人、博士生240余人、博士后40余人,培养留学生258人。毕业生中涌现出了以徐祖耀、殷之文、张国成、戴永年4位院士为代表的一批科学界杰出人才、省部级优秀领导干部、杰出企业家和高校管理者。

 

4.2矿物加工工程学科介绍

 “矿物加工工程”专业。该专业是昆明理工大学的王牌专业之一,其办学历史可溯源到1925年私立东陆大学工学院矿冶系,至今已有82年的历史。“矿物加工工程”专业原名为“有用矿物精选”专业, 1965年开始招收硕士研究生,1983年获硕士学位授予权,1986年获博士学位授予权,1998年设立矿业工程一级学科博士后流动站。
    经过半个多世纪的奋斗和发展,“矿加”已经从最初的单一选矿专业发展为综合性的矿物加工工程学科,人才培养层次从专科本科、工学硕士、工程硕士、博士到博士后,形成完整体系,成为国内重要的矿物加工工程学科人才培养基地。知识创新与技术创新相结合,理论与实践相结合,研究开发选矿新工艺和新设备,大力实现工程化和产业化,是本学科数十年形成的传统和特色。已经形成的稳定而有特色的研究方向与国家重点实验室相关的研究方向:

    难处理及非常规矿产资源加工技术:针对我国特别是西部地区矿产资源“贫细杂”的特点,本学科进行了长期艰苦攻关,在难处理氧化铜矿、高磷赤褐铁矿和低品位硫铁矿等非常规矿产资源的高效回收利用方面取得了重要进展和显著的成果。
    稀贵金属选冶及二次资源综合利用:在金、银、铂、钯、钪、铟等稀贵金属和稀散金属的分离与富集、微生物浸矿、二次资源利用方面,以对象特性为依据,有针对性地采用选冶联合新工艺和新方法,强化处理,取得了较好的效果。
    目前拥有基础理论研究实验室5个,专业技术实验室32个,处理能力3-10吨/日的重、磁、浮、化学选矿中试车间1个以及西部优势矿产资源高效利用教育部工程研究中心1个。实验室总面积达到5500m2,各类试验设备1100余台(套),其中大型精密仪器及设备38台(套)。
近几年来,承担科研项目226项,获科研经费4864.24万元,获国家专利权22项,省部级奖6项,其中一等奖1项,二等奖2项,三等奖3项。主编教材和撰写专著12部,自编讲义11部,发表论文433篇。
    本学科与国外11所知名大学和研究院所建立了学术交流与合作关系,开展了丰富的国际学术交流活动。