2018年1月11日,武汉工程大学与湖北兴发化工集团签订产学研战略合作协议,共建“武汉工程大学兴发矿业学院”(以下简称兴发矿业学院),是我省高校设立的首家现代产业学院。1月18日,兴发矿业学院迎来发展三周年,校企双方深入开展产教融合,各方面工作取得突破。
去年11月,教育部、工业和信息化部出台《现代产业学院建设指南》,围绕国家和地方确定的重点发展领域,促进产教深度融合、校企合作,推动高校人才培养与产业需求紧密对接。培养适应和引领现代产业发展的高素质应用型、复合型、创新型人才,是高等教育支撑经济高质量发展的必然要求,是推动高校分类发展、特色发展的重要举措。
引企入校、产教融合培养应用型人才
武汉工程大学兴发矿业学院设有采矿工程、矿物加工工程、安全工程、资源循环科学与工程4个本科专业,其中矿业工程学科是湖北省“双一流”建设学科,也是武汉工程大学的传统优势学科,始建于1979年,有着悠久历史和鲜明特色,是全国唯一培养化学矿山工程技术人才的特色学科,也是原化工部重点学科及湖北省“教育厅有关人才计划”特聘教授设岗学科。
兴发矿业学院自2018年起,每年在大一新生中选拔70至80人组建“订单班”,大力培养矿山、化工、机电等专业高素质应用型人才。按照“入校即入厂、招生即就业”的模式,对进入订单班的学生,建立学校和企业“双师制”培养模式,学校安排老师和学生到企业进行实习实践,企业安排技术骨干到学校授课,推行“3+1”(即3年理论学习+1年企业实践)培养方式,强化理论与实践对接,确保培养符合企业需求的人才。兴发集团董事长李国璋介绍,该集团与武汉工程大学签订了10年校企合作协议,每年资助学校300万元,共同兴建兴发矿业学院,同时集团也对“订单班”大学生,连续四年按照每生每年5000元的标准资助学费。目前,兴发矿业学院有在读本科生580多名,在读研究生151名,近三年来,累计培养硕士生75名,博士生8名,毕业生就业率稳定在95%以上,考研率连续攀升,2020年达到40%。
“兴发矿业学院还承担着为企业培养技术人才、员工培训任务。”兴发集团监事会主席王相森介绍,2018年,武汉工程大学与兴发集团联合举办了两期“湖北兴发矿山安全技术培训班”,培训学员70人,2019年又培训60人。同时,双方还开展员工学历提升教育,建立兴发集团研究生工作站,吸引研究生到企业实习实训、就业创业,搭建教学实训基地和科研共建平台,开展实质紧密的产学研合作。兴发集团总经理袁兵认为,校企双方合作培养应用型人才,大大缓解了采矿、化工、机电专业人才的急需。兴发集团副总经理倪小山强调,不少技术人员通过培训后,升为工程师、安全班长、区域负责人,这也极大提升了矿山运营的安全性。
2018年,兴发矿业学院的矿物加工工程专业通过教育部工程教育专业认证,标志着该专业质量实现了国际实质等效,进入全球工程教育的“第一方阵”。2019年,兴发矿业学院“湖北省磷矿采选与固废利用国际科技合作基地”认定为湖北省国际科技合作基地,经过40多年的建设和发展,兴发矿业学院已建成为一个在化工矿山具有深厚底蕴,教学与科研实力较强的学院。
强化校企合作 推动产学研深度融合
教育部、工业和信息化部共同倡导高校建设“现代产业学院”,推进“引企入教”,促进课程内容与技术发展衔接、教学过程与生产过程对接、人才培养与产业需求融合,鼓励高校和企业整合双方资源,建设联合实验室和研发中心。武汉工程大学党委书记程幼金介绍,学校抓住发展机遇,强化校企合作,冠名兴发矿业学院,双方开展了实质性的技术攻关、产品研发、成果转化等工作,建设现代产业学院,实现从形而上到形而下的全新变革。
兴发矿业学院依托在校的磷资源开发利用教育部工程研究中心等10个省部级科研平台,校企双方携手产出了一批标志性科研成果。武汉工程大学与兴发集团等联合研发的“高纯黄磷与电子级磷酸制备关键技术”,攻克了芯片产业持续发展的“卡脖子”难题,获得2019年度国家科技进步二等奖;还有其它合作项目分别获中国石油与化学工业联合会科技进步一等奖2项、湖北省科技进步二等奖2项。近三年来,兴发矿业学院承担了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、云南联合基金重点项目等国家级项目10余项,发表高水平学术论文100余篇,授权发明专利38件。
2020年3月,由兴发矿业学院组织申报,与兴发集团、中国科学院过程工程研究所等联合申报的科技部“固废资源化”重点研发计划项目“精细化工园区磷硫氯固废源头减量及资源化循环利用技术”获批立项,该项目由兴发集团负责,共设五个课题,分别由兴发集团、天津大学、武汉工程大学、南京工业大学和中国科学院过程工程研究所负责,研究周期四年,总经费达4892万元,其中国拨经费2164万元,参与该项目研究的单位还包括清华大学、重庆大学、四川大学、延安大学等,该项目针对精细化工园区磷硫氯固废处理难题,以园区固废源头减量、磷硫氯协同转化循环利用与生态链接为目标,开展基础与应用研究及工程示范,实现磷元素高效利用、硫元素综合利用和氯元素循环利用,推进园区向绿色化、生态化、高端化发展。
100余项科研成果助推全国磷资源利用率整体提高10%-15%
磷资源的绿色高效利用,对于保障我国磷化工产业可持续发展和国家粮食生产安全具有重要意义,磷化工产业也是湖北省重要支柱产业之一。兴发矿业学院高效融合产学研用,逐步形成以磷资源、稀土矿的综合开发利用为特色和优势的学科发展态势,牵头联合湖北省磷化工龙头企业组建了“湖北磷产业绿色发展科技创新联盟”,承担企业委托的科研项目100余项,为服务地方经济发展创造了显著的经济效益和社会价值。
兴发矿业学院积极服务磷产业转型升级,开发了磷矿高效安全开采新工艺、磷矿选矿工艺与浮选药剂合成技术、磷化工及磷酸盐新材料,废物综合利用等方面具有自主知识产权的工程化新技术、新工艺、新设备和新产品,推动我国磷矿开发与磷化工行业的科技进步和可持续发展;开发了地下磷矿高效安全开采技术、中低品位胶磷矿选矿工艺及成套设备、湿法磷酸精制工艺和氟镁等伴生资源综合回收技术、磷石膏-电石渣-粉煤灰制备道路路基材料等,助推我国磷资源利用率整体提高了10%-15%,可延长磷矿山服务年限60年,对整个行业可持续发展提供重要的技术支撑。
兴发矿业学院柴修伟博士的《巷道掘进爆破基础数据及辅助设计系统研究》已取得良好效果,为兴发集团节省炸药消耗约5%,每年约300万元的炸药费用,有利于矿山开采安全,为非煤系矿开采提供了技术支撑。
近3年来,兴发矿业学院陆续主办了第八届全国矿山采选前沿技术与装备大会、第九届全国矿产资源综合利用学术暨矿冶绿色发展高峰论坛、2019中国矿物加工大会等具有国际、国内影响力的学术会议。该院院长池汝安教授介绍,学院将充分利用传统特色优势和兴发集团在磷资源开发领域强大的行业背景优势,实现理论、技术与工业性试验等全链条的科技创新,促进产业发展;将探索教学、科研、生产及可持续发展的新型教学机制,培养行业优秀应用型人才。
目前,兴发矿业学院正在进行矿业工程一级学科博士点的申报工作,积极建设和申报国家“111引智基地”等,为更好服务国家战略和湖北经济社会高质量发展提供强有力的科技支撑和人才支撑。武汉工程大学校长王存文介绍,校企双方在“十四五”期间将继续争取承担国家循环经济的重点研发计划, 利用武汉工程大学《绿色化工过程》教育部重点实验室的科技平台,开展硅石直接氯代烷氯化生产氯硅烷、磷硫基体电子化学品等重大技术研究,力争为兴发集团提供新的实用和革命性技术。该校副校长张彦铎介绍,双方也将在信息化、智能化开采、管理等方面进行深入的研发合作。
瞄准关键技术 守护蓝天白云
——武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室14年开花结果
武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室成立于2007年7月18日,该实验室围绕国家发展战略需求,创新稀土绿色提取技术;立足湖北区域经济发展,强化磷资源绿色开发;瞄准绿色分离膜前沿,突破国外制备技术封锁;夯实绿色催化基础,有效促进生态环保。
绿色提取稀土 服务国家战略
稀土,作为国家战略资源,它的开发和利用对世界科技的发展都具有举足轻重的影响。针对我国风化壳淋积型稀土矿原地浸出过程中稀土浸出率低、浸出液沟流渗漏以及残留浸出液缓释污染环境等难题,绿色化工过程教育部重点实验室池汝安教授团队,开展了稀土浸出过程强化、浸出液沟流渗漏以及残留浸矿剂淋洗脱除过程和机制研究。
池汝安教授介绍,团队连续14年科研攻关,揭示了原地浸出过程中孔隙水压力、渗透系数、抗剪强度和浸取剂浓度梯度等分布特征及演变规律,建立了原地浸出体系渗流-传质-反应耦合模型;阐明稀土离子交换浸出机制,构建了多层收液调控及多级截流防渗漏新体系,实现稀土的高效浸出和有效回收;探讨残留浸矿剂的洗脱机理与机制,开发了残留浸矿剂高效淋洗与处理技术,研发了低残留源头控制技术,承担了科技部重点研发计划,研究经费4600万元,为我国稀土及其他金属矿浸矿场地污染防治提供理论指导与技术支撑。
打破国外技术封锁 自主研发碳化硅膜材料生产线
瞄准国际前沿,绿色化工过程教育部重点实验室徐慢教授的碳化硅陶瓷膜研究团队,结合我国在分离膜制备及应用方面的重大技术需求,围绕分离膜材料在水污染及大气污染,特别是强酸碱、高浓度或高温等恶劣条件下环境危害物和污染物的分离技术,开展具有原创特色的分离膜材料开发与应用研究,旨在打破国外在特种高性能陶瓷膜制备关键技术的封锁,解决国内现有分离膜材料过滤效率低,难以在恶劣环境下使用的难题。2016 年,团队与湖北省鄂州市昌达资产经营有限公司达成了“碳化硅陶瓷膜产业化项目投资合作协议”,共同出资成立了湖北迪洁膜科技有限责任公司,注册资本 3800万元,团队以知识产权的形式持股 50.4%(1915.2万元),建成了国内首家碳化硅膜材料及组件的生产线。
秸秆资源化利用 守护蓝天白云
我国是农业大国,年产秸秆 9 亿多吨,秸秆的资源化利用已经成为环境保护和可持续发展战略的重要选项。国家环境保护“十三五”科技发展规划纲要中明确指出要加强开发对秸秆等生物质固体废物资源化利用的关键技术。
余军霞教授以生物质固体废弃物为研究对象,制备了吸附容量高、选择性好、使用寿命长的改性生物质吸附材料,显著提高了对实际废水的处理能力;探讨了改性生物质吸附材料对重金属、有机污染物等的吸附特性与机理,建立了竞争吸附模型和动力学模型;构建了生物质吸附材料的磁分离及光催化再生体系,有效解决了生物质吸附材料的分离回收及再生等难题;研制了多级串联的生物吸附材料填充柱,阐明了填充柱逐级动态分离回收重金属的机理;开发了生物吸附协同浸出分离回收有毒、有价金属的方法,实现了固废和污染土壤中铜和铅的无害化和资源化;优化了生物质中纤维素、半纤维素和木质素的提取过程,制备了形貌、尺寸、孔径和表面官能团可控的纤维素多功能微球,探讨了多功能微球在重金属废水和有机废水处理中的应用。
据介绍,为了进一步增强创新能力,该实验室将大力引进教学和科研的高级人才,秉承“发挥特色优势,瞄准学术前沿,强调基础研究,凸现技术创新,实现工程应用”的理念,进一步凝练学科方向、优化学术梯队、加强合作交流,在绿色化工领域解决一系列关键技术和共性难题,解决化学工业领域新产品、新技术开发过程中涉及的重要难题,为湖北省及中南地区绿色高效经济和社会发展做出重大贡献,也为申报绿色化工过程强化省部共建国家重点实验室奠定基础。
磷资源绿色开采和创新利用
——武汉工程大学助力“鄂云贵川”四省支柱产业发展
兴发集团与武汉工程大学举行产学研战略合作签约仪式。
武汉工程大学兴发矿业学院正式揭牌。
大学生在矿山智能采矿中控室实习。
磷矿是生产磷肥和磷化工产品的主要原料,对于保障磷化工产业可持续发展及国家粮食生产安全都具有重大的意义。近年来,武汉工程大学磷资源开发利用教育部工程研究中心,围绕磷矿安全开采、选矿、磷化工与污染控制、含磷固废资源化等基于磷产业重大技术需要的四大研究方向,全面开展产学研用。
磷矿是“鄂云贵川”四省工业经济的重要支柱产业
“我国磷化工生产基地主要分布于长江流域和沿岸,年开采磷矿石约5000万吨,磷肥和磷化工产业链总产值约5000亿元,是湖北、云南、贵州、四川4省工业经济的重要支柱产业。”武汉工程大学磷资源开发利用教育部工程研究中心主任池汝安教授介绍,我国磷矿资源总量的90%都是中低品位磷矿,年副产磷石膏固废约6000万吨,累计堆存约8亿吨。
统计数据显示,我国长江沿线布局的化工园区80多个,规划企业1.2万家,其中90%大中型磷化工企业分布在长江15千米范围内。当前,磷矿山、磷化工和磷石膏“三磷污染”,成为长江首要污染物之一。池汝安认为,磷化工关键技术开发、磷工业固废高效利用,是长江经济带绿色生态发展、磷化工产业转型升级的重要科技支撑。
武汉工程大学磷资源开发利用教育部工程研究中心,充分利用湖北省磷矿资源优势,在中低品位磷矿高效利用等方面开展深入研究,为我省磷化工转型升级和绿色发展提供智力和技术支撑,在中南地区乃至全国都具有很大的影响力。
磷矿高效安全开采
实现磷矿安全、高效、绿色开采和利用,是目前我国磷矿企业要解决的关键技术难题。武汉工程大学磷资源开发利用教育部工程研究中心,针对我国磷矿回采率低、易引发环境地质灾害;磷矿石杂质含量高、晶体结构复杂造成选矿流程长、工艺复杂、分选效果差;磷酸精制过程中磷损失大、伴生资源难以利用;磷工业固废资源化利用率低等重大难题,12年来从理论、工艺、装备及工业应用进行了系统研究,形成了充填法安全开采、磷矿分选、选矿药剂、磷酸深度净化及磷工业固废资源化五个方面具有自主知识产权的高效绿色利用成套技术与工程示范。
我国磷矿资源基本特点是储量大、品位低、嵌布粒度细和组成复杂。针对磷矿品位低造成的杂质含量高、结构复杂造成的选矿流程长分选效果差等“卡脖子”难题。该中心潘志权教授团队研发了新型常温、高分散性选矿药剂,解决传统捕收剂分散选择性差和捕收能力弱等缺点;设计了与药剂制度相适应的正反浮选工艺。该中心与湖北宜化集团合作开发了低品位磷矿智能光电分选技术与新装备,建成了我国首套光电分选工业生产装置。
针对磷酸制备工艺中存在的有害杂质高、伴生资源利用率低、产品附加值不高等行业普通存在的难题 ,该中心的丁一刚教授团队,重点开展电子级磷酸关键技术湿法磷酸精制工艺,伴生镁、钾、氟等资源化利用,含磷废水处理研究。团队与湖北祥云化工集团、安徽铜陵化工集团等企业合作,建设年处理80万吨化学除镁、10万吨湿法磷酸低成本净化生产线;与中国五环工程公司、中国化学工程第十六建设公司合作开展磷化工园区低浓度含磷废水、工业用地土壤污染治理研究,经第三方环境评估结果表明,处理后废水和土壤渗滤液有害物质含量达到国家地下地表水质三类标准。
研发“卡脖子”芯片生产原材料
我国芯片制造“卡脖子”的原料中,包括超高纯电子级磷酸和高选择性蚀刻液。该中心王存文教授团队参与湖北兴发集团自主开发的逐级净化高纯黄磷制备工艺,解决原料品质影响电子级磷酸品质难题;自主开发的电子级磷酸组合反应工艺,解决设备腐蚀影响品质问题,突破功能化专用型电子级磷酸在半导体行业中的技术瓶颈,解决难以国产化问题。经中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定,整体技术达到国际先进水平,对电子级磷酸产品中砷、锑等杂质的控制技术居国际领先水平。
该项目成果在湖北兴福电子材料公司和惠州三福明电子材料公司进行产业化,建成了每年1万吨高纯黄磷、每年3万吨电子级磷酸和每年5万吨功能专用电子化学品生产线。产品销往三星电子、新加坡格罗方德、中芯国际、华虹宏力等国内外知名电子企业。该项技术打破了电子级磷酸国外垄断,率先实现国产化,国内市场占有率超过60%,实现了我国磷化工由化肥为主和工业食品级转向超高纯电子级的重大跨越。合作企业近三年新增销售收入9.14亿元,利润1.48亿元,取得了显著经济和社会效益。该成果武汉工程大学作为第二完成单位,获得2019年度国家科技进步二等奖。
湖北日报:https://epaper.hubeidaily.net/pc/column/202101/18/node_12.html