中南大学资源加工与生物工程学院

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矿物加工虚拟仿真实验教学建设及实践——以中南大学矿业学科为例

第15卷第2期V ol.15No.22024年4月CHUANGXIN YU CHUANGYE JIAOYU Apr. 2024矿物加工虚拟仿真实验教学建设及实践——以中南大学矿业学科为例范晓慧，陈凤，唐鸿鹄，陈许玲(中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙，410083)[摘要] 针对新时代矿业行业对专业人才的要求，以培养学生全周期工程思维和提高其工程胜任力为目标，采用虚拟仿真的教学手段，突破矿产资源加工过程中高温、高危、高成本等限制，解决传统教学无法开展全流程实验及生产极端工况操作等难题，将科研成果融入实验教学，有机融合数据库技术、虚拟仿真、专家系统、智能算法，让学生通过自主选题、自主探究学习、自主流程设计、自主设备搭建、自主调试运行，设计与资源特性相适应的工艺流程、生产设备及操作参数，实景体验工业生产过程异常工况，使其成为具有实干担当、开拓创新、国际视野和竞争力的矿业卓越人才。

[关键词] 虚拟仿真；矿物加工；实验教学；问题导向；全周期工程[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2024)02−0089−07新时期矿产资源安全成为国家重大战略，党的二十大报告中着重指出，“加强重点领域安全能力建设，确保粮食、能源资源、重要产业链供应链安全”。

其中，“矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全”[1]。

在国家矿产资源安全和经济高质量可持续发展背景下，随着“碳达峰碳中和”目标、“中国制造2025”战略、“一带一路”倡议等的推进[2−4]，矿业行业正向产业链集成、绿色智能、国际合作共赢的方向发展，对矿业专业人才培养提出了新的要求。

培养具有家国使命感、科技创新力、工程胜任力、国际竞争力的矿业卓越人才，是新时代矿业工程专业人才培养的新目标[5−6]。

中南大学矿业学科是全国A+、国家双一流学科，近五年蝉联“软科世界一流学科”全球第一，在一流学科、一流师资、一流平台、一流成果的支撑下，承担着为党为国培育矿业卓越人才的重任。

中南大学二五届

中南大学二○○五届优秀毕业生、毕业生单项奖名单一、优秀毕业生（1325人）能源与动力工程学院（17人）李德忠陈晓玲马晓东张忠霞肖勇向锡炎张乐刘聪王波张元李海丹苏情田士勇高清华王洪才谢丽琴彭娜冶金科学与工程学院（39人）杨娟齐天贵蒋良兴吴铎罗振勇卿佳吕志翚黄礼峰付伟岸宋志鹏周存宋瑜王秀艳董觉杨二祥王建华吴圣华梁如福张琨瑜张勤李鸿飞陈燕李玲张冬王振华孙强罗兴华王文明熊俊玲傅海洋李婷王婷吴艳娣王庆伟张佳李青竹谭凯雪郝赟刘维资源与安全工程学院（12人）陈红江何琴谢文利蒋文斌杨彪吴和平曾凌方李杰林张杰尚晓明张洪彬苏永定资源加工与生物工程学院（35人）孙健程唐双华胡秋云方曾营黄明雯李焕军聂沙李军良黄霞肖愉陈红肖水明裴丽丽陈资郭伟杰蔡伟照彭佳然周小力黄亚蕾彭冠兰杨帆朱继平张灿生王胜利王玮裴博豪王昭君王昌龙邓联玉孟君王俊莲邱健李凤琦李日红侯梦溪文学院（10人）祝川谢鹏敏张洪彩彭婷彭婕吴天张萌黄薇詹春花张静法学院（40人）陈瑶田志漪刘霞卜晓佳朱秀珍张晓琴周洲张韡刘明娟聂婷妍房振群刘书勤张建华谭琼刘迎春宋丹丹杨洁周柏岑葛婉婉张志青王顺冬戴志强谭琼任欢许岚宋清国钟晓巍阮剑平印波王宝道刘玲张谆谆宋微余林华孙雪袁墨枝寇娟王会荣李炎钊肖涵材料科学与工程学院（45人）张振峰王光君黄电源吴江倪红松张孝军李生平林双平覃静丽姜善玉廖国健李鱼飞邓静伟姜媛媛张路怀熊益民王洪磊唐恋杨英王文宇贾兵然黄国幸陈忠平张玉龙张文仲莹莹王乐酉赵旭山陈文静易莉陈宇刘元帅雷若姗龚深李雪谭功理姚映君李海麒钟杰阿别斯汗郭利民满玉红沈楠肖柱姜雁斌行政学与行政管理学院（14人）罗雄杨增岽杨蓬许晓佳刘斌王建琴陈意王福文陈诚周玲钟宏珊段莎莎单国友赵玉华商学院（118人）王青方王珏曹敏王振李花井雨霞徐淼符晶晶李娟潘金丽马天平胡雅兰张忠莫树峰董佩佩张漪姚慧平殷智远韩元婷刘悦李莹莹胡博雁夏琳潘玥宁燕姜伟伟袁海波李顺旭刘辉卓林凡李礼韩米晓吕玲陈辉郭晓雯郑兰陈斌罗树德汪玉英张宗友张爱敏谢高峰孙巍陈莲娣吴清晓文雯汪金凤吴荣刚张梅郭丹王凌娟吴倞刘祝阳廖小琴朱斌王文芝罗娟金凤吕鸿滨吴颖潜青刘惠聂海根周启良刘献龙张涛许文静赵婷婷高艳黄敏之陈小梅陈瑶王敬伟周明严绍东尹峥谭晶刘晓玲周艳芳胡跃明陈利南张媛黄阳辉郭振才黄睿蝉郭宏宇孙鑫赵思思李英爱詹华平吴佳奇刘志成耿方方石晓利伍双双卓振冰刘彦洁左萌朱田甜曾智莲袁园李小琴张冬娅张晟付婧赵雯胡玲霞杨薇薇杨静蒋金锋崔庆波郭丽娟彭瑶邓诚王琦向志恒张万彩邓俊粉末冶金研究院（10人）谭彦妮陆延静龙日均贾永昌张利军陶玉强武治锋曾毅杨琳张艳丽化学与化工学院（44人）王晓雨司珂周令潘道丽卢妍莲倪娜田松坡曾映旭杨雪蕾曾雯雯王小花夏莉张丽娟咸德玲李兴翠胡丹谷鹏周火飞王海燕车琳娜马保中王爱萍李明善赵术娟张赢超冯刚杜晖付颖张立川刘瑞萍罗璇谢兵斌官可湘刘琼莎江秋菊张延利陈淼兰文兰胡豫沐俊应李悦肖静怡吴剑陈圆圆艺术学院（31人）陈玮荣荣王楠易修钦卢地邓花刘雄唐珊鲁成凯谭丛张敏黄晴罗曼孙懿吴春晓王行伟杨鑫何灿戴丽娟于泉陈弛林晓慰陈伟煌丁岚吴公仆李效成雯姜敏谷亚飞周平林岚机电科学与工程学院（60人）张友林段思迪石岩金悦赵芳芳李晓波梁鑫光费望龙向阳辉王猷王仁杰赵遵平杨需帅汪顺民郭婷李炳华吕建华陈彩如陈永芬邓婳汪嘉栋王雯仲陈峰丁红霞刘洋李东辉薛宁张斌涂书柏王养朋李奕李晓君王鑫顾其丰陆晓兵聂双双杨辅强陶义撖涛陈铎刘苏芳韩斌刘江丽陈吉刚严勇文赵光波朱伶毛波叶华姜晓东钟鼎黄毅孙海燕刘银春李荣奇柏赟杨翔周超卢延峰孙立东数学科学与工程学院（51人）洪佳王金玉陈燕燕闫冉李虹郭尧琦罗根谭利郑桂林刘新儒田回刘小梅刘勇叶茂李曼曼岳妍易波邓伟鲁玲伊王明哲袁建平李普红蔡杰刘晓东林娟刘子奇朱明朱崎焱刘海波柳宇飞阳熹程实梁丽巧王本强唐艳群王春鹏刘恒冰刘慧毋江涛王巧巧齐杰黄灿王春如毕宇婧雷飞戴华娟杨春梅仇媛媛赵文娟虞康吉赛信息物理学院（11人）李帝铨龚术全朝红郝峰张坤马保东文明吕磊徐汉超李苏赖培伟外国语学院（40人）李玉红王茹李谨唐梅夏美丽赵芳常丹丹漆永涛李雪王莲莲席悦刘元崔鈺炜罗国强廖湘琳罗俊潇湛红梅涂赟张秀旷丹宁晓佳汤洁赵彦芳张畅王琳李平宋艳琳吴宁盛婧陈晓曦刘文伟杨国强任朝旺程七品王立德朱明允张远仓郭翔宇吴颖宋成林土木建筑工程学院（113人）冯曙陈代海陈勇刘胤虎周潇张志勇吕明罗夕容黄小华刘友华赵思诚曾志姣薛洪卫祝志恒袁涛李军李俊辉何敏彭琦王佐才何佳李瑜周在东胡文军陶路张益凡任翠青秦素娟袁盎冯印张素芬秦文权夏斌陈勇军陈宇晏育雄王树英雷明锋肖家友黄健卢钦先罗浩杨奔征杨铠腾莫朝庆郭辉张韬陈雷罗钰李小川易小伟张杰蒋孝辉江仿卢逢煦欧阳猛吴敬浩刘观云乔琪颜红艳潘虹徐光勖陈振伟许素玲张旭谢望平刘竞朱常俊李准刘洁李韩娟彭莉彭放林王锋汪洋罗腾刘群张扬王秋芬谢栩英李贤桂谌盈盈李飞刘金汉杨旭邓佳丽黄珍珍包丽锦王陈栋杜海龙谭苏一郭丽春胡沂佳于秀娜饶力刘勇汪珂吉张辉张静万小明朱晓玲杨大明刘朝晖唐成欢李巧路萍罗群孙冬菊刘言凤单涛涛李洪强刘铮眭志荣物理科学与工程学院（37人）陈德磊黄磊龚寿书张建国马辉朱剑郑炳祥魏莱王小飞安晨光董晶吕镇庭娄卫华刘念江清明李广林王文杰邹波姚丽芳陈妮林丹华刘明梁辉李小龙张帆高天刚李新兵李嘉颖陈宜稳杨卫星陈常波彭意旺张阅肖小清李明君尚芳李田田地学院（20人）黄秀兰叶美林蔡俊邓圆圆张慧高松吴晓恩李小伟刘文玉张勇苏延敏石得凤苏富平秦亚君杨平原陈敏涛刘建平石海平刘玉红苏冬九交通运输学院（32人）周文梁陈彦伍景琼郑莹鹿建梅邹美玲祁明明李耀博梁婷谢美全杨琳孙春峰张丽丽郭成海孙钦张灿郭帅谢素超王超李利平李志伟刘满足胡哲龙高克志周伟楚建军赵辉朱云贵程惠娟王颖魏玲玲舒俊信息科学与工程学院（172人）王辉邓耿淳夏立勋江晓敏温丽敏余明利张艳存向剑李鹏许文香柴清洁颜成雄陈圣伦关建丽张海龙陈升堂张天保杜晓峰侯瑞丽王跃林刘喜明谭天红黄毅曹敏张颖黄连生马进温兴清王伟甲殷军陈伟田照耀韩冷飞董青龙刘化忠陈亮苏丹陈剑波刘斌罗毅曾思霖甘艳珍罗庆芳丁飘高丽娜郭璠谭云桥吴思夏恬张洁刘庆平刘振王晓慧苏华军易甲子刘佳琦顾韵斌任重赵瑞芳周植明韩立芹刘慧吴昊周维李铁基陈爱明郭保东蒋海华吴荣辉林建素孙丽丽胡凯袁鑫攀蒋试伟杨斌任艺伍育胜彭伟祺石献张建启周微微黎华吴龙涛贺加贝赵欣陈思刘军季宏杰邹玮陶沙白香君顾艳萍薛跃荣张玮肖蓉宁惠玲张琰彬陈序赵湘宁孙娴汪秋国王子卿田新立裴丰撒卫平夏海旻马雯雯张佳芳运翠岚吴菲崔凯王宁王淑慧闫瑾阚晶蔡毅之覃恒思赵丽黄锟左宗玉郑美光黄东阳李根罗坤邓秋连胡海苗周树桥李聪胡亚伟刘美玲温建明唐书波付强陈斐周胜邵硕刘勇杨好良王文博陈明潘金凤刘苗邓磊王丹奇黄娟罗承林张媛张伟李桂林龙成胜于洋伍乐平李娟严旭影米灯文明轩龚烨郭明媛钟华文梁聪慧杨尽英丁刚段平朱阿兰邓丽玲易坤梁正桃翁嘉祥邓辉黄幸王延翠张武娟高等职业技术学院（25人）黄颖蒙唐钱罗庶嘉黄大彬蒋青彭力陈佳周志昊何格格石海军谢彬邓妍彭卓轶邵佳刘双喜李飞玲刘南戴小平许芳李秋芳易大志刘邦纪彪谭普胡强湘雅医学院2000级（134人）:李曼曹大杨卓谭湘淑石壮湛意曾丽王安石瑾秋谢红艳朱晓琳徐伟潘燕珍鲁芙蓉胡彦锋韩科萍王冶夏婷唐玫琴杨舟王永福朱晓华曾智潘娟段哲琳王笑笑周频李良军李林胡妙芝霍晓聪家彬熊奕文莉曾清华章灿罗志国侯建彬欧阳尚闫杰陈晨熊桑滕俊张晓洁李晓峰陈婵娟王肖陈洁欧阳艳周榕李俊夏熊芳黄亮万意刁薇刘赛琴高洁朱亭杨富王军毛蓓薛镜傅爱童平彭清李园园邓江云黑博杨敏崔俊成李丹毛敏文力黄颖陈雀敏刘思佳张颖陈菲凯钟雪锋胥武剑刘耿星李勇卢荣恒杨利兵文甲明熊巍邹杨刘清峰傅润英曾晓华王会欣陈顺金胡孔飞韦艺陈梅王任钦杨骁伦吴迪杨丽静衣淑娟余希田王利王巍巍刘安丁亚利周婷婷杨醒鸿梁玉兰霍然史秋雯赖娟陈美姿叶曼何英霞杜立敏李现红何姗高燕春段彬王英罗翠竹叶玲李静黄玲陶功华胡雅飞李珊珊罗泳桃王祥珪廖敏王明良何晓燕赵俊仕黄昕湘雅医学院2001级（10人）:朱军李艺梁海霞涂继莹李媛梁武彭蓓王莉莉黄明菊黄文渊湘雅医学院七年制（6人）:童杰曾剑谢海树刘薇戴祝唐桦湘雅医学院生命基地（3人）:李卓胡友金薛金锋成人教育学院（193人）姚阳陈万菁封七斤李大庆隆刚刘金刚宁兴强潘敏郭静唐瑜黄水利刘玮金泽邓白杨胡容韩佩佩欧阳娜凌傲潘廉洁王远康何舟成刘建武黄鹃杨朝霞丁文力胡冰李湘岳曹文玉徐斌欧阳宁远肖先锋李建平罗贸衡姚俨芮邹丽华周宏丽朱龙周木靓子李尚东王文豪黄恒金诚张锐戢娜张汉杰曾哲元邹敏顾晶侯炜邓艳华汪华军方静刘柱明胡圣敏汪阳玲付山蓉郭琪曾晓云向节玉罗文平胡丽燕张斐岚梁霞石勇廖磊王咪彭永华高清丽刘东升陈婷李坤锦黄志军张伟裴志伟祁虎明石敏梁鹏武云龙宫军王芳张玮徐焕黄燕燕黄文雯李宁屹吴莉霞嵇宇敏刘灿刘毅徐若刘建军罗蕾蕾郭源滕永生高建辉严云辉欧阳诚军蒋丽平舒维敏彭立军刘定国余琴雷子恢彭欣辉夏曼陈晶晶毛春娇李继红藏灵琳史舒文毛飞娇舒肖平夏灿磊刘跃飞彭德亮彭天冰李哲霞石方王晓艳陈红兵肖清华邵华刘建国黄艳邓芳芳李莉君李萍周海银聂鑫郭银燕周飞渡张红英张传李凯朱文新秦梦佳袁真罗珊珊潘国平彭赞郭卫平彭宇沈玉燕罗延科何唯袁敏芳唐智容余专王艳平张瑜张进军陈键黄栋浩杨辉张伟文令军何爱国陈远林欧阳波李立新彭飞邓干初蒋海鹰李宝花张良文彭海英唐国政姚冬梅谭明科肖超奇姚晓艺张向晖谢曼娥彭芳云周湘霞喻亚平寻晓燕郭燕宁李季罗舸庄洪邓宇舟黎砚范亮詹梓艺刘博黄鑫孙晓丹郑能志李颖周周罗巍胡吉梅二、志愿支边奖（34人）信息物理学院（3人）杨延平唐均黄畅资源与安全工程学院（7人）杨绪祥朱岱茂张海军陈琪侯小军林章锋龚臻材料科学与工程学院（2人）李志王庆琨化学化工学院（1人）李清泉机电工程学院（6人）姚熠华文剑焦志云郭垣达冷水红常姗姗物理科学与工程学院（2人）庄玉江崔廷涛交通运输学院（2人）董永梅李猛林法学院（1人）厉平春能源与动力工程学院（10人）李德忠汤小宝王晓群梁云旺姜磊余明刘双伍邓海贺湘江黄成三、志愿支援国防建设奖（91人）文学院（1人）陈业天艺术学院（1人）吴公仆机电工程学院（8人）蔡锋良任志强张瑜孔健陈斐常海涛付涛韩玉锋信息物理学院（2人）左壮朱麟物理科学与工程学院（27人）杨晓凌赵剑烈江清明高天刚刘业民陈太梵腾五四陈宜稳李嘉颖周杰严灿辉杨仙林李新兵李青平祝学志蒋仕军张彦杨卫星圣钱生樊长猛骆祖武费延海肖小清庄玉江崔廷涛资小明陈常波交通运输学院（3人）陈兴明邹荣念龙培信息科学与工程学院（45人）曾思霖李磊周旋王苗陈航谭天红姜涛李慧斌李明赵林东罗勇蒋四华易昌都胡周君李洪朱鑫科徐承禹余路李显军丁星殿黄建楠刘亮朱宏岩伍致健朱志富戴仲政杨可莫永立牛兴亮罗锦彭伟祺张帆薛建雷张艳存周艳常浩然邓新文何正东张贤红凌云张良春杨光王波罗承林申浑资源加工与生物工程学院（2人）泊凌浩韩勃能源与动力工程学院（1人）丁光雨土木建筑学院（1人）储红升四、志愿服务西部建设奖（5人）物理科学与技术学院（1人）梁帅法学院（2人）谭铿周伟林信息科学与工程学院（2人）张静杨凤云11。

中南大学资源加工与生物工程学院本科课程课程简介001

中南大学XX加工与生物工程学院本科课程课程XX课程编号：03０001T1课程名称:新生课英文名称:学时与学分：16／1.0课程XX:本课程是一门由XX加工与生物工程学院矿物工程、钢铁冶金、生物工程和技术领域的知名教授专门面向一年级新生开设的研讨类课程。

开设本课程的主要目的在于:1．建立一种教授与新生沟通的顺畅渠道，提供教授和新生之间交流互动的机会，使大一新生在这个特殊的人生转折期,能够了解大学专业学习的目标、定位、就业去向和对未来的职业规划,能够亲身感受教授的治学风范和人格魅力;2.给新生提供一种适应大学生活、转变学习方法的机会，让新生入学伊始就能了解所学专业的整体知识体系，了解基础知识与专业的关系、所学专业的脉络、专业知识与专业的关系、专业XX教学的目标以及课外研学的要求;３．探索一种以师生互动、研究讨论为主的教学方式，促使新生尽快适应研究型大学的学习环境，体验一种全新的以探索和研究为基础的自主学习模式。

通过教授的引导和学生的充分参与,培养学生发现问题、提出问题、解决问题的意识,学习科学的思维方式与培养创新意识。

课程编号：0３０10１Ｚ１课程名称:矿物粉碎工程英文名称：学时与学分:３2／２．0课程XX：本课程系统地介绍了矿物粉碎基本原理、粉碎工艺技术及设备。

从介绍粉碎基本概念和矿物基本物理化学性质出发，阐述了矿物粉碎的基本原理及超细粉XX备的原理，详细介绍了粉碎和分级工艺流程及主要工艺设备，包括矿物加工过程中的破碎与筛分、磨矿与分级工艺及主要工艺设备。

课程编号：０30102Ｚ１课程名称:矿物物理分选英文名称：时与学分: 3２/2课程XX：物理分选的基本原理是利用物料的物理性质的差异进行分选,其物理性质的差异有磁性、电性、光学性质有，此外粒度、密度等颗粒物理性质差别也经常使用.物理分选分选技术应用于农业、矿业、化学、垃圾分选等许多领域,主要的选矿方法有重选,磁选,电选,此外还有分级，洗矿，手选等特殊选矿方法。

中南大学考研之资源生物工程学院、信科工程学院、资安工程学院简介

中南大学考研之资源生物工程学院、信科工程学院、资安工程学院简介资源加工与生物工程学院组建于2002年，是中南大学最早成立的二级学院之一。

其前身为原中南矿冶学院的选矿系。

学院拥有4个一级学科博士点和博士后流动站，7个二级学科博士点和硕士点，1个国家一级重点学科。

毕业生可就职于矿业、钢铁、材料、生物及相关研究与设计机构、大型公司和厂矿联合企业、高等院校和政府机关等单位。

资源加工与生物工程学院的前身最初为选矿系，其选矿工程专业是1952年成立的前中南矿冶学院最早设置的专业之一。

1956年，为了加强冶金原料造块的人才培养，在前苏联专家指导下开办团矿专业，为当时国内高校在该领域的唯一专业。

1962年选矿系与冶金系合并，成立选冶系。

1973年选矿专业调整至采矿系，成立矿山系，与此同时，团矿专业调整至有色冶金系。

1984年为了适应国民经济发展需要，将原选矿专业与团矿专业合并，组建新的矿物加工专业，成立矿物工程系。

1987年矿物加工工程被国家教委批准为同类学科中第一个重点学科。

1995年，依托矿物加工工程国家重点学科，创办了无机非金属材料工程专业;2000年创办了生物工程专业。

2002年，原矿物工程系改组组建为资源加工与生物工程学院，下设矿物工程系、钢铁冶金系、无机材料系、生物工程系4个系，并在此基础上与2004年创办了生物技术专业。

资源加工与生物工程学院拥有矿业工程一级学科国家重点学科，矿物加工工程(分为选矿和团矿2个专业方向)、无机非金属材料工程、生物工程和生物技术四个本科专业，矿物加工工程、钢铁冶金、材料学、矿物材料、再生材料工程、微生物学和生物工程七个博士、硕士点。

其中矿物加工工程为国家重点学科，钢铁冶金、微生物学和生物工程为湖南省重点学科，其矿业工程、冶金工程、材料科学与工程为国家一级重点学科。

矿物加工工程为国家特色专业，并列入教育部首批卓越工程师培养计划和专业综合改革试点专业，无机非金属材料工程为湖南省重点学科和湖南省特色专业。

中南大学资生院2015硕士拟录取名单

70
214
374.5 国家统考
录取
生物工程085238 贺治国
专业型
一等
普通助学金
5370808700 刘莎 354 73
85
236
373.8 国家统考
录取
生物工程085238 贺治国
专业型
一等
普通助学金
5430408672 李振桦 360 84
80
220
371.8 国家统考录取生物工程085238 申丽
5422606303 张海亮 369 79.6
5422606302 胡育民 367 80.6
5431006250 黄小涛 363 64.6
5411106294 董留洋 365 77.6
85.64 80.38 81.38 91.15 87.46
82.5 推荐免试
录取矿业工程081900
邱冠周
学术型
一等
5105330882 陈晓炜
5102900859 刘天宇
5105330873 刘德志
英语面试成绩
综合能力成绩
复试笔试成绩
加权总成绩
考生类别
录取情况
录取专业及代码
指导老师
学位类别
奖学金类别
助学金类别
86.5 推荐免试
录取矿业工程081900
黄红军
学术型
一等
推免生助学金
73 推荐免试
录取矿业工程081900
77.5
180
322.6 国家统考淘汰
考生编号
生物
系复
试考
生
姓名
初试成绩
5105330851 夏明晨
5105300850 胡瑾

中南大学矿物加工工程研究生导师信息

研究方向：烧结球团数学模型与人工智能，铁矿石造块与直接还原，钢铁新材料与新工艺等。
黄柱成：男，1964年5月5日生，教授，博士，现任中南大学资源加工与生物工程学院钢铁系副主任、烧结球团与直接还原研究所副所长。
研究方向：资源综合利用；铁矿烧结球团；直接还原与熔融还原。
研究方向：微生物功能基因组学、基因组学研究技术、微生物生态和极端环境条件下的微生物以及群落和生态系统基因组学等多个领域。
范晓慧，女,1969年出生于河北省昌黎县。1987年考入中南大学（原中南工业大学）学习，1996年获工学博士学位，毕业后留校任教。1997年9月破格晋升为副教授，2002年9月晋升为教授。
胡岳华，男，1962年1月出生于湖南长沙，1989年毕业于原中南工业大学并获博士学位。1991年破格提为教授，1995年到美国尤他大学进修，1998年2月回国。2000年受聘长江学者奖励计划特聘教授。现任中南大学资源加工与生物工程学院教授、博士生导师、院长。
研究方向：复杂细粒矿物分选理论及新工艺；无机非金属矿物资源的深加工；矿物资源的生物提取。浸矿微生物选育与遗传工程；浸矿分子生物学原理；极端环境工业微生物；废水的生物处理。
研究方向：烧结球团理论和技术；铁矿石直接还原与熔融还原；矿产资源综合利用与环保。
周集中，1959年8月出生，1993年5月在美国华盛顿州立大学获分子遗传与细胞生物学博士学位1993年6月1997年6月在美国密歇根州立大学跟随美国科学院院士、美国微生物学会主席James Tiedje教授从事博士后研究。1997年6月至今在美国橡树岭国家实验室先后任研究员、高级研究员、杰出研究员和环境基因组学研究中心主任。微生物学权威刊物Applied and Environmental Microbiology 杂志主编之一，美国微生物科学院（American Academy of microbiology）院士。2004年1月任中南大学"升华名师"微生物学科责任教授。

2019年中南大学056资源加工与生物工程学院硕士研究生拟录取名单公示

张洪亮张鑫蒋善钦候三亚孙自玺刘志龙童格付君浩谢菲菲田祖源赵占红刘圆圆夏榆钦朱应贤胡俊杰唐舒扬侯炜张蓉畅黄雪枫尚玺李琰谢率尚凯旋马沛莹王谭鑫章海敏唐子轩王名段真张蒙董寅瑞尚文兴陈靖张宁肖涛袁芷晨肖华荣王静刚王雨琦刘芳芳于俊杰伍思回张冰行陈玲玲陈兰兰徐睿吴金甜胡建家王守玺黄伟欣荆念文罗青云董良民镇偲远王国东朱泊翰
资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 081900 资源加工与生物工程学院 085204 资源加工与生物工程学院 085204 资源加工与生物工程学院 085204 资源加工与生物工程学院 085204 资源加工与生物工程学院 085204 资源加工与生物工程学院 085204 资源加工与生物工程学院 085204 资源加工与生物工程学院 085204 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085205 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218 资源加工与生物工程学院 085218

教学大纲(无机非金属材料工程专业).-中南大学资源加工与生物工程学院

无机非金属材料工程课程编号：030301Z1课程名称：材料学概论英文名称：Introduction of Materials Science学时与学分:16 /1先修课程要求：物理化学适应专业：无机非金属材料工程参考教材：材料科学基础，杜丕一，中国建材工业出版社，2002年课程简介：本课程是无机非金属材料专业学生在系统学习基础课程后，对材料的概念、性质和应用有一个比较系统的认识，了解材料科学的内涵、所要研究的基本科学问题，及与其它学科的交叉；并了解材料科学的基本研究方法和现代技术对材料性能的基本要求，掌握无机非金属材料的基本范畴和专业特点，了解学科的发展前沿。

教学大纲：一、课程在培养方案中的地位、目的和任务材料是人类技术进步的标志。

材料科学与工程所探讨的是材料的制备、结构、性能与功能之间的相互关联，涉及的领域宽广。

本课程是无机非金属材料专业学生在系统学习基础课程后，对材料的概念、性质和应用有一个比较系统的认识，了解材料科学的内涵、所要研究的基本科学问题，及与其它学科的交叉；并了解材料科学的基本研究方法和现代技术对材料性能的基本要求，掌握无机非金属材料的基本范畴和专业特点，了解学科的发展前沿。

二、课程的基本要求《材料学导论》是无机非金属材料工程的专业课程。

要求学生能掌握材料科学的基本概念、研究范畴和研究方法，能结合所学的基础知识认识材料科学的基本科学问题，了解材料的基本性能，制备的共性技术与基本原理等。

能综合应用已学的物理化学、力学、机械等课程的基础知识，加深对材料科学的理解。

三、课程的基本内容以及重点难点基本内容包括：材料学研究领域与研究方法，晶体结构与晶体化学原理，晶体的完整性和固溶体，非晶态固体和固体材料中的质点运动，材料制备的共性技术与原理，材料改性与新型无机材料合成，材料设计原理与方法，材料学与其它学科的交叉，典型新材料的性能和应用，高新技术的材料要求，材料学发展趋势。

四、实验要求无实验。

基于正交试验的流化床工艺处理含氟废水的优化试验

第 54 卷第 8 期2023 年 8 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.8Aug. 2023基于正交试验的流化床工艺处理含氟废水的优化试验洪雪丽1, 2，焦芬1, 2，张琳1, 2，刘维1, 2(1. 中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙，410083；2. 中南大学战略含钙矿物资源清洁高效利用湖南省重点实验室，湖南长沙，410083)摘要：为探究流化床工艺处理含氟废水的效果并对影响除氟效果的主次因素进行确定，以反应后上清液中氟离子质量浓度为评价指标，对比钙氟比(物质的量比)、初始氟质量浓度、pH 、回流流量对除氟效果的影响。

研究结果表明，通过正交试验得到最终的优化工艺条件如下：钙氟比为0.7、初始氟质量浓度为 600 mg/L 、pH 为7、回流流量为60 mL/min ，在优化工艺条件下得到最终上清液中的氟离子质量浓度为9.46 mg/L 。

各因素对流化床工艺除氟效果的影响从大到小依次为钙氟比、回流流量、pH 、初始氟质量浓度，其极差R 分别为11.2、5.3、4.5、3.0。

关键词：流化床工艺；含氟废水；正交试验；优化试验中图分类号：X703.1 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）08-3004-08Optimization test of fluidized bed process for treating fluorinatedwastewater based on orthogonal testHONG Xueli 1, 2, JIAO Fen 1, 2, ZHANG Lin 1, 2, LIU Wei 1, 2(1. School of Minerals Processing & Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. Key Laboratory of Hunan Province for Clean and Efficient Utilization of Strategic Calcium-containing MineralResources, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: In order to investigate the effect of the fluidized bed process on the treatment of fluorinated wastewater and to determine the major and minor factors affecting the fluoride removal effect, the effects of four factors, namely calcium-fluoride ratio, initial fluoride mass concentration, pH value and reflux flow rate, on the fluoride removal effect were investigated using the fluoride ion concentration in the supernatant after the reaction as the evaluation index. The results show that the optimized process conditions are obtained by orthogonal test as follows. The calcium-fluoride ratio is 0.7, initial fluorine mass concentration is 600 mg/L, pH value is 7, reflux flow is 60 mL/min, and the mass concentration of fluorine ion in the supernatant is 9.46 mg/L under the optimized收稿日期： 2022 −06 −20；修回日期： 2022 −10 −05基金项目(Foundation item)：“十三五”国家重点研发计划项目(2020YFC1909203) (Project(2020YFC1909203) supported by theNational Key Research and Development Program of the 13th Five-Year Plan)通信作者：焦芬，博士，教授，从事再生资源高效清洁利用研究；E-mail ：****************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.08.005引用格式：洪雪丽, 焦芬, 张琳, 等. 基于正交试验的流化床工艺处理含氟废水的优化试验[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(8): 3004−3011.Citation: HONG Xueli, JIAO Fen, ZHANG Lin, et al. Optimization test of fluidized bed process for treating fluorinated wastewater based on orthogonal test[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(8): 3004−3011.第 8 期洪雪丽，等：基于正交试验的流化床工艺处理含氟废水的优化试验process conditions. The order of influencing factors on fluorine removal in a fluidized bed is the calcium-fluoride ratio, reflux flow rate, pH, initial fluorine mass concentration, and the range R is 11.2, 5.3, 4.5, 3.0 respectively.Key words: fluidized bed process; fluorine-containing wastewater; orthogonal test; optimization test中国拥有丰富的稀土资源，在稀土冶炼过程中往往会产生大量的高氟废水[1]。

中南大学资生院导师名单

2014硕导招生资格名单
院系所代码
院系所名称
姓名
性别
一级学科
名称
二级学科
名称
专业技术职务
最高学历
是否新
增硕导
是否博导
是否跨
学院
是否跨
一级学科
056
资源加工与生物工程学院
王淀佐
男
矿业工程
矿物加工工程
正高
是
056
资源加工与生物工程学院
邱冠周
男
矿业工程
矿物加工工程
正高
研究生
是
056
资源加工与生物工程学院
胡岳华
材料学
副高
研究生
056
资源加工与生物工程学院
刘小鹤
男
材料科学与工程
材料学
正高
研究生
056
资源加工与生物工程学院
肖奇
男
材料科学与工程
材料学
副高
研究生
056
资源加工与生物工程学院
刘琨
男
材料科学与工程
材料学
中级
研究生
056
资源加工与生物工程学院
欧阳静
男
材料科学与工程
材料学
中级
研究生
056
资源加工与生物工程学院
余润兰
男
生物学
生物工程
正高
研究生
056
资源加工与生物工程学院
周洪波
男
生物学
生物工程
正高
研究生
是
056
资源加工与生物工程学院
杨宇
男
生物学
微生物学
副高
研究生
056
资源加工与生物工程学院

含钛高炉渣综合利用的研究进展

含钛高炉渣综合利用的研究进展景建发;郭宇峰;郑富强;谢小林;杨凌志;陈凤【摘要】我国钒钛磁铁矿经高炉法冶炼后钛资源基本都富集在渣相中,结构复杂,无法进一步回收利用,造成钛资源无法有效利用和环境污染等问题.归纳了国内外含钛高炉渣综合利用方面的研究成果,从整体利用和提钛2方面分别讨论了目前已开发的利用方法所存在的问题.整体利用含钛高炉渣(如制作建筑材料、特种功能材料等)法虽然能解决堆积产生的环境问题,但经济附加值低,且大量的钛资源被浪费,对钛资源的利用率低.在含钛高炉渣提钛利用方法中,直接酸解法或者碱法处理制备的产品品质低,经济性差,还会带来二次污染;含钛高炉渣制备含钛合金的方法成本高、产品应用范围窄;选择性富集分选法提钛时含钛矿物的转变不彻底,并且能耗高、添加剂消耗量大,钛的回收率不高;高温碳化—低温氯化工艺中高温碳化过程可以利用液态炉渣的物理热,大幅降低了碳化工序的能耗,低温氯化过程可在400~550 ℃实现TiC的选择性氯化,避免了钙镁等杂质的影响,且氯化产物杂质含量低,钛回收率高,产品价值高、市场大.在此基础上,指出高温碳化—低温氯化处理含钛高炉渣具备工业化应用前景,值得进一步开展研究.%The titanium resources of vanadium titanomagnetite concentrate are enriched in the Ti-bearing blast furnace slag after the blast furnace smelting in China.The Ti-bearing blast furnace slag has complex compositions so that it can′t be comprehensive utilized.The Ti-bearing blast furnace slag not only brings a huge environment pollution but also lead to the waste of titanium resource.The development of study on comprehensive utilization of Ti-bearing blast furnace slag were summa-rized,emphases the problems existing on the direct-utilization methods and extraction of titanium from Ti-bearing blastfurnace slag.Directly utilize the slag(such as make building material and function material) have a disappoint results of titanium utili-zation efficiency and has little beneficiation value,although it can solve the environmental problems caused by the accumula-tion.The methods of extracting titanium,via direct acid preparation or alkalinetreatment,product quality and economical effi-ciency is low,can cause secondary pollution;blast furnace slag containing titanium produce titanium alloy cost is high,the product application range is narrow;titanium minerals shift not thoroughly by selective enrichment and separation method to ex-tractive titanium,and high energy consumption,large consumption of additives,titanium recovery rate is not high;High temper-ature carbonization and low temperature chlorination process,the high temperature carbonization process can make use of physi-cal heat of liquid slag,greatly reduce the carbonization process of energy consumption,low temperature chlorination process can be realized in 400 ~ 550 ℃ TiC selective chlorination,avoid the influence of impurities such as calcium,magnesium,and chloride products of low content of impurities,titanium recovery rate is high,the product value is high.On this basis,points out that the high temperature carbonization and low temperature chlorination method has industrialization prospect,deserves further research.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】7页(P185-191)【关键词】钒钛磁铁矿;含钛高炉渣;综合利用;提钛【作者】景建发;郭宇峰;郑富强;谢小林;杨凌志;陈凤【作者单位】中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083;中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TD925世界钒钛磁铁矿资源储量丰富，现已探明储量超过400亿t，保有储量300亿t[1]，而我国的钒钛磁铁矿资源储量约为98.3亿t，占世界钒钛资源储量的33%[2]。

中南大学生物技术专业本科培养方案

生物技术专业本科培养方案一、专业简介生物技术专业2003年始建于资源加工与生物工程学院，办学条件一流，已建成16个实验室功能区，2个中试基地，仪器设备约3000 万元，还拥有浏阳生物医药园省级优秀实习基地等多家校外基地。

师资力量雄厚，现有教师24名，其中院士2名，美国青年科学家总统奖获得者1名，国家杰青1名，长江学者特聘教授1名，教授6名，副教授8名。

本专业在微生物生态学、微生物基因组学等研究领域独具特色，达到国际一流水平。

二、培养目标培养适应国民经济建设需要、知识、能力、素质协调发展，具有扎实的数理化、计算机、外语基础知识和系统扎实的生物技术基础理论，了解学科发展前沿，掌握生物技术的研究与实验技能，并具备一定的工程设计知识，能胜任生物资源开发、生物技术产品工艺设计、检测分析、技术监督、生产管理等工作的高级科研和技术人才。

三、培养要求强化数学、化学、微生物学、生物化学、遗传学、分子生物学、细胞生物学、发酵工艺原理、生化分离工程、基因工程、生物工程产品工艺学、生物信息学、生物分析测试技术等方面的基本理论和基本知识，接受化学、微生物学、生物化学、细胞和分子生物学、发酵工程、生化分离及工艺、生物技术计算机实践、生物工程与技术综合实验等专业实验的基本训练，具备运用基础理论、基本知识和实验技能进行生物技术研究创新、技术开发和应用的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力：1．全面系统地掌握与生物技术密切相关的生物、数学、物理、化学等方面的基础知识、基本理论、基本技能，以及生物技术领域的核心知识体系。

2．具有本专业所需的工程制图、电工及电子技术、信息及网络技术、计算机应用等方面的基本知识和技能。

3．获得较好的实践训练，具备文献查阅、科学研究和实验操作等基本技能，具有综合分析问题和解决实际问题的能力。

4．熟悉生物科学与技术学科的发展方向，具有较强的知识获取能力和开拓创新能力，能够创造性地提出新的观念，并勇于实践。

中南大学室开放管理办法-中南大学资源加工与生物工程学院

实验室开放管理中南大学实验室开放管理办法为进一步推进实验室开放，实现资源共享，提高办学效益，促进学术交流，给学生自主学习、研究性学习创造条件，为学生个性发展提供空间，特制定本办法。

一、基本要求1．全校各级各类实验室要充分挖掘人、财、物、信息等资源潜力，采取有效措施对师生开放。

在保证教学、科研需要的前提下，有条件的实验室可按有关规定向社会开放。

2. 实验室开放的对象、范围应根据教学计划安排、创新人才培养需要及实验室功能、条件确定。

有条件的实验室要面向全校师生全面开放。

3．开放实验的时间要满足师生实验和技能训练的要求，让实验者在时间上有一定的选择余地。

一般可采用全天开放、预约开放、阶段开放、定期开放等。

4．开放实验的内容应根据教学任务安排和学生个性发展的需要确定，包括：课内选修的设计性、综合性、研究性实验；课外研究性学习、小发明、小制作、小论文等科技活动实验。

提倡学生自拟实验课题，鼓励学生把实验探索与科学研究和社会实践相结合，培养解决实际问题的能力。

5．要充分利用现代化教学手段，加快实验教学和实验室管理信息平台建设，创造条件实现网上预约、网上预习、网上虚拟实验等辅助实验教学和智能化管理，拓展实验室开放空间。

6．要建立健全开放实验教学质量监控机制，严格开放实验教学考核，提高实验教学质量。

二、组织与管理1．实验室开放由主管校长领导，教务处归口管理，相关职能部门配合协调，二级学院和实验室具体组织实施。

2．二级学院和实验室要根据教学功能和实验条件，建立健全适合本单位实际的实验室开放制度和管理办法，并认真组织实施。

3．实验室应将本室开放的对象、范围、时间、内容和具体组织实施办法等向师生公布，为开放实验教学提供优良服务。

4．实验室应根据实验需要做好实验准备工作，配备指导教师和实验技术人员。

学生实验前必须做好预习，阅读与实验内容有关的文献资料，准备好实验方案。

5．在实验教学和研究过程中，指导教师应注意加强对学生实验技能、探索精神、科学思维、实践能力和创新能力的培养，督促学生按时提交实验报告或论文等。

赤泥酸浸过程中硅胶形成的研究

232 世界有色金属 2020年 11月下
2020年 11月下世界有色金属 231
的增加而缓慢下降。在本研究中，通过 zeta 电位表征对低浓度胶体体系进行了研究，见图 1。不同阶段样品的形态如图 2 所示。在第一阶段，均匀体系由分散的胶体组成 ( 图 2a)，其尺寸范围为 20nm~60nm。随着溶液中硅酸盐含量的增加，由于双电层结构的破坏，聚合度增强 ( 图 2b)。在第三阶段 ( 图 2c)，胶体由于双电层完全破坏而聚集。
图 4 H2O2 浓度对 Zeta 电位的影响
4 结论硫酸和氧化剂对抑制硅胶的形成有积极的作用。硫酸和
双氧水的浓度越高，抑制硅胶形成效果越明显，本研究对赤泥酸浸过程中抑制硅胶的形成，提高过滤性能起到重要的参考。
[1] Castaldi,P.,et al.,XRD,FTIR,and Thermal Analysis of Bauxite OreProcessing Waste(Red Mud)Exchanged with Heavy Metals.Clays&Clay Minerals,2008.56(4):p.461-469.
国化工有限公司。（2）实验。制备了含 50 毫升不同浓度硫酸溶液的酸混
合物。然后在 ZDJ-4A 自动电位滴定设备中通过蠕动泵将硅酸钠溶液自动转移到酸性溶液中。混合酸溶液在 300rpm 下搅拌。在此过程中，系统的 zeta 电位由在线物理分析平台连续测量。
（3）方法。在线物理分析平台由 ZDJ-4A 自动电位滴定仪 ( 伊内萨科学仪器有限公司 )、NDJ-8S 旋转式粘度计 ( 上海精密仪器有限公司 )、Sartorius PB-10 pH 计 ( 上海精密仪器有限公司 ) 组成。在 200 kV 加速电压下，利用透射电镜 (JEOL JEM-2100,FEI 电子光学有限公司 ) 观察不同时期胶体的形态和聚集状态。

氟化法制备高纯硫酸锰中氟含量的控制

Ｃａ
２８４．５１
９９
刘月等：氟化法制备高纯硫酸锰中氟含量的控制
Ｍｇ
９４１．６５
１）单位为ｇ／Ｌ。
Ｆｅ１）
１９．３６
Ｎｉ
８４．９０
Ｃｏ
４．７９
Ｐｂ
２．９６
Ｚｎ
１４．９７
Ｃｕ
４．０９
Ｃｄ
２．７３
主要仪器设备包括精密ｐＨ计、循环水式真空泵、
电子恒温搅拌器、实验室专用超纯水机、分析天平、常
ＭａｎｇａｎｅｓｅＧｒｏｕｐＬｉｍｉｔｅｄ，Ｃｈｏｎｇｚｕｏ５３２２００，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ⁃ｐｕｒｉｔｙｍａｎｇａｎｅｓｅｓｕｌｆａｔｅｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｃｏｍｂｉｎｅｄｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｒｅｍｏｖｉｎｇｃａｌｃｉｕｍａｎｄｍａｇｎｅｓｉｕｍ
Ｍｇ２＋＋２Ｆ－
（２）
ＭｇＦ２ ↓
溶液体系中引入氟离子，采用控制结晶法除氟，即
控制晶体脱水时溶液的泊美度至合理范围内，使母液
的量较常规结晶时增加，氟溶解至母液中的量也会增
加，最终进入晶体的氟含量降至１００ μｇ／ｇ以内，从而
得到氟含量达标的硫酸锰晶体。
对于溶液体系中所含的铁离子，采用锰粉调ｐＨ
（６）
１．３实验方法
１）氟化锰除钙镁：在５个烧杯中分别加入１Ｌ硫
酸锰溶液，并分别加入９ｇ／Ｌ、１１ｇ／Ｌ、１３ｇ／Ｌ、１５ｇ／Ｌ、
１７ｇ／Ｌ氟化锰白色晶体，搅拌时间均设定为２ｈ，反应
温度为室温，反应结束后过滤，并测定各滤液中的钙镁

中南大学资源加工与生物工程学院

2006年
全国大学生英语竞赛三等奖
廖荷欢
16
2007年
全国大学生英语竞赛特等奖
沈阳
17
2007年
全国大学生英语竞赛一等奖
赵永杰
18
2007年
全国大学生英语竞赛二等奖
周春奋
19
2007年
全国大学生英语竞赛三等奖
刘丹
20
2008年
全国大学生创新论坛徽标设计优胜奖
程伟
21
2008年
全国大学生英语竞赛二等奖
全国大学生英语竞赛一等奖
何玲
29
2009年
全国大学生英语竞赛三等奖
姚凯
30
2009年
湖南省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛奖
陈敏
31
2009年
湖南省“挑战杯”上海世博会专项比赛二等奖
周文清刘尧
32
2009年
湖南省“挑战杯”三等奖
周棋涛
中南大学资源加工与生物工程学院
无机非金属材料工程专业
2001-2009年本科生获省市级以上学科竞赛奖励一览表
序号
时间
奖项
学生姓名
1
2001年
全国大学生数学建模竞赛三等奖
彭宏
2
2001年
全国第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛三等奖
陈德良
3
2002年
国际交叉学科竞赛（ICM）二等奖
彭宏
4
2002年
全国大学生英语竞赛三等奖
彭宏
5
2002年
全国大学生英语竞赛三等奖
刘涛
6
2002年
全国大学生英语Βιβλιοθήκη 赛三等奖周明72003年

微生物高密度培养的研究概况

微生物高密度培养的研究概况刘元东;袁乐;余润兰【摘要】为了提高综合生产效率，减少资源浪费，高密度培养技术已成为目前发酵工程领域研究的热点问题之一，高密度培养技术能显著提高菌体浓度和产品产量，缩短生产周期、缩小反应器体积、减少设备投资，它已应用于几乎所有微生物的培养过程，使得发酵行业有了巨大的进步与发展，在节约资源和环境保护方面也作出了巨大贡献。

首先简单介绍了高密度培养技术的研究概况，综述了微生物高密度培养的限制性因素，分析了其优化策略，概括了高密度培养的方式及应用举例，同时对目前微生物高密度培养技术进行了展望。

%In order to improve the comprehensive productivity and reduce the waste of resource,high cell density cultivation (HCDC) has been one of current hot issues in researchof fermentation engineering .It can improve microbial biomass and product production substantially ,and also shorten the production cycle ,as well as reduce reactor volume and equipment investment.HCDC has been used in the cultivation process of almost all the microorganisms to benefit for the development of the fermentation industry and made great contribution to the aspect of resource conservation and environmental protection as well .An overview of HCDC of microorganisms was made to analyze its limitations and possible optimization strategies .Ways of HCDC and some applied examples were introduced to forecast the prospect of HCDC technology .【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P76-80)【关键词】微生物;高密度培养;条件优化【作者】刘元东;袁乐;余润兰【作者单位】中南大学资源加工与生物工程学院，长沙 410083;中南大学资源加工与生物工程学院，长沙 410083;中南大学资源加工与生物工程学院，长沙410083【正文语种】中文【中图分类】Q93-335;TF18大部分的发酵产物都积累于菌体细胞内部，要获得高浓度产物，首先就要获得高细胞密度.20世纪90年代高密度培养技术已成为发酵工程领域研究的热点问题之一，随着市场经济不断发展，人们需求日益提高，高质量和短周期生产发酵剂行业迅速增加，以最低的成本消耗获得最高的细胞浓度及其产物收益成为目前整个生产发酵行业的关注焦点，因此关于高密度培养技术和工艺方面的研究越来越热.高密度培养技术最早用于酵母细胞培养提高生物量，利用烷烃或有机废水生产单细胞蛋白及乙醇[1].随着许多重要工业微生物的遗传背景和生理特性被逐渐认识，加上分子生物学技术和基因工程技术的不断发展和成熟，使微生物高密度培养技术在其它更多领域得到了更广泛的应用.1 高密度培养的概述高密度培养技术只是一个相对概念，能让菌体发酵密度较普通培养有显著提高的技术都可以称为高密度培养技术[2].但是由于培养过程中选择的菌种菌株不同，培养目标也存在较大的差异，因此高密度培养的最终菌体生物量也无法用一个确切的值或范围来界定，根据广义的概念来讲，凡是细胞密度比较高或以至接近其理论值的均可称为高细胞密度.在微生物培养过程中，营养物质的消耗和代谢产物的积累是导致微生物生长停止的主要因素，而高密度培养技术不仅能提高微生物的可培养性、增加菌体活性，而且可以提高单位体积培养液中菌体数量和代谢产物浓度、更高效利用营养物质、缩短生产周期、减少设备投资，从而降低成本，节约资源，减少污染，提高综合生产效率.2 微生物高密度培养的限制性因素及优化策略影响微生物高密度培养的因素有很多，主要包括：接种量、培养基组成、有害代谢产物的积累、培养条件等.2.1 接种量不同的接种量对菌体活性影响不同，从而影响菌体的适应能力和生长速率.在营养物质充足的条件下适当加大接种量能加快菌体生长，缩短达到最高菌体浓度所需的时间.胡爽等人研究发现，在200 L的发酵罐中，分别接种5%和10%的大肠杆菌，接种量为10%的最终菌浓度较5%的有显著提高[3].2.2 培养基普通微生物的培养基类型主要有3种：合成培养基、半合成培养基和复合型培养基.复合型培养基通常采用天然原料，其化学组成不明确且不可调控，因此不适合用于微生物的高密度培养.合成培养基的化学成分明确且质量稳定，适合于研究微生物基本代谢途径和探索代谢过程中物质变化规律，但是合成培养基营养较为单一，也不利于微生物的高密度培养.为了避免以上2种培养基的缺点，保持其优点，就出现了半合成培养基，半合成培养基是在合成培养基中添加少量天然营养物（如酵母粉、蛋白胨、氨基酸、无机盐等），这些天然物质能有效促进菌体细胞生长和代谢产物合成.半合成培养基更常用于微生物高密度培养.在微生物高密度培养过程中，充足的营养供给是微生物快速生长和代谢产物大量合成的基础，它为微生物的正常生长提供碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水等基础物质，这些是微生物菌体生长繁殖以及合成代谢产物所必需的物质.但是当普通培养的体系中营养成分浓度过高时，菌体生长会受到明显抑制[4]，不利于微生物菌体积累.另外培养基各成分比例也要恰当，特别是碳氮比例.在分析营养源对大肠杆菌生长的影响时，文献[5-6]研究表明，碳氮比较低，在培养初期菌体自身生长繁殖旺盛，产生大量代谢废物，抑制菌体后期生长，甚至容易造成菌体提前衰老自溶；而碳氮比过高，菌体利用的营养物质主要用于合成积累代谢产物，菌体生长代谢缓慢.因此，需要根据培养微生物的生理特性来选择合适的营养组成物质和控制适当的物质浓度，这是解决限制高密度培养因素的重要策略之一.2.3 代谢产物分批培养微生物过程中，经过一定时间，细胞超过一定浓度时，菌体生长会变缓甚至停止.分析其生长曲线可知，微生物生长停止的一个主要原因就是代谢产物的积累.另外，有害副产物的出现也会严重影响菌体生长和产物形成.在大肠杆菌、乳酸菌等细菌的培养过程中，菌体利用葡萄糖产生代谢副产物如乙酸、乙醇和二氧化碳等，对菌体生长繁殖具有抑制作用[7].文献[8]研究表明，当乙酸浓度大于5 g/L时，大肠杆菌菌体生长缓慢，最大菌浓度下降；当其浓度超过14 g/L时，菌体停止生长.在微生物高密度培养过程中，可通过优化培养基组成、调整碳源种类和比例、维持较高的溶解氧等方式，来缓解代谢物积累带来的抑制作用.另外，目前也已经有研究通过代谢工程技术构造工程菌改变其代谢途径，从而阻止抑制物产生.比如有文献[9]提到，乙酸的分解代谢过程需要许多酶共同参与完成，而通常情况下，葡萄糖能够抑制这些酶的活性，所以在含有葡萄糖的培养基中高密度培养大肠杆菌等细菌时，这些乙酸分解酶都处于失活状态，使得乙酸积累，抑制微生物生长繁殖.因此，解除葡萄糖对乙酸分解酶的抑制就可以不断消耗乙酸，从而解除乙酸对菌体生长繁殖的抑制作用.文献[10]研究发现，某种突变菌株就能解除葡萄糖抑制作用，在消耗利用葡萄糖的同时不断地分解消耗代谢产生的乙酸.另外，采用降温、流加营养物或者透析等方法，可以有效降低抑制物质的产生.2.4 培养条件培养条件是影响菌体细胞生长繁殖的重要因素，它能影响菌体的生理生化特性，从而影响其高密度培养.在不同环境条件下，各种不同微生物在不同的培养阶段所需条件都是不同的，因此应该根据微生物生理特性、结合培养目标、充分分析并确定最佳的培养条件，以达到高细胞密度.2.4.1 温度温度对于微生物的影响很大，它不仅可以改变菌体内各种反应速率和蛋白质性质，而且能影响培养液的物理特性，从而影响菌体生长繁殖和代谢活动，同时，它能影响培养体系中各种物理参数特性，间接对菌体产生一定影响.在一定范围内温度升高时，细胞内的酶催化和化学反应速率都会加快，菌体生长也会加快，同时营养物和代谢物的溶解度提高，细胞膜流动性增大，有利于营养物质的吸收和代谢产物的排除.一般温度每升高10℃，生化反应速率会增加1倍.但是超过一定温度后继续升温，会使蛋白质和核酸等受到不可逆的损害，从而抑制菌体生长代谢甚至导致死亡.因此，通常采用121℃、20 min来灭菌，因为在121℃条件下几乎所有的微生物都已经死亡.最适宜温度并不是一个特定值，通常是一个范围区间，也不是一个菌种的特征性常数，它会随着培养基组成、培养条件、培养目标和菌体生长阶段的不同而改变.如，主要的浸矿菌氧化亚铁硫杆菌属于嗜热中温菌，其最适浸矿温度为30～35℃，而同样属于浸矿菌的高温嗜热菌金属硫化叶菌的最适宜浸矿温度为65℃[11].2.4.2 pH值稳定的pH值是菌体维持在最佳生长状态的必要条件.高密度培养过程中营养物质被分解利用和代谢产物形成积累，都会导致培养环境pH发生变化，改变营养物质分子的电离状态，影响微生物利用效率[12].另一方面，培养环境的pH变化会引起细胞内pH值改变，从而影响细胞内结构的状态和性质，最终对菌体生长代谢活动产生负面影响.因此，必须对培养基的pH条件进行控制，使其保持在一定的范围内.向培养体系中添加缓冲液提高缓冲能力能有效控制pH值的变化幅度，这样使得微生物处于最佳的生长繁殖状态，有利于积累大量菌体数量或产生目标代谢产物.另外，在微生物高密度培养过程中，也有人提出通过流加新鲜培养基来调节pH值，成功控制pH值范围.2.4.3 溶氧浓度溶氧浓度的高低能明显影响菌体生长、产物合成以及产物性质.在高密度培养过程中，菌体密度不断增大，耗氧量也随之加大，使得培养基中溶氧水平逐渐下降，造成供氧不足，不利于各种代谢活动，从而抑制菌体生长和产物生成.40%左右的溶氧水平最适合嗜酸氧化亚铁硫杆菌的高密度培养[13].但是氧是一种难溶气体，常温常压下纯水中的氧容量仅7 mg/L，因此在试验中常常会用摇床、发酵罐和通气设备等来增加溶氧[14].但是也有资料[15]曾报道在高密度培养重组大肠杆菌过程中，溶氧水平并不是越高越好，溶解氧高于10 mg/L时，菌体浓度和色氨酸合成酶活力存在降低趋势，从而对产物的形成造成不利影响.因此，需要根据不同微生物特性和培养目标来确定最佳溶氧浓度.3 高密度培养方式及其应用培养方式对菌体积累也有很大的影响.一般微生物高密度培养方式主要有：透析培养、细胞循环培养、补料分批培养等，其中补料分批培养研究最为成熟且应用最为广泛.3.1 透析培养现在的透析培养其实是一种“Nutrient-split”补料策略[16]，即将培养基分成2部分，一种是含有必须营养物的浓缩型培养液，另一种是基本只含用来平衡渗透压的无机盐溶液.同时培养器也分为培养室和透析室2部分.浓缩型培养液以分批或连续的方式加入培养室为微生物提供充足的营养物质，同时，半透膜能除去有害代谢产物，解除其积累带来的抑制作用；无机盐溶液则加入透析室以维持渗透压平衡. 透析培养能明显延长对数期的菌体增殖、增大稳定期的细胞积累、提高营养物的利用率，且在培养室中可获得密度较高且较为纯化的菌体以及高分子目标产物.文献[17]曾利用透析培养技术培养不同微生物（包括葡萄球菌，大肠杆菌，极端微生物等），细胞密度约为普通发酵方式的30倍.但是，透析培养反应器本身还需要透析组件及一些其他辅助装置，因此设备投资较大，操作技术要求较高.透析培养在生产方面一般用于营养要求严格、培养条件复杂的淋球菌的浓缩培养，以及培养哺乳动物细胞的悬浮液生产病毒、毒素和酶制剂等[18].近年，Baehr等[19]将此方式成功应用于实验研究，用透析式摇瓶小规模流加培养大肠杆菌BL21（DE3），发现培养过程中代谢副产物大幅度减少，产酸途径明显受抑制，较分批培养过程，目标产物产量提高约1 000倍，菌体浓度增加约200倍.3.2 细胞循环培养微生物培养过程中采用一定方式将细胞与培养液分开，无细胞的培养废液被转移出去，同时注入同样体积的新鲜培养基.细胞则加以循环利用，这种培养方式称为细胞循环培养.一般通过沉降、离心和膜过滤3种方式进行.该培养方式一般可用于食品工业中为牛奶、酸奶培养乳杆菌等，Sung等[20]用带有陶瓷过滤装置的发酵罐培养乳酸细菌柠檬明串珠菌，获得了OD660为75的菌体密度，高出分批培养约6倍，培养周期延长至105 h.除此之外，也有人将细胞循环培养方式应用于活细胞的培养，如Kang等[21]采用细胞循环培养方式培养苏云金芽孢杆菌孢子，获得了浓度为82.2 g/L的菌体生物量，较分批培养高出4倍，孢子含量在95%以上.3.3 补料分批培养以上2种培养方式都是采用补料策略，主要原则都是将代谢废物以不同的方式转移出去，消除其抑制作用，同时不断补加新鲜培养液，为微生物提供充足的养分，使细胞达到较高密度.补料分批培养[22]就是通常所说的流加培养，它是根据菌体实时生长情况和培养基特点动态调节补加新鲜营养液速度[23]，防止营养过剩给细胞生长带来抑制作用，使菌体生长及其目标产物生产的时间最大限度延长，数量最大限度增多.文献[24]研究发现，首先采用较稀的麦芽汁培养酵母菌，中途补充几次新鲜培养液，可以提高酵母产量，减少乙醇积累，这是最原始的补料技术.如今技术逐渐发展，应用日益深入，补料方式也得到了不断改进和丰富.其补料控制类型主要包括反馈控制和非反馈控制2种.反馈控制法是基于生理模型的，通过控制培养过程中菌体浓度、底物浓度、pH值、溶解氧浓度和CO2释放速率等生理参数来实现实时补料调节，但是根据微生物生长状况的反馈需要一定时间，对营养物流加控制具有一定的滞后性，因此培养过程中有可能会出现糖浓度的不稳定波动或者有害物质的积累.而非反馈控制策略是基于动力学模型的，设定固定参数按动力学模型流加培养液，常用的动力学模型主要有恒速流加、变速流加、间歇流加和指数流加.补料分批培养不仅能为微生物提供充足的养分，以维持细胞生长和产物形成处于最优化状态，进而使培养液中菌体浓度达到较高水平，而且能有效解除高浓度底物或代谢物的抑制作用，延长生产时间.比如酵母工业研究中，段学辉等[25]比较了普通分批培养和补料分批培养对酒精酵母细胞生长的影响，结果发现补料分批培养不仅有利于酒精酵母的快速生长，得到较高的菌体浓度，而且酵母的有效重复利用次数达4批次，培养44 h后，菌体浓度达到了71.82 g DCW/L，比分批培养提高了155.68%.补料分批培养过程中必须要确定最佳的补料策略[26]，即找出最佳的培养条件和最合适的补料方式，使菌体生长和产物产生始终处于最佳状态.补料策略的理论依据主要有格林原理、庞特里金最小值或最大值原理等，加上计算机技术的迅猛发展，也为补料分批培养的监测与控制提供了更精准有效的手段.目前补料分批培养的应用已经相当广泛，成功应用于高效生产有机酸、抗生素、维生素、氨基酸、酶制剂及生长激素等.如，分批培养高山被孢霉高产花生四烯酸需要很长的发酵时间，因为此菌体生长速率较慢，生长周期大约为7 d，Xiao-Jun Ji 等用分批补料培养策略将其周期缩短至5 d，花生四烯酸产量由0.9 g/（L·d）增加至 1.3 g/（L·d）[27].4 结束语我国发酵行业多数产品的技术经济指标都处于较低的水平，存在着产品分离纯化技术落后，高质量产品产量低、资源浪费、环境污染、成本高、代价大等问题.高效的培养技术和发酵技术为解决这些问题提供了可能性.高密度发酵技术既是生产高质量、高密度菌体和代谢产物的首要环节，也是菌体和代谢产物实现工业化生产的有力支撑，现已经逐渐成为了生化工程重要研究领域.而着重于研究优化微生物高密度培养的限制性条件，并且将高密度培养技术从实验室水平推广到工业化领域，从工程菌的培养推广至非工程菌的培养，这将是今后研究的重点.参考文献：[1]吴松刚．微生物工程[M].北京：科学出版社，2004．[2]刘子宇，李平兰，郑海涛，等．微生物高密度培养的研究进展[J].乳品加工，2005（12）：47-50.[3]胡爽，蔡海波，蒋加庆，等．重组大肠杆菌HT02高密度表达HT-1融合蛋白发酵过程优化[J]．化工学报，2009，60（12）：3063-3070.[4]Schaepe S，Kuprijanov A，Simutis R，et al．Avoiding overfeeding in high celldensity fed-batch culturesof E.coliduring the production of heterologous proteins[J]．Journal of Biotechnology，2014，192：146-153.[5]黎鸿平，黄海婵，钟卫鸿，等．大肠杆菌高密度培养研究进展[J]．化学与生物工程，2012，29（8）：1-5.[6]Dishisha T，Ibrahim MHA，Cavero V H，et al．Improved propionic acid production from glycerol：Combining cyclic batch and sequential batch fermentationswith optimal nutrient composition[J]．Bioresourse 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氧化锰矿石直接还原制备锰铁合金

氧化锰矿石直接还原制备锰铁合金周超洋;吴光亮【摘要】Producing Mn-Fe alloys with direct reduction to manganese oxicle ore has been researched. The effect of the basicity, carbon coefficient and additive on Fe-Mn alloy producing process were discussed and analysed. The results show that, the appropriate basicity is the important condition to separate the slag and metal, the carbon coefficient influences the metallic phase migrating and gathering, additive has a strong impact in reducing the melting point of slag and promoting the metal grain grow up together. The Fe-Mn alloy containing Mn71% , Fel7% , C7.0% is obtained in the condition that the temperature is 1 350 °C and maintain 30 min, basicity is 2.0, carbon coefficient is 1.0, the amount of additive is 5% of total amount of CaO + A12O3 + SiO2 + MgO slag.%以某氧化锰矿石为原料,采用直接还原工艺制备锰铁合金,重点研究了碱度、配碳系数、添加剂加入量对还原过程的影响.研究结果表明:合适的碱度是实现渣与金属分离的重要条件,配碳系数影响产物中金属的迁移、聚集,添加剂对降低渣系熔点、促进金属相聚集长大效果明显.试样在碱度为2.0、配碳系数为1.0、添加剂配入量为CaO+ A12O3+SiO2+ MgO总量的5％、温度为1 350℃条件下还原焙烧30 min,可获得金属锰含量约71％、金属铁含量约17％、碳含量约7％的锰铁合金.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】4页(P73-76)【关键词】氧化锰矿石;直接还原;相变分离;碱度;配碳系数;添加剂用量【作者】周超洋;吴光亮【作者单位】中南大学资源加工与生物工程学院;中南大学资源加工与生物工程学院【正文语种】中文目前，锰系合金的生产主要有3种方法［1-4］。