ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Утверждаю
_____________________
Руководитель ООП
по направлению 150400
зав. кафедрой металлургии
проф.
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СПЕЦКУРС
«Металлургия тяжелых и благородных металлов»
Направление: 150400 «Металлургия»
Профиль подготовки: «Металлургия цветных металлов»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: проф.
Санкт-Петербург
2012
1. Цели и задачи дисциплины: получение всесторонних и глубоких знаний по современному состоянию и перспективам развития тяжелых и благородных металлов в нашей стране и за рубежом; изучению теории и технологии промышленных способов производства тяжелых цветных и благородных металлов из различных видов рудного сырья с применением современных процессов, определяющих научно-технический прогресс.
Задачи дисциплины - подготовка будущего магистра к самостоятельному решению профессиональных задач в научно-исследовательской и производственно-технологической деятельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Металлургия тяжелых и благородных металлов» относится к дополнительной профилизации по выбору вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы.
Содержание дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении теории пиро-, гидро - и электрометаллургических процессов, металлургии легких, редких и благородных металлов, моделирование процессов и объектов в металлургии, управления инновациями, организации и математического планирования эксперимента, основ проектирования металлургических предприятий, физико-химических основ методов концентрирования и извлечения металлов из растворов. Для изучения дисциплины студент должен уметь пользоваться компьютером, работать с информацией из различных источников.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общепрофессиональных (ОК) компетенций
- повышать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);
- формулировать цели и задачи исследований (ОК-4);
- самостоятельно приобретать новые знания и умения, в том числе в областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-6);
- использовать базы данных, пакеты прикладных программ и средства компьютерной графики для решения профессиональных задач (ОК-7);
- использовать фундаментальные общеинженерные знания в профессиональной деятельности (ОК-8);
- владеть навыками формирования и аргументации собственных суждений и научной позиции (ОК-10);
Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
общепрофессиональными:
- уметь применять инновационные методы решения инженерных задач (ПК-1);
- уметь использовать принципы управления качеством и процессного подхода с целью выявления объектов для улучшения (ПК-2);
- уметь разрабатывать технико-экономическое обоснование инновационных решений в профессиональной деятельности (ПК-5);
- уметь проводить патентный поиск и исследовать патентоспособность и показатели технического уровня разработок (ПК-6);
- уметь использовать процедуры защиты интеллектуальной собственности (ПК-8);
производственно-технологическая деятельность:
- уметь проводить анализ технологических процессов для выбора путей, мер и средств управления качеством продукции (ПК-12);
- уметь анализировать полный технологический цикл получения и обработки материалов (ПК-13);
организационно-управленческая:
- уметь управлять проектами (ПК-17);
- уметь обосновывать цель, необходимость и возможную схему финансирования разработки и применения материалов и технологий их получения (ПК-18);
- уметь разрабатывать предложения по повышению эффективности использования ресурсов (ПК-21);
научно-исследовательская деятельность:
- уметь на основе системного подхода строить модели для описания и прогнозирования явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ с оценкой пределов применимости полученных результатов (ПК-22);
- уметь анализировать основные закономерности фазовых равновесий и кинетики превращений в многокомпонентных системах (ПК-25);
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: знать состояние, особенности и перспективы развития сырьевой базы никеля, меди, кобальта, цинка, свинца и благородных металлов в России и за рубежом; теорию и технологию переработки сульфидных и окисленных полиметаллических руд и концентратов; способы и методы оптимизации технологических режимов, обеспечивающих минимальные энерго - и материальные затраты, высокую экологическую безопасность и экономическую эффективность; перспективные направления развития технологии комплексной переработки руд и концентратов тяжелых и благородных металлов;
уметь: оценивать научную значимость и перспективы использования результатов исследований в области металлургии, ставить проблемные вопросы и формулировать пути решения технологических задач; определять цели и задачи исследований, выбирать методы исследований; использовать приемы математической статистики для планирования эксперимента. анализа данных и их достоверности; решать задачи оптимизации технологических параметров металлургических процессов, оценивать возможности металлургического оборудования и обосновывать выбор аппаратурно-технологического оформления процесса, оценивать рентабельность технологии и ее влияние на окружающую среду.
владеть: методологией научного познания, современными методами физико-химического анализа и математическими средствами планирования эксперимента и обработки опытных данных, методиками экономической и геоэкологической оценки технологий.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
2 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 40 | 40 |
В том числе: | ||
Лекции | 10 | 10 |
Практические занятия (ПЗ) | 20 | 20 |
Семинары (С) | ||
Лабораторные работы (ЛР) | 10 | 10 |
Самостоятельная работа (всего) | 140 | 140 |
В том числе: | - | |
Курсовой проект (работа) | 100 | 100 |
Расчетно-графические работы | ||
Реферат | 40 | 40 |
Другие виды самостоятельной работы | ||
Вид промежуточной аттестации (экзамен) | экзамен | |
Общая трудоемкость час зач. ед. | 180 | 180 |
6 | 6 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Введение. Современное состояние сырьевой базы тяжелых и благородных металлов | Проблемы отечественной минерально-сырьевой базы и необходимость ее расширения и реструктуризации. Роль техногенных и вторичных источников в сырьевом промышленном балансе. Актуальность рециклинга металлов. Полиметальность рудного сырья и целесообразность его комплексной переработки. Влияние современных металлургических технологий на схемы и методы обогащения. |
2. | Пирометаллургические методы переработки рудного сырья тяжелых и благородных металлов | Теория и практика окислительных и агломерирующих обжигов в металлургии тяжелых металлов. Взвешенные виды автогенных плавок (ПВП, КФП). QSL и TSL-технологии. Теория и практика конвертирования медных, никелевых, медно-никелевых и полиметаллических штейнов в горизонтальных и вертикальных конвертерах. Рафинирование чернового ферроникеля. Особенности проведения штейновых плавок медных и медно-никелевых шихт в печи Ванюкова (ПЖВ). Электроплавка сульфидных медно-никелевых шихт на штейн; прокаленных окисленных никелевых руд на ферроникель; обеднение шлаков. Шахтная плавка агломерата окисленных никелевых руд на штейн; плавка свинцового агломерата на черновой свинец и процесс Imperial Smelting. Пирометаллургическое рафинирование металлов. |
3. | Гидрометаллургические способы переработки рудного, техногенного и вторичного сырья | Целевая подготовка руды, концентратов, полупродуктов к выщелачиванию. Оценка кинетики выщелачивания. Современная аппаратура для непрерывного и периодического выщелачивания. Автоклавные процессы. Геотехнологии: кучное, подземное и бактериальное выщелачивание. Применение органических реагентов для выщелачивания металлов. Разделение фаз. Выделение металлов из растворов: цементация, экстракция, гидролиз, электролиз, ионный обмен. Электрохимическое рафинирование меди и никеля. Электроэкстракция. |
4. | Извлечение золота и серебра из россыпей, рудного и техногенного сырья. | Гравитационные аппараты для извлечения свободного золота. Амальгамирование и переработка амальгам. Цианирование. Гидролиз цианистых растворов и защитная щелочь. Выделение золота из растворов: цементация, сорбция. Особенности аппаратурного оформления процессов выделения. Современные методы переработки электролитных медных шламов. Вторичная металлургия золота и серебра.. Основные способы аффинажа золота и серебра: кислотные, хлорный, электролитическое рафинирование. Современные тенденции развития аффинажных технологий. |
5. | Производство платиновых металлов | Отечественные медно-никелевые руды - основной сырьевой источник платиновых металлов. Поведение платиновых металлов при обогащении. Причины и основные каналы потерь платиноидов в процессах металлургической переработки сульфидных концентратов. Переработка платиносодержащих шламов. Химический и вещественный состав шламов. Химическое обогащение шламов методов двойной сульфатизации и методом сульфатизирующего обжига с последующим электролитическим растворением вторичных анодов. Перспективы автоклавной переработки платинометальных шламов. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами. Не предусмотрено.
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий.
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лек Ции | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Введение. Современное состояние сырьевой базы тяжелых и благородных металлов | 2 | 2 | 2 | 20 | 26 | |
2. | Пирометаллургические методы переработки рудного сырья тяжелых и благородных металлов | 2 | 4 | 2 | 30 | 38 | |
3 | Гидрометаллургические способы переработки рудного, техногенного и вторичного сырья | 2 | 4 | 2 | 30 | 38 | |
4 | Извлечение золота и серебра из россыпей, рудного и техногенного сырья. | 2 | 4 | 2 | 30 | 38 | |
5 | Производство платиновых металлов | 2 | 6 | 2 | 30 | 40 |
6. Лабораторный практикум.
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1 | 1 | Изучение процесса сульфидообразования тяжелых цветных металлов в водных растворах | 2 |
2 | 2 | Определение кинетических характеристик гетерогенного процесса» окислительного обжига полиметаллических концентратов | 2 |
3 | 3 | Экспериментальное определение оптимальных технологических параметров выщелачивания рудных концентратов тяжелых и благородных металлов» | 2 |
4 | 4 | Экспериментальное определение параметров сорбционной установки при катионобменном извлечении металлов | 2 |
5 | 5 | Изучение процесса металлизации серебра при переработке хлоридных кеков | 2 |
7. Практические занятия.
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика практических занятий (семинаров) | Трудо-емкость (час.) |
1. | 1 | Качественно-количественный анализ сырьевых запасов металлов и оценка перспективности развития их минерально-сырьевой базы. | 2 |
2. | 2 | Расчет материального и теплового балансов операции конвертирования медного штейна. | 4 |
3. | 3 | Расчет материального и теплового балансов автоклавного выщелачивания пирротинового концентрата | 4 |
4. | 4 | Расчет материального баланса и оборудования электролитического рафинирования золота | 4 |
5. | 5 | Расчет аппаратурно-технологической схемы переработки платиносодержащих анодных шламов электролиза меди и никеля. | 6 |
ИТОГО | 20 |
8. Перечень примерных тем курсовых проектов (работ).
«Расчет материального и теплового балансов процесса автоклавного окисления золотосодержащего сульфидного концентрата» (проект).
«Анализ современного состояния и технологических перспектив гидрометаллургической переработки шламов электролиза меди» (работа)
«Изучение особенностей поведения платиновых металлов при гидрохлорировании малосульфидных концентратов» (работа).
Курсовой проект включает расчеты полных материальных и тепловых балансов главных технологических операций применительно к конкретному рудному сырью или полупродуктам, а также выбор основного оборудования. Методика расчетов детально изложенs в книгах "Технологические расчеты в металлургии тяжелых цветных металлов" (авторы , и др., Металлургиздат, 1977) и «Расчет гидрометаллургических процессов» (авторы , ).
Выполнение курсовой работы осуществляется в рамках научной тематики кафедры металлургии и заключается в анализе основных тенденций развития металлургии тяжелых и благородных металлов, выборе направлений и методов исследований, проведении лабораторных экспериментов с применением математического и физического моделирования, статической обработке результатов исследований, формулировании научных и технологических выводов. Поиск оптимального решения конкретной задачи носит определенно творческий характер, что повышает качество выполнения курсовых проекта (работы).
В результате освоения всей изложенной программы формируется специалист-исследователь, способный к постановке и реализации сложных комплексных задач по разработке процессов и технологий производства тяжелых и благородных металлов из рудного сырья и полупродуктов.
а) основная литература
1. , , Современное состояние и технологические перспективы производства платиновых металлов из хромитовых руд. СПб, Недра. 2001, 200 с.
2. Концентрирование платиновых металлов при переработке традиционного и нетрадиционного платинометального сырья. СПб. Cанкт-Петербургский горный ин-т. 2001, 106 с.
3. , , Моделирование процессов и объектов в металлургии. СПб., СПГГИ (ТУ). 2006, 86 с.
4. , Лебедев анализ процессов химической технологии. Учебное пособие. – Барнаул. Алтайский гос. тех. Университет. 2005. – 36 с.
5. , Геохимия элементов платиновой группы. СПб., Галарт, 2001, 266 с.
6. Методы научных исследований и организации эксперимента. СПб., СПГГИ. 20с.
7. Основы методов постановки и решения технологических задач цветной металлургии. М., ГУП ИД «Руда и металлы». 19с.
8. Математическое моделирование металлургических процессов. М.: Металлургия. 19с.
б) дополнительная литература:
1. Додин д. А., , Платиносодержащие хромитовые и титаномагнетитовые месторождения. Москва. Геоинформцентр. 20с.
2. Металлургия благородных металлов: Учебник для вузов – , Чугаев Л. В., и др. Под редакцией –М.: Металлургия, 19 с.
3. , Орлов благородных металлов (зарубежный опыт). М.: Металлургия, 19с.
4. С. С. Набойченко, . Расчет гидрометаллургических процессов/ М.: МИСИС, 1995, 427 с.
5. , и др. Металлургия черных и цветных металлов. Металлургия. М. 1993
Электронные версии учебников, пособий, методических разработок, предусмотренных учебной программой, находящиеся в свободном доступе для студентов, обучающихся в вузе.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
Операционная система Windows, стандартные офисные программы, поисковые системы Google, Yandex.
Специализированные сайты:
1. НИТУ «СибФУ» [сайт]: URL: http://www. ***** , (дата обращения: 19.12.2010)
2. ФГАОУ ВПО «УрФУ» [сайт]: URL:http://www. ***** (дата обращения: 19.09.2012)
3. НИТУ «МИСиС» [сайт]: URL: http://*****/. (дата обращения: 29.09.2012)
4. Цветная металлургия [сайт] URL: http://bse. /article120298.html (дата обращения: 29.09.2012)
5. Металлургический классификатор [сайт] : URL: http://www. *****. (дата обращения: 29.09.2012)
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Оборудование и установки лаборатории пирометаллургических процессов, гидрометаллургических процессов, металлургии благородных металлов, металлургии редких металлов кафедры металлургии; специализированные аудитории со стендами, посвященными металлургическому производству, мультимедийное оборудование ауд. 3223, 6402; презентации и видеофильмы по тематике курса.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
В качестве средств текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации предлагается проведение проверочных работ в форме тестов по каждому из разделов дисциплины, оформление и защита отчетов по выполненным лабораторным работам, защита рефератов по выбранным темам.
Примерная программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется в течение одного семестра: для магистров — в 1 семестре.
Разработчики:
Кафедра металлургии профессор
Эксперты:
Кафедра металлургии профессор
Кафедра металлургии доцент
