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 220700
И. О. зав. кафедрой
автоматизации технологических
процессов и производств
доц.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕТАЛЛУРГИИ ЦВЕТНЫХ, РЕДКИХ И БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ»
Направление: 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств»
Профиль: «Системы автоматизированного управления в металлургии»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: проф.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Ключевые направления в развитии производства цветных, редких и благородных металлов вытекают из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, а также перечня критических технологий Российской Федерации. Это позволяет выделить в качестве основополагающих подходов для развития металлургической отрасли - рациональное природопользование и технологии, способствующие этому с позиций переработки и утилизации техногенных отходов и образований, энергосбережения, применения высокоэффективных автоматизированных процессов и создания материалов нового поколения, т. е направлений, обеспечивающих достижение ресурсосберегающего эффекта, как основы совершенствования существующих и разрабатываемых технологических процессов. Знакомство с этими вопросами, их анализ, определение и оценка эффективности технических решений составляют основные задачи курса «Ресурсосберегающие технологии в металлургии цветных, редких и благородных металлов».
Цель курса – ознакомить будущих магистров с современными достижениями и перспективами развития ресурсосберегающих технологий в производстве цветных, редких и благородных металлов, а также привить навыки самостоятельного анализа актуальных вопросов металлургии и путей их решения на основе использования ресурсосберегающих технических решений.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Ресурсосберегающие технологии в металлургии цветных, редких и благородных металлов» относится к дисциплинам по выбору базовой (общепрофессиональной) части учебного цикла по направлению подготовки 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств».
Для освоения учебного материала данной дисциплины необходимы знания по физике; общей и физической химии; теории и технологии металлургического производства, владеть основами выполнения технологических расчётов и постановки экспериментальных исследований, уметь пользоваться компьютером и работать с различными информационными источниками.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Изучение дисциплины «Современные направления в развитии технологии производства цветных металлов» направлено на формирование у студентов следующих компетенций: ОК-1,2,4,6,8. ПК-1÷3,6,8,10,11,15,18,41.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: основы теории и практики использования ресурсосберегающих технических решений в производстве цветных, редких и благородных металлов, а также перспективы их освоения в интересах повышения эффективности и экологической безопасности металлургического производства и смежных отраслей промышленности;
уметь: анализировать технические и технологические решения в области производства цветных, редких и благородных металлов, оценивать их эффективность и перспективность для развития конкретной металлургической технологии, смежных производств и минерально-сырьевого комплекса в целом.
владеть: методами расчёта технико-экономической эффективности технологических решений, поиска, анализа и научного обоснования перспективных направлений развития металлургического производства.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5,0 зачётных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестр |
2 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 76 | 76 |
В том числе: | - | - |
Лекции | 10 | 10 |
Практические занятия (ПЗ) | 19 | 19 |
Семинары (С) | - | - |
Лабораторные работы (ЛР) | 47 | 47 |
Самостоятельная работа (всего) | 68 | 68 |
В том числе: | - | - |
Курсовой проект (работа) | - | - |
Расчетно-графические работы | - | - |
Реферат | - | - |
Другие виды самостоятельной работы | - | - |
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Экзамен | |
Общая трудоемкость час зач. ед. | 144 | |
5 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Введение. Актуальные проблемы цветной металлургии. | Тенденции развития человеческого общества и их связь с проблемами минерально-сырьевого комплекса. Влияние технических решений в металлургии цветных металлов на показатели научно-технического прогресса, развитие экономики и обороноспособности страны. Роль ресурсосберегающих технологий в решении проблем цветной металлургии. |
2. | Основные тенденции в изменении сырьевой базы цветной металлургии и перспективы её развития. | Сырьевая база цветной металлургии и ведущие тенденции её изменения применительно к основным группам цветных и редких металлов. Вовлечение в сферу производства забалансового и нетрадиционного сырья, вторичного сырья и сырья техногенного происхождения. Особенности минерально-сырьевой базы энергетического и вспомогательного сырья и актуальные проблемы её развития. Рециклинг металлов и материалов, как эффективное направление снижения нагрузки на сырьевую базу цветной металлургии. |
3. | Современное состояние и перспективы развития ресурсосберегающих технологий в металлургии цветных, редких и благородных металлов. | Ресурсосберегающие технологии в металлургии лёгких металлов. Обогащение низкокачественного алюминиевого сырья. Интенсификация автоклавных технологий для вскрытия бокситового сырья. Применение комбинированных технологий Байер-спекание для переработки низкокачественных бокситов. Повышение эффективности декомпозиции алюминатных растворов и смежных технологических операций. Применение сухого и полусухого способа спекания шихт. Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья природного и техногенного происхождения с извлечением редких металлов. Утилизация шламовых отходов в производстве попутной продукции. Развитие технологии высокоамперного электролиза криолит-глинозёмного расплава и внедрение автоматизированных систем управления. Развитие альтернативных технологий производства алюминия и сплавов на его основе. Внедрение энерго - и материалосберегающих процессов в производстве титана, магния и других лёгких металлов. Ресурсосберегающие технологии в металлургии тяжёлых цветных металлов. Внедрение автогенных технологий при переработке сульфидного сырья цветных металлов. Применение автоклавных технологий и электро-гидрометаллургических технологий в производстве меди. Комплексная переработка сульфидных полиметаллических руд и перспективы её развития. Существующие технологии и перспективы их развития для извлечения редких и благородных металлов из продуктов и полупродуктов в производстве тяжёлых цветных металлов. Повышение экологической безопасности переработки сульфидного сырья. Использование шлаков и шламов в производстве попутной продукции. Извлечение редких металлов при комплексной переработке полиметаллических руд. Использование и внедрение непрерывных технологических процессов в металлургии меди, никеля, цинка и свинца на основе разработки высокопроизводительных, экономичных в эксплуатации и технологичных в изготовлении конструкций машин и механизмов, механизированных и автоматизированных комплексов, аппаратуры для осуществления химико-металлургических процессов, а также вспомогательного оборудования различного назначения. Разработка и внедрение систем автоматизации, обеспечивающих решение ключевых производственных вопросов, занятости обслуживающего персонала во вредных условиях труда и достижение высокой экономической эффективности производства. |
4. | Актуальные проблемы производства высокотехнологичных сплавов и композиционных материалов на основе цветных, редких и благородных металлов. | Современное состояние и ведущие тенденции развития материаловедения в интересах обеспечения потребностей человечества в высокоэффективных материалах. Проблемы рационального природопользования в процессе производства, применения и утилизации материалов в соответствии с жизненным циклом продукции. Применение современных методов исследования и испытаний материалов, металлов и сплавов, с целью прогнозирования их строения и свойств. Основные проблемы металлургии и материаловедения цветных металлов: развитие ресурсосберегающих технологий производства сплавов цветных металлов; повышение качества цветных металлов и сплавов; ресурсосберегающие технологии синтеза лигатур цветных и редких металлов; получение дисперсно-упрочнённых сплавов; производство порошков и композиционных материалов на их основе. Современные достижения в области поверхностного упрочнения металлоизделий, повышения их коррозионной устойчивости и придания материалам антифрикционных свойств. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
1. | Проектирование единого информационного пространства виртуальных предприятий | x | x | x | x |
2. | Специальные системы управления в металлургии | - | x | x | x |
3. | Устойчивость и безопасность реакторных узлов металлургических процессов | - | - | x | x |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц., час. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1. | Введение. Актуальные проблемы цветной металлургии. | 1 | - | - | - | 4 | 5 |
2. | Основные тенденции в изменении сырьевой базы цветной металлургии и перспективы её развития. | 2 | 2 | - | - | 8 | 12 |
3. | Современное состояние и перспективы развития ресурсосберегающих технологий в металлургии цветных, редких и благородных металлов. | 5 | 13 | 39 | - | 46 | 103 |
4. | Актуальные проблемы производства высокотехнологичных сплавов и композиционных материалов на основе цветных, редких и благородных металлов. | 2 | 4 | 8 | - | 10 | 24 |
6. Лабораторный практикум
Целью лабораторного практикума является знакомство с примерами технических решений, обеспечивающих достижение ресурсосберегающего эффекта в производстве цветных, редких и благородных металлов.
6.1. Примерные темы лабораторных занятий:
- Технология синтеза высокоактивных реагентов в технически значимых системах глинозёмного производства;
- Комплексная переработка нефелинового концентрата на глинозём и попутную продукцию;
- Использование металлотермических процессов в металлургии лёгких и редких металлов.
- Применение автоклавных процессов для интенсификации технологических процессов;
- Утилизация шламов глинозёмного производства в производстве портландцемента;
- Использование высокотехнологичных аналитических методов контроля качества металлургической продукции.
- Плавка алюминия и алюминиевых сплавов;
- Электролитическое осаждение медных порошков;
- Исследование оптимального режима осаждения малорастворимых алюминатов лития.
7. Практические занятия
Целью практических занятий является расчётная оценка и анализ существующих и перспективных технических решений для решения проблемных вопросов металлургии и материаловедения.
7.1. Приметные темы практических занятий:
- Балансовый расчёт современного алюминиевого электролизёра и его анализ;
- Расчёт материальных потоков глинозёмного производства и их оптимизация;
- Расчёт материальных потоков при комплексной переработке сульфидного медно-никелевого сырья;
- Расчёт и выбор ресурсосберегающего оборудования в производстве цветных металлов.
- Термодинамическая оценка применимости металлотермических процессов в производстве металлов и сплавов;
- Расчёт технологических показателей в производстве цветных металлов;
- Термодинамическое обоснование состава технологических растворов для оптимизации условий выделения гидроксида алюминия;
- Расчёт и оптимизация состава шихты для утилизации металлургических шламов в производстве портландцемента.
8. Самостоятельная работа
Время, планируемое на самостоятельную работу, используется в основном для самостоятельной проработки содержания разделов дисциплины подготовки к
9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
9.1. Рекомендуемая литература
Основная:
1. Цветные металлы Сибири – 2009: Сборник докладов первого международного конгресса. Красноярск: , 20с.
2. Исследования в области переработки и утилизации техногенных образований и отходов. Труды Всероссийской конференции. Институт металлургии УрО РАН. Екатеринбург, 20с.
3. Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья и синтеза на его основе функциональных материалов: Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2008. Чс. Чс.
4. Черемисина и практика извлечения цветных металлов из промышленных растворов, стоков, природных вод и грунтов. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 20с.
5. Воропанова извлечения компонентов из слабоконцентрированных растворов. Владикавказ, Изд-во ВНЦ. 271 с.
6. Бричкин массовой кристаллизации из растворов в производстве глинозёма/ , . СПГГИ (ТУ). СПб., 20с.
7. Теляков и практика извлечения благородных металлов при комплексной переработке руд с применением сегрегационного и сульфатизирующего обжигов. СПГГИ (ТУ). СПб., 20с.
8. Петров состояние и технологические перспективы производства платиновых металлов их хромитовых руд/ и др. СПб., 20с.
9. Петров платиновых металлов при переработке традиционного и нетрадиционного платинометального сырья. СПГГИ (ТУ). СПб., 20с.
10. Сизяков порошков алюминия, магния и титана с использованием методов нанометаллургии/ и др. СПГГИ (ТУ). СПб., 20с.
11. Меретуков , структуры и материалы наноразмера/ и др. М.: Руда и металлы, 20с.
12. Алымов металлургия нанокристаллических материалов. М.: Наука, 20с.
13. Казанцев лома и отходов цветных металлов в ионных расплавах/ и др. Екатеринбург: УрО РАН, 20с.
14. Захаров технологий получения и использования взрывчатых веществ на основе продуктов кислотной переработки нефелинсодержащего сырья/ и др. Апатиты: КНЦ РАН, 2008.
15. Набойченко гидрометаллургия цветных металлов/ и др. Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 20с.
16. Бричкин лёгких металлов. производство алюминия и магния: Лабораторный практикум. СПГГИ (ТУ). СПб., 20с.
17. Сизяков лёгких металлов. Производство глинозёма: Лабораторный практикум/ , . СПГГИ (ТУ). СПб., 2003. 91с.
18. Сизяков и методологические основы получения алюминия на мощных алюминиевых электролизёрах / , . Санкт-Петербургский государственный горный институт университет. СПб, 20с.
Дополнительная:
1. Казанцев лома и отходов цветных металлов в ионных расплавах. Екатеринбург: УрО РАН, 20с.
2. Александровский дисперсных порошков титана, циркония, скандия и синтез их тугоплавких наносоединений металлотермическим восстановлением хлоридов. Руда и металлы, 20с.
3. Наумчик новых огнеупорных материалов в алюминиевых электролизёрах. Л., изд. ЛГИ, 19с.
4. Бричкин лёгких металлов. Производство алюминия и магния: Лабораторный практикум. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 20с.
5. Франценюк микроструктур чугуна, стали, цветных металлов и их сплавов / , . М.: Академкнига, 20с.
6. Орлов производства и обработки металлов / , . Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 20с.
9.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
Тематические плакаты, учебные пособия и методические указания для выполнения лабораторных работ и практических заданий, библиотека дипломных проектов, выпускных квалификационных работ, диссертаций и авторефератов, электронных презентаций.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Занятия по дисциплине проводятся в специализированных лабораториях кафедры металлургии цветных металлов.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
В качестве средств текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации разработаны проверочные вопросы и задания.
Разработчики:
Кафедра металлургии профессор
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперты:
Кафедра металлургии профессор
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Кафедра металлургии доцент
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
