Программа учебной дисциплины «Природа техногенного сырья и проблемы его использования»

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

«ПРИРОДА ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ И ПРОБЛЕМЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ»

Направление: 150400 «Металлургия»

Профиль: «Металлургия цветных металлов»

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

Составитель: доц.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

1. Цели и задачи дисциплины:

Деятельность горно-химического и горно-металлургического комплекса, связанная с добычей сырья, подготовкой его к переработке и собственно химико-металлургической переработкой, сопровождается отрицательным воздействием на окружающую среду. Наряду с получением целевого продукта (концентрата, металла, сплава, химической продукции и др.) в технологии образуются многообразные твердые отходы (добычи, обогащения, металлургических переделов, сжигания топлива). При комплексной переработке сырья многие из этих отходов, содержащие ценные компоненты, могут быть использованы в горном деле, металлургии, химической промышленности, строительной индустрии и в других отраслях как сырье для переработки с целью получения новой или дополнительной продукции, то есть как техногенное сырье.

Задача курса – ознакомить будущих магистров с основными крупномасштабными источниками твердых отходов при переработке минерального сырья, свойствами этих отходов и существующими и разрабатываемыми методами переработки и использования такого вида сырья.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина «Природа техногенного сырья и проблемы его использования» относится к дисциплинам вариативной части учебного цикла по направлению подготовки 150400 «Металлургия».

Для освоения учебного материала данной дисциплины необходимы знания по физике; общей и физической химии; металлургии легких и тяжелых металлов; теории пиро - и гидрометаллургических процессов, уметь пользоваться компьютером, работать с информацией из различных источников.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Изучение дисциплины «Природа техногенного сырья и проблемы его использования» направлено на формирование у студентов следующих компетенций: ОК-1-8, 10-11, ПК-1-29.

В результате изучения вариативной части цикла студент должен:

знать: основные источники крупномасштабных отходов химической и металлургической промышленности, основы технологии их получения; основные направления использования и утилизации этих отходов;

уметь: проводить инженерный анализ существующей и разрабатываемой технологии переработки минерального сырья с позиций комплексной его переработки, количества и состава отходов и направлений возможной их утилизации;

владеть: технологическими расчетами.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6,0зачетных единицы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестр
1
Аудиторные занятия (всего)	216	216
В том числе:	-	-
Лекции	18	18
Практические занятия (ПЗ)	18	18
Семинары (С)	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	-	-
Самостоятельная работа (всего)	180	180
В том числе:	-	-
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)		Зачет
Общая трудоемкость час зач. ед.	216
6

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Введение.	Цель и задачи курса, связь с технологическими дисциплинами проблемой защиты окружающей среды. Необходимость комплексного использования сырья.
2.	Проблема комплексного использования сырья в металлургии цветных металлов.	Комплексный характер сырья для производства цветных металлов. Медные, свинцово-цинковые, никелевые, сурьмяные и ртутные руды, алюминиевое, магниевое и титановое сырье, руды редких металлов. Характеристика попутных полезных ископаемых и компонентов. Анализ технологических схем переработки руд основных цветных металлов с позиции образования отходов. Основные виды твердых отходов (шлаки, шламы, пыли, полупродукты), их состав, количество, направления использования и переработки. Отвальные шлаки медеплавильных и никелевых заводов. Обеднение шлаков. Использование для производства цемента, минеральной ваты, шлакового щебня, вяжущих материалов. Использование цинксодержащих шлаков свинцового производства. Комплексная переработка жидких шлаков и твердых шлаков с отвала. Красные шламы глиноземного производства: состав, свойство, складирование. Комплексная переработка на чугун и глинозем, использование в доменном процессе, для производства цемента, формовочных смесей, глиняного и силикатного кирпича. Фторсодержащие отходы. Фтористые соли – необходимые компоненты для производства алюминия электролизом. Регенерация фтора из растворов газоочистки и угольной пены. Переработка отработанной футеровки электролизеров. Проблема использования твердых отходов криолитовых заводов.
3.	Извлечение металлов из забалансовых руд	Постановка и актуальность задачи, выбор методов переработки. Основы теории и технологии подземного, кучного и траншейного выщелачивания. Переработка твердых отходов с использованием бактериального выщелачивания. Перспективы развития методов геотехнологии. Использование методов ионного обмена и экстракции.
4.	Утилизация и использование отходов переработки горно-химического сырья.	Характеристика основных крупномасштабных технологий переработки горно-химического сырья (производство фосфорной кислоты и фосфорных удобрений, переработка калийных руд и производство калийных удобрений, производство кальцинированной и каустической соды, производство серной кислоты). Фосфогипс. Свойства и состав. Удаление и складирование. Использование фосфогипса в строительной индустрии и сельском хозяйстве. Методы химико-металлургической переработки фосфогипса. Галитовые отходы. Свойства и состав, складирование отходов. Переработка галитовых отходов для получения технических рассолов, поваренной соли, сырья для производства хлора и содопродуктов. Отходы технологии производства кальцинированной соды. Шламы очистки рассола, дистиллерная жидкость ("белые моря"), известковая мелочь. Состав и количество отходов. Направления утилизации и использования дистиллерной и фильтровой жидкостей в различных отраслях промышленности (нефтедобыча, сельское хозяйство и др.). Пиритные огарки – основные отходы сернокислотного производства. Состав, свойства и количество огарков. Использование пиритных огарков в строительной индустрии, в стекольной промышленности, сельском хозяйстве. Извлечение цветных и редких металлов при комплексной переработке огарков.
5.	Утилизация и использование отходов при комплексной переработке апатито-нефелиновых руд.	Существующая схема переработки. Использование апатитового концентрата для производства экстракционной фосфорной кислоты и фосфорных удобрений. Дигидратный и полугидратный способы. Фосфогипс. Необходимость комплексного использования апатито-нефелиновых руд. Разработанные схемы комплексного обогащения руды. Получение сфенового, титано-магнетитового и эгиринового концентратов. Возможные пути их использования и переработки в различных отраслях промышленности. Нефелиновый концентрат – комплексное сырье для алюминиевой промышленности. Технология комплексной переработки на действующих предприятиях. Переработка нефелиновых сиенитов. Производство цемента, извлечение редких металлов.

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	5
1.	Основы проектирования металлургических предприятий	х	х	х	х	х
2.	Новые и перспективные процессы в металлургии цветных металлов	х	х	х	х	х
3.	Физико-химические основы методов концентрирования и извлечения металлов из растворов	х	х	х	х	х

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.	2	2	-	-	20	2
2.	Проблема комплексного использования сырья в металлургии цветных металлов.	4	4	-	-	40	4
3.	Извлечение металлов из забалансовых руд.	4	4	-	-	40	4
4.	Утилизация и использование отходов переработки горно-химического сырья.	4	4	-	-	40	4
5.	Утилизация и использование отходов при комплексной переработке апатито-нефелиновых руд.	4	4	-	-	40	4

6. Лабораторный практикум – не предусмотрен.

7. Практические занятия

Целью практических занятий является теоретическое рассмотрение и анализ существующих и предлагаемых методов переработки техногенного сырья.

7.1. Приметные темы практических занятий

1. Разделение компонентов на основе образования малорастворимых соединений.

2. Разделение компонентов растворов с использованием электролиза.

3. Разделение компонентов с использованием методом ионного обмена и экстракции.

8. Самостоятельная работа

Время, планируемое на самостоятельную работу, используется в основном для проработки лекционного материала и выполнения индивидуальных заданий.

Примерные темы заданий

1. Безотходная технология комплексной переработки апатито-нефелинового сырья.

2. Возможные направления извлечения редких металлов при переработке апатито-нефелинового сырья.

3. Отходы производства кальцинированной соды и возможные направления их утилизации в металлургии и стройиндустрии.

4. Использование отходов черной металлургии в стройиндустрии.

5. Направления утилизации и переработки отходов свинцово-цинковой промышленности.

9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная:

1. Промышленная экология: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений/ . – М.: Издательский центр «Академия», 20с.

2. Е. Переработка отходов природопользования. Изд. Полиграфист, Екатеринбург, 2007, 503 с.

3. Элементы безотходной технологии в металлургии. М., Металлургия, 1991, 171 с.

Дополнительная:

3. П. Комплексное использование минеральных ресурсов в цветной металлургии. М., Металлургия, 1986, 384 с.

4. , Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ. М., Химия, 1984, 240 с.

5. Еремин Ю. А., Производство глинозема. Учебное пособие. Л., ЛГИ, 1983, 81 с.

6. М. и др. Комплексное использование сырья и отходов. М., Химия, 1988, 288с.

Тематические презентации, фильмы и диафильмы (оборудование газоочистки предприятий химической технологии, производство хлористого калия, производство соды и бикарбоната натрия, производство хлора и едкого натра).

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 доцент

(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)