Программа курса (syllabus)

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный технический университет

имени

Горно-металлургический институт

Кафедра металлургических процессов, теплотехники

и технологии специальных материалов

«Утверждаю»

Директор института ГМИ

____________

«______»____________2014 г.

программа курса (syllabus)

По дисциплине «Специальные главы теории металлургических процессов»

Специальность – «6М0709 - Металлургия»

Форма обучения – дневная

Всего 3 кредита

Курс 2

Семестр 3

Лекции – 30 часов

Практические занятия – 15 часов

Рубежный контроль (количество) – 2

СРМП – 45 часов

СРМ – 135 часов

Алматы 2014

Программа курса составлена Лугановым Владимиром Алексеевичем, профессором, доктором технических наук на основании рабочего учебного плана специальности «6МD0709 - Металлургия» PhD

Программа рассмотрена на заседании кафедры МПТиТСМ

«» декабря 2014г. Протокол № 6

Зав. кафедрой ____________________

Программа рекомендована научно-методическим Советом ГМИ

« » ­­­____ 2014 г. Протокол №

Председатель_____________________

Сведения о преподавателе:

,

базовое образование: специальность «Металлургия цветных металлов» КазПТИ, профессор кафедры «Металлургические про­цес­сы, теплотехника и технология специальных материалов», д. т.н., общий стаж работы по специальности – 54года, стаж работы в КазНТУ – 52 года, НПС – 52 года.

Офис: кафедра «Металлургические про­цес­сы, теплотехника и технология специальных материалов», Горно-металлургический Института КазНТУ им.

Адрес: 050013, , каб. 308 ГМК

Тел.: [phone]

Факс: [phone]

E-mail: *****@***ru

1. Цели и задачи дисциплины

Целями преподавания дисциплины является углубление магистрантами зна­ний теории металлургических процессов, о строении и свойствах шлаков, о гидрометаллургических и электрометаллургических процессах, о перспективах развития теории, практическое использование теоретических положений в соответствии с квалификационной харак­теристике специальности «6М070900 - Металлургия».

Основные задачи дисциплины – это получение магистрантами

- знаний о строении и свойствах шлаков, особенностях гидрометаллургических и электрометаллургических процессов;

- умений применять теоретические знания для анализа конкретных металлургических систем и использовать эти знания для решения конкретных технологических задач.

- навыков расчета составов шлаковых систем, а также термодинамики гидрометаллургических процессов, в том числе с использованием диаграмм «Потенгциал – рН».

- компетенций в области знаний о строении и свойствах шлаковых систем; термодинамики и кинетики гидрометаллургических и электрометаллургических процессов

Пререквизиты дисциплины: «Теория металлургических процессов».

Постреквизиты дисциплины: написание магистерской диссертации.

2. Система оценки знаний магистрантов

В соответствии с рабочим планом специальности «6М070900 – Металлургия» в качестве итогового контроля дисциплины установлена экзамен. Текущий контроль: практические занятия, оценка самостоятельной работы студента (СР), опросы (О). В качестве рубежных контролей устанавливается коллоквиум (РК). Распределение рейтинговых процентов дисциплины по видам контроля приведено в таблице 1.

Рас­пре­деление рейтинговых процентов дисцип­лины по видам конт­ро­ля приведены в таблице 1.

Таблица 1

Распределение рейтинговых процентов по видам контроля

Вид итогового контроля	Виды контроля	%
Экзамен	Итоговый контроль (экзамен)	100
Рубежный контроль	100
Текущий контроль	100

Сроки текущего контроля определяются календарным графиком сдачи всех видов контроля по дисциплине (Таблица 2). Количество текущих контролей определяются содержанием дисциплины и её объемом, которое указывается в учебно-методическом комплексе дисциплины.

Рейтинг допуска к итоговому контролю формируется из суммы процентов, набранных при текущем и промежуточном видах контроля.

Таблица 2

Календарный график сдачи всех видов контроля

по дисциплине «Специальные главы теории металлургических процессов»

Недели	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Кол-во контро-лей	-	1		1		1	1	1	1		1		1	1	1
Виды контроля	-	П1		П2		СР1	К1	РК1	П3		П4		СР2	К2	РК2
Виды контроля: П – практические занятия, К – контрольная, РК – рубежный конт­роль, СР – самостоятельная работа.

Итоговая оценка по дисциплине опре­де­ляется по шкале, приведенной в таблице 3.

Таблица 3

Оценка знаний магистрантов

Оценка	Буквенный эквивалент	В процентах (%)	В баллах
Отлично	А	95-100	4
А-	90-94	3,67
Хорошо	В+	85-89	3,33
В	80-84	3,0
В-	75-79	2,67
Удовлетворительно	С+	70-74	2,33
С	65-69	2,0
С-	60-64	1,67
D+	55-59	1,33
D	50-54	1,0
Неудовлетворительно	F	0-49	0

3. Содержание дисциплины

Основное содержание дисциплины, в которое входят содержание и объем лекционных и практических занятий, краткая характеристика самостоятельной работы магистранта и его работы с преподавателем, отражено в таблицах 4–10.

Таблица 4

Распределение часов по видам занятий

Наименование темы	Количество академических часов
Лекции	Практ. занятия	СРМП	СРМ
1. Введение. Характеристика оксидных расплавов. Строение расплавленных шлаков	2	-	3	9
2. Структура расплавленных шлаков. Ионная теория. Теория Темкина.	2	-	3	9
3. Теория Флуда Теория Мэссона	2	2	3	9
4. Молекулярная теория. Экспериментальные результаты.	2	2	3	9
5. Диаграммы состояния шлаковых систем.	2	-	3	9
6. Свойства шлаков. Потери металла со шлаком	2	2	3	9
7. Химические свойства шлаков.	2	-	3	9
8. Штейновые и оксисульфидные системы	2	1	3	9
9. Роль и значение гидрометаллургических процессов	2	2	3	9
10. Произведение растворимости	2	-	3	9
11. Выщелачивание и осаждение сульфидов	2	-	3	9
12. Построение и анализ диаграмм «Потенциал – рН»	2	2	3	9
13. Электролитическое осаждение и рафинирование металлов	2	-	3	9
14. Электролиз расплавленных солей.	2	2	3	9
15. Электрохимическое растворение сульфидов. Развитие теории и технологии гидрометаллургии	2	2	3	9
Всего (часов)	30	15	45	45

Таблица 5

Наименование тем лекционных занятий, их содержание, объем в часах

Наименование темы лекции	Содержание лекции	Объем, час.
1. Введение. Характеристика оксидных расплавов. Строение расплавленных шлаков	Понятие о предмете Характеристика оксидных расплавов. Строение расплавленных шлаков Химическая характеристика шлаков Структура чистых оксидов.	2
2. Структура расплавленных шлаков. Ионная теория. Теория Темкина.	Анализ ионных теорий строения оксидных расплавов: ионная теория, теория Темкина строения шлаков и анализ поведения оксидов в различных шлаках.	2
3. Теория Флуда Теория Мэссона	Анализ ионных теорий строения оксидных расплавов: ионная теория, теории строения шлаков Флуда и Мэссона, и анализ поведения оксидов в различных шлаках.	2
4. Молекулярная теория. Экспериментальные результаты.	Анализ молекулярных теорий строения оксидных расплавов; анализ поведения оксидов в различных шлаках. Анализ исследований реальных шлаков различных металлургических производств.	2
5. Диаграммы состояния шлаковых систем	Диаграммы состояния шлаковых систем: FeO - SiO2; CaO – SiO2; CaO – Al2O3; SiO2 - Al2O3; CaO-SiO2-Al2O3 и CaO - SiO2 – FeO	2
6. Свойства шлаков.	Строение и теплосодержание затвердевших шлаков. ''Температура образования'' силикатов и шлака. Плавкость шлаков. Температура плавления шлаков. Вязкость шлаков. Электропроводность шлаков. Плотность шлаков.	2
7. Химические свойства шлаков.	Поверхностное натяжение. Потери металлов в шлаке Штейновые расплавы Взаимодействия на границе «штейн-шлак».	2

Продолжение таблицы 5

Наименование темы лекции	Содержание лекции	Объем, час.
8. Штейновые и оксисульфидные системы	Строение и свойства расплавов сульфидов. Термодинамика взаимодействия на границе раздела оксид-сульфид	2
9. Роль и значение гидрометаллургических процессов	Повышение комплексности использования сырья и извлечения металлов, развитие современных технологий, снижение экологического воздействия на окружающую среду возможно только с применением гидрометаллургических процессов, использующих безавтоклавные и автоклавные методы выщелачивания, различные реагенты, процессы экстракции и сорбции	3
10. Произведение растворимости	Термодинамика гидрометаллургических процессов выщелачивания и выделения металлов из растворов базируется на понятиях «Произведение активных концентраций» и «Произведение растворимости» химических соединений. Рассматриваются различные варианты термодинамического анализа с использованием ПР. Анализируются системы МеО – вода и Ме(ОН)2 - вода	2
11. Выщелачивание и осаждение сульфидов	При растворении химических соединений часто выделяется газовая фаза. Роль состава газовой фазы на показатели процессов рассматривается на примере кислотного растворения сульфидов и карбонатов.	2
12. Построение и анализ диаграмм «Потенциал – рН»	Построение и анализ диаграмм «потенциал-pH» для воды и для системы медь – вода. Применение диаграмм для анализа термодинамики автоклавных и безавтоклавных процессов.	2

Продолжение таблицы 5

Наименование темы лекции	Содержание лекции	Объем час.
13. Электролитическое осаждение и рафинирование металлов	Электролитическое осаждение. Закон Фарадея. Выход по току и коэффициент использования энергии. Катодный процесс. Анодный процесс Поляризация. Химическая поляризация. Применение электролиза в промышленности.	2
14. Электролиз расплавленных солей.	Катодное осаждение металла Выход по току и коэффициент использования энергии. Катодный процесс. Анодный процесс Поляризация. Химическая поляризация.	2
15. Электрохимическое растворение сульфидов. Развитие теории и технологии гидрометаллургии	Рассматриваются вопросы электрохимических технологий переработки сульфидов. Освещаются перспективы теории и практики гидрометаллургических процессов	2
ВСЕГО:	30

Таблица 6

Наименование тем практических занятий, их содержание и объем в часах

Наименование практического занятия	Содержание практического занятия	Объем, час.
1.Строение расплавленных шлаков	Решение задач по определению равновесных концентраций металлов в шлаке.	2
2.Диаграммы состояния двухкомпонентных систем.	Анализ диаграмм двухкомпонентных систем: CaO – SiO2, CaO – Al2O3, SiO2 - Al2O3, PbO – SiO2 и SiO2 – ZnO.	2
3.Диаграммы состояния трёхкомпонентных систем.	Анализ диаграмм двухкомпонентных систем: CaO-SiO2-Al2O3, CaO - SiO2 – FeO	2
4.Термодинамика гидрометаллургических процессов.	Построение диаграмм состояния для систем MeS-H2O, MeCO3-H2O	1
5. Термодинамический анализ систем с использованием диаграмм «потенциал-pH».	Термодинамический анализ систем Me-H2O, MeS-H2O	2

Продолжение таблицы 6

6. Термодинамический анализ систем с использованием диаграмм «потенциал-pH».	Термодинамический анализ систем Me-As-H2O, Me - Sb-H2O	2
7. Электролитическое осаждение металлов	Анализ процессов электролитического осаждения и рафинирования металлов	2
8. Электролиз расплавленных солей	Анализ теории и практики получения металлического алюминия и магния.	2
ВСЕГО:	15

Таблица 7

Самостоятельная работа магистранта (СРМ)

Номер недели	Вид и содержание СРМ	Объем час
1	Выполнение индивидуального задания на тему: «Свойства шлаков»	9
2	Выполнение индивидуального задания на тему: «Диаграммы состояния шлаковых систем»	9
3	Выполнение индивидуального задания на тему: «Обеднение и утилизация шлаков»	9
4	Выполнение индивидуального задания на тему: «выщелачивание смешанных сульфидных материалов»	9
5	Подготовка индивидуальных заданий по СР1: «Безокислительное и окислительное выщелачивание сульфидов»	9
6	Подготовка к контрольной работе № 1 (К1).	9
7	Подготовка к рубежному контролю № 1 (РК1).	9
8	Выполнение индивидуального задания на тему: «Построение диаграмм «Потенциал-рН»	9
9	Выполнение индивидуального задания на тему: «Электролитическое рафинирование»	9
10	Выполнение индивидуального задания на тему: «Электролитическое осаждение металлов»	9
11	Выполнение индивидуального задания на тему: «Электролитическое получение щелочных и щелочноземельных металлов »	9
12	Подготовка к сдаче индивидуальных заданий по СР2: «Электролиз в металлургии»	9
13	Подготовка к контрольной работе № 2 (К2).	9
14	Подготовка к рубежному контролю № 2 (РК2).	9
15	Подготовка к экзамену.	9
ИТОГО:	135

Таблица 8

Самостоятельная работа магистранта под руководством преподавателя (СРМП)

Номер недели	Вид и содержание СРМП	Объем, час
1	Анализ диаграмм состояния шлаковых систем	3
2	Анализ диаграмм состояния шлаковых систем	3
3	Причины потерь металлов со шлаком	3
4	Свойства шлаков	3
5	Строение расплавленных шлаков	3
6	Расчет термодинамических характеристик.	3
7	Селективное и коллективное выщелачивание гидрооксидов	3
8	Селективное и коллективное выщелачивание cульфидов	3
9	Механизм процессов выщелачивания и выделения металлов из растворов	3
10	Электролиз из водных растворов	3
11	Электролитическое рафинирование	3
12	Анодное растворение сульфидов	3
13	Электролиз алюминия	3
14	Электролитическое рафинирование алюминия	3
10	Проблемы развития теории и практики металлургических процессов	3
ИТОГО:	45

Таблица 9

График проведения занятий

№	Дата	Время	Наименование тем
Лекции
1.			Введение. Характеристика оксидных расплавов. Строение расплавленных шлаков
2			Структура расплавленных шлаков. Ионная теория. Теория Темкина.
3			Теория Флуда Теория Мэссона
4			Молекулярная теория. Экспериментальные результаты.
5			Диаграммы состояния шлаковых систем
6			Свойства шлаков.
7			Химические свойства шлаков.
8			Штейновые и оксисульфидные системы
9			Роль и значение гидрометаллургических процессов
10			Произведение растворимости
11			Выщелачивание и осаждение сульфидов
12			Построение и анализ диаграмм «Потенциал – рН»

Продолжение таблицы 9

№	Дата	Время	Наименование тем
13			Электролитическое осаждение и рафинирование металлов
14			Электролиз расплавленных солей.
15			Электрохимическое растворение сульфидов. Развитие теории и технологии гидрометаллургии
Практические занятия
1.			Строение расплавленных шлаков
2.
3.			Диаграммы состояния двухкомпонентных систем.
4.
5.			Расчет активностей компонентов расплавленного шла­ка
6.
7.
8.
9.			Термодинамика выщелачивания и осаждения труднорастворимых химических соединений
10.
11.			Цементация
12.			Термодинамический анализ систем с использованием диаграмм «потенциал-pH».
13.
14.

4. Учебно-методические материалы по дисциплине

4.1. Материал для обязательного изучения

1.  , , Сажин гидрометаллургических процессов, КазНТУ, Алматы, 2005.

2.  , Зайцев пирометаллургических процессов. М., Металлургия, 1993.

3.  , , Беляевская гидрометаллургических процессов. М., Металлургия, 1983.

4.  , , Бороненков металлургических процессов. М., Металлургия, 1986.

5.  и др. Теория металлургических процессов. М., Металлургия, 1989.

Материал для дополнительного ознакомления

1.  , Зайцев пирометаллургических процессов. М., Металлургия, 1993.

2.  , Зайцев и штейны цветной металлургии. М, Металлургия, 1969.

3.  Филиппов металлургических процессов. М., Металлургия, 1967.

4.  Казачков по теории металлургических процессов. М., Металлургия, 1988 143-168

5.  , , Сладкова примеров и задач по теории процессов цветной металлургии. М.: Металлургия, 1971. (105 – 112)

6.  Основы металлургии, т. 1, ч. 1, М., 1961, Металлургия.

Содержание

1.	Цели и задачи дисциплины…………………………………………………..	……3
2.	Система оценки знаний ………………………………..………………	……3
3.	Содержание дисциплины…………………………………………………….	……3
4.	Учебно-методические материалы по дисциплине………………	…....9