МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.И.САТПАЕВА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ К.И.САТПАЕВА
Институт металлургии и полиграфии
Кафедра металлургии цветных металлов
«Утверждаю»
Директор института
_____________ Баимбетов Б.С.
«________» ___________2011 г.
ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)
По дисциплине «Металлы и их соединения»
Специальность: Металлургия 5В070900
Форма обучения: очная
Всего 3 кредита
Курс 3,
Семестр 5,
Лекций 30 часов,
Практические занятия 15 часов,
Рубежный контроль (количество) 2,
СРС 45 часов,
СРСП (аудиторных) 30 часов,
СРСП (офисных) 15 часов,
Всего аудиторных часов 60,
Всего внеаудиторных часов 75,
Трудоемкость 135 часов
Экзамен 5 семестр
АЛМАТЫ 2011
Рассмотрена на заседании кафедры
МЦМ
“14” апреля 2011 г. Протокол № 7
Зав.кафедрой
Даулетбаков Т.С.
Одобрена методическим Советом института
“_____”________200___г. Протокол №____
Председатель________________________ Б.С. Баимбетов
Офис: кафедра металлургии цветных металлов
Адрес: г. Алматы, ул. Сатпаева, 22, кафедра «Металлургия цветных металлов
Тел.:
Факс:
Е-mail:
8-777-2-555-376
2
1. Цели и задачи дисциплины
1.1 Цель преподавания дисциплины
Цветная металлургия является одной из базовых отраслей промышленности Казахстана
и отличается большим многообразием используемых операций и видов технологического
оборудования. Цель преподавания дисциплины состоит в ознакомлении студентов с физикохимическими свойствами металлов и их соединений, в приобретении студентами навыков
металлургических расчетов, ознакомлении с металлургическими процессами получения
тяжелых, легких, редких и благородных металлов.
1.2 Задачи изучения дисциплины
Курс «Металлы и их соединения» ставит своей задачей приобретение студентами
навыков и знаний, позволяющих им ориентироваться в областях применения цветных
металлов, их физико-химических свойств, а также соединений цветных металлов, знать
принципиальные технологические схемы переработки металлургического сырья. При
изучении дисциплины студенты должны ознакомиться с металлургическими процессами,
приобрести навыки работы с технической литературой, навыки металлургических расчетов.
1.3 Пререквизиты,
Курс базируется на знаниях, полученных студентами при изучении следующих
дисциплин: введение в специальность, общая и неорганическая химия, физическая химия,
общая физика, программирование.
1.4 Постреквизиты
В дальнейшем полученные знания по курсу «Металлы и их соединения» позволят
овладеть дисциплинами: «Производство тяжёлых цветных металлов», «Производство лёгких
и редких металлов», «Комплексная переработка минерального сырья», «Технология
переработки техногенных материалов и вторичного сырья», «Теория и практика разделения
и рафинирования металлов».
2 Система оценки знаний студентов
Таблица 1
Распределение рейтинговых % по видам контроля
№
Вид итогового
Виды
%
вариантов
контроля
контроля
Итоговый контроль
100
1.
Экзамен
Рубежный контроль
100
Текущий контроль
100
Видами текущего контроля являются контрольные работы, коллоквиумы, выполнение
практических работ и др. К итоговому контролю относится экзамен.
Сроки сдачи результатов текущего контроля определяются календарным графиком
учебного процесса по дисциплине (таблица 2).
Таблица 2
Календарный график сдачи всех видов контроля
по дисциплине «Металлы и их соединения»
Недели
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
Виды контроля Кл П
П Кл П П Кл РК П Кл П Кл Кл РК П
Недельное
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
количество
контроля
Виды контроля: Кл – коллоквиум, РК – рубежный контроль, П – практическая работа
3
Таблица 5
Оценка
Отлично
Хорошо
Удовлетворительно
Неудовлетворительно
Оценка знаний студентов
Буквенный
Рейтинговый балл
эквивалент
(в процентах %)
А
95-100
А90-94
В+
85-89
В
80-84
В75-79
С+
70-74
С
65-69
С60-64
D+
55-59
D
50-54
F
0-49
В баллах
4
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
3 Содержание дисциплины
Распределение часов по видам занятий
Количество академических часов
Наименование темы
лекция
практические
СРСП
1
2
3
4
1. Общие сведения о металлах
2
1
2
2. Классификация неорганических
2
2
2
веществ
3. Классификация металлов и их
2
2
2
распространенность
4. Свойства металлов
2
2

5.
Характеристика
типичных
металлов Периодической системы
2
2
2
элементов Д.И. Менделеева
6.
Закономерности
химических
реакций с участием металлов и их
2
2
3
соединений
7. Характеристика и особенности
металлургических
процессов
и
2
3

производств
8. Пирометаллургические процессы
2
–
3
извлечения металлов
9. Гидрометаллургические процессы
2
2
3
извлечения металлов
10. Продукты и промпродукты
2
–
3
металлургического производства
11. Физико-химические свойства
тяжелых
цветных
металлов,
2
2
4
процессы их извлечения
12. Физико-химические свойства
легких металлов, процессы их
2
4

извлечения
13. Физико-химические свойства
редких металлов, процессы их
2
–
4
извлечения
4
СРС
5
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
4
4
4
1
14. Физико-химические свойства
благородных металлов, процессы их
извлечения
15. Области применения важнейших
металлов и их соединений
Всего (часов)
2
3
4
5
2
–
4
4
2
2
4
4
30
15
45
45
Наименование тем лекционных занятий и их содержание
1. Общие сведения о металлах
Занятие включает ознакомление с историей развития металлургии, общими понятиями
и определениями о соединениях металлов.
2. Классификация металлов и их распространенность
Студенты изучают классы неорганических веществ, определяют место и значимость
металлов в общей классификации неорганических веществ.
3. Классификация металлов и их распространенность
Рассматриваются классификация металлов, характеристики групп металлов,
распространенность металлов в природе.
4. Свойства металлов
Студенты изучают строение металлов, их сплавов, физические, механические,
технологические свойства металлов.
5. Характеристика типичных металлов Периодической системы элементов Д.И.
Менделеева
Рассматриваются характеристики металлов соответственно группам Периодической
системы элементов Д.И. Менделеева.
6. Закономерности химических реакций с участием металлов и их соединений
Изучаются закономерности химических реакций с участием металлов, их соединений,
таких как гидролиз, электролиз, окислительно-восстановительные процессы.
7. Характеристика и особенности металлургических процессов и производств
На лекции рассматриваются последовательность и основные особенности добычи и
подготовки металлургического сырья, классификация руд, включающих цветные металлы.
8. Пирометаллургические процессы извлечения металлов
На лекции рассматриваются характеристики основных процессов обжига, плавки,
дистилляции.
9. Гидрометаллургические процессы извлечения металлов
Студенты знакомятся с физико-химическими процессами, протекающими при
выщелачивании, очистке от примесей, выделении цветных металлов.
10. Продукты и промпродукты металлургического производства
Изучаются физико-химические свойства продуктов: металлов, их сплавов и
промпродуктов цветной металлургии: штейнов, шлаков, пылей, газов.
11. Физико-химические свойства тяжелых цветных металлов, процессы их извлечения
Рассматриваются физико-химические свойства меди, свинца, цинка, их соединений,
основные процессы извлечения тяжелых цветных металлов.
12. Физико-химические свойства легких металлов, процессы их извлечения
Изучаются физико-химические свойства алюминия, титана, магния, их соединений,
процессы извлечения легких металлов.
13. Физико-химические свойства редких металлов, процессы их извлечения
Рассматриваются физико-химические свойства молибдена, рения, их соединений,
основные процессы их извлечения из сырья и промпродуктов.
14. Физико-химические свойства благородных металлов, процессы их извлечения
5
Студенты знакомятся с физико-химическими свойствами благородных металлов, их
соединений, основными процессами извлечения золота, серебра из различных материалов.
15. Области применения важнейших металлов и их соединений
Рассматриваются области применения тяжелых, легких, редких, благородных металлов
в отраслях народного хозяйства.
Наименование тем практических занятий, их содержание
1. Стехиометрические расчеты на основе количественных законов химии (2 часа).
Вычисление масс молекул, процентного состава, соотношения масс вещества.
2. Закономерности химических реакций и их расчеты (2 часа).
Расчеты по уравнениям реакций, используемых в технологии, в которых участвуют
металлы.
3. Расчет рационального состава концентрата (2 часа).
Занятие предполагает овладение навыками металлургических расчетов на основе
составления стехиометрических пропорций рационального состава сырья.
4. Расчет извлечения цветных металлов, составов промпродуктов (2 часа).
Рассчитываются количества, состав руды, штейнов, шлаков, кеков, пылей, газов.
5. Материальный баланс распределения металлов по продуктам плавки медного сырья
(2 часа).
Определяются состав шихты, флюсов, продуктов плавки: штейна, шлака, пылей, газов.
6. Составление материального баланса плавки медного сырья (3 часа).
Составляется таблица материального баланса распределения цветных металлов по
продуктам плавки на штейн.
7. Тепловой баланс процесса обжига концентратов (2 часа).
Рассчитываются: физическое тепло шихты, тепло, поступающее от экзотермических
реакций, воздуха, тепло эндотермических реакций, потери тепла во внешнюю среду, с
продуктами обжига.
Наименование тем занятий СРСП, их содержание
1. Распространенность элементов в природе
Определение химической формы существования материальных объектов, агрегатное
состояние объектов, физические, химические процессы, схема классификации веществ,
распространенность металлов в земной коре.
2. Общий обзор свойств металлов и их соединений
Выявление основных особенностей каждого класса металлов, закономерности
поведения металлов.
3. Физико-химические свойства неорганических соединений, включающих металлы
Характеристика простых (металлы, неметаллы) и сложных веществ (оксиды,
гидроксиды, соли, бинарные соединения).
4. Закономерности химических реакций с участием металлов, их соединений
Знакомство с химическими реакциями взаимодействия соединений металлов.
5. Классификация и характеристика основных процессов в цветной металлургии
Изучение пиро- и гидрометаллургических процессов.
6. Пирометаллургические процессы в цветной металлургии
Рассматриваются процессы: обжиг, плавка, дистилляция.
7. Гидрометаллургические процессы в цветной металлургии
Рассматриваются такие процессы, как выщелачивание, очистка от примесей,
извлечение цветных металлов из растворов.
8. Продукты и промпродукты металлургического производства
Изучаются характеристики товарных металлов, их сплавов, штейнов, шлаков, пылей,
6
газов.
9. Закономерности осуществления технологических процессов металлургии меди
Изучаются физико-химические превращения, протекающие при плавке медного
сульфидного сырья на штейн.
10. Физико-химические процессы и условия технологических процессов получения
свинца
Изучаются основные закономерности, протекающие при плавке свинцового
агломерата.
11. Физико-химические закономерности процесса извлечения цинка
Рассматриваются условия проведения технологических процессов обжига,
выщелачивания, очистки растворов, электролиза цинка.
12. Физико-химические процессы извлечения алюминия
Изучаются физико-химические превращения, протекающие при осуществлении
способа Байера.
13. Физико-химические процессы извлечения титана
Рассматриваются процессы хлорирования титановых шлаков.
14. Физико-химические процессы извлечения молибдена
Изучаются физико-химические процессы, протекающие при окислительном обжиге
молибденовых концентратов.
15. Физико-химические процессы извлечения рения
Рассматриваются физико-химические процессы экстракции при переработке
промышленных растворов, содержащих рений.
Наименование тем занятий СРС, их содержание
1. Классификация цветных металлов, тяжелых, малых, легких, редких, благородных
металлов
Физико-химические свойства, применение выбранного цветного металла.
2. Подготовка рудного сырья к металлургической переработке
Физико-химические основы обогащения, шихтоподготовки, условия проведения
процесса и работы агрегата.
3. Обжиг, рудные и рафинировочные плавки, дистилляция
Физико-химические процессы, условия проведения, эскиз аппарата одного из
процессов.
4. Выщелачивание, очистка растворов, выделение металла из раствора
Физико-химические процессы, условия проведения, эскиз аппарата одного из
процессов.
5. Штейны, шлаки, пыли, газы
Физико-химические свойства промпродуктов, условия образования, эскиз агрегата по
переработке промпродуктов.
6. Плавка на штейн медных концентратов
Определяются физико-химические превращения при плавке медных сульфидных
концентратов с образованием штейнов и шлаков.
7. Агломерирующий обжиг свинцовых концентратов, шахтная восстановительная
плавка
Описываются окислительные реакции агломерирующего обжига и восстановление
оксидов металлов при шахтной свинцовой плавке.
8. Обжиг цинковых концентратов, выщелачивание, очистка растворов, электролиз
раствора сульфата цинка
Рассматриваются окислительные реакции, протекающие при обжиге цинковых
концентратов, обменные реакции при выщелачивании серной кислотой, очистке раствора,
реакции на катоде и аноде при электролизе сульфата цинка.
7
9. Выщелачивание бокситов с низким содержанием кремнезема
Физико-химические превращения при выщелачивании бокситов растворами
гидроксида натрия.
10. Хлорирование титановых шлаков
Физико-химические превращения хлорирования титановых шлаков.
11. Окислительный обжиг молибденитовых концентратов
Окислительные реакции, происходящие при введении кислородсодержащего дутья в
процесс обжига молибденитовых концентратов.
12. Экстракция промышленных растворов, содержащих рений
Физико-химические процессы при экстракции рения из промышленных растворов
медного производства.
13. Цианирование золотосодержащих руд
Обменные реакции образования цианида золота и других металлов.
14. Аффинаж благородных металлов
Физико-химические закономерности разделения золота и серебра.
15. Электролиз золота и серебра
Физико-химические закономерности катодных и анодных процессов, протекающих при
электролитическом выделении золота и серебра.
График проведения занятий
№
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
1.
2.
3.
Дата
2
Время
3
Наименование тем
4
Лекции
Общие сведения о металлах
Классификация неорганических веществ
Классификация металлов и их распространенность
Свойства металлов
Характеристика типичных металлов Периодической системы
элементов Д.И. Менделеева
Закономерности химических реакций с участием металлов и
их соединений
Характеристика и особенности металлургических процессов
и производств
Пирометаллургические процессы извлечения металлов
Гидрометаллургические процессы извлечения металлов
Продукты и промпродукты металлургического производства
Физико-химические свойства тяжелых цветных металлов,
процессы их извлечения
Физико-химические свойства легких металлов, процессы их
извлечения
Физико-химические свойства редких металлов, процессы их
извлечения
Физико-химические свойства благородных металлов,
процессы их извлечения
Области применения важнейших металлов и их соединений
Практические занятия
Стехиометрические расчеты на основе количественных
законов химии
Закономерности химических реакций и их расчеты
Расчет рационального состава концентрата
8
1
2
3
4.
5.
6.
7.
4.
4
Расчет
извлечения
цветных
металлов,
составов
промпродуктов
Материальный баланс распределения металлов по продуктам
плавки медного сырья
Составление материального баланса плавки медного сырья
Тепловой баланс процесса обжига концентратов
Учебно-методические материалы по дисциплине
4.1 Основная литература
Уткин Н.И. Цветная металлургия. – М.: Металлургия, 1990.
Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов. – М.: Металлургия, 1985.
Лидин Р.А. Справочник по общей и неорганической химии. – М.: Просвещение, 1997. –
256 с.
4. Плахин Г.А. Общая металлургия. Методические указания к практическим занятиям. –
Алматы: КазНТУ, 2004. – Ч. 1. – 32 с.
5. Романец В.А. и др. Металлургический комплекс стран СНГ: экономический аспект. – М.:
МИСиС, 2003. – 208 с.
6. Коршунов Б.Г. Задачник по общей химии для металлургов. – М.: Высшая школа, 1977. –
255 с.
7. Гудима Н.В. Технологические расчеты в металлургии тяжелых цветных металлов. – М.:
Металлургия, 1977.
8. Лоскутов Ф.М., Цейдлер А.А. Расчеты по металлургии тяжелых цветных металлов. – М.:
Металлургия, 1963.
9. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В. Металлургия благородных металлов. – М.: Металлургия,
1972.
10. Зеликман А.М. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия, 1980. –
11. Беляев А.И. Металлургия легких металлов. – М.: Металлургия, 1970. –
12. Коротич В.И. и др. Металлургия. Учебник для ВУЗов. – Екатеринбург:УГТУ, 2001. – 395
с.
1.
2.
3.
4.2 Дополнительная литература
13. Гудима Н.В., Шейн Я.П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. – М.:
Металлургия, 1975.
14. Шиврин Г.Н. Металлургия свинца и цинка. – М.: Металлургия, 1982.
15. Валиев Х.Х., Романтеев Ю.П. Металлургия свинца, цинка и сопутствующих металлов. –
Алматы, 2001.
16. Муканов Д. Индустриально-инновационные развитие Казахстана: потенциал и
механизмы реализации. – Алматы: Дайк-Пресс, 2004. – 274 с.
17. Гальнбек А.А. и др. Расчеты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной
металлургии. Учебное пособие для ВУЗов. – Челябинск: Металлургия, 1990. – 448 с.
Периодическая литература, начиная с 2000 г.
18. Реферативные журналы «Химия», «Металлургия».
19. Журналы «Цветные металлы», «Цветная металлургия».
20. Интернет.
9
СОДЕРЖАНИЕ
1
1.1
1.2
1.3
1.4
2
3
4
Цели и задачи дисциплины
Цель преподавания дисциплины
Задачи изучения дисциплины
Пререквизиты
Постреквизиты
Система оценки знаний студента
Содержание дисциплины
Учебно-методические материалы по дисциплине
10
стр.
3
3
3
3
3
3
4
10