Document 734966

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. В.М. Сизяков
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. Петров Г.В.
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
производственнотехнологической 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 аппаратурнотехнологического оформления процесса, оценивать рентабельность технологии и ее
влияние на окружающую среду.
владеть: методологией научного познания, современными методами физикохимического 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.
Всего
часов
Семестры
40
40
Лекции
10
10
Практические занятия (ПЗ)
20
20
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
2
В том числе:
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
10
10
Самостоятельная работа (всего)
140
140
В том числе:
-
Курсовой проект (работа)
100
100
40
40
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (экзамен)
Общая трудоемкость
экзамен
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 Проблемы отечественной минерально-сырьевой базы и
состояние
сырьевой необходимость ее расширения и реструктуризации. Роль
базы
тяжелых
и техногенных и вторичных источников в сырьевом
благородных металлов
промышленном балансе. Актуальность рециклинга
металлов.
Полиметальность
рудного
сырья
и
целесообразность его комплексной переработки. Влияние
современных металлургических технологий на схемы и
методы обогащения.
2. Пирометаллургические Теория и практика окислительных и агломерирующих
методы
переработки обжигов в металлургии тяжелых металлов. Взвешенные
рудного сырья тяжелых виды автогенных плавок (ПВП, КФП). QSL и TSLи благородных металлов 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 Целевая подготовка руды, концентратов, полупродуктов к
способы
переработки выщелачиванию. Оценка кинетики выщелачивания.
рудного, техногенного и Современная
аппаратура
для
непрерывного
и
вторичного сырья
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 Гравитационные аппараты для извлечения свободного
серебра из россыпей, золота. Амальгамирование и переработка амальгам.
рудного и техногенного Цианирование. Гидролиз цианистых растворов и
сырья.
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.
Производство
5.
Отечественные медно-никелевые руды - основной
платиновых металлов
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
1.
Введение. Современное состояние
сырьевой базы тяжелых и благородных
металлов
Пирометаллургические
методы
переработки рудного сырья тяжелых и
благородных металлов
Гидрометаллургические
способы
переработки рудного, техногенного и
вторичного сырья
Извлечение золота и серебра из
россыпей, рудного и техногенного
сырья.
Производство платиновых металлов
2
2
2
20
Всего
час.
26
2
4
2
30
38
2
4
2
30
38
2
4
2
30
38
2
6
2
30
40
2.
3
4
5
Практ. Лаб.
зан.
зан.
Семин
СРС
6. Лабораторный практикум.
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
Наименование лабораторных работ
Трудоемкость
(час.)
Изучение процесса сульфидообразования тяжелых
цветных металлов в водных растворах
Определение
кинетических
характеристик
гетерогенного процесса» окислительного обжига
полиметаллических концентратов
Экспериментальное
определение
оптимальных
технологических параметров выщелачивания рудных
концентратов тяжелых и благородных металлов»
Экспериментальное
определение
параметров
сорбционной установки при катионобменном
извлечении металлов
Изучение процесса металлизации серебра при
переработке хлоридных кеков
2
2
2
2
2
7. Практические занятия.
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1.
1
2.
2
3.
3
4.
4
5.
5
ИТОГО
Тематика практических занятий (семинаров)
Трудоемкость
(час.)
Качественно-количественный анализ сырьевых запасов 2
металлов и оценка перспективности развития их
минерально-сырьевой базы.
Расчет материального и теплового балансов операции 4
конвертирования медного штейна.
Расчет
материального и
теплового балансов 4
автоклавного
выщелачивания
пирротинового
концентрата
Расчет материального баланса и оборудования
4
электролитического рафинирования золота
Расчет
аппаратурно-технологической
схемы 6
переработки платиносодержащих анодных шламов
электролиза меди и никеля.
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 Н.В.Гудима, Ю.А.Карасев и др., Металлургиздат, 1977) и «Расчет
гидрометаллургических процессов» (авторы С.С. Набойченко, А.А. Юнь).
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 специалистисследователь, 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.
Петров Г.В., Грейвер Т.Н., Лазаренков В.Г. Современное состояние и
технологические перспективы производства платиновых металлов из хромитовых руд.
СПб, Недра. 2001, 200 с.
2.
Петров Г.В. Концентрирование платиновых металлов при переработке
традиционного и нетрадиционного платинометального сырья. СПб. Cанкт-Петербургский
горный ин-т. 2001, 106 с.
3.
Шариков Ю.В., Белоглазов И.Н., Фирсов А.Ю. Моделирование процессов и
объектов в металлургии. СПб., СПГГИ (ТУ). 2006, 86 с.
4.
Андреева Н.Г., Лебедев И.А. Системный анализ процессов химической
технологии. Учебное пособие. – Барнаул. Алтайский гос. тех. Университет. 2005. – 36 с.
5.
Лазаренков В.Г., Таловина И.В. Геохимия элементов платиновой группы.
СПб., Галарт, 2001, 266 с.
6.
Власов К.П. Методы научных исследований и организации эксперимента.
СПб., СПГГИ. 2000. 116 с.
7.
Грейвер Т.Н. Основы методов постановки и решения технологических задач
цветной металлургии. М., ГУП ИД «Руда и металлы». 1999. 147 с.
8.
Цымбал В.П. Математическое моделирование металлургических процессов.
М.: Металлургия. 1986. 236 с.
б) дополнительная литература:
1.
Додин д.А., Ланда Д.А., Лазаренков В.Г. Платиносодержащие хромитовые и
титаномагнетитовые месторождения. Москва. Геоинформцентр. 2003. 409 с.
2.
Металлургия благородных металлов: Учебник для вузов – Масленицкий
И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф. и др. Под редакцией Чугаева Л.В. –М.: Металлургия, 1987.
432 с.
3.
Меретуков М.А., Орлов А.М. Металлургия благородных металлов
(зарубежный опыт). М.: Металлургия, 1991. 416 с.
4.
С.С. Набойченко, А.А. Юнь. Расчет гидрометаллургических процессов/ М.:
МИСИС, 1995, 427 с.
5.
Челишев Е.В., П.П. Арсентьев и др. Металлургия черных и цветных
металлов. Металлургия. М. 1993
в) программное обеспечение:
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.sfu-kras.ru , (дата обращения:
19.12.2010)
2. ФГАОУ ВПО «УрФУ» [сайт]: URL:http://www.ustu.ru (дата обращения:
19.09.2012)
3. НИТУ «МИСиС» [сайт]: URL: http://misis.ru/. (дата обращения: 29.09.2012)
4. Цветная металлургия [сайт] URL: http://bse.sci-lib.com/article120298.html (дата
обращения: 29.09.2012)
5. Металлургический классификатор [сайт] : URL: http://www.metalweb.ru. (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
Г.В. Петров
Эксперты:
Кафедра металлургии
профессор
В.Н. Бричкин
Кафедра металлургии
доцент
В.Ю. Бажин