Document 770224

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
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«РАСЧЕТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»
Направление: 150400 «Металлургия»
Профиль: «Металлургия цветных металлов»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: доц. А.Я. Бодуэн
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины – изучение методов исследования гидрометаллургических
процессов и обработки результатов экспериментов; выполнение расчетов термодинамики
и кинетики процессов, протекающих в гидротермальных средах с участием цветных
тяжелых, редких и благородных металлов, а также изучение методов расчетов,
необходимых при составлении технологических регламентов для технико-экономических
расчетов и проектирования.
Задача дисциплины – подготовить будущего магистра к самостоятельной научной
работе.
.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Расчеты и методы исследования гидрометаллургических процессов»
относится к дисциплинам по выбору общенаучного цикла профиля «Металлургия
цветных металлов».
Для освоения учебного материала данной дисциплины необходимы знания по физике; общей,
неорганической ифизической химии; основам кристаллографии и минералогии; уметь
пользоваться компьютером, работать с информацией из различных источников; уметь
пользоваться оборудованием химической лаборатории, владеть основными методиками
проведения химических анализов; иметь знания по технике безопасности при работе в
химической лаборатории.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Изучение дисциплины «Расчеты и методы исследования гидрометаллургических
процессов» направлено на формирование у студентов следующих компетенций: ОК-1-8,
10-11, ПК-1-29.
В результате изучения дисциплины магистрант должен:
Знать:методы исследования и обработки результатов экспериментов
гидротермальных
процессов;методы
расчетов
термодинамики
и
кинетики
гидрометаллургических реакций;
Уметь: проводить научные исследования в области гидрометаллургии тяжелых
цветных, редких и благородных металлов;анализировать результаты экспериментов и
выбирать
оптимальные
решения;анализировать
термодинамику
и
кинетику
гидротермальных реакций;
Владеть:навыками выполнения технологических расчетов материальных и
энергетических балансов гидрометаллургических процессов; использовать ПК для
выполнения расчетов термодинамики и кинетики процессов и результатов исследований.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5,0 зачетных единиц.
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Всего
часов
144
Семестр
2
144
18
36
18
36
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
90
-
144
90
да
Экзамен
144
5,0
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1.
2.
3.
Наименование раздела
дисциплины
Введение.
Содержание раздела
Цель и задачи курса. Роль химического и фазового
состава перерабатываемых руд, концентратов и
полупродуктов в выборе методов его переработки.
Современные методы определения химического и
фазового состава. Химические свойства элементных,
оксидных и сульфидных форм основных цветных
металлов.
Основы
химической
Методы вычисления свободных энергий и
термодинамики
для констант равновесия реакций.
процессов,
Закономерности
термодинамики
процессов
реализуемых
в физического растворения.
гидротермальных
Термодинамика химических реакций растворения
средах.
металлов, оксидов и сульфидов.
Термодинамика процессов выделения ценных
компонентов из растворов цементацией и осаждением
малорастворимых соединений.
Методы исследования и
Расчетные
и
экспериментальные
методы
расчета
свойств определения активностей ионов в растворах. Методы
растворов.
определения констант устойчивости комплексных
соединений.
Потенциометрические
методы.
Спектрофотометрия. Распределение между двумя фазами.
Постановка эксперимента и обработка результатов.
Определение состава комплексных соединений методом
изомолярных серий. Расчет ступенчатых констант
устойчивости методом Бьеррума. Расчет ионного состава
системы при ступенчатомкомплекообразовании по
величинам констант устойчивости.
Методы расчета растворимости солей в водных
растворах сложного состава по справочным данным.
Методы экспериментального изучения растворимости в
многокомпонентных системах. Определение состава
донной фазы. Графическое изображение двойных,
тройных, четверных систем вода - соли. Аналитический
метод отображения растворимости в многокомпонентных
системах.
Методы
экспериментального
определения
физических свойств растворов. Определение плотности,
вязкости, поверхностного натяжения. Использование этой
информации при расчете оборудования.
4.
5.
Изучение и расчет
Химизм процессов выщелачивания. Выбор
процессов
реагентов. Расчет необходимого расхода реагента при
выщелачивания
необратимости и обратимости процесса выщелачивания.
Прогноз вероятного поведения примесей. Выбор методов
регулирования поведения примесей в процессе
выщелачивания: введение реагентов, образующих с
элементами примесями малорастворимые соединения,
теоретический прогноз и экспериментальное определение
возможных влияний на кинетику выщелачивания
различных минералов с использованием эффектов
пассивации поверхности, варьирование концентрации и
температуры растворов.
Определение
необходимости
постановки
поисковых экспериментов при отсутствии необходимых
литературных данных. Составление плана поисковых
экспериментов. Выполнение поисковых экспериментов и
обработка их результатов.
Изучение кинетики и механизма процессов
выщелачивания индивидуальных фаз. Взаимное влияние
фаз при выщелачивании сложных продуктов. Роль
электрохимических
явлений
(образование
короткозамкнутых пар). Катализ и автокатализ. Методы
определения порядка реакции, кажущейся энергии
активации. Ошибки в оценке порядков реакций и
кажущейся энергии активации, вызванные наложением
нескольких
последовательных
или
параллельных
процессов. Определение природы лимитирующей стадии.
Составление
уравнения
кинетической
функции.
Построение гипотезы о механизме процесса.
Принципы выбора и расчета оборудования для
выщелачивания. Использование лабораторных данных
для
расчета
оборудования
периодического
и
непрерывного действия. Исходные данные, необходимые
для расчета оборудования.
Изучение и расчет
Расчет теоретического предела цементации.
процессов цементации
Экспериментальное определение реального предела
цементации и факторов на него влияющих. Методы
контроля процесса цементации.
Изучение
кинетики
процесса
цементации.
Определение величины максимального тока пары
цементат-цементант, природы контроля процесса,
влияния концентрации цементируемого металла и состава
раствора на величину максимального тока. Определение
скорости и механизма процесса цементации. Влияние
6.
Расчет
и
изучение
процессов осаждения
малорастворимых
соединений.
7.
Разработка
технологических
регламентов
расчета
ТЭО
проектирования.
для
и
формы ионов цементируемого металла в растворе:
Одноатомные катионы, комплексные катионы и анионы.
Расчет
теоретического
предела
разделения
металлов, образующих малорастворимые соединения с
одним и тем же реагентом при отсутствии и наличии
изоморфизма. Примеры.
Методы
экспериментального
изучения
растворимости малорастворимых соединений.
Расчет процессов переосаждения и репульпации.
Расчет
материального
баланса
элементов
при
противоточной технологической схеме осаждениерепульпация.
Требования к регламентам.
Методы составления уравнений материальных
балансов сложных технологических схем с циркуляцией
оборотных продуктов и наличием параллельных и
перекрестных потоков.
Разработка
основных
рекомендаций
для
составления ТЭО. Рекомендации по аппаратурнотехнологической схеме. Характеристика реагентов и
материалов. Рекомендации по автоматизации процессов.
Требования техники безопасности.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
Металлургия тяжелых
цветных металлов
Металлургия легких
цветных металлов
Металлургия редких
металлов
Металлургия
благородных металлов
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
п/п
1.
Введение.
2.
Основы химической термодинамики
для
процессов,
реализуемых
в
гидротермальных средах
Методы исследования и расчета
свойств растворов
Изучение
и
расчет
процессов
выщелачивания
3.
4.
Лекц.,
час.
Практ. Лаб.
зан.
зан.
Семин
СРС
2
2
Всего
час.
4
4
8
12
2
4
6
2
4
6
5.
6.
7.
Изучение
и
расчет
процессов
цементации
Расчет
и
изучение
процессов
осаждения
малорастворимых
соединений
Разработка
технологических
регламентов для расчета ТЭО и
проектирования
2
4
6
2
4
6
4
10
14
6. Лабораторный практикум – не предусмотрен
7. Практические занятия (семинары).
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование практических занятий
1.
2.
3.
1
2
Основы технологических расчетов.
Расчет и построение диаграмм «Е-рН».
Расчет
основных
физико-химических
свойств
растворов.
Термодинамика и кинетика выщелачивания.Кинетика
гомогенных и гетерогенных процессов. Анализ
кинетических кривых. Определение лимитирующих
стадий.Вычисление
констант
скорости
по
экспериментальным данным.
Цементация. Теоретические расчеты.
Осаждение малорастворимых соединений. Основы
процессов кристаллизации из растворов
Расчет
материальных
потоков
и
расходных
коэффициентов для осуществления металлургического
процесса.
Расчет
и
выбор
технологического
оборудования,
разработка
аппаратурнотехнологической схемы.
3
4.
4
5.
6.
5
6
7.
7
Трудоемкость
(час.)
2
8
4
4
4
4
10
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ): темой проекта может служить
любая аппаратурно-технологическая схема, связанная с гидрометаллургическими
переделами.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
Основная литература
Основная
1.
Процессы и аппараты цветной металлургии, учебник для вузов под редакцией проф.
С.С. Набойченко. Екатеринбург, УГТУ, 2005. 700 с.
2.
Расчеты гидрометаллургических процессов. Набойченко С.С., Юнь А.А. / Учебное
пособие для вузов. - М.: «МИСИС», 1995. – 428 с.
3.
Практикум по гидрометаллургии. Набойченко С.С., Лобанов В.Г. Учеб.пособие для
вузов. – М.: Металлургия. 1992. – 336 с.
4.
Грейвер Т.Н. Основы методов постановки и решения технологических задач. М.:
Издательский дом "Руда и металлы", 1999.
Дополнительная литература
1.
2.
Кинетика процессов растворения. Каковский И.А., Поташников Ю.М.,
«Металлургия», 1975. 224 с.
Каковский И.А., Набойченко С.С. Термодинамики и кинетика
гидрометаллургических процессов. – Алма-Ата: Наука, 1986. – 272 с.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Тематические планшеты и компьютерные презентации с изображением диаграмм
состояния, кинетических зависимостей различных гидрометаллургических процессов и
технологического оборудования.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
В качестве средств текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
предлагается проведение проверочных работ по каждому из разделов дисциплины.
Разработчики:
Кафедра металлургии
(место работы)
Эксперты:
Кафедра металлургии
(место работы)
Кафедра металлургии
(место работы)
доцент
(занимаемая должность)
профессор
(занимаемая должность)
профессор
(занимаемая должность)
А.Я. Бодуэн
(инициалы, фамилия)
В.Н. Бричкин
(инициалы, фамилия)
Г.В. Петров
(инициалы, фамилия)