 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
«ПРИРОДА ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ И ПРОБЛЕМЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ»
Направление: 150400 «Металлургия»
Профиль: «Металлургия цветных металлов»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: доц. А.Я. Бодуэн
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
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
9.1. Рекомендуемая литература
Основная:
1. Промышленная экология: учеб. Пособие для студ. высш. учеб.заведений/ И.В. Семенова. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. -528 с.
2. Лотош В.Е. Переработка отходов природопользования. Изд. Полиграфист, Екатеринбург, 2007, 503 с.
3. Шульц Л.А. Элементы безотходной технологии в металлургии. М., Металлургия, 1991, 171 с.
Дополнительная:
3. Снурников А.П. Комплексное использование минеральных ресурсов в цветной металлургии. М., Металлургия, 1986, 384 с.
4. Наркевич И.П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ. М., Химия, 1984, 240 с.
5. Еремин Н.И. Зайцев Ю.А., Наумчик А.Н. Производство глинозема. Учебное пособие. Л., ЛГИ, 1983, 81 с.
6. Равич Б.М. и др. Комплексное использование сырья и отходов. М., Химия, 1988, 288с.
9.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
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 А.Я. Бодуэн
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Эксперты:
Кафедра металлургии профессор Г.В. Петров
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)
Кафедра металлургии доцент Бажин В.Ю.
(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) |
