Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия»



Скачать 181.32 Kb.
Дата09.01.2013
Размер181.32 Kb.
ТипПрограмма
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
«ТЕОРИЯ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»


Направление: 150400 «Металлургия»

Профиль: «Металлургия цветных металлов»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Составитель: доц. Г.В. Коновалов

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

ТЕОРИЯ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Составитель: доц. Г.В. КОНОВАЛОВ

Кафедра металлургии


1. Цели и задачи дисциплины:

Цель дисциплины – дать студентам основы знаний в области высокотемпературных металлургических процессов.

Задачи дисциплины – обеспечить подготовку студентов к усвоению профилирующих дисциплин и самостоятельной инженерной деятельности в области технологии исследований и организации процессов получения цветных металлов.
2. Место дисциплины в структуре ООП:

Учебная дисциплина «Теория пирометаллургических процессов» является дисциплиной вариантной части ФГОС третьего уровня высшего профессионального образования (бакалавриата).

Для освоения учебного материала данной дисциплины необходимы знания по физике, общей и физической химии, информатике (Б.2), металлургической теплотехнике, обогащению руд цветных металлов, основам кристаллографии и минералогии (Б.3). Необходимо уметь пользоваться компьютером, работать с информацией из различных источников; уметь пользоваться высокотемпературным 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 «Теория пирометаллургических процессов» направлено на формирование у студентов следующих компетенций: ОК-1, 4, 10-13, ПК-1, 2, 4, 10-11,13, 19, 20.


В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: знать физико-химические основы анализа пирометаллургических процессов, знать характер взаимосвязей, строение и физико-химические свойства веществ;

уметь: уметь проводить физико-химический анализ пирометаллургических процессов переработки руд цветных металлов, уметь выбирать физико-химические условия осуществления пиропроцессов, уметь выполнять физико-химические расчеты пиропроцессов, уметь устанавливать физико-химические условия интенсификации и совершенствования металлургических процессов, уметь проводить постановку задачи физико-химических исследований пирометаллургических процессов, уметь пользоваться математическими и электронно-вычислительными методами для анализа металлургических процессов.

владеть: методами анализа и численными методами, вычислительной техникой при решении прикладных задач в области профессиональной деятельности, методами работы на основных физических приборах, основными физико-химическими расчетами металлургических процессов, методами измерения тепловых эффектов химических реакций, парциальных мольных величин, равновесных характеристик.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.


Вид учебной работы

Всего часов

Семестр

5

6

Аудиторные занятия (всего)

84

84




В том числе:










Лекции

34

34




Практические занятия (ПЗ)

16

16




Семинары (С)










Лабораторные работы (ЛР)

34

34




Самостоятельная работа (всего)

96

60

36

В том числе:







-

Курсовая работа

36




36

Расчетно-графические работы










Реферат










Другие виды самостоятельной работы

60

60
















Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)




экзамен




Общая трудоемкость час

зач. ед.

180

144

36

5








5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины


№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1.

Введение.

Теория металлургических процессов – научная основа современной металлургии. Основные задачи курса. Роль физической химии и физики в становлении дисциплины. Классификация металлургических процессов, основные приемы, процессы и реакции при выделении цветных металлов из полиметаллических руд и их глубокой очистке от примесей. Значение пирометаллургических процессов в развитии металлургии цветных металлов и роль российских ученых в создании теории основ металлургии. Место термодинамики и кинетики процессов в гомогенных и гетерогенных системах как основных приемов анализа металлургических процессов.

2.

Состав и свойства газовой фазы.

Характеристика газовой фазы. Термодинамика взаимодействия газовых реагентов с кислородом. Оценка состояния равновесия. Взаимодействие СО, Н2, SO2, СН4 с кислородом. Равновесный состав как функция давления. Кинетика и механизм реакций горения водорода и окиси углерода. Пределы самовоспламенения смесей. Механизм и кинетика взаимодействия компонентов водяного газа.

3.

Процессы взаимодействия углерода с газовой фазой. Окисление и газификация углерода.

Термодинамический анализ горения углерода с кислородом и водяным паром. Разновидности углерода. Оценка состояния равновесия. Направление процесса. Кинетика и механизм горения твердого углерода. Схема гетерогенного процесса. Особенности протекания процесса в кинетических и диффузионных областях. Выявление лимитирующих стадий и путей интенсификации процесса. Тепловое воспламенение и тушение твердых материалов. Особенности стационарного протекания эндотермической гетерогенной реакции.

4.

Теория образования и диссоциации химических соединений.

Диссоциация соединений переменного состава при постоянной температуре. Диссоциация соединений с образованием конденсированных фаз постоянного состава. Влияние агрегатных превращений на процессы диссоциации соединений металлов. Диссоциация соединений, образующих растворы. Механизм и кинетика диссоциации соединений.

5.

Процессы окисления металлов.

Термодинамика, кинетика и механизм окисления твердых металлов. Структура окалины на металлах. Окисление расплавленных металлов.

6.

Процессы восстановления соединений металлов.

Газовое восстановление оксидов нелетучих металлов. Восстановление оксидов летучих металлов. Восстановление хлоридов металлов. Восстановление оксидов из расплавов. Раскисление металлов. Алюмотермия и силикотермия. Восстановление в условиях плазменных температур. Роль вакуума при восстановлении летучих металлов.

7.

Процессы в сульфидных системах.

Взаимодействие сульфидов с газами. Условия образования и диссоциации сульфидов. Механизм и кинетика окисления сульфидов. Обжиг сульфидов. Спекание. Взаимодействие между оксидами и сульфидами одного металла. Реакции между сульфидами и сульфатами. Основы теории плавки сульфидов. Современные теории механизма окисления сульфидов.

8.

Процессы, основанные на использовании свойств систем металл - галогенид.

Взаимодействие оксидов с галогенами, хлоридами других элементов. Роль углеродсодержащих добавок при хлорировании окислов. Основы хлорирующего обжига. Сегрегация.

9.

Металлургические расплавы.

Сходство и различие вещества в твердом и жидком состоянии. Современные теории строения жидкостей. Расплавленные смеси окислов. Строение шлаковых расплавов. Катионы – модификаторы и сеткообразователи. Микронеоднородность шлаковых систем. Диаграммы состояния основных шлаковых систем цветной металлургии. Поверхностное натяжение как отражение строения шлаковых систем. Влияние основных компонентов на величину поверхностного натяжения шлаков. Физико-химические свойства и строение расплавленных сульфидов. Деление сульфидов на ионные жидкости и полупроводники. Металлизированные штейны. Активность компонентов в оксидных и сульфидных системах. Основные физико-химические характеристики расплавленных металлов. Энергетическая характеристика границы контакта металл – шлак, штейн – шлак. Образование двойного электрического слоя. Контактная граница металл – ионный проводник. Распределение зарядов двойного слоя. Межфазное натяжение в системах металл – шлак, штейн – шлак. Влияние состава шлака и штейна на изменение межфазного натяжения. Влияние температуры на межфазное натяжение.

10.

Потери цветных металлов со шлаками.

Скорость осаждения и всплывания дисперсной фазы в жидкой среде. Коалисценция в расплавах. Распределение штейна и шлака, металла и шлака. Механизм перехода ценных компонентов через границу раздела. Потери металлов при плавках. Зависимость потерь металлов от вязкости, удельного веса, температуры, состава шлаков.

11.

Кристаллизационные методы рафинирования металлов.

Ликвация и ликвационное рафинирование металлов. Кинетика процесса. Направленная кристаллизация. Равновесный и эффективный коэффициенты распределения примесей при кристаллизации. Зонная плавка. Выращивание монокристаллов.

12.

Процессы, основанные на испарении и конденсации.

Величины давления паров металлов, оксидов, сульфидов. Термодинамика испарения простых веществ и растворов. Механизм и кинетика процесса испарения. Факторы, влияющие на скорость процесса испарения. Зародышеобразование новой фазы. Кипение расплавов. Молекулярный режим испарения. Потери металлов в виде паров при восстановительном процессе Отгонка металла из шлака при фьюминговании.

Теория процессов конденсации чистых паров и смеси паров с неконденсируемыми газами. Конденсация в жидкость и в кристаллическую фазу.

Основные закономерности процессов перегонки жидкостей. Вакуумное рафинирование 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

6

7

8

9

10

11

12

1.

Металлургия тяжелых цветных металлов




х

х

х

х

х

х

х

х

х

х

х

2.

Металлургия легких цветных металлов







х

х

х

х

х

х







х

х

3.

Металлургия редких металлов













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.

1













1

2.

Состав и свойства газовой фазы.

3

2

6




10

21

3.

Процессы взаимодействия углерода с газовой фазой. Окисление и газификация углерода.

3

2

4




10

19

4.

Теория образования и диссоциации химических соединений.

3

2







10

15

5.

Процессы окисления металлов.

3

2

4




10

19

6.

Процессы восстановления соединений металлов.

3

2

4




10

19

7.

Процессы в сульфидных системах.

3

2

4




10

19

8.

Процессы, основанные на использовании свойств систем металл - галогенид.

3

2

4




10

19

9.

Металлургические расплавы.

3

2

4




10

19

10.

Потери цветных металлов со шлаками.

3










10

13

11.

Кристаллизационные методы рафинирования металлов.

3




4




4

11

12.

Процессы, основанные на испарении и конденсации.

3










2

5


6. Лабораторный практикум


№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-емкость

(час.)



2, 3

Исследование реакции газификации углерода диоксидом углерода

6



4

Исследование кинетики разложения карбоната магния

4



5

Окисление примесей в расплаве меди

4



5

Исследование реакций в системе Ме-S-О.

4



6

Исследование восстановления оксидов металла

4



8

Определение летучести хлоридов цветных металлов

4



9

Исследование электропроводности, вязкости и поверхностного натяжения шлаковых и металлических систем.

4



11

Изучение диаграммы состояния в системе Sn-Pb. Ликвация (очистка Pb от Cu)

4


7. Практические занятия (семинары) – 17 часов.
8. Примерная тематика расчетно-графических и курсовых работ:




Тема



Рассчитать предельные парциальные давления О2, SО2, SО3.



По термодинамическим данным построить зависимость ∆G0=f(Т).



Провести термодинамическую оценку системы Ме-S-О.



Построить диаграмму фазовых равновесий системы Ме-S-О.



Рассчитать значения констант скорости процессов обжига.



Рассчитать равновесное давление СО2, при спекании концентрата с известняком



Определить изменение бинарного состава при изменении температуры



Определить выход и состав паровой фазы в системе хлоридов при заданном давлении и температуре.



Рассчитать производительность дистиллятора.



Определить изменение равновесной концентрации сульфида металла в штейне.


9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

1. Ванюков А.В., Зайцев В.Я. Теория пирометаллургических процессов. - М.: Металлургия, 1993.-384с.

2. Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. - М.: Металлургия, 1998. -432с.

б) дополнительная литература

3. Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических процессов, 2 изд., ч. 1-2, Свердловск, 1962-1966;

4. Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических процессов, М., 1968;
в) программное обеспечение

5. Компьютерные презентации (диаграммы фазовых равновесий, термодинамические зависимости, и др.)

схемы;

6. Образцы сырья, шлаков, штейнов, файнштейна и других промпродуктов пирометаллургического передела.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

Операционные системы Windows, стандартные офисные программы, термодинамические электронные базы данных, электронно-поисковая база по металлургии цветных металлов.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

1. Пирометаллургическая лаборатория (высокотемпературные установки для обжига, плавки и прокаливания);

3. Компьютерный класс (12 персональных компьютеров).
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Программа предусматривает возможность обучения в рамках традиционной поточно-групповой системы обучения. При этом обучение рекомендуется в течение двух семестров: для бакалавров — в V и VI семестрах.

Похожие:

Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconПрограмма учебной дисциплины «коррозия и защита металлов» Направление: 150400 «Металлургия»
Цель дисциплины научить будущих бакалавров по металлургии цветных металлов методам теоретического и практического исследования коррозии...
Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconПрограмма учебной дисциплины «методология научных исследований» Направление: 150400 «Металлургия»
Целью данного курса является дать слушателям систематическое представление об основных исторических этапах развития науки, о современной...
Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconОсновная образовательная программа бакалавриата по направлению 150400 «Металлургия»

Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconПрограмма учебной дисциплины «Математика»
Направление подготовки: 220700 Автоматизация технологических процессов и производств
Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconПрограмма учебной дисциплины «Математика»
Направление подготовки: 220700 Автоматизация технологических процессов и производств
Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconРабочая программа дисциплины Идентификация Направление подготовки 010400 Прикладная математика и информатика
Для изучения курса необходимы знания по предметам: математический анализ, линейная алгебра, теория вероятностей, математическая статистика,...
Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconПрограмма учебной дисциплины «теория организации» Направление подготовки
Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования
Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconПрограмма учебной дисциплины «case-средства при проектировании систем управления» Направление подготовки
Автоматизация технологических процессов и производств в металлургической промышленности
Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconРабочая программа дисциплины Теория случайных процессов По направлению подготовки 010400 Прикладная математика и информатика
Теория случайных процессов является изучение закономерностей случайных процессов, построение математических моделей реальных процессов...
Программа учебной дисциплины «теория пирометаллургических процессов» Направление: 150400 «Металлургия» iconПрограмма учебной дисциплины «Химия окружающей среды» для специальности 150109 «Металлургия техногенных и вторичных ресурсов»
Целью учебной дисциплины является формирование у студентов основ теории в области химии окружающей среды, объектами изучения которой...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org