Уральский государственный технический университет РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Утверждаю

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Уральский государственный технический университет
Утверждаю
Проректор университета
В.И.Лобанов
«_____»________________2002
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
По дисциплине специализации
110204 «Металлургия благородных металлов и проектирование цехов»
для студентов очного обучения по направлению 651300
специальности
110200 «Металлургия цветных металлов»
ДС. 02 Металлургия платиновых металлов
Екатеринбург 2002
1. Цели и задачи дисциплины
Курс «Металлургия благородных металлов и проектирование цехов» предполагает
знание студентами курсов неорганической и органической химии, физики и физической
химии, теории пиро- и гидрометаллургических процессов, металлургии цветных металлов,
инженерной графики, строительного дела, охраны труда, охраны окружающей среды и др.,
которые входят в учебные планы младших курсов.
Цели дисциплины заключаются в следующем:
- глубокое изучение теории и практики технологических процессов в металлургии
благородных металлов;
- ознакомление с практикой действующих отечественных и зарубежных предприятий;
- приобретение навыков проектирования предприятий подотрасли с учетом экологических,
экономических аспектов и требований к сертификации и стандартизации продукции;
- приобретение навыков научной работы, включая ознакомление со специальной литературой,
выполнение экспериментов, обработку и анализ полученных данных; формулировку выводов.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны:
— знать теоретические и практические особенности извлечения благородных металлов из различных видов
минерального и вторичного сырья;
— уметь применять на практике методы технологических расчетов, выбирать и рассчитывать необходимое
оборудование, проектировать предприятия и обосновывать предлагаемые решения;
— иметь представление о практике действующих отечественных и зарубежных предприятий;
— уметь выполнять научный эксперимент, обрабатывать полученные результаты и формулировать выводы
по работе.
3. Объем дисциплины ДС. 02 Металлургия платиновых металлов
и виды учебной работы
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Всего
257
часов
136
68
-
Семестры
9
9
9
.
Семинары (С)
Лабораторные работы (КНИР)
-
.
68
9
Другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа
Курсовой проект
121
9
9
Курсовая работа
Расчетно-графические работы
Графическая работа
Расчетная работа
Домашняя работа
Домашнее задание
Реферат
Другие виды самостоятельных занятий
Вид итогового контроля
Экзамен 9
Зачет
9
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятии
№
п\п
1.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
Раздел дисциплины
3.
Аффинаж благородных металлов
Введение
Металлургия платины и платиновых металлов
Применение платиновых металлов
Физические и химические свойства платиновых металлов
Сплавы платиновых металлов
Формы нахождения платиновых металлов в рудах
Извлечение платиновых металлов из россыпных месторождений
Переработка коренных руд
Переработка платинусодержащих шламов
Введение
Аффинаж золота и серебра
Аффинаж платиновых металлов
Проектирование металлургических цехов
Общие положения о промышленном проектировании
Исходные данные для проектирования
Разработка аппаратурно-технологической схемы
Расчет материального баланса
Выбор и расчет оборудования
Размещение оборудования и планировка производственных
помещений
4.7. Охрана труда и охрана природы при проектировании
промышленного производства
4.8. Сертификация, стандартизация и маркетинг продукции
в металлургии благородных металлов
5. Курсовая научно-исследовательская работа
ВСЕГО:
3.1.
3.2.
3.3.
4.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
Лекции,
час
2
Лабор.,
час
2
4
2
2
2
6
6
2
10
10
2
2
2
2
2
2
4
4
68
68
68
4.2. Содержание разделов дисциплины
Введение.
Общие положения. Историческая справка: особенности развития мировой и
отечественной металлургии платиновых металлов, методов добычи и
переработки руд, теории металлургии МПГ. Страны - производители
благородных металлов. Области применения благородных металлов.
Направления и пути развития металлургии и химии платины и платиновых
металлов.
Раздел 2. Металлургия платины и платиновых металлов
2.1. Применение платиновых металлов
Традиционные и перспективные области применения в виде металлов,
сплавов, соединений, покрытий, катализаторов, изотопов.
2.2. Физические и химические свойства платиновых металлов
Физические свойства, электронное строение атомов, степени окисления.
Химические свойства (коррозионная стойкость и взаимодействие с химическими
реагентами в металлургических процессах и при аффинаже, соединения с
кислородом, серой, галогенами, селеном, теллуром, основные комплексные
соединения), трансвлияние в процессе комплексообразования.
2.3. Сплавы платиновых металлов
Использование платиновых металлов в виде сплавов. Легирующие
добавки, свойства сплавов и области их применения. Ювелирные сплавы.
2.4. Формы нахождения платиновых металлов в рудах
Историческая справка. Минералы (группа самородной платины, группа
осмистого иридия, минералы платиновых металлов в сульфидных медноникелевых рудах и сопутствующие минералы). Особенности образования
месторождений минералов и руд платиновых металлов, их типы.
Эксплуатируемые и перспективные сырьевые источники.
2.5. Извлечение платины из россыпных месторождений
Типы россыпей, методы вскрытия и разработки.Подготовительные и
обогатительные процессы при извлечении МПГ из россыпей. Дражный способ,
его аппаратура, достоинства способа. Отечественная и зарубежная практика
2.6. Переработка коренных руд
Принципиальные схемы извлечения самородной платины и магнитной
ферроплатины. Получение концентратов при флотационном обогащении сульфидных
медно-никелевых руд/ распределение платиновых и благородных металлов по этим
продуктам обогащения.
Технологические схемы переработки никелевого концентрата на файнштейн и
дальнейшей его переработки с получением обогащённого по платиновым металлам
шлама.Технологические схемы переработки медного концентрата на черновую медь и
дальнейшей её переработки с получением шлама, обогащённого платиновыми
металлами.Технологические схемы переработки промпродуктов обогащения
(магнетитового и пирротинового концентратов, магнитной фракции файнштейна).
2.7. Переработка платинусодержащих шламов
Формы нахождения платиновых металлов в шламах медного и
никелевого электролиза, химический и вещественный состав шламов.
Переработка шламов методом одностадийной сульфатизации с
получением пяти концентратов платиновых металлов. Распределение
платиновых металлов по концентратам. Достоинства и недостатки схемы
одностадийной сульфатизации, пути её усовершенствования.
Новые технологические схемы переработки платинусодержащего
сырья с применением автоклавных процессов, водного и твёрдофазного
хлорирования, экстракции, водородного восстановления и т.д.
Раздел 3. Аффинаж благородных металлов
3.1. Введение
Цели и особенности процесса, аффинажа драгоценных металлов.
3.2. Аффинаж золота и серебра
Требования по ГОСТ на золото и серебро. Сырьё и его состав. Классификация методов
аффинажа. Историческая справка.
Аффинаж серебра электролитическим методом. Теоретические основы (ионный состав
электролита, анодные и катодные процессы, поведение примесей), аппаратура процесса.
Переработка анодного скрапа и шлама, переработка отработанного электролита,
приготовление свежего электролита. Получение серебра высокой чистоты. Рафинирование
серебра электролизом расплавленных солей.
Аффинаж золота электролитическим методом. Теоретические основы (ионный состав
электролита, анодные и катодные процессы, пассивирование анода и его механизм, процесс
Вольвиля, поведение примесей), аппаратура процесса. Переработка анодного скрапа и шлама,
переработка отработанного электролита. Способы и аппаратура приготовления свежего
электролита. Методы переработки хлорида серебра(цементация, плавка с содой, электролиз).
Переработка отходов производства.
3.3. Аффинаж платиновых металлов
Требования по ГОСТ на платиновые металлы. Виды сырья, состав концентратов
платиновых металлов.
Теоретические основы процессов (растворение платиновых металлов, выделение из
раствора платины в виде хлорплатината аммония, родия -триаминнитрита, иридия хлориридата аммония, нитритный метод получения иридия, получение осмия через соль
Фреми, рутения – через нитрозопентахлорид, палладия - через диаминхлорид, прокалка
соединений платиновых металлов с получением губчатых или порошков металлов) .
Технологическая схема переработки шлиховой платины, методы обработки маточных
растворов. Переработка конечных растворов и отходов, газоочистка.
Технологическая схема аффинажа платиновых металлов с применением жидкофазного
хлорирования, экстракции, электролиза.
Новые направления аффинажа металлов платиновой группы. Зарубежная практика
аффинажа.
Получение слитков платины. Конструкция и работа индукционных, плазменных и
электроннолучевых печей.
Потери благородных металлов при аффинаже, контроль технологического процесса и
баланс драгоценных металлов, переработка отходов.
Оборудование аффинажных цехов. Методы анализа благородных металлов.
Раздел 4. Проектирование металлургических цехов
4.1. Общие положения о промышленном проектировании
Проектирование - как самостоятельный элемент в общем процессе создания и
совершенствования промышленного производства. Задачи промышленного проектирования.
Генеральная схема развития подотрасли производства благородных металлов. Проектные
решения при создании нового производства, их оптимизация. Проектные решения при
реконструкции и расширении действующих предприятий. Значение проектирования.
Проект - как комплекс технической документации, содержащей инженерное решение и
материалы, необходимые для осуществления строительства, реконструкции или расширения
промышленного предприятия или его переделов. Задание на проектирование. Отдельные части
проекта. Их назначение, содержание и взаимосвязь. Основные части проекта (технологическая,
строительная, санитарно-техническая, сметная, технико-экономическая, охраны труда и техники
безопасности и др.)
Структура и порядок работы проектной организации. Отраслевые и специализированные
проектные организации. Генеральный проектировщик. Роль главного инженера проекта.
Порядок выполнения проекта. Проект и рабочий проект. Состав проекта и рабочего проекта.
Типовое проектирование, преимущества и недостатки. Проекты повторного применения.
Особенности проектирования производства благородных металлов. Особое значение
технологического проектирования. Гибкость в проектных решениях. Использование
разработанных конструкций нетипового оборудования. Стадийность проектирования. Особые
требования к нетехнологическим частям проекта.
4.2. Исходные данные для проектирования
Значение и место исходных данных, требования, предъявляемые к ним. Критерии
правильности выбора. Основные решения, принимаемые до начала проектирования: объём
производства на проектируемом объекте, состав объекта, место строительства объекта, источники
обеспечения сырьём. Общеэкономические исходные данные для проектирования. Характеристика
площадки строительства. Технологические исходные данные, их сопоставление и выбор наиболее
правильно отвечающих задачам и возможностям проектируемого производства. Использование
опыта и результатов работы аналогичных предприятий, научно-исследовательских и опытноконструкторских работ. Оценка возможных изменений исходных показателей после ввода
проектируемого объекта в эксплуатацию Допустимость технического риска. Составление и
утверждение заданий на проектирование.
4.3. Разработка аппаратурно-технологической схемы
Единство процесса создания аппаратурно-технологической схемы при проектировании.
Характерные особенности проектирования новых объектов производства благородных металлов.
Содержание технологического проектирования, включая решение вопросов комплексного
использования сырья, использования вторичных энергоресурсов, бессточной и безотходной
технологии, охраны природы и экологической технологии.
Задачи, решаемые при разработке аппаратурно-технологической схемы. Технологические
процессы и операции, их сочетание, обеспечивающие получение сырья и товарного продукта
требуемого качества. Технологические процессы, их сочетание и связь с основной
технологической схемой, обеспечивающие утилизацию и обезвреживание всех видов отходов
основного производства. Принципы аппаратурного оформления всех технологических операций.
Транспорт всех продуктов, перерабатываемых и производимых на предприятии. Контроль за
ходом технологических процессов и управление ими. Складирование и утилизация отходов в
металлургии благородных металлов.
Основные переделы производства благородных металлов: дробление и измельчение исходной
руды, выделение флотационных и гравитационных концентратов, амальгамация, цианирование,
сорбционное выщелачивание, элюация или цементация благородных металлов, электролиз;
классификация пульпы, разделение твёрдых и жидких фаз; процессы и аппаратурные узлы
общего назначения, используемые в производстве благородных металлов; периодические и
непрерывные процессы. Составление сводной схемы производства. Критерии её завершенности.
4.4. Расчёт материального баланса
Задачи и значение расчёта материального баланса. Типы материальных балансов. Расчёт и
составление полного материального баланса или материального баланса по элементу или
химическому соединению материального потока производства применительно к единице
времени, к единице выпуска продукции или потребления сырья.
Основные понятия и терминология. Извлечение, выход, операция или балансовая операция.
Расчёт балансовой операции. Расчёт материальных балансов операции, основанных на
уравнениях химических реакций, на распределении продуктов между фазами и массообмене, на
механическом распределении исходных продуктов и их компонентов по конечным продуктам
операции. Механические потери. Коэффициент запаса расходных показателей, их выбор.
Расчёт материального баланса полной технологической схемы. Особенности расчёта полной
технологической схемы. Типы технологических схем и порядок их расчёта. Расчёт накопления
примесей при циркуляции продукта. Формы записей материальных балансов.
Тепловые и энергетические балансы. Использование энергетических ресурсов (воды, топлива,
электроэнергии).
4.5. Выбор и расчёт оборудования
Принцип выбора и расчёта производительности одного аппарата. Выбор типа и масштаба
оборудования. Методы определения производительности аппарата. Основные принципы
расчётов оборудования. Расчёт ёмкости или пропускной способности аппарата. Расчёт
энергетического баланса аппарата и режима энергопитания. Выбор габаритов, целесообразных с
точки зрения обслуживания аппарата. Конструктивный расчёт аппарата, включающий расчёт
механического привода и расчёт элементов конструкции аппарата на механическую прочность.
Определение необходимого числа аппаратов. Особенности выбора и расчёта аппаратов,
характерных для производства благородных металлов.
Технологическая и экономическая целесообразность применения выбранного оборудования.
Влияние масштаба оборудования на экономические показатели проектируемого производства.
Переделы увеличения масштаба единичной мощности оборудования. Выбор оптимальной
производительности оборудования.
Рабочее время оборудования. Расчёт производительности с использованием аналогов
действующих производств и результатов испытаний новых головных образцов. Определение
необходимого числа резервных аппаратов и общего количества оборудования. Обоснование
резерва. Виды резервирования: горячее, холодное и резервирование на складе. Целесообразность
проектирования различных видов резерва. Ввод резерва в эксплуатацию.
4.6. Размещение оборудования и планировка производственных помещений
Конструктивные особенности оборудования в производстве благородных металлов.
Типовые технологические схемы и организация материальных потоков. Требования к
компоновке оборудования и планировке помещений. Примеры компоновки оборудования
типовых технологических схем: обогатительные фабрики, цианистое, в т.ч. сорбционное,
выщелачивание, переработка отходов, аффинажное производство.
4.7. Охрана труда и охрана природы при проектировании промышленного производства
Характеристика пылевых и газовых выбросов на предприятиях цветной металлургии.
Классификация пылей, способы выделения твердых частиц из запыленного газового потока.
Конструкция и принцип действия пылеулавливающих аппаратов (камеры, циклоны, скрубберы,
тканевые фильтры, электрофильтры, пенные аппараты). Принципы выбора, эффективность
пылеуловителей.
Выбор технологической схемы пылеулавливания для различных процессов цветной
металлургии. Утилизация диоксида серы. Технологические схемы переработки серусодержащих
газов с получением серной кислоты, элементарной серы, жидкого диоксида серы. "Сухие" и
комбинированные способы очистки газов. Схемы обезвреживания газов, содержащих хлор, фтор,
арсин, ртуть. Очистка сточных вод. Водопотребление и водосброс воды на предприятиях цветной
металлургии. Требования, предъявляемые к качеству и свойствам производственных вод.
Способы очистки производственных вод (отстаивание, нейтрализация, обесцвечивание осадков).
Осаждение ионов тяжелых цветных металлов в форме гидратов или карбонатов. Сорбционные
методы очистки сточных вод. Выделение мышьяка из производственных вод. Системы
замкнутого водоснабжения на предприятиях цветной металлургии.
4.8.Сертификация, стандартизация и маркетинг продукции
в металлургии благородных металлов
Стандартизация: понятия "качество", факторы, определяющие качество продукции.
Международные организации (ИСО, МЭК, ЕОКК): структура органов стандартизации в
России. Сертификация: цели, принципы, терминология, обозначения, правила и надзор за
качеством. Лаборатории, центры сертификации, их структура, порядок аккредитации. Правила,
документы и порядок сертификации на международном уровне. Международные стандарты
(ИСО-9000) по управлению качеством. Функции, права, обязанности, программы и методы
испытаний аккредитуемых лаборатории, контроль за их деятельностью. Требования к
измерительному оборудованию. Госстандарт, отечественные системы сертификации качества и
производства. Разработка систем качества на предприятии; требования к нормативнотехнической документации, методам контроля, метрологическому обеспечению, статистическим
методам.
Номенклатура показателей качества продукции (состав, эргономика, экологичность) и уровни
технологии (производительность, стадиальность, уровень автоматизации и безопасности, степень
загрязнения окружающей среды). Количественная оценка качества продукции, методика
сравнения с зарубежной практикой. Понятие и определение маркетинга, концепции маркетинга,
его цели. Виды рынков и отбор целей рынков. Организация службы маркетинга.
Формирование товарного ассортимента и цикл жизни товара. Стратегия, тактика и методы
установления цен. Рынок товаров промышленного назначения. Анализ рынка предприятия,
сегментация рынка по параметрам продукции,по группам потребителей ,по конкурентам.
Маркетинговое планирование и реклама.
5. Курсовая научно-исследовательская работа
Лабораторные занятия по специальному учебному курсу «Дисциплина специализации»
предусматривают выполнение каждым студентом самостоятельной исследовательской работы,
которая оформляется в виде отчета. Методика проведения НИРС описана в целевом
методуказании. Тематика НИРС ежегодно формируется ведущими преподавателями с учетом
научного направления кафедры, выполняемых НИР, наличия лабораторного оборудования и
пожеланий студентов. Она рассматривается на заседании кафедры и утверждается заведующим
кафедрой.
В задании на выполнение КНИР в обязательном порядке предусматривается
ознакомление с научно-технической и патентной литературой, перевод с иностранного
источника и подготовка развернутого литературного обзора.
5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
5.1. Рекомендуемая литература.
Основная
1.Масленицкий И.Н., Чугаев Л.Г. Металлургия благородных металлов. -М.
Металлургия,1987.-366 с.
2.Меретуков М.А., Орлов A.M. Металлургия благородных металлов (зарубежный
опыт). - М.: Металлургия, 1990. -416 с.
Дополнительная
3. Вольдман P.M. Основы экстракционных и ионообменных процессов
гидрометаллургии.- М.: Металлургия, 1982.- 375 с.
4. Зеликман А.Н., Вольдман Г.М., Беляевская Л.В. Теория
гидрометаллургических процессов.- М.: Металлургия, 1983.- 423 с.
5. Малышев В.М., Румянцев Д.В. Золото.- М.: Металлургия, 1979.-287 с.
6. Паддефест Р. Химия золота.- М.: Мир, 1982.- 259 с.
7.. Чекушин B.C., Борбат В.Ф. Экстракция благородных металлов сульфидами и
сульфоксидами.- М.: Наука, 1984.-152 с.
8. Болотников Л.Е. Технологическое проектирование производства редких
металлов. -М.: Металлургия, 1973. -470 с.
9. Разумов К.А., Перов В.А. Проектирование обогатительных фабрик. - М.:
Недра, 1982. -518 с.
5.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.
Образцы минерального и вторичного сырья, в т.ч. электронного лома.
Макеты и чертежи оборудования.
Типовые технологические аппаратурно-технологические схемы.
6. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Учебные и научные лабораторные установки кафедры.
Научно-техническая библиотека института и кафедры.
Лабораторная и экспериментальная база предприятий, с которыми установлены связи
и на которых студенты проходят практики (Институт металлургии УрОАН,
АО «Уралэлектромедь, Екатеринбургский завод ОЦМ, АО «Уроалредмет» и др.).
7. Методические рекомендации (для студента и преподавателя)
по организации изучения дисциплины
С учетом предполагаемого распределения студентов и рекомендаций соответствующих
предприятий при чтении лекций углубленно рассматриваются те или иные вопросы.
Для закрепления текущего материала предусмотрена самостоятельная работа студентов в
объеме 121 час. В отведенное время студенты готовят рефераты по отдельным разделам курса,
выполняют домашние расчетные работы.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего и среднего
образования и учебным планом по направлению подготовки 651300
специальности 11200
Металлургия цветных металлов
Программу составили:
Лобанов Владимир Геннадьевич, к.т.н., доцент кафедры МТЦМ УГТУ-УПИ
Скороходов Владимир Иванович, к.т.н., доцент кафедры МТЦМ УГТУ-УПИ
Стрегучевский Игорь Иванович,
к.т.н., доцент кафедры МТЦМ УГТУ-УПИ
Программа одобрена на заседании кафедры МТЦМ
Заведующий кафедрой
«____»_________________2002
С.С.Набойченко
Программа одобрена на заседании Методической комиссии металлургического факультета
«____»________________2002
Председатель Методической комиссии
Декан факультета
М.А.Гервасьев
АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина посвящена изучению специальных вопросов металлургии благородных металлов. Рассмотрены
технологические особенности переработки различных видов сырья, уделено внимание теоретическим основам и
вопросам охраны окружающей среды . Предусмотрено изучение связи технологических, экологических и
экономических аспектов металлургии благородных металлов. Рассмотрены необходимые разделы проектирования
предприятий подотрасли, основы сертификации и стандартизации продукции.