ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

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»
Согласовано
Утверждаю
______________________
Руководитель ООП
по направлению 28020
декан ГФ проф. О.И. Казанин
_______________________
И.о. зав. кафедрой ОПИ,
доц. В.Б. Кусков
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ВОДОВОЗДУШНОЕ И ХВОСТОВОЕ ХОЗЯЙСТВО
ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК И
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ»
Направление подготовки: 280200 «Защита окружающей среды»
Специализация: 280202 Инженерная защита окружающей среды
Квалификация (степень) выпускника: специалист, специальное
звание "Горный инженер"
Составитель: доцент кафедры ОПИ В.В. Захваткин
Санкт-Петербург
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Цель учебного курса «Водовоздушное и хвостовое хозяйство
обогатительных фабрик и металлургических предприятий»  подготовить
специалиста по вопросам водовоздушного и хвостового хозяйства
обогатительных фабрик. Водовоздушное и хвостовое хозяйство
обогатительных фабрик представляет собой сложный и весьма
ответственный комплекс гидротехнических сооружений и машин,
обеспечивающих
бесперебойное
водоснабжение,
канализацию,
воздухоснабжение фабрик и металлургических предприятий, гидро – и
пневмотранспорт продуктов переработки, вакуум на фильтрах, удаление
газов и паров воды из сушилок, вентиляцию помещений, способы
складирования хвостов и очистку сточных вод. Особое внимание при этом
уделяется защите окружающей среды
Задачи курса: Студенты в процессе изучения дисциплины должны
усвоить современные водоприемные, очистные и регулировочные
сооружения водопроводов; виды водопроводных сетей; гидравлические
машины, их устройство, принцип работы и область применения;
канализацию обогатительных фабрик и металлургических предприятий;
эксплуатацию хвостовых прудов; способы сброса хвостов, включая
последние достижения для получения густых, пастообразных хвостов. Кроме
того, студенты должны изучить вопросы воздухоснабжения обогатительных
фабрик и металлургических предприятий; классификацию, устройство,
принцип действия машин для сжатия и подачи воздуха – компрессоры,
воздуходувки, вакуум-насосы, вентиляторы, воздухопроводы; схемы и
оборудование пневмотранспортных установок.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Программа дисциплины «Водовоздушное и хвостовое хозяйство
обогатительных фабрик и металлургических предприятий» составлена в
соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и
уровню подготовки специалиста согласно ГОС-2002.
Дисциплина «Водовоздушное и хвостовое хозяйство обогатительных
фабрик и металлургических предприятий» читается на V курсе в 10 семестре
подготовки специалистов по специальности 280202 «Инженерная защита
окружающей среды» и является важной составной частью основной
образовательной программы специалиста. Программа курса строится на
предпосылке,
что
студенты
владеют
базовыми
дисциплинами
профессионального
цикла:
«Гидромеханика»,
«Аэрология
горных
предприятий».
Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
общекультурных (ОК) и профессиональных компетенций (ПК).
Общекультурные компетенции (ОК):
 способность к обобщению и анализу информации, постановке целей и
выбору путей их достижения (ОК-1);
2
 умение логически последовательно, аргументировано и ясно излагать
мысли, правильно строить устную и письменную речь (ОК-3);
 готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);
 умение вести переговоры, устанавливать контакты, устранять
(урегулировать) конфликты интересов (ОК-5);
 способность к поиску правильных технических и организационноуправленческих решений и нести за них ответственность (ОК-6);
 использование нормативных правовых и инструктивных документов в
своей деятельности (ОК-7);
 стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и
мастерства (ОК-9);
 умение критически оценивать свои личностные качества, намечать
пути и выбирать средства развития достоинств и устранения
недостатков (ОК-10);
 осознание социальной значимости своей будущей профессии, наличие
высокой мотивации к выполнению профессиональной деятельности
(ОК-11);
 критическое осмысление накопленного опыта, готовность изменять при
необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ОК12);
 готовность к социальному взаимодействию в различных сферах
общественной жизни, к сотрудничеству и толерантности (ОК-18);
- владение одним из иностранных языков для изучения зарубежного
опыта в профессиональной деятельности, а также для осуществления
контактов на профессиональном (элементарном) уровне (ОК-21).
Общепрофессиональные компетенции (ПК):
 готовность использовать научные законы и методы при оценке
состояния окружающей среды в сфере функционирования производств
по эксплуатационной разведке, добыче и переработке твёрдых
полезных ископаемых, а также при строительстве и эксплуатации
подземных объектов (ПК-3);
 демонстрация умения использования компьютера как средства
управления и обработки информационных массивов (ПК-4);
 способность выбирать и (или) разрабатывать обеспечение
интегрированных технологических систем эксплуатационной разведки,
добычи и переработки твёрдых полезных ископаемых, а также
предприятий по строительству и эксплуатации подземных объектов
техническими средствами с высоким уровнем автоматизации
управления (ПК-5);
В области производственно-технологической деятельности (ПТД):
 готовность демонстрировать навыки разработки планов мероприятий
по снижению техногенной нагрузки производства на окружающую
среду при эксплуатационной разведке, добыче и переработки твердых
3
полезных ископаемых, а также при строительстве и эксплуатации
подземных объектов (ПК-11);
 использование нормативных документов по безопасности и
промышленной санитарии при проектировании, строительстве и
эксплуатации предприятий по эксплуатационной разведке, добыче и
переработке твердых полезных ископаемых и подземных объектов
(ПК-12);
 способность определять пространственно-геометрическое положение
объектов, осуществлять необходимые геодезические и маркшейдерские
измерения, обрабатывать и интерпретировать их результаты (ПК-13);
 готовность принимать участие во внедрении автоматизированных
систем управления производством (ПК-14);
В области организационно-управленческой деятельности (ОУД):
 владеть законодательными основами недропользования и обеспечения
безопасности работ при добыче, переработке полезных ископаемых,
строительстве и эксплуатации подземных сооружений (ПК-16);
 быть
готовым
к
оперативному
устранению
нарушений
производственных процессов, вести первичный учёт выполняемых
работ, анализировать оперативные и текущие показатели производства,
обосновывать предложения по совершенствованию организации
производства (ПК-18);
 способность выполнять маркетинговые исследования, проводить
экономический анализ затрат для реализации технологических
процессов и производства в целом (ПК-19);
В области научно-исследовательской деятельности (НИД):
 готовность участвовать в исследованиях объектов профессиональной
деятельности и их структурных элементов (ПК-20);
 способность изучать научно-техническую информацию в области
эксплуатационной разведки, добычи и переработки твёрдых полезных
ископаемых, строительства и эксплуатации подземных объектов (ПК21);
 готовность
выполнять
экспериментальные
и
лабораторные
исследования, интерпретировать полученные результаты, составлять и
защищать отчёты (ПК-22);
 готовность использовать технические средства опытно-промышленных
испытаний оборудования и технологий при эксплуатационной
разведке, добыче и переработке твёрдых полезных ископаемых,
строительстве и эксплуатации подземных объектов (ПК-23);
 владение навыками организации научно-исследовательских работ (ПК24);
В области проектной деятельности (ПД):
 готовность к разработке проектных инновационных решений по
эксплуатационной разведке, добыче и переработке твёрдых полезных
4








ископаемых, строительству и эксплуатации подземных объектов (ПК25);
способность разрабатывать необходимую техническую и нормативную
документацию в составе творческих коллективов и самостоятельно
контролировать соответствие проектов требованиям стандартов,
технических условий и другим нормативным документам
промышленной безопасности; разрабатывать, согласовывать и
утверждать в установленном порядке технические, методические и
иные документы, регламентирующие порядок, качество и безопасность
выполнения горных, горно-строительных и взрывных работ (ПК-26);
готовность демонстрировать навыки разработки систем по
обеспечению безопасности и охраны труда при производстве работ по
эксплуатационной разведке, добычи и переработки твердых полезных
ископаемых, строительству и эксплуатации подземных объектов (ПК26);
готовность работать с программными продуктами общего и
специального назначения для моделирования месторождений твёрдых
полезных ископаемых, технологий эксплуатационной разведки, добычи
и переработки твёрдых полезных ископаемых, при строительстве и
эксплуатации
подземных
объектов,
оценке
экономической
эффективности
горных
и
горно-строительных
работ,
производственных, организационных и финансовых рисков в
рыночных условиях (ПК-28).
Профессионально-специализированные компетенции (ПСК):
способность выбирать технологию производства работ по обогащению
полезных ископаемых, составлять необходимую документацию в
соответствии с действующими нормативами (ПСК-6-2);
способность выбирать и рассчитывать основные технологические
параметры эффективного и экологически безопасного производства
работ по переработке минерального сырья на основе знаний принципов
проектирования технологических схем обогатительного производства и
выбора основного и вспомогательного обогатительного оборудования
(ПСК-6-3);
способность разрабатывать и реализовывать проекты производства при
переработке минерального и техногенного сырья на основе
современной
методологии
проектирования,
рассчитывать
производительность
и
определять
параметры
оборудования
обогатительных фабрик, формировать генеральный план и
компоновочные решения обогатительных фабрик (ПСК-6-4);
готовность применять современные информационные технологии,
автоматизированные системы проектирования обогатительных и
металлургических производств (ПСК-6-5);
способность анализировать и оптимизировать структуру, взаимосвязи,
функциональное назначение комплексов по добыче, обогащению
5
полезных ископаемых, дальнейшей металлургической переработке и
соответствующих производственных объектов при строительстве и
реконструкции (ПСК-6-6).
3. В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
-место и значение вспомогательных процессов на обогатительных
фабриках и металлургических предприятиях для бесперебойной,
безаварийной и безопасной работы всех служб для окружающей среды;
-розу ветров, выбор места под хвостохранилище, расчет его объема,
способы наращивания высоты первоначальной плотины и схемы его
заполнения;
-предельно допустимые концентрации твердой фазы и токсичных
вредных веществ в отходящих газах и сточных водах;
-способы очистки сточных вод из хвостохранилищ;
-свойства воды источников водоснабжения, способы очистки и
требования к качеству хозяйственно-питьевой воды;
-значение замкнутых схем водоснабжения обогатительных фабрик для
более рационального использования природных источников воды и
защиты их от загрязнения производственными стоками;
-устройство, режим работы, принцип действия, область применения,
способы регулирования производительности машин для транспорта
воды, воздуха и гетерогенных систем, при условиях надежной,
безаварийной и бесперебойной работы вспомогательного оборудования
Уметь:
-количественно и качественно оценивать источники водоснабжения;
-рассчитывать строительный объем водохранилищ;
-выбирать коагулянты и флокулянты для интенсификации процессов
сгущения и фильтрации;
-определять показатели качества сточных вод и способы ее очистки;
-производить расчеты водовоздушных сетей, пульпопроводов,
хвостопроводов и выбор соответствующего оборудования;
-выбирать и рассчитывать необходимое количество оборудования для
реализации процесса обезвоживания;
-выбирать и определять оптимальные режимы ведения процессов
сгущения и фильтрации в зависимости от вещественного состава и
гранулометрической характеристики твердой фазы;
-определять содержание вредных веществ в сточных водах и
атмосферном воздухе;
Владеть:
-горной и обогатительной и металлургической терминологией;
-навыками в организации работ по обеспечению безаварийной работы
вспомогательных производств;
-необходимыми знаниями и способностью решать задачи по охране
окружающей среды.
6
-навыками чтения чертежей, документации, работы со справочной
литературой, каталогами, отчетами проектных организаций и
патентными материалами, а также иметь представление:
-о современном состоянии вспомогательных производств на горнообогатительных предприятиях и путях их развития на ближайшую
перспективу;
-о структуре и взаимосвязи комплексов по водо- и воздухоснабжению и
канализации обогатительных фабрик и металлургических предприятий
и их функциональном назначении.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5,6 зачетных единицы (202
академ. час.).
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
(всего)
В том числе:
Курсовой проект
Расчетно-графические работы
Контрольная работа
Реферат
Другие виды самостоятельной
работы
Вид промежуточной аттестации
(зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
Всего часов
102
–
51
–
17
100
–
–
–
–
8 семестр
102
51
–
17
100
–
–
–
100
100
экзамен
экзамен
202
202
5,6
5,6
7
5. Содержание дисциплины
5.1.Содержание разделов дисциплины
РАЗДЕЛ 1. ВОДОСНАБЖЕНИЕ ОБОГАТИТЕЛБНЫХ ФАБРИК И
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Тема 1.1. Общие вопросы водоснабжения
Программа. Введение. Предмет и содержание курса и его связь со
смежными дисциплинами. Значение воды и воздуха в технологических
процессах обогащения полезных ископаемых. Понятие о водовоздушном и
хвостовом хозяйстве обогатительных фабрик. Назначение и роль операций
обезвоживания и очистки сточных вод. Требования, предъявляемые при
проектировании водоснабжения обогатительных фабрик. Общая схема
прямоточного водопровода. Свежая и оборотная вода. Расчет водопроводных
сетей различной конфигурации: тупиковые разветвленные – с резервуаром по
пути и контррезервуаром, кольцевые. Поверхностные и подземные
источники водоснабжения. Регулирование рек. Водохранилища и плотины.
Определение емкости водохранилищ. Свойства воды: физические,
химические, бактериологические. Виды водопотребления. Очистка и
обработка хозяйственно-питьевой и производственной воды. Нормы
водопотребления. Водоприемные сооружения. Водонапорные башни и
резервуары, их оборудование и определение емкости. Необходимые напоры.
Водопроводная сеть. Трубы, фасонные части, арматура. Прокладка сетей.
Тема 1.2. Насосы и насосные станции
Программа. Классификация насосов. Насосы, работающие по
принципу вытеснения (поршневые, ротационные, шестереночные, винтовые,
диафрагмовые); их разновидности, устройство, принцип действия, расчет
производительности и область применения. Воздушные колпаки. Теория
всасывания. Нагнетание. Мощность. Коэффициент полезного действия.
Расход энергии. Способы регулирования производительности. Лопастные
насосы (центробежные, осевые, вихревые); их устройство, принцип действия
и область применения. Движение жидкости в рабочем колесе центробежного
насоса. Основное уравнение турбомашин. Уравнение Эйлера. Зависимость
напора центробежного насоса от формы лопаток. Высота всасывания и
кавитация. Теоретические и действительные характеристики центробежных
насосов. Зависимость подачи, напора и мощности от числа оборотов
рабочего колеса центробежного насоса. Коэффициент реактивности и
быстроходности. Напор насоса, работающего на сеть. Индивидуальные
характеристики насосов. Характеристика трубопровода. Рабочая точка.
Законы пропорциональности турбомашин. Осевое давление и меры борьбы с
ним. Способы регулирования производительности центробежных насосов.
Последовательное и параллельное подключение центробежных насосов и
выбор их по каталогу. Насосы специального назначения. Бесприводные
8
насосы. Эрлифты, струйные и пневматические насосы. Их устройство,
принцип действия, область применения и основы расчета. Насосные станции.
Правила эксплуатации.
РАЗДЕЛ 2. ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЕ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК И
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Тема 2.1. Общие сведения
Программа. Атмосферный воздух и способы его очистки. Системы
вентиляции промышленных зданий. Применение сжатого воздуха на
обогатительных фабриках. Нормы воздухопотребления. Классификация
машин для сжатия и подачи воздуха.
Тема 2.2. Компрессоры, воздуходувки, вакуум-насосы, трубопроводы для
сжатого воздуха, пневматический транспорт
Программа. Поршневые компрессоры. Устройство, принцип действия
и классификация поршневых компрессоров. Теоретический рабочий процесс
в компрессоре. Действительный процесс. Коэффициент подачи. Одно- и
многоступенчатое сжатие. Производительность, мощность и КПД.
Предельная степень повышения давления в одноступенчатом компрессоре.
Воздухораспределение.
Регулирование
поршневых
компрессоров.
Компрессорные установки. Ротационные компрессоры и воздуходувки.
Воздуходувки с вращающимися поршнями. Водокольцевые воздуходувки.
Турбокомпрессоры и турбовоздуходувки. Устройство, принцип действия и
область применения. Характеристика и мощность турбовоздуходувок.
Регулирование
рабочего
режима.
Конструкции.
Сравнение
турбовоздуходувных
машин
с
поршневыми.
Компрессорные
и
воздуходувные
станции
и
их
оборудование.
Вакуум-фильтры.
Воздухосборники.
Охладители.
Регулирование
производительности
компрессорных установок и станций. Правила эксплуатации. Принципы
автоматизации и дистанционного контроля работы компрессоров и
воздуходувок. Воздухопровод сжатого воздуха, его устройство и расчет.
Вакуум-насосы. Типы вакуум-насосов. Устройство. Принцип действия.
Вакуум-сеть на обогатительных фабриках. Схемы вакуум-фильтровальных
установок. Вспомогательное оборудование. Схема пневмотранспортой
установки всасывающего и нагнетательного действия. Устройство, принцип
действия, применение винтовых и камерных насосов, Основы расчета
пневмотранспортных установок.
Тема 2.3. Вентиляторы и воздуходувки
Программа. Центробежные вентиляторы. Принцип действия
центробежных вентиляторов. Основы теории. Основное уравнение
центробежных машин. Конструкции ценробежных вентиляторов. Способы
регулирования подачи. Характеристики вентилятора. Характеристика
внешней сети вентиляторной установки. Выбор и регулирование режима
работы центробежных вентиляторов. Осевые вентиляторы. Устройство и
принцип действия. Основы теории. Характеристики давления и
9
регулирования рабочего режима осевых вентиляторов. Конструкции.
Сравнение осевых и центробежных вентиляторов. Вентиляторные установки.
Воздухопровод вентиляторной установки, его устройство и расчет.
Гидравлические сопротивления в воздухопроводах.
РАЗДЕЛ 3. ХВОСТОВОЕ ХОЗЯЙСТВО И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ
ВОД
Тема 3.1. Общие сведения о канализации
Программа. Типы канализации сточных вод обогатительных фабрик,
схемы и методы их очистки. Системы хвостового хозяйства. Расчет
потребной общей емкости хвостохранилища. Выбор места под
хвостохранилище.
Схемы
заполнения
хвостохранилищ.
Способы
наращивания
дамб
в
процессе
эксплуатации
хвостохранилищ.
Транспортировка и укладка хвостов в отвал. Удаление осветленной воды из
хвостовых прудов. Оборот осветленной воды. Основные сведения по
проектированию хвостового хозяйства обогатительных фабрик. Способы
получения сгущенных, пастообразных хвостов.
Тема 3.2. Гидравлический транспорт продуктов обогащения.
Пограмма. Транспорт пульпы по желобам. Расчет желобов. Методика
расчета пульпопровода для транспорта хвостов с фабрики на
хвостохранилище.
семинар
СРС
Всего
час.
Общие вопросы водоснабжения
Насосы и насосные станции
Общие сведения
Компрессоры,
воздуходувки,
вакуум-насоы и трубопроводы
для сжатого воздуха
2.3. Вентиляторы и воздуходувки
3.1. Общие сведения о канализации
3.2. Гидравлический
транспорт
продуктов обогащения
ИТОГО:
1.1.
1.2.
2.1.
2.2.
Лаб.
зан.
Наименование раздела
дисциплины
Практ.
зан..
№
п/п
Лекц.
5.2. Разделы дисциплин и виды занятий
9
15
2
6
-
6
6
–
–
–
–
14
14
12
14
15
21
2
6
11
4
4
–
3
2
–
–
–
14
16
16
14
4
6
51
-
17
–
100
68
10
6.2. Лабораторный практикум
№
п/п
1
2
№ раздела
дисциплины
1.1
1.2
3
2.3
4
3.2
Итого
Наименование лабораторных работ
Трудоемкость
(часы/зачетные
единицы)
-Разбор тупиковых сетей и
расчет разветвленных сетей с
резервуаром по пути для подачи
технологической воды в цеха
обогатительной фабрики.
-Особенности
расчета
разветвленных
сетей
с
контррезервуаром.
-Рассмотрение
достоинств
кольцевых сетей и их расчет.
-Изучение основного рабочего
органа центробежных насосов и
построение
графоаналитическим методом
параллелограмма скоростей.
-Исследование движения потока
жидкости в рабочем колесе
центробежного насоса.
Кавитация.
-Испытание и снятие рабочих
характеристик центробежного
насоса.
-Испытание и снятие рабочих
характеристик центробежного
вентилятора.
-Изучение методики расчета
пульпопровода для подачи
хвостов с фабрики на
хвостохранилище.
2
2
2
2
2
2
3
2
17
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
1) Основная литература:
1.
Зверевич В.В., Перов В.А. Водовоздушное хозяйство обогатительных
фабрик. М., Недра, 1976 г.
2.
Захваткин В.В., АликинА.В., Кусков В.Б. Водовоздушное и хвостовое
хозяйство обогатительных фабрик. Методические указания к расчетнографическим и лабораторным работам для студентов специальностей 130405
и 280202. РИЦ СПГГИ (ТУ). 2009 г.
11
3.
Батаногов А.П. Водовоздушное хозяйство обогатительных фабрик. М.,
Недра. 1984 г.
4. Белоглазов И.Н., Голубев В.О., Тихонов О.Н. и др. Фильтрование
технологических пульп “Издательский дом “Руда и металлы”, 2003 г.. – 320
с ISBN 5-8216-0055-3.
2) Дополнительная литература:
5. Каледина Н.О. Вентиляция производственных объектов: учебное пособие.
– 3 – е издание, 2007 г.. – 194 с. ISBN 5-7418-0005-x.
6. Лобачев П.В. Насосы и насосные станции. М: Стройизд, 1983 г.
8. Материально–техническое обеспечение дисциплины:
- Учебные лаборатории, оснащённые оборудованием по основным
дисциплинам (ауд.3123);
- Компьютерный класс на 10 мест с доступом в Интернет (ауд. 3212);
- Специализированная аудитория с мультимедийным оборудованием
(ауд.3120).
Разработчик:
Горный университет,
каф. ОПИ, доцент
В.В. Захваткин
12