Металлургия цветных металлов

Цели и задачи дисциплины

Цели дисциплины заключаются в следующем: - знакомство с основными металлургическими процессами, используемыми в производстве цветных металлов; - знакомство с современными технологиями переработки металлургического сырья и их аппаратурным оформлением, направлениями их совершенствования, в т.ч. – с точки зрения экологичности, эффективного использования энергоресурсов и возможности безотходного производства; - знакомство с теоретическими основами и описанием конкретных металлургических процессов, основами технологических расчетов, выбора и расчета оборудования, основных показателей процессов. Задачами являются: - познакомитьстудентов с основными способами переработки металлургического сырья с целью комплексного извлечения цветных металлов, теоретические основы технологических процессов и зависимость результатов процессов от условий их реализации; - научить выполнять технологические расчеты производственных процессов производства цветных металлов, в т.ч. с использованием ЭВМ; - сформировать представления о способах переработки отходов и полупродуктов металлургического производства и способах комплексного использования полиметаллического сырья.

Краткое содержание дисциплины

Введение Значение и роль тяжелых цветных металлов (ТЦМ) в промышлен¬но развитых странах. Объемы производства и потребления ТЦМ в России и за рубе¬жом. Распределение основных источников сырья, районы производства ТЦМ в России и за рубежом. основные области применения меди, никеля, свинца и цинка. основные районы цветной металлургии России. Раздел 2. Сырье для производства ТЦМ и принципы его переработки Руды и минералы цветных металлов. Сульфидные, окисленные и смешанные руды, их распространение в природе. Флюсы, применяемые в цветной металлургии. Принципы и способы получения металлов из руд, основы рафинирования металлов. Характеристика основных пирометаллурги¬ческих процессов (обжиг, плавка, дистилляция). Шлаки цветной металлургии, шлаковые системы. Физико-химичес¬кие свойства шлаков; требования, предъявляемые к шлакам. Составы шлаков. Влияние компонентов шлака на его свойства. Потери металлов со шлаками. Штейны цветной металлургии их состав и свойства. Физико-химические свойства суль-фидных расплавов. Физико-химические основы гидрометаллургических процессов (выщелачивание, осаждение из растворов металлов или их соединений, электролиз растворов). Раздел 3. Металлургия меди Медные руды и минералы, их классификация. Физико-химические свойства меди и ее соединений. Принципы пирометаллурги¬ческого способа получения меди. Современные способы переработки медных руд и концентратов. Обжиг медных концентратов, обоснование его целесообразности. Химизм процесса, продукты обжига, их состав. Устройство обжиговых пе¬чей, показатели процесса обжига медных кон¬центратов. Отражательная плавка медной шихты, ее сущность. Физико-химические про¬цессы, протекающие при отражательной плавке. Составы продуктов плавки. Особенности элект-роплавки медных концентратов в руднотермических печах. Плавка концентратов в шахтных печах: полупиритная, усовершенствованная пиритная, сокра¬тительная. Физико-химические процессы, протекающие при шахтной плавке. Показатели плавки концентрата на штейн. Конвертирование штей¬нов: химизм процесса, тепловая работа агрегата. Состав продуктов конвертирования и основные пока¬затели процесса. Огневое и электролитическое рафинирование меди: сущность процессов, оборудование. Пока¬затели процессов рафинирования. ГОСТ на катодную медь. Переработка полупродуктов рафинирования (шлаки, шламы, электролит). Новые процессы пирометаллургического производства меди. Раздел 4. Металлургия никеля Никелевые руды и минералы. Современные схемы переработки ни¬келевых руд и концентратов. Физико-химические свойства никеля и его соединений. Подготовка к плавке окисленных никелевых руд. Восстановительно-сульфидирующая плавка, химизм процесса. Штейны и шлаки, их состав и свойства. Конвертирование никелевых штейнов. Основные особенности процесса в сравнении с переработкой медных штейнов. Химизм процесса, характеристика продуктов конвертирования. Обжиг никелевого файнштейна, сущность и химизм обжига ни¬келевого файнштейна. Восстановительная плавка закиси никеля. Химизм процессов. Характеристика других способов перера¬ботки окисленных никелевых руд. Электроплавка на ферроникель. Показатели процессов переработки окисленных никелевых руд на огневой никель и ферроникель. Плавка сульфидных медно-никелевых руд и концентратов на штейн. Химизм процессов. Способы плавки, их сравнение. Конвертирова¬ние медно-никелевых штейнов. Флотационное разделение файнштейна. Переработка никелевого концентрата разделительной флотации на ано¬ды. Электролитичес¬кое рафинирование анодов, особенности процесса. ГОСТ на никель. Состав электролита и его очистка от примесей. Показатели процессов прои¬зводства никеля из сульфидных медно-никелевых руд. Карбонильный способ разделения меди и никеля. Раздел 5. Металлургия свинца Свинецсодержащие руды и минералы. Основные физико-химические свойства свинца и его соединений. Современные способы переработки свинцовых концентратов, их сущность. Назначение и цели агломерирующего обжига свинцовых концентратов. Физико-химические основы окислительного обжига. Поведение компонентов шихты при обжиге. Требования, предъявляемые к агломерату. Состав шихты агломерации и ее приготовление. Устройство и работа агломерационных машин. Состав продуктов агломерации. Показатели агломерации. Характеристика восстановительной плавки агломерата. Теоретические основы восстановительной плавки. Состав шихты и поведение ее компонентов при плавке. Продукты плавки, их состав, распределение металлов по продуктам плавки. Требования, предъявляемые к шлакам. Особенности устройства шахтных печей. Регулирование восстановительной способности печи. Переработка шлаков. ГОСТ на свинец. Характеристика технологической схемы пирометаллургического рафинирования чернового свинца. Последовательность очистки чернового свинца от примесей и причины, лежащие в основе этой очередности. Принципы, положенные в основу рафинирования чер¬нового свинца от отдельных примесей. Способы переработки полупродук¬тов рафинирования: медных шликеров, щелочных плавов, серебристой пены, висмутистых съемов. Основные показатели пирометаллургических способы рафинирования чернового свинца. Электролитическое рафинирование чернового свинца: теоретические основы и показатели процесса. Раздел 6. Металлургия цинка Цинковые руды и минералы. Современные технологические схемы их переработки. Физико-химические свойства цинка и его соедине¬ний. Технологические схемы переработки цинковых концентратов пиро- и гидрометаллургическими способами, их сущность. Особенности окислительно-сульфатизирующего обжига концентратов. Требования, предъявляемые к огарку. Разновидности аппаратурного оформления обжига. Показатели процесса. Выщелачивание огарка. Краткая характеристика основных процессов, протекающих при выщелачивании. Разновидности технологических схем и способов выщелачивания. Состав продуктов выщелачивания и показатели процесса. Переработка цинковых кеков. Классификация примесей цинкового электролита, их влияние на результаты электролиза, способы очистки растворов (гидролитическая, цементационная, химическая очистка). Переработка медно-кадмиевых кеков на товарный кадмий. Основы теории электроосаждения цинка из сульфатных растворов. Особенности электродных процессов. Перенапряжение выделения водорода на катоде и его зависимость от параметров электролиза. Влияние состава электролита и условий электролиза на показатели процесса. Конструктивное оформление процесса. Показатели электроосаждения цинка. Переплавка катодного цинка. ГОСТ на цинк.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Выпускник должен обладать:

ОПК-2 Способен участвовать в проектировании технических объектов, систем и технологических процессов с учетом экономических, экологических и социальных ограничений
ОПК-6 Способен принимать обоснованные технические решения в профессиональной деятельности, выбирать эффективные и безопасные технические средства и технологии