Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов




Скачать 337.35 Kb.
НазваниеПрограмма кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов
страница1/3
Дата16.10.2012
Размер337.35 Kb.
ТипПрограмма
  1   2   3


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН


Азахский национальный технический университет

имени К.И. Сатпаева


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по научной работе и международным связям

КазНТУ имени К.И.Сатпаева

___________М.К.Абсаметов

«____» ___________ 2009 г.


ТИПОВАЯ ПРОГРАММА


кандидатского экзамена по специальности

05.16.02 – Металлургия черных, цветных и редких металлов


Алматы, 2009 г.


1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИИ

ЦВЕТНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ


1.1. Теория пирометаллургических процессов


Строение вещества и физико-химические свойства соединений и элементов. Основы теории твердого тела. Дефектность структуры кристаллов и влияние этого фактора на физико-химические характеристики вещества. Значение энергии связи элементов. Углеродные связи. Сверхпроводимость при высоких температурах твердых веществ. Ферромагнитные кристаллы. Антиферромагнитные кристаллы. Основы ЯМР, ЭПР, ИКС и других физических методов исследований твердых тел.

Химические равновесия. Термодинамические функции, определение и расчет констант равновесия химических реакций, активности и коэффициента активности. Волновые и колебательные химические процессы, реакция Белоусова-Жаботинского.

Фазовые равновесия. Диаграммы состояния систем Ме-О, Me-S, составляющих основу исходных и промежуточных продуктов металлургических процессов. Принципы построения и анализа Р-Т-Х диаграмм бинарных систем. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона в применении к Р-Т-Х диаграмм. Построение и анализ трех- и многокомпонентных диаграмм состояния. Правило фаз и его приложение к анализу ДТА и диаграмм состояния. Уравнение Вант-Гоффа и Шредера-Ле Шателье в применении к анализу диаграмм состояния. Точность диаграмм состояния и предел применимости.

Расплав. Термодинамика процессов плавления и кристаллизации. Строение металлургических шлаков и штейнов. Влияние состава и внешних параметров на важнейшие физико-химические свойства шлаковых и штейновых расплавов. Активность компонентов в бинарных и многокомпонентных системах. Принцип формирования расплавов оксидов, сульфидов, хлоридов и металлических расплавов. теория Темкина, теория Мэсона-Есина-Гельда, теория Флуда-Форланда-Грэтхема, коэффициент структуры анионов Шелудякова, теория Шенка. Методы определения структуры расплавов. Равновесие расплав-твердое, коэффициент распределения активности компонентов, фугитивность, вязкость, электропроводность. Уравнение теплоемкости, спонтанное охлаждение расплавов.

Основы химической кинетики, определение важнейших кинетических характеристик: порядка реакции, энергия активации, предэкспоненциального множителя. Оценка режима и лимитирующей стадии процесса с помощью экспериментальных наблюдений и аналитических расчетов. Понятие о катализе. Кинетика реакций на границе раздела фаз. Особенности механизма важнейших пирометаллургических процессов. Окисление, восстановление, диссоциация, их термодинамика и кинетика. Сродство металлов к кислороду и сере. Влияние фазовых превращений на характеристики процессов. Дефектность структуры твердого тела; ее влияние на кинетику процессов восстановления, окисления и диссоциации. Термодинамика фазовых переходов в дефективных структурах. Взрывные и цепные реакции в химии и металлургии.

Восстановительные процессы. Термодинамика газового и углетермического восстановления оксидов металлов. Восстановление в системах с растворами. Кинетика и механизм твердофазного восстановления оксидов.

Термодинамические и кинетические особенности процессов. Расслаивание в жидких сульфидно-оксидных и сульфидно-силикатных системах. Растворимость металлов и сульфидов в шлаке. Кинетика ликвации несмешивающихся фаз. Потери металлов со шлаками и пути снижения потерь. Растворимость газов в многокомпонентных расплавах, транспорт газов и взаимодействие под влиянием энергетических факторов; методы определения активности компонентов расплава.

Теоретические основы процессов испарения и конденсации при обычном давлении и в вакууме. Очистка металлов сублимацией и дистилляцией. Кристаллизационные методы очистки металлов. Сущность зонной плавки и направленной кристаллизации. Выращивание кристаллов, метод Чохральского. Влияние несовместимости на формирование расплавов и металлических сплавов. Влияние различных энергетических воздействий на формирование кристаллов и сплавов.

Общая характеристика газового состояния. Основы плазмохимии.

Поверхностные явления в металлургических процессах.

Основные понятия. Поверхностное натяжение чистых металлов, штейнов, сталей, сплавов, шлаков. Методы определения и расчеты поверхностного натяжения. Межфазное натяжение в металлургических системах, смачивание. Роль поверхностных явлений в технологических процессах плавки, отстаивания и рафинирования металлов.


1.2. Теория гидрометаллургических процессов

1.2.1. Теория процессов выщелачивания


Классификация процессов выщелачивания. Термодинамика простого растворения и процессов выщелачивания, сопровождающихся химическими реакциями. Диаграммы рН-потенциал и их использование для оценки стабильных состояний системы. Теория растворов. Криометрия. Механизм перехода твердого в жидкость. Реакции в жидкой фазе. Сольватация. Разложение растворов (механизм и кинетика). Равновесие в системе твердое-водный раствор. Применимость уравнения Шредера-Ле Шателье к анализу равновесия в водных растворах. Диаграмма состояния с участием воды и ее анализ. Принцип непрерывности Курнакова, принцип дискретности Усановича-Сторонкина. Транспортные свойства водных систем. Основные теории кислот и оснований, теория кислот и оснований Усановича. Теория диссолюционной пептизации Пономарева.

Коллоидное состояние.

Основы кинетики выщелачивания. Аналитические закономерности и признаки протекания процесса во внешнедиффузионной, внутренней диффузионной и кинетической областях. Пути интенсификации процесса в зависимости от лимитирующей стадии.

Особенности автоклавного выщелачивания соединений металлов и выщелачивания с участием газообразного реагента. Диффузионная кинетика с участием двух и более реагентов. Кинетика выщелачивания дисперсных твердых веществ, роль геометрии зерна. Влияние дефектов кристаллической решетки на кинетику реакций твердое-жидкость. Пути активирования твердых тел. Использование кинетических закономерностей для расчетов аппаратов для выщелачивания. Кинетика и механизм выщелачивания металлов, оксидов и сульфидов, бактериальное выщелачивание.


1.2.2. Теория ионообменных процессов


Основные характеристики ионообменных смол, принцип формирования смол и металлоорганических соединений. Равновесие ионного обмена. Динамика ионного обмена в колоннах. Теория ионообменной хроматографии. Ионный обмен как мембранное равновесие. Использование ионитовых мембран в электродиализе. Основы строения макромолекул. Кинетика процессов и старение мембран и смол.


1.2.3. Теория экстракционных процессов


Структура водных растворов органических соединений. Основные типы экстрагентов и классификация экстракционных процессов. Равновесие катионообменной, анионообменной экстракции и экстракции нейтральными экстрагентами. Методы исследования механизма экстракции. Кинетика экстракционных процессов. Динамические методы экстракционного разделения элементов. Оборудование для осуществления экстракционных процессов.


1.2.4. Теория процессов осаждения малорастворимых соединений и кристаллизации


Факторы, влияющие на растворимость солей. Условия осаждения гидрооксидов, основных солей и сульфатов металлов. Закономерности соосаждения применений. Криоскопия, эбуллиоскопия.

Термодинамика кристаллизации солей. Двух-, трехкомпонентные системы с участием воды. Механизм и кинетика образования зародышей и роста кристаллов. Кинетика массовой кристаллизации. Использование кристаллизации для очистки солей и разделения близких по составам элементов. Диаграммы состояния многокомпонентных растворов.


1.2.5. Теория восстановления металлов из оксидов и растворов с помощью газообразных восстановителей и цементации


Термодинамика, механизм и кинетика выделения металлов или низших оксидов восстановлением водородом, оксидом углерода (II), сернистым газом.


Термодинамика, механизм и кинетика цементации. Побочные процессы при цементации. Основы цементации на амальгамах. Основы коррозии металлов.


1.2.6. Теория электрометаллургических процессов


Общие вопросы электролитического рафинирования и выделения металлов из водных растворов, их простых и комплексных солей в виде компактных и порошкообразных осадков.

Закономерности, наблюдающиеся при прохождении постоянного тока через растворы электролитов. Термодинамика гальванических элементов. Кинетика процессов: концентрационная поляризация (электрохимическая кинетика); перенапряжение перехода заряда; основы теории замедленного разряда – ионизации; влияние поверхностно-активных веществ на кинетику образования новой фазы и качество осадков.

Катодные процессы: катодное выделение металлов из простых и комплексных солей; условия совместного разряда ионов на катоде; совместный разряд ионов основного металла и примесей; условия образования компактных и порошкообразных металлических осадков. Механизм и кинетика катодного растворения осадков. Влияние переменного электрического тока на процессы в системе катод-электролит-анод. Соотношение термодинамических и электрохимических процессов.

Анодные процессы: процесс анодного растворения металлов и сплавов; процессы пассивации металлов при анодной их поляризации; анодные процессы, протекающие на нерастворимых анодах.

Основы процессов непрерывного получения металлов и сплавов электролизом водных растворов.

Принцип работы и конструкции химических источников тока, конструирование и принцип работы позитивных и негативных электродов. Многокомпонентные и многослойные электролиты. Механизмы растворения металлов в водных системах с участием кислот и оснований.


1.3. Основы физической химии и электрохимии расплавленных солей


Строение расплавленных солей. Строение кристаллических солей. Механизм плавления. Модели структурных расплавов. Строение солей с промежуточными типами связи. Оптические методы изучения строения расплавленных солей. Эффект Керра.

Плавкость солевых систем. Основные типы диаграмм в бинарных системах. Криоскопия расплавленных солей. Простейшие типы диаграмм тройных систем. Тройная диаграмма с инконгруэнтноплавящимся двойным соединением. Тройные взаимные системы. Применение законов Рауля и Генри, уравнение Вант Гоффа и Шредера-Ле-Шателье к анализу диаграмм состояния с испарением солей.

Физико-химические свойства расплавленных солей. Объемные свойства, вязкость, поверхностные явления, электропроводность и перенос ионов. Характеристики этих свойств, методы определения, температурная и концентрационная зависимости. Их трактовка.

Термодинамические свойства расплавленных солей. Парциальные и интегральные термодинамические характеристики, связь между ними, уравнение Гиббса-Дюгема. Активность и коэффициент активности, избыточные функции. Статические, динамические, кинетические методы определения давления пара. Определение парциальных термодинамических свойств из изменений электродвижущих сил.

Химические цепи, их конструкция. Хлорный электрод. Химические цепи с катионпроводящими стеклянными мембранами. Концентрационные цепи, электродные и диффузионные потенциалы в расплавленных солях. Цепи, концентрационные по отношению к электродам (цепи «амальгамного» типа). Электроды сравнения для расплавленных солей. Термодинамические свойства разбавленных растворов расплавленных солей.

Кинетика электродных процессов в расплавленных солях. Особенности строения двойного слоя на границе металл-расплавленная соль. Электрокапиллярные явления. Виды поляризации на электродах, методы их использования и блокирования.

Взаимодействие расплавленных солей с металлами и газами. Растворимость металлов в солях, методы изучения, природа растворов. Свойства систем металл-соль. Термодинамика равновесия металл-соль. Влияние разбавления металлической или солевой фаз на взаимную растворимость и протекание обменных реакций. Растворимость газов в расплавленных солях, природа этих растворов.

Катодный выход по току и анодный эффект. Потери металла. Механизм потерь металла. Выход по току при совместном разряде ионов на катоде. Анодный эффект, его сущность и механизм возникновения.


2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ


2.1. Металлургия чугуна


2.1.1. Теоретические основы подготовки руд к плавке и производству чугуна


Разложение гидратов и карбонатов. Кинетика и механизм твердофазных реакций. Физико-химические основы спекания дисперсных материалов в твердой фазе.

Восстановление окислов металлов. Влияние реакции газификации углерода на восстановление окислов железа. Кинетика и механизм восстановления окислов газами. Влияние различных факторов на скорость восстановления окислов в твердом и жидком состоянии.

Процессы горения газообразного и жидкого топлива. Теоретические основы теплообмена в слое кусковых материалов.

Движение газа и шихты в печи.

Взаимодействие между чугуном и шлаком. Термодинамика и кинетика десульфурации чугуна.


2.1.2. Подготовка сырых материалов к плавке


Классификация железорудных материалов и оценка их качества. Месторождение железных руд в СССР и за рубежом. Марганцевые руды и их качество. Флюсы. Заменители руд и флюсов. Топливо доменной печи.

Коксование углей и качество кокса.

Схемы подготовки руд к плавке. Дробление, грохочение и обогащение руд. Усреднение состава сырых руд.

Физико-химические основы агломерации. Газодинамика агломерационного процесса. Теплообмен в слое и тепловые балансы процесса. Технология агломерационного производства. Методы интенсификации процесса. Металлургические свойства агломерата. Схемы агломерационных фабрик и конструкция агрегатов и устройств. Технико-экономические показатели производства.

Физико-химические процессы, протекающие при комковании и обжиге. Теплообмен и тепловой баланс процесса. Технология производства окатышей. Методы интенсификации процесса. Металлургические свойства окатышей. Технико-экономические показатели работы фабрик окомкования.


2.1.3. Доменный процесс


Процессы разложения материалов и восстановления окислов. Термодинамика восстановления окисью углерода, водородом, углеродом. Восстановление железа из сложных соединений. Восстановление окислов кремния, марганца, фосфора, хрома и др. Выплавка литейных и специальных чугунов. Прямое и непрямое восстановление. Показатели восстановительных процессов в доменной печи. Кинетические закономерности восстановления.

Науглероживание металла и формирование чугуна. Качество чугуна. Шлакообразование. Свойства шлаков и их влияние на ход доменной плавки. Использование доменных шлаков в народном хозяйстве.

Десульфурация чугуна в доменных печах. Внедоменная десульфурация чугуна.

Процессы в горне печи. Горение топлива у фурм. Вторичное окисление элементов. Теплообмен в доменной печи. Тепловые балансы и показатели тепловой работы печи.

Распределение газов по сечению печи. Распределение материалов на колошнике. Изменение давления газов по высоте печи и эффективность повышения давления в печи. Методы интенсификации доменной плавки. Нагрев дутья. Комбинированное дутье. Вдувание горячих восстановительных газов. Плавка на металлизованной шихте. Расчеты показателей доменной плавки. Определение производительности, интенсивности плавки, расходов компонентов шихты и др. Мероприятия по повышению чугуна.


2.1.4. Конструкция доменных печей, оборудование доменных цехов и ведение доменной плавки


Профиль печи. Подача материалов к доменной печи. Устройство для уборки чугуна и шлака. Разливочная машина. Очистка доменного газа. Устройство и режим работы воздухонагревателей. План доменного цеха.

Ведение доменной плавки. Сушка и задувка печи. Остановка и выдувка печи. Расстройство хода и его устранение. Контроль хода плавки. Методы регулирования хода и режима работы печи.

Технико-экономические показатели плавки. Производительность труда, простой печи. Расходы электроэнергии, пара, воды и др. Капитальные затраты и амортизационные расходы. Себестоимость.

Автоматизация производства агломерата, окатышей и чугуна. Описание технологических процессов как объектов управления. Методы сбора информации. Системы автоматического управления и применение ЭВМ. Техника безопасности при работе в доменных цехах.

  1   2   3

Похожие:

Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 «Металлургия чёрных, цветных и редких металлов» по техническим наукам
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии по металлургии и металловедению при участии Московского государственного...
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconЕдиный тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих (выпуск 8)
Еткс выпуск 8 состоит из разделов «Общие профессии цветной металлургии», «Производство цветных, редких металлов и порошков из цветных...
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconСправочник работ и профессий рабочих. Выпуск Разделы: "Общие профессии цветной металлургии"
Ы: "Общие профессии цветной металлургии"; "Производство цветных, редких металлов и порошков из цветных металлов"; "Обработка цветных...
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconСправочник работ и профессий рабочих. Выпуск Разделы: "Общие профессии цветной металлургии"
Ы: "Общие профессии цветной металлургии"; "Производство цветных, редких металлов и порошков из цветных металлов"; "Обработка цветных...
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconАдминистративный регламент предоставления министерством промышленности и торговли Волгоградской области государственной услуги по выдаче лицензий на заготовку, переработку и реализацию лома черных металлов, цветных металлов
Ениями и должностными лицами, а также его взаимодействие с юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями (заявителями)...
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов icon«Минералы» Из серии «Экскурсия в природу» Авторы текста Л. Путолова, А. Шубников. Фото В. Катаева
Алиня и Тянь-Шаня открыты и разрабатываются руды черных, цветных и редких металлов, месторождения строительных материалов и декоративных...
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 05 «Обработка металлов давлением» по техническим наукам
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: теория обработки металлов давлением; основы теорий процессов обработки...
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconПрограмма учебной дисциплины «металлургия тяжелых цветных металлов»
Первое высшее техническое учебное заведение россии министерство образования и науки российской федерации
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconПрограмма учебной дисциплины «металлургия редких металлов»
Первое высшее техническое учебное заведение россии министерство образования и науки российской федерации
Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 16. 02 Металлургия черных, цветных и редких металлов iconРабочая программа дисциплины «металлургия легких и редких металлов»
Первое высшее техническое учебное заведение россии министерство образования и науки российской федерации
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница