WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:   || 2 |

«высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет» Институт инженерно-педагогического образования Кафедра металлургии, сварочного ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт инженерно-педагогического образования

Кафедра металлургии, сварочного производства и методики

профессионального обучения

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

«МЕТАЛЛУРГИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ» ПО

ПОДГОТОВКЕ ТЕХНИКОВ НА БАЗЕ КОЛЛЕДЖА ИМЕНИ И.И .

ПОЛЗУНОВА Выпускная квалификационная работа по направлению подготовки 44.03.04.Профессиональное обучение (по отраслям) профилю подготовки Металлургия профилизации Технология и менеджмент в металлургических производствах Идентификационный код ВКР: 157 Екатеринбург 2017 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт инженерно-педагогического образования Кафедра металлургии, сварочного производства и методики профессионального обучения

К ЗАЩИТЕ ДОПУСКАЮ:

Заведующий кафедрой МСП ____________Б.Н. Гузанов «___»_______________2017 г .

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

«МЕТАЛЛУРГИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ» ПО

ПОДГОТОВКЕ ТЕХНИКОВ НА БАЗЕ КОЛЛЕДЖА ИМЕНИ И.И .

ПОЛЗУНОВА Выпускная квалификационная работа бакалавра по направлению 44.03.04 Профессиональное обучение Идентификационный код ВКР: 157

Исполнитель:

студент группы МП-402 К.Е. Бодуленко (подпись)

Руководитель:

доцент кафедры МСП, Ю.А. Бекетова канд. пед. наук (подпись)

Нормоконтролер:

профессор кафедры МСП, канд. техн. наук, доцент Ю.И. Категоренко (подпись) Екатеринбург 2017 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт инженерно-педагогического образования Кафедра металлургии, сварочного производства и методики профессионального обучения Направление подготовки 44.03.04. Профессиональное обучение (по отраслям) Профиль – Металлургия

Исполнитель:

Фамилия Бодуленко Имя Ксения Отчество Евгеньевна Тема выпускной квалификационной работы «Разработка методического обеспечения дисциплины «Металлургия тяжелых цветных металлов» по подготовке техников на базе колледжа имени И.И. Ползунова»

Утверждена: Протокол заседания кафедры от «____»___________20__г. № ___

–  –  –

Допустить _________________________________________ к защите выпускной квалификационной работы в государственной экзаменационной комиссии .

Протокол заседания кафедры от «___»________ 20 __г. № ___ Зав. кафедрой _______ ______________ И.О. Фамилия (подпись)

Директор ___________ ______________ И.О. Фамилия(подпись)

Постановление государственной экзаменационной комиссии:

1. Признать, что обучающийся _____________________ выполнил и защитил выпускную квалификационную работу с оценкой _______________ .





2. Присвоить ____________________________ квалификацию бакалавр Председатель ГЭК ________________

Технический секретарь ГЭК___________ АННОТАЦИЯ Выпускная квалификационная работа выполнена на 262 страницах, содержит 1 таблицу, 10 источников литературы, а также 4. приложения на 212 страницах и 5 плакатов .

Ключевые слова: ФГОС СПО, ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС,

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕЧПЕЧЕНИЕ .

Краткая характеристика содержания ВКР:

1. Основной темой, затронутой в ВКР является «Учебно-методическое обеспечение дисциплины «Металлургия тяжелых цветных металлов»» .

Рассмотрены следующие проблемы:

- Проведение анализа ФГОС СПО с учетом требований профессионального стандарта .

- Описание технологии урока теоретического обучения в условиях Уральского государственного колледжа имени И.И. Ползунова .

Проектирование учебно-методического комплекса по дисциплине МДК 01.02 «Металлургия тяжелых цветных металлов» при подготовке по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов и сплавов» в Уральском государственном колледже имени И.И. Ползунова, включающего лабораторные работы и методические указания к их выполнению; практические задания и методические указания к их выполнению; курсовой проект и методические указания для его выполнению; экзаменационные билеты

2. Целью ВКР является разработка учебно-методического обеспечения для обучения техников по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов»

по дисциплине МДК.01.02 «Металлургия тяжелых цветных металлов»

3. В выпускной квалификационной работе, с учетом поставленной цели, было разработано учебно-методическое обеспечение для техников при подготовке по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов» по дисциплине

–  –  –

Лист 44.03 .

04. 157ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

1.1. Содержание образования и организация образовательного процесса в среднем профессиональном учреждении

1.2 Виды и назначения основной документации, регулирующей качество образования

1.3 Анализ ФГОС с учетом требований профессионального стандарта по родственной специальности

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПО КУРСУ

МДК 01.02 «МЕТАЛЛУРГИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ» И МЕТОДИКА ИХ ПРОВЕДЕНИЯ

2.1. Дидактическое обоснование типа урока, методов и средств обучения................ 30

2.2. Подготовка к проведению и описание структуры лабораторно-практических работ.

2.3. Разработка методических указаний по выполнению курсового проекта дисциплины «Металлургия тяжелых цветных металлов»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список используемых источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ Среднее профессиональное образование (СПО)– это уровень профессионального образования, который направлен на подготовку работников и специалистов-практиков среднего звена для всех отраслей экономики: транспорта и связи, промышленности, строительства, сельского хозяйства, здравоохранения, различных отраслей культуры. Обучение осуществляется на базе основного общего (после 9 класса), среднего (полного) общего (после 11 класса) или начального профессионального образования .

В последнее время среднее профессиональное образование занимает значительное место в удовлетворении образовательных потребностей современного общества. В настоящее время это образование имеют 22% населения России, что в 1,5 раза больше, чем доля населения, имеющего высшее профессиональное образование .

Сегодняшний рынок труда не испытывает недостатка в выпускниках вузов, а вот квалифицированные работники среднего звена в остром дефиците .

Парадоксальная ситуация с одной стороны объясняется нежеланием выпускников вузов занимать «непрестижные» должности, а с другой отсутствием у них практических профессиональных навыков. В такой ситуации речь идёт уже не о престиже, а о востребованности. И как показывает практика именно квалифицированным рабочим легче трудоустроиться .

За последние годы статус среднего профессионального образования заметно повысился. В некоторых колледжах конкурс при поступлении достигает 7 человек на место. Такой показатель сопоставим с вузовским вступительным конкурсом, и наглядно демонстрирует растущую привлекательность СПО для абитуриентов .

Работа является одной из главных причин роста людей, поступающих в средние специальные учебные заведения. По сравнению с теми временами, когда наиболее престижными являлись профессии экономических или юридических специальностей, на сегодняшний день ситуация на рынке труда значительно изменилась. Специалист со средним специальным образованием может получить более высокооплачиваемую работу, чем выпускник ВУЗа. Первая причина такой кардинальной перемены в том, что средние специальные учреждения заботятся о практических навыках своих студентов и направляют их на практику в различные фирмы и компании. После окончания обучения такие студенты уже имеют опыт работы и почти не имеют проблем с трудоустройством. Второй причиной является дефицит таких профессий, как слесарь, плотник, сварщик и т.д. Многие заводы и компании платят большие деньги за человека с подобной специализацией .

В настоящее время появилась тенденция опираться на требования профессионального стандарта, в связи с этим, в учебном процессе колледжа ведется интенсивная методическая работа по созданию новых и усовершенствованию имеющихся рабочих программ дисциплин и модулей. Такая работа ведется после внесения обновлений или уточнений требований к специалистам среднего звена .

Таким образом, в колледже имени И.И. Ползунова существует проблема обеспечения образовательной программы «Металлургия цветных металлов»

методическими материалами по курсам и модулям .

Цель нашей дипломной работы связана с разработкой учебнометодического обеспечения для обучения техников по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов» по дисциплине МДК.01.02 «Металлургия тяжелых цветных металлов»

Объект исследования – процесс обучения студентов по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов»

Предмет исследования – учебно-методическое обеспечение дисциплины «Металлургия тяжелых цветных металлов»

В соответствии с поставленной целью работы были намечены следующие задачи:

Проведение анализа ФГОС СПО с учетом требований 1 .

профессионального стандарта .

Описание технологии урока теоретического обучения в условиях 2 .

Уральского государственного колледжа имени И.И. Ползунова .

Проектирование учебно-методического комплекса по дисциплине 3 .

МДК 01.02 «Металлургия тяжелых цветных металлов» при подготовке по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов и сплавов» в Уральском государственном колледже имени И.И.

Ползунова, включающего:

- лабораторные работы и методические указания к их выполнению по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов»;

- практические задания и методические указания к их выполнению по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов»;

- курсовая работа и методические указания к её выполнению по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов»;

- экзаменационные билеты по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов» .

Исходными данными для выполнения дипломной работы по данному направлению являются ФГОС СПО по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов», профессиональный стандарт «Плавильщик цветных металлов и сплавов», основная профессиональная образовательная программа по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов», учебный план программы подготовки специалистов среднего звена СПО базовой подготовки по специальности 22.02.02 цветных металлов» Уральского «Металлургия государственного колледжа имени И.И. Ползунова, рабочая программа профессионального модуля ПМ.01 «Подготовка и ведение технологического процесса производства цветных металлов и сплавов» для специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов» .

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДИЧЕСКОГО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА

1.1. Содержание образования и организация образовательного процесса в среднем профессиональном учреждении Содержание образования является важным составляющим процесса обучения. Оно является одним из факторов социального и экономического прогресса общества и должно быть ориентировано на:

- развитие общества;

- обеспечение и создание условий для самоопределения и самореализации личности .

Содержание образования обеспечивает:

- соответствующий мировому уровень общей и профессиональной культуры общества;

- наличие кадрового потенциала общества;

формирование у студентов адекватной самооценки соответствия современному уровню знаний и уровню образовательной программы (ступени обучения) Содержание образования в среднем специальном учебном учреждении отражено в образовательной программе, утверждаемой образовательным учреждением самостоятельно. Образовательная программа необходима для полного обеспечения достижения обучающимися результатов освоения основных образовательных программ. Ход процесса обучения определяется содержанием образования, в то же время, закономерности этого процесса влияют на формирование содержания. Отражаемое в учебных программах содержание образования, по возможности должно опираться на реальные условия учебного процесса. Если не брать во внимание условия обучения, требования к нему и его особенности, может получится, что содержание обучения не соответствует реальным целям и требованиям, и его логика не соответствовать логике процесса обучения .

В Российской Федерации (РФ) реализуются следующие образовательные программы:

1. Общеобразовательные (основные и дополнительные);

2. Профессиональные (основные и дополнительные) .

Основные общеобразовательные программы направленны на решение задач адаптации личности к жизни в обществе, формирования общей культуры личности, на осознание основы для осознанного выбора и освоения профессиональных образовательных программ .

К основным общеобразовательным относятся программы:

1. Дошкольное образование;

2. Начального общего образования;

3. Основного общего образования;

4. Среднего (полного) общего образования .

Основные профессиональные образовательные программы направлены на решение задач последовательного повышения профессионального и общеобразовательного уровней, подготовку специалистов соответствующей квалификации .

К основным профессиональным программа относятся:

1. Среднее профессиональное образование;

2. Высшее профессиональное образование;

3. Послевузовское профессиональное образование .

Рассмотрим основные направления развития содержания среднего профессионального образования. Главное содержание деятельности специалиста среднего звена заключается в оценке, выборе и реализации наиболее эффективного и качественного из возможных решений профессиональных задач, разработке их нестандартных вариантов. Этой деятельности во многом присущи черты конструирования решений, поиска и технического творчества. Поэтому специалисты со средним специальным, равно как и с высшим, образованием входят в категорию работников, профессионально занятых преимущественно умственным трудом .

Основными функциями специалистов среднего звена в сфере материального производства являются: подготовка и обработка технической, технологической и других видов информации для обеспечения инженерно-технических и управленческих решений; управление деятельностью первичных звеньев производства; научно-вспомогательная и инженерно-вспомогательная сферы работ; обеспечение эффективности наиболее сложных, современных технических и технологических систем и управление ими. В рамках указанных функций развиваются принципиально новые направления деятельности специалистов среднего звена, связанные с элементами менеджмента (управления), маркетинга и одновременно непосредственным исполнением технологических процессов .

В последние годы определились следующие основные направления развития содержания среднего профессионального образования:

совершенствование перечня специальностей среднего профессионального образования; расширение гибкости и вариативности содержания;

дифференциация, гуманизация и гуманитаризация содержания, усиление общенаучной и общепрофессиональной подготовки, информатизация содержания, преемственность содержания среднего профессионального образования с другими уровнями образования .

Необходимость повышения профессиональной мобильности специалистов технического профиля, расширения подготовки кадров среднего звена для сфер управления, сервиса, социального обеспечения стала причиной совершенствования перечня специальностей среднего профессионального образования. Были укрупнены технические специальности, расширен перечень специальностей в области экономики и управления, в гуманитарно-социальной сфере, обеспечена соотнесенность специальностей среднего профессионального образования со специальностями и направлениями подготовки в высшей школе .

Дифференциация содержания среднего профессионального образования проявляется в разнообразии профессиональных образовательных программ. В настоящее время среднее профессиональное образование реализуется по двум основным программам — базового и повышенного уровня. Повышенный уровень дает возможность выпускнику приобрести качественно новую квалификацию. В настоящее время, доля выпуска специалистов среднего звена повышенного уровня составляет 11,6% .

Усиление общенаучной и общепрофессиональной подготовки обеспечивает полноту восприятия будущей профессиональной деятельности, понимание закономерностей, взаимосвязей фактов и явлений, свойственных общепрофессиональным знаниям в рамках как направления подготовки (группы специальностей), так и конкретной специальности, развивает способность к формированию междисциплинарных знаний. Как результат, мы наблюдаем расширение потенциальной сферы деятельности и повышение социальной защищенности выпускников .

Перспективы развития содержания среднего профессионального образования связаны с его интеллектуализацией, у студентов развивается системное мышление и умение научно-исследовательской работы, формируется научная картины мира .

Средством формирования единого образовательного пространства, в условиях расширения академических свобод образовательных учреждений, развития вариативности и гибкости содержания образования, повышения требований к уровню образованности, профессиональной мобильности и конкурентоспособности выпускников, является Федеральный государственный образовательный стандарт среднего профессионального образования (ФГОС СПО). Он представляет собой комплекс нормативных, организационных и методических документов, определяющих структуру и содержание образования и создающих основу для обеспечения необходимого качества подготовки специалистов. Также содержание обучения в колледже имени И.И. Ползунова определяется квалификационными требованиями к выпускникам, учебными планами и программами, реализуемыми в среднем учебном учреждении.

В связи с этим процесс обучения имеет следующие цели:

- обеспечить обучающихся системой разносторонних специальных знаний;

- выработать значимые и необходимые профессиональные навыки и умения;

- сформировать высокие нравственные качества;

- развить физические и интеллектуальные способности;

- психологически подготовить их к будущей деятельности .

В этом проявляется многофункциональность учебного процесса .

Процесс обучения представляет собой взаимосвязанную деятельность обучающихся и педагога, то есть его можно назвать двухсторонним неразрывным процессом преподавания и учения .

Основой обучения является учебно-познавательная деятельность студентов

– сюда относят осознание изучаемого материала, творческое его осмысление и умение использовать на практике приобретенные знания для решения учебных и профессиональных задач .

Сущность процесса обучения в колледже состоит в том, что это организованный, систематический, целенаправленный процесс обеспечения обучающихся знаниями, навыками и умениями, совершающийся педагогом при их активном и сознательном участии. Отличительной особенностью содержания среднего профессионального образования является его практикоориентированность .

Важно понимать, что учебный процесс (процесс обучения) - это совокупность последовательных и взаимосвязанных действий педагога и учащихся, направленных на сознательное и прочное усвоение системы знаний, умений, навыков, формирование умения применять их в жизни, на практике, развитие самостоятельного мышления, наблюдательности и других познавательных способностей, и личных качеств учащихся, овладение элементами культуры учебного труда, формирование основ мировоззрения.

[6] Необходимая совокупная реализация всех компонентов обучения педагогический процесс направленный на всестороннее творческое саморазвитие личности обучающегося обуславливает следующие функции обучения:

образовательную (формирование у учащихся системы научных, технических и производственных знаний, умений применять полученные знания для решения учебных и производственных задач);

воспитательную (формирование у учащихся основ научного мировоззрения, убеждений, уважения к труду, высоких нравственных качеств, готовности к социальному общению, соблюдению норм и правил гражданского поведения)

- развивающую (формирование у учащихся рациональных приемов и способов мышления, развитие познавательной активности и самостоятельности, внимания, памяти, речи, культуры учебного труда [5]. Системообразующим элементом процесса обучения являются цели образования. Цели, задаваемые педагогической системе, образуют определенную иерархию .

Первый уровень целей – социальный заказ общества, его различных социальных групп всем системам образования на определенный общественный образец личности человека как гражданина, профессионала .

Второй уровень целей – образовательная цель для каждой образовательной программы, для каждого типа образовательных учреждений в отдельности, в которой социальный заказ, то есть первый уровень целей, преобразован в понятиях и категориях педагогики .

Третий уровень целей – это те педагогические цели, которые реализуются повседневно, на каждом учебном занятии .

Процесс обучения обусловлен целью образования и взаимодействием основных его компонентов: содержания обучения; преподавания, то есть деятельности педагога; учения – учебной деятельности учащихся; педагогических средств – форм, методов, средств обучения .

Обучение – это разновидность человеческой деятельности, которая носит двухсторонний характер. Оно обязательно предполагает взаимодействие обучаемых и педагога .

Учение – это систематическая, сознательная учебная деятельность учащихся по овладению знаниями, умениями и навыками, в ходе которой происходит развитие их познавательных сил и способностей. В учебном процессе не ставится задача открытия новых научных или технических истин, а требуется их освоение и практическое применение. Многие виды знаний усваиваются учащимися через объяснения педагога, различные изображения, описания в учебниках, из базы данных заложенных в компьютерах .

Говоря о взаимодействии педагога и учащихся, следует иметь в виду, что при этом управляющей и руководящей стороной является педагог. В то же время .

как бы педагог ни стремился к эффективной организации учебного процесса, если при этом нет активной деятельности со стороны учащихся, процесс обучения фактически будет отсутствовать, это значит, что дидактическое взаимодействие реально не функционирует .

Для процесса обучения присущи основные закономерности, на которые необходимо опираться при организации учебного процесса:

- обучение, воспитание и развитие учащихся осуществляется только в процессе их деятельности;

- результаты обучения зависят от понимания учащимися целей обучения и значимости для них содержания изучаемого;

в значительной степени от уровня учебно-производственной и познавательной активности обучающихся определяются результаты обучения;

- эффективность обучения зависит от вооружения учащимися учебными умениями;

плодотворность усвоения знаний пропорциональна объему их практического применения;

- успешность усвоения знаний и умений зависит от мотивации учения, внимания и интереса учащихся;

- качество знаний и умений учащихся зависит от продуктивности управления учебным процессом со стороны педагога. [6] .

1.2 Виды и назначения основной документации, регулирующейкачество образования

Среднее профессиональное образование может стать как (СПО) промежуточным этапом в освоении профессии с перспективой поступления в высшее учебное заведение, так и остаться самодостаточным инструментом по подготовке квалифицированных рабочих. В первую очередь СПО подготавливает специалистов среднего звена. Также они предоставляют более глубокое изучение вопросов, связанных с получением профессии. Происходит это на базе полного среднего, основного образования или же после окончания НПО .

СПО можно получить в средних специальных учебных заведениях (Ссузах) .

К ним относятся техникумы и колледжи. По сути, все эти учебные заведения исполняют одинаковые функции – готовят специалистов среднего звена, занимаются повышением квалификации и курсами переподготовки специалистов различных профессий. Ссузы предлагают очную форму обучения, заочную и очно-заочную (вечернюю), а также экстернат. В зависимости от выбранной специальности и базового образования абитуриента определяется срок обучения в средних специализированных учебных заведениях .

1. Техникум (училище). Это один из видов средних специальных учебных заведений. Такой тип образовательных учреждений даёт только базовые знания в выбранной специальности, готовит квалифицированных рабочих. Срок обучения составляет 3 года, а по некоторым специальностям 2 года .

По организационно-правовой форме техникумы бывают трёх видов:

Государственные образовательные учреждения среднего профессионального образования (ГОУ СПО) и автономные учреждения;

Негосударственные образовательные учреждения среднего профессионального образования (НОУ СПО);

- Автономные некоммерческие организации среднего профессионального образования (АНОО СПО) .

В техникум могут поступить как выпускники 9 классов (на базе основного общего образования), так и выпускники 11 классов (на базе среднего (полного) общего образования). В качестве вступительных испытаний в техникумы признаются результаты ГИА-9 и ЕГЭ соответственно .

Обучение в техникуме (закон «О воинской обязанности и военной службе») не даёт отсрочку от военной службы .

2. Колледж. В отличие от техникума обучение ведётся по программам с углубленным изучением специальности. Уровень подготовки специалистов среднего звена по максимому приближен к вузовским стандартам .

Колледж (слово с латинским корнем «collegium», что переводится как «классическое») – учебное заведение. В России колледж – вид учреждения среднего профессионального образования. В отличие от техникума колледж реализует образовательные программы среднего профессионального образования базовой и углубленной подготовки. Срок обучения в колледже составляет 3 года (по некоторым специальностям – 2 года), и 4 года – по углубленной подготовке .

Поступить в колледж можно как на базе основного общего образования (9 классов), так и с аттестатом за 11 класс .

Колледж готовит специалистов-практиков и работников среднего звена для всех отраслей экономики: промышленности, строительства, транспорта и связи, сельского хозяйства, различных отраслей культуры, здравоохранения .

Обучение в колледже максимально приближено к вузовскому. Студент колледжа получает студенческий билет и зачётную книжку. Учебный год делится на семестры. Между семестрами студенты колледжа сдают сессии. Как и студенты вузов, учащиеся колледжей (очная форма обучения) пользуются определенными привилегиями: получают стипендию, обеспечиваются общежитием, пользуются студенческим проездным билетом и т.д .

Выбирая учебное заведение для получения СПО важно определиться с преследуемыми целями .

Если цель – только получение рабочей специальности без углубленной квалификации, то в этой ситуации стоит выбрать техникум. Получив базовые знания, можно в максимально сжатые сроки начать свою трудовую деятельность .

Даже если через несколько лет возникнет желание или необходимость повысить квалификацию, то это можно будет сделать по сокращённой программе .

Если есть чёткое намерение получить углубленные знания в выбранной специализации, то, конечно же, здесь больше подходит колледж, а для тех, кто стремиться по окончании обучения поступить в вуз, для увеличения шансов на поступление лучшее выбрать «прикреплённый» к нему колледж .

В рассмотренных учебных учреждениях образовательный процесс ведется с учетом требований следующих документов:

- Федеральный государственный образовательный стандарт среднего профессионального образования;

- основная профессиональная образовательная программа;

- профессиональный стандарт .

Рассмотрим назначение каждого документа в отдельности .

Вступивший в силу в 2013 г. закон «Об образовании в РФ» открыл новые возможности для развития региональных систем профессионального образования .

Началось обсуждение проектов нормативно-правовых актов по реализации закона, в частности проекта приказа Министерства образования и науки РФ «Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам среднего профессионального образования» .

Именно на этом этапе велика вероятность чрезмерной регламентации, ограничения самостоятельности и инициативы профессиональных образовательных организаций в реализации своей образовательной деятельности .

Федеральный государственный образовательный стандарт (ФГОС) как документ, регулирует создание основных образовательных программ, на основании требований, представленных в нем. Введен Законом Российской Федерации «Об образовании» в 29.10.2013 году №1199 [9] .

Федеральные государственные образовательные стандарты обеспечивают:

1. Единство образовательного пространства Российской Федерации;

2. Преемственность основных образовательных программ начального общего, основного общего, среднего (полного) общего, начального профессионального, среднего профессионального и высшего образования .

Федеральным законом от 1 декабря 2007 года N 309-ФЗ была утверждена новая структура государственного образовательного стандарта.

Теперь каждый стандарт включает 3 вида требований:

1. К структуре основных образовательных программ, в том числе требования к соотношению частей основной образовательной программы и их объёму, а также к соотношению обязательной части основной образовательной программы и части, формируемой участниками образовательного процесса;

2. К условиям реализации основных образовательных программ, в том числе кадровым, финансовым, материально-техническим и иным условиям;

3. К результатам освоения основных образовательных программ .

Миссия Федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования как одного из основных элементов системы профессионального образования, заключается в обеспечении:

- единства образовательного пространства Российской Федерации как совокупности всех институтов, и программ образования, их социокультурной и методологической направленности;

преемственности основных образовательных программ, включая программы общего, высшего и дополнительного образования;

- вариативности содержания образовательных программ как основы вариативности образования в целом;

- возможности формирования образовательных программ различных уровней сложности и направленности с учетом требований рынка труда;

удовлетворения образовательных потребностей и способностей обучающихся;

- удовлетворения образовательных кадровых потребностей сферы труда;

- государственных гарантий уровня и качества среднего профессионального образования на основе единства обязательных требований к условиям реализации основных образовательных программ и результатам их освоения .

Задачи Федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования:

1. Нормативно-методическое обеспечение разработки и реализации основных профессиональных образовательных программ (требования к структуре, условиям и результатам) .

Обеспечение единства требований к качеству образовательной 2 .

деятельности при реализации программ среднего профессионального образования .

3. Обеспечение расчетов нормативов затрат при реализации программ среднего профессионального образования, включая определение норм обеспеченности образовательной деятельности учебными изданиями в расчете на одного обучающегося по основной образовательной программе [9] .

Примерная основная образовательная программа - учебно-методическая документация (примерный учебный план, примерный календарный учебный график, примерные рабочие программы учебных предметов, курсов, дисциплин (модулей),иных компонентов), определяющая рекомендуемые объем и содержание образования определенного уровня и (или) определенной направленности, планируемые результаты освоения образовательной программы, примерные условия образовательной деятельности, включая примерные расчеты нормативных затрат оказания государственных услуг по реализации образовательной программы;

Образовательная программа комплекс основных характеристик образования (объем, содержание, планируемые результаты), организационнопедагогических условий и в случаях, предусмотренных настоящим Федеральным законом, форм аттестации, который представлен в виде учебного плана, календарного учебного графика, рабочих программ учебных предметов, курсов, дисциплин (модулей), иных компонентов, а также оценочных и методических материалов [4];

Профессиональный стандарт это характеристика квалификации,

– необходимой работнику для осуществления определенного вида профессиональной деятельности .

Можем отметить, что ранее в законодательстве отсутствовало понятие профессионального стандарта, и это затрудняло разработку и реализацию профессиональных стандартов на практике .

Для работодателей профессиональный стандарт будет являться основой для установления более конкретных требований при выполнении трудовой функции работника с учетом специфики деятельности организации .

Положения соответствующих профессиональных стандартов должны учитываться при формировании федеральных государственных образовательных стандартов профессионального образования. Таким образом должна решиться появившаяся в последние годы проблема, когда выпускник учебного заведения обладает одними профессиональными навыками, а работодателю требуются совсем другие .

Подготовка квалифицированных рабочих имеет первостепенное значение, так как в значительной мере от уровня, полученной ими квалификации, зависят реальные успехи производства .

1.3 Анализ ФГОС с учетом требований профессионального стандарта по родственной специальности Структура и содержание квалификационной (профессиональноквалификационной) характеристики анализируется в следующей последовательности:

1. Специальность 22.02.02 «Металлургия цветных металлов» включает в себя область профессиональной деятельности выпускников: производство цветных металлов и сплавов; организация деятельности структурного подразделения. Техник готовится к следующим видам деятельности: подготовка и ведение технологического процесса производства цветных металлов и сплавов;

обслуживание основного, вспомогательного технологического оборудования и коммуникаций в производстве цветных металлов и сплавов; контроль промежуточных и конечных продуктов в производстве цветных металлов и сплавов; планирование и организация работы коллектива исполнителей и обеспечение безопасности труда на производственном участке; выполнение работ по одной или нескольким профессиям рабочих, должностям служащих. Форма обучения очная. Срок обучения 2 года 10 месяцев (на базе среднего общего образования) и 3 года 10 месяцев (на базе основного общего образования)

2. Перечень требований к результату обучения (знаний и умений) специалиста соответствующего уровня квалификации, обеспечиваемые данной учебной дисциплиной .

Уметь:

1. Выбирать сырьевые материалы для производства цветных металлов на основе их свойств;

2. Выбирать способы подготовки сырья;

3. Выполнять расчет сырьевых материалов;

4. Отслеживать показания КИП, анализировать их, вносить коррективы в процесс;

5. Рассчитывать материальный баланс процесса;

6. Рассчитывать материальные потоки;

7. Определять основные параметры технологического режима;

8. Регистрировать и обрабатывать данные технологических процессов;

Знать:

1. Физические и химические свойства цветных металлов;

2. Виды сырья;

3. Способы подготовки сырья;

4. Основные физические и химические процессы в производстве цветных металлов;

5. Способы и технологию переработки сырьевых материалов;

6. Типовые технологические процессы производства основных цветных металлов, этапы и условия протекания технологических процессов;

7. Методы расчета материального баланса технологического процесса В связи со вступлением в силу нового федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) среднего профессионального образования (СПО) по специальности 22.02.02 Металлургия цветных металлов хотелось бы выделить наиболее значимые из произошедших изменений [8] .

Первое, на что следует обратить внимание, - раздел номер 1 «Область применения»: здесь мы уходим от привычного нам понятия «Образовательное учреждение», заменяя его словосочетанием «Образовательная организация»; а вместо «Основной профессиональной образовательной программы» или сокращенно ОПОП, теперь используем понятие «Программа подготовки специалистов среднего звена», или ППССЗ сокращенно .

В отличие от предыдущего стандарта, во ФГОС СПО 3+ реализация программы подготовки специалистов среднего звена предусматривает возможность использования сетевой формы обучения .

В предыдущем стандарте право на реализацию образовательной программы имели образовательные учреждения среднего и высшего профессионального образования при наличии соответствующей лицензии .

В новом стандарте право на реализацию ППССЗ с применением сетевой формы имеют не только образовательные организации, но и медицинские организации, организации культуры, физкультурно-спортивные и иные организации, обладающие ресурсами, необходимыми для осуществления обучения .

Также в стандарте СПО 3+ добавлен абзац: «При реализации программы подготовки специалистов среднего звена образовательная организация вправе применять электронное обучение и дистанционные образовательные технологии .

При обучении лиц с ограниченными возможностями здоровья обозначенные формы обучения должны предусматривать возможность приема-передачи информации в доступных для них формах» .

ФГОС СПО 3+ допускает получение среднего профессионального образования по программе подготовки специалистов среднего звена только в образовательной организации. Сроки обучения остались прежние: это 2 года 10 месяцев на базе 11 классов и на 1 год дольше – на базе 9 классов .

Однако обратим внимание на название первого столбца таблицы: в новом стандарте вместо «Образовательная база приема» используется словосочетание «Уровень образования»; а вместо «Нормативного срока освоения ОПОП», мы теперь используем формулировку «Срок получения СПО» .

Если предыдущий стандарт был ориентирован на подготовку специалистов на базе девяти классов с учетом профиля получаемого профессионального образования, то ФГОС 3+ предполагает реализацию программы подготовки специалистов среднего звена с учетом получаемой специальности .

Наряду с обозначенными изменениями, в стандарте ФГОС СПО 3+ исключено понятие «вечерняя» форма обучения. Сроки получения СПО по ППССЗ базовой подготовки увеличиваются независимо от применяемых образовательных технологий, в том числе для инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья – не более чем на 10 месяцев. Этого в предыдущем стандарте не было .

В разделе 5 «Требования к результатам освоения ППССЗ» обозначено всего 9 общих компетенций .

ОК.10. Об исполнении воинской обязанности для юношей исключена .

Незначительные изменения коснулись раздела 6 «Требования к структуре ППССЗ» - исключено пояснение к ГИА – подготовка и защита ВКР .

Также ФГОС СПО 3+ предполагает использование зачетных единиц при определении структуры и трудоемкости ППССЗ в соотношении 1 зачетная единица – 36 академических часов .

В разделе 7 добавлен абзац, обязывающий образовательные организации при реализации программ подготовки специалистов среднего звена использовать государственный язык Российской Федерации или государственный язык республик в соответствии с действующим законодательством .

Оценка качества освоения ППССЗ наряду с промежуточной и государственной итоговой аттестацией обязательно должна включать текущий контроль успеваемости, в предыдущем стандарте был текущий контроль знаний .

А фонды оценочных средств должны позволять оценить не только знания, умения и освоенные компетенции, но и практический опыт .

Фонды оценочных средств разрабатываются и утверждаются образовательной организацией после предварительного положительного заключения работодателей для ГИА плюс в новом стандарте для промежуточной аттестации по модулям .

Если в предыдущем стандарте к ГИА допускались обучающиеся, представившие документы, подтверждающие освоение компетенций и прохождение практик по основным видам профессиональной деятельности, а также дополнительные сертификаты, дипломы олимпиад, конкурсов, характеристики с мест преддипломной практики и пр. То в новом ФГОС – для допуска к ГИА обучающийся, первое, не должен иметь академической задолженности и, второе, в полном объеме должен выполнить учебный план .

И, наконец, абзац, определяющий требования к содержанию, объему и структуре ВКР на основании порядка проведения ГИА в соответствии со статьей 15 закона об образовании от 10 июля 1992 года, в новом стандарте исключен .

Исходя из того, что на сегодняшний день важно учитывать требования профессионального стандарта [2] при формировании программ для ФГОС становится актуальным проведение сравнительного анализа. Это необходимо для сравнения компетенций и обобщенных трудовых функций чтобы предусмотреть программой подготовки (реализуемой в колледже) требования работодателей (Таблица 1) Таблица 1. Сравнительный анализ требований ФГОС СПО и профессионального стандарта

–  –  –

2.1. Дидактическое обоснование типа урока, методов и средств обучения .

Для начала дадим дидактическое обоснование типа урока, методов и средств обучения .

Учебный процесс представляет собой единство содержания (содержательного аспекта технологии обучения), организационных форм, методов и средств обучения (процессуального аспекта технологии обучения) .

Организация преподавателем эффективного обучения студентов возможна, прежде всего, при умелом использовании организационных форм обучения. В современной дидактике разработано большое множество их классификаций (объединение по неочевидным признакам в классы) и типологий (объединение по очевидным признакам типам) .

При этом каждая из них раскрывает различные стороны организации обучения. На основании этого происходит систематизация и обобщение известных форм, что выражается в основаниях данных классификаций и типологий. Так, в основе одних лежит количественный состав обучающихся, в основании других – место учебы, в основании третьих – продолжительность занятий и т.д. [5] .

С.А. Смирнов выделяет следующие три группы форм обучения:

1. Формы обучения в целом (их еще называют системами или педагогическими технологиями) .

2. Формы учебной деятельности обучающихся (парная, групповая, индивидуальная, коллективная) .

Формы организации текущей учебной работы класса, группы (уроки его 3 .

типы), а также внеурочной работы (экскурсия, домашняя работа, факультатив и др.) .

В другом учебном пособии при классификации форм обучения (В.А .

Сластенин, И.Ф. Исаев, А.И.

Мищенко) выделяют три следующие основные системы организации обучения:

1. Индивидуальное обучение и воспитание;

2. Классно-урочная;

3. Лекционно-семинарская .

В рамках этих систем раскрывают все общие и конкретные формы обучения (урок, семинар, лекция, массовые, групповые формы) .

«Форма» в переводе с латинского означает наружный вид, внешнее очертание. Следовательно, форма обучения — это внешняя сторона организации учебного процесса, отражающая способ организации деятельности обучающихся, который зависит от:

- количественного состава обучающихся;

- характера взаимодействия педагогов и учащихся;

- степени самостоятельности обучающихся;

- специфики педагогической деятельности .

Исторически сложилось, что первой формой организации обучения можно считать индивидуальную форму. В ее основе – непосредственное общение преподавателя один на один с обучаемым. Обучение в этот период определяется догматичностью, преобладает механическое заучивание и жесткий контроль. При этом преподаватель сам излагает учебный материал, объясняет правила, проверяет выполнение заданных упражнений, ведет беседы с обучающимся, показывает образцы действий. Таким образом, индивидуальное обучение характеризуется следующими признаками: количество обучающихся — один;

характер взаимодействия — индивидуальный или парный (преподаватель — ученик); степень самостоятельности обучающегося – минимальная; специфика деятельности преподавателя — информативно-контролирующая. Схематично такое взаимодействие выглядит так:

Преподаватель Обучающийся По мере развития общества возникает индивидуально-групповая форма обучения. Это форма обучения характеризуется как разновозрастная группа, обучаемых с разным уровнем подготовки, поэтому занятия ведутся индивидуально с каждым из них, по очереди. Преподаватель объясняет, спрашивает, выдает задания группе.

В соответствии с данным выше определением формы обучения индивидуально-групповой форме присущи следующие признаки:

- количественный состав обучающихся – 10 –15 чел.;

- характер взаимодействия – парно-параллельный;

- степень самостоятельности и, следовательно, степень руководства со стороны преподавателя остаются прежними .

Схематично эту форму обучения можно представить следующим образом:

Преподаватель

К концу XVI — началу XVII вв. возникает потребность в массовом обучении, поскольку общество получило импульс в развитии производства и духовной жизни. Возникает массовая форма обучения, создаются достаточно большие группы с постоянным составом обучающихся, которые имеют примерно одинаковый уровень подготовки. Обучение носит преемственный по годам обучения характер, прерываемый каникулами. В течение года процесс обучения происходит по твердому расписанию со всеми обучающимися одновременно .

Изучаемый материал разбит на порции, в соответствии с годовым количеством занятий, которые назовут уроками. Так возникает классно-урочная система .

Обязательным компонентом обучения является сообщение знаний преподавателем, демонстрация на уроке предметов в натуральную величину и наглядных пособий. Обучающихся учат мыслить самостоятельно, наблюдать, экспериментировать. Обучению, таким образом, придается более активный и сознательный характер [1] .

На схеме это выглядит так:

Преподаватель группа обучающихся Когда возникла потребность обучать всех при минимальных затратах общества, массовая форма стала модифицироваться. Наиболее известной ее модификацией является форма взаимного обучения (белл-ланкастерская система обучения). Священник Л. Белл в Индии и учитель Дж. Ланкастер в Англии использовали самих учеников в качестве помощника преподавателя (1798 г.). Их опыт распространился в ряде стран (Франция, Бельгия, США и др.). Возникли школы взаимного обучения: обучающиеся, разделенные на десятки (отделения), учились у успевающих учеников (мониторов), которые для обучения товарищей получали от преподавателя инструкцию, чему и как надо учить в предстоящий день. Вместо учебников, пользовались различным дидактическим материалом .

Отличительные признаки форма взаимного обучения: охватывала большое количество обучающихся; характер взаимодействия фронтальный — (непосредственный и опосредованный учебной группой); степень самостоятельности обучающихся увеличивается по сравнению с предыдущей формой; деятельность преподавателя сводится к инструктивно- информационной и контролирующей функциям .

Схематично это выглядит так:

Группа из 10 человек Группа из 10 человек Преподаватель Группа из 10 человек В США в конце XIX в. возникает избирательно-групповая форма обучения, которая известна как «батавская» система.

Данная форма обучения предполагала избирательное обучение, при этом все разделялось на две части:

1. Работа преподавателя с целым классом;

2. Работа преподавателя с неуспевающими или с теми, кто затрудняется в освоении материала (индивидуальная работа избирательного характера) .

Избирательно-групповая форма обучения охватывает большое количество обучающихся (30 – 40 чел.); характер взаимодействия — фронтальный и парный;

степень самостоятельности обучаемых — под руководством преподавателя, деятельности которого сводится к информационной, контролирующей и консультирующей функциям. Эту форму обучения можно изобразить в виде двух схем:

Преподаватель Группа обучающихся Преподаватель Одновременно с избирательно-групповой формой обучения в Европе возникает дифференцированная форма. Основная ее цель– организация избирательного обучения обучающихся. Избирательность здесь рассматривается как деление обучающихся на группы по способностям, уровню развития и степени подготовленности. Именно в рамках данной формы обучения впервые возникли группы так называемых «сильных», «средних» и «слабых» учащихся .

Данная форма легла в основу современного дифференцированного подхода к обучению .

В целях исключения неоднозначного толкования термина «организационные формы обучения» (ОФО) обратимся к структурно-логической схеме, наглядно иллюстрирующей многообразные направления его трактовки в современной литературных источниках:

1. Связанные с порядком осуществления учебного процесса;

2. Связанные с временем и местом обучающихся;

3. Связанные с количественным составом обучающихся на занятии и степенью их самостоятельности [1] .

В настоящее время преобладают интегративные (смешанные) урочные формы организации обучения .

Несмотря на разнообразие в существующей профессиональнопедагогической культуре уроки сегодня продолжает оставаться ведущей организационной формой обучения в большинстве Образовательных учреждений, то есть обучение, в основном, продолжает осуществляться именно по классноурочной системе .

Под уроком понимается учебное занятие, проводимое с группой учащихся постоянного состава, одинакового уровня подготовки профессионально подготовленным преподавателем (мастером производственного обучения). Он характеризуется точно регламентированным отрезком времени (для теоретического урока 45 или 90 мин, для урок производственного обучения – 6 академических часов), постоянным составом учащихся в группах, стабильным расписанием учебных занятий, определенным местом их проведения (кабинет, лаборатория, мастерская) .

Данная система обучения, многие годы успешно оправдывая себя в общеобразовательной школе и профессионально-технических учебных заведений, не прижилась в высшей школе. Средние специальные учебные заведения, как некое промежуточное звено, не устраивает ни первая, ни вторая системы. Таким образом, мы делаем вывод, что в настоящее время нет универсальных форм обучения, пригодных для всех учебных заведений (общеобразовательных школ, ссузов, вузов). Это приводит к путанице в определении дидактических понятий, вызывая дисгармонию в сознании преподавателей и затруднение при планировании и организации обучения .

Н.Н. Никитина и др. полагают, что в таком случае основной формой организации обучения в средних специальных и высших учебных заведениях [5] следует считать учебное занятие – целенаправленное, как правило, 45-90 минутное взаимодействие педагога с группой обучающихся по программам определенной дисциплины в соответствии с их целями и задачами .

Анализируя разнообразные формы организации обучения на различных уроках, можно прийти к заключению, что современный урок может включать и индивидуальное (парное) взаимодействие (преподаватель – ученик; ученик– ученик), и групповое (ученик – группа), и фронтальное (преподаватель – группа) и индивидуально-обособленное (самостоятельная работа под руководством преподавателя) .

Сегодня приходится констатировать расхождение мнений различных исследователей в отношении общепринятой типологии уроков теоретического обучения: в одном случае это пять уроков, в другом шесть, в другом девять, включая, как хорошо известные в культурной традиции, так и нетрадиционные, а порой и вовсе надуманные и экзотические .

Э.И. Крупицкий отмечает, что тип урока, методы и средства обучения определяются в зависимости от специфики учебного предмета, целей урока, содержания учебного материала урока, особенностей познавательной деятельности учащихся, деятельности преподавателя по организации усвоения учащимися учебного материала .

Образовательная цель урока— это основная задача, которая решается в процессе формирования знаний и которой подчинена вся работа. Определить образовательную цель урока вовсе не значит указать тему и добавить слова «научить», «сообщить», «выяснить», «сформировать представление», «рассмотреть» и т.п. Определить цель урока — значит диагностично, то есть с обеспечением гарантированной возможностью проверки результата, указать его на конечный результат [10] .

Воспитательная цель урока определяет задачи по воспитанию общечеловеческих качеств личности учащихся в ходе его проведения. Воспитание на уроке обеспечивается, прежде всего, тем, что содержание урока увязывается с практикой подготовки специалиста, с обыденной жизнью и т.д. Управление ходом умственно-познавательной деятельности на уроке, систематический контроль за качеством выполнения заданий воспитывает у будущих специалистов такие профессионально-важные и значимые качества личности как добросовестность, аккуратность, чувство ответственности за порученное дело, трудолюбие, бережное отношение к оборудованию, инструменту и т.д .

Урок также должен способствовать развитию обучающихся, вырабатывать у них самостоятельность, логичность, критичность оперативность мыслительной ориентировки (мышления), глубину проникновения в предмет анализа, пространственное воображение при решении профессионально-практических задач. Развивающая цель урока показывает какие психологические стороны личности будут развиваться в ходе его проведения .

В панораме целей уроков теоретического и производственного обучения представлены примерные формулировки их отглагольных форм .

Для того, чтобы обучающиеся успешно овладели предметом, нужна определенная система уроков (учебных занятий), которая обеспечила бы:

- сообщение новых знаний преподавателем;

- восприятие и закрепление этих знаний учащимися;

- применение теоретических знаний в практической деятельности учащихся;

- систематическое повторение программного материала и контроль успеваемости .

Все эти задачи в зависимости от типа урока могут решаться либо в комплексе, либо каждая в отдельности. В зависимости от дидактических задач, решаемых, на уроке, то есть по наличию или отсутствию доминирующей дидактической цели (ДДЦ) наиболее распространены в отечественной дидактике следующие основные типы уроков теоретического обучения .

Урок изучения (формирования) новых знаний. Характеризуется тем, что он целиком или в преобладающей части посвящен работе над приобретением учащимися новых знаний .

Урок применения (закрепления) знаний. Учащиеся в основном применяют полученные знания и умения на практике при выполнении лабораторных и практических работ, при решении задач, самостоятельной работе с технологической документацией, учебниками, справочниками, при выполнении графических работ .

Урок повторения, закрепления и обобщения знаний. Данный тип урока позволяет главным образом, систематизировать полученные знания и умения, связать воедино учебный материал различных тем одного предмета и сведения, изученные в смежных дисциплинах .

Контрольно-проверочный урок, в ходе проведения, которого осуществляется преимущественно контроль и оценка качества успеваемости по теме или разделу данного предмета .

Комбинированный урок (полное учебное занятие), на котором могут решаться совокупность (комбинация) дидактических задач (отсутствие ДДЦ) .

«Полное учебное занятие – это занятие, которое имеет интегративные дидактические задачи, направленные на актуализацию ранее изученного материала, выявление уровня усвоения знаний и уровня сформированности умений и навыков (контроль), усвоение нового материала, его систематизацию, обобщение и отработку в типичных и измененных ситуациях» [5] .

Деление уроков теоретического обучения на типы достаточно условно .

Чаще всего на любых из них могут решаться различные дидактические задачи, но доминирующий вид работ определит характер урока. Независимо от типа к каждому уроку предъявляются определенные требования. Прежде всего, урок должен обеспечивать формирование у обучающихся определенных знаний, умений и навыков, должен способствовать их воспитанию и развитию, или, другими словами, иметь триединую цель – образовательную, воспитывающую и развивающую» [4] .

Рассмотрим классификацию методов обучения .

«Методы обучения – это способы взаимосвязанной деятельности педагогаинженера и обучающихся, при помощи которых достигаются учебновоспитательные цели [6] Ю.К. Бабанский под методами обучения понимает приемы или способы оптимального педагогического взаимодействия преподавателя с обучающимися, направленные на достижение учебно-воспитательных целей .

Существуют различные подходы к классификации методов обучения. Они группируются по степени взаимодействия преподавателя и учащихся (рассказ, беседа, самостоятельная работа); в зависимости от решения конкретных дидактических задач (подготовка к восприятию, объяснение нового материала, закрепление, опрос); по логике построения учебного материала (индуктивные, дедуктивные) и др. [4] В.В. Гузеев отмечает, что по характеру учебно-познавательной деятельности обучение может вестись следующими методами .

Объяснительно-иллюстративный (О-И) или репродуктивный метод обучения .

На уроке новые знания сообщаются преподавателем с использование иллюстраций соответствующих фактов, разнообразных наглядных пособий, а учащиеся воспринимают этот учебный материал, обучаются репродуцировать знания и применять их по известному образцу. При такой системе обучения знания даются учащимся в готовом виде. Если учащийся или студент знает, из чего надо исходить, через какие промежуточные результаты пройти в изучении темы, как их достичь, то его функции в обучении сводятся к запоминанию учебного материала и его воспроизведению в случае необходимости [10] .

Программированный метод обучения (ПГ). Учащимся показывают не только то, что они должны изучить, но и дают программу последовательности самостоятельных действий по изучению учебного материала, однако промежуточные результаты не указываются. При программированном обучении приобретение знаний ведется по обучающей программе (обучающему алгоритму) с помощью специальных пособий (на бумажной основе, в электронном виде) .

Если промежуточные результаты также открыты, но способ их получения обучающемуся не сообщается, то приходится пробовать разные пути, пользуясь множеством открытий. Так повторяется после получения каждого объявленного промежуточного результата. Перед нами стандартная схема эвристического поиска, данный метод обучения называется эвристическим(Э) .

Даже, если не известны и промежуточные результаты и пути их достижения, обучающийся сталкивается с противоречием между имеющимися знаниями и необходимыми, то есть попадает в проблемную ситуацию. При проблемном обучении (ПБ) знания не даются в готовом виде, а приобретаются посредством самостоятельной поисковой деятельности учащихся, решения различного рода познавательных задач, а преподаватель лишь координирует эту деятельность .

Рассмотренные методы обучения основаны на том, что обучающийся знал исходные условия (домашнее задание, вводная беседа, опрос по предыдущему материалу). Однако в последнее время все большей популярностью пользуется обучение, при котором исходные условия не выделяются преподавателем, а отбираются обучающимся в зависимости от его понимания учебной задачи. Из этих условий он получает результаты, сравнивая их с планируемыми. При наличии расхождений с целью он возвращается к начальным условиям, вносит в них изменения и вновь проходит этот путь. Этот процесс повторяет процесс моделирования, вследствие чего и метод получил название модельного (М) .

Закрывая от обучающегося разные элементы схемы вместе с начальными условиями, можно получить разновидности модельного метода, например, модельно-эвристического. Ситуации с неизвестным конечным результатом не характерны для образовательных учреждений системы профессиональнотехнического образования и используются, главным образом, в высшей школе, в подготовке научных кадров высшей квалификации, в решении различных изобретательских задач (ТРИЗ). Есть все основания полагать, что с модельным методом обучения связан завтрашний день профессиональной школы, поскольку он предоставляет обучающемуся наибольшую меру самостоятельности и творческого поиска .

С середины 80-х годов все большую популярность приобретают нетрадиционные уроки в виде деловых игр: урок-суд, урок-аукцион, урок прессконференция и так далее. Все деловые игры – это реализация модельного метода обучения. Насыщение образовательных учреждений мощной электронновычислительной техникой является средством активизации модельного обучения .

Особенно популярна и наиболее широко освещается в современной педагогической литературе классификация методов обучения по источникам получения знаний. Она включает в себя словесные, наглядные и практические методы обучения [5] и их разновидности .

Выбор оптимального метода обучения определяется, прежде всего, конечной целью урока или его этапов. В связи с тем, что целью обучения в профессиональной школе является формирование у обучающихся знаний, умений и навыков соответствующего уровня квалификации, основное внимание педагогаинженера должно уделяться оптимальному выбору различных сочетаний словесных, наглядных и практических методов обучения .

Применение того или иного метода определяется принципами обучения .

Существенное влияние оказывает и содержание учебного материала. Если материал носит описательный, информационный характер, то доминирующими являются, словесные, при изучении конструкции оборудования, инструментов– наглядные, а при освоении трудовых действий и приемов на лабораторнопрактических занятиях или уроках производственного обучения, практические методы обучения занимают первостепенное значение .

На выбор метода обучения оказывает влияние и наличие соответствующих учебно-методических комплексов (УМК) по предмету или профессии. Чем лучше оборудованы производственные мастерские, учебные кабинеты и лаборатории, тем эффективнее можно применять разнообразные наглядные и практические методы обучения .

Весь арсенал технических средств обучения, применяемый педагогоминженером как в качестве наглядных пособий (реальное оборудование, автомобили, инструмент, приспособления), тренажеров, так и в качестве вспомогательных средств в целях активизации умственно-познавательной деятельности, учащихся на уроке, называют материально-техническим обеспечением урока. К информационно-методическому обеспечению (учебные материалы) относится различные виды учебной или научной литературы .

Дидактические цели в теоретическом и практическом обучении достигаются педагогом-инженером также на основе грамотного использования различных средств обучения: вербальные, натуральные объекты, рисунки на доске, плакаты, экранные, звуковые, экранно-звуковые [5] .

Создание методического обеспечения к каждому уроку и систематизация его в виде учебно-методических комплексов (УМК) по предмету является сегодня актуальной и первостепенной методической задачей педагога-инженера .

Подготовка к отдельному уроку – важный этап в процессе подготовки педагога-инженера к занятиям. Чтобы урок достиг поставленной цели, он должен проектироваться с учетом всех его подробностей. Изначально анализируются результаты предыдущего урока, определяется, в какой степени выполнен его план, насколько полно удалось достичь его цель, выясняется на базе какого уже известного обучающимся материала проектируется предстоящее занятие и многое другое .

Подготовка к уроку включает в себя ряд этапов:

1. Определение места и роли данного урока в изучаемой теме и в общей системе уроков по предмету в соответствии с результатами дидактического анализа темы .

2. Уточнение формулировки темы урока в соответствии с тематическим (календарно-тематическим) планом .

Дидактическое обоснование типа урока теоретического или 3 .

производственного обучения. Постановка «триптиха» (дидактическая, воспитательная, развивающая) целей урока .

4. Анализ структуры и содержания учебного материала урока (учебная программа, учебная литература, результаты дидактического анализа, структурнологическая схема) .

5. Дидактическое обоснование методов и средств обучения, используемых на уроке (учебном занятии) .

6. Разработка учебно-планирующей документации к учебному занятию .

6.1. Разработка и оформление плана учебного занятия (урока) .

6.2. Разработка и оформление технологической карты учебного занятия (урока) .

6.3. При нефронтальном выполнении учебно-производственных работ, то есть в случае невозможности отработки всеми обучающимися группы трудовых приемов и операции по теме занятия, дополнительно мастером производственного обучения разрабатываются графики перемещения, обучающихся по рабочим местам .

7. Разработка комплекса учебно-наглядных средств обучения к уроку (представить в виде макетов плакатов, серии транспарантов, слайдов, документации письменного инструктирования учащихся) [1] Разработка учебно-планирующей документации к уроку Подготовка педагога-инженера к занятиям и планирование тесно взаимосвязаны. Планирование уроков является основной подготовительной работой, так как в документации планирования отражаются их конечные и промежуточные результаты .

План учебного занятия – это основной (обязательный) планирующий документ. Он является результатом подготовительной работы педагога- инженера к занятию и отражает, прежде всего, его цели и структуру .

Структурой учебного занятия называется соотношение элементов учебновоспитательной деятельности педагога-инженера и обучающихся в их строгой последовательности и взаимосвязи. Важно тщательно продумать, какая будет проводиться работа по ходу занятия, на каких его этапах будут применяться те или иные формы, методы и средства обучения, как будут распределены по времени его этапы и элементы, как перейти от одного этапа к другому, чтобы они были логически завершенными .

Разнообразие типов уроков теоретического и производственного обучения, разнообразность путей достижения целей, применяемых методов и средств обучения, особенности комплектования учебных групп, уровень квалификации педагога-инженера, оснащенность учебного кабинета или лаборатории, характер учебно-производственного задания, организация системы упражнений и многие другие факторы объясняют вариативность структуры плана урока .

Единообразие в планах уроков приводит к потере его динамичности и шаблонности, давно отмеченных как серьезный недостаток современного урока .

Таким образом, стандартных и обязательных форм планов урока не существует, однако, это не говорит о произвольности в содержании основных этапов и элементов урока теоретического или производственного обучения .

2.2. Подготовка к проведению и описание структуры лабораторнопрактических работ .

Структура урока теоретического обучения определяется его типом и целевой установкой.

Так, например, типовая схема комбинированного урока теоретического обучения может выглядеть следующим образом:

1. Организационная часть (проверка наличия учащихся на уроке, а также степени их готовности к работе) .

2. Мотивационный компонент (направлен на обеспечение мотивации учащихся, принятию цели урока, внутренней мобилизации и готовности к восприятию учебного материала или решению учебно-производственных задач) .

Актуализация опорных знаний и умений (преследует цель 3 .

воспроизведения уже освоенных ранее знаний и умений, являющихся опорными для материала данного урока). Данный этап является подготовительным для основного этапа урока .

Изучение нового учебного материала (основной этап урока, 4 .

направленный на восприятие, запоминания и осмысления новых знаний и способов действий). Порядок вопросов или способов трудовых действий, рассматриваемых на уроке, определяется содержанием структурно-логической схемы .

5. Закрепление нового учебного материала (направлен на повторение, обобщение, систематизацию или контроль качества усвоения пройденного материала, выполнение упражнений в решении типовых задач) .

6. Подведение итогов урока (заключается в оценке достижения цели, успешности учебных действий отдельных учащихся и группы в целом на уроке, выявлении наиболее типичных ошибок, их причин и способов предупреждения, выдаче домашнего задания).[6] Подготовка к проведению лабораторно-практических занятий. Одним из основных звеньев процесса обучения является применение знаний, в результате чего у учащихся формируются практические умения и навыки. В условиях СПО учреждений эту задачу выполняет прежде всего производственное обучение. В процессе изучения общетехнических и специальных предметов задачи практического применения знаний наряду с упражнениями, системой повторений и домашней работой учащихся решается также при проведении лабораторнопрактических работ. При этом знания закрепляются и совершенствуются, учащиеся применяют умения творчески их использовать для решения производственных и учебных задач. В ряде случаев лабораторно-практические занятия служат источником новых знаний, способов деятельности, средством их расширения и углубления .

По задачам и месту в учебном процессе лабораторно-практические работы по общетехническим и специальным предметам занимают промежуточное положение между теоретическим и производственным обучением и являются важным средством связи теории и практики. Все это в значительной степени влияет на определение вида, тематики и содержания лабораторно-практических работ, сроков их проведения, методов и приемов руководства деятельностью учащихся .

Дидактический анализ содержания общетехнических специальных предметов позволяет выделить основные виды лабораторно-практических работ, характерные для этих предметов. Эта классификация дает ориентиры для определения тематики лабораторно-практических работ, включаемых в эти программы .

В средних профессиональных образовательных учреждения для более тесной увязки общеобразовательной и профессионально-технический подготовки поводятся лабораторно-практические работы, имеющие межпредметный характер. При этом учащиеся приобретают и закрепляют умения применять на практике знания и по общеобразовательным и по общетехническим или специальным предметам в комплексе. Такие лабораторно-практические работы главным образов проводят в тех случаях, когда аналогичный материал общеобразовательных и технических предметов изучается примерно в один и тот же период времени .

Лабораторно-практические работы могут быть как иллюстративными, так и исследовательскими .

Если учащиеся выполняют работы по какому-либо уже известному их вопросу, после того как преподавателем установлены определенные положения, сделаны выводы, раскрыты закономерности и причинно-следственные связи, проведены необходимые демонстрации, то эти работы являются иллюстрацией к уже изученному учебному материалу. Выполняя работы такого рода, учащиеся еще раз углубляются в изучение данного пороса, охватывают его полнее и всесторонне .

Иной характер имеют работы, если результаты их учащимся предварительно неизвестны и опытные исследования предшествуют тем выводам, которые даются в учебниках или на уроках. В этих случаях в результате лабораторно-практической работы учащиеся подводятся к новым знаниям или даже самостоятельно усваивают их .

Многие лабораторно-практические работы, предусмотренные учебными программами по общетехническим и специальным предметам, могут носить и иллюстративный, и исследовательский характер .

Работы исследовательского характера вызывают у учащихся значительный интерес, способствует воспитанию у них наблюдательности, аккуратности, внимания, чувства ответственности за результаты работы. Знания, полученные учащимися в процессе выполнения таких работ, - более глубокие и полные по объему .

Однако чтобы ставить более или мене сложный эксперимент и делать выводы, нужны определенные знания и опыт. А у учащихся к моменту проведения лабораторно-практической работы часто ни того, ни другого нет в достаточной степени. Кроме того, проведение лабораторно-практических работ исследовательского характера, как правило, требует значительно больше времени, чем иллюстративных. Сложные зависимости, характеристики, закономерности вообще нецелесообразно предлагать самостоятельно исследовать учащимся даже при непосредственном руководстве преподавателя [6] .

Поэтому в исследовательском плане обычно проводятся более простые по содержанию и выводам лабораторно-практические работы. Их обычно планируют на более поздних этапах обучения, когда у учащихся накопится определенный опыт проведения лабораторных экспериментов. Иллюстративный или исследовательский характер лабораторно-практической работы во многом определяет методику ее проведения: способы руководства деятельностью учащихся со стороны преподавателя, содержание инструктивных указаний, сложность заданий, последовательность выполнения отдельных опытов и т.п .

Лабораторно-практические работы занимают различное место в учебном процессе. Они могут предшествовать изучению учебного материала на уроках. В этом случае их задача – накопить факты, на которые преподаватель и учащиеся могут опереться при дальнейшем рассмотрении вопросов. Это как правило, лабораторно-практические работы исследовательского характера. Лабораторнопрактические работы могут проводиться в непосредственной связи с изучением программного материала, облегчая учащимся его усвоение. Наконец, они могут следовать за изучением материала на уроках и включать наблюдения и опыт, имеющие целью подтвердить сообщенные сведения, закрепить усвоенное, научить применять знания при решении конкретных производственнотехнических задач [10] В зависимости от организации лабораторно-практические работы могут быть фронтальными и не фронтальными. При фронтальных лабораторнопрактических работах все учащиеся группы выполняют одинаковое задание, работая на однотипном оборудовании, индивидуально или небольшими звеньями .

Фронтально должны проводиться прежде всего лабораторно-практические работы, предваряющие или сопровождающие изучение учебного материала на уроках. Возможно и желательно фронтальное проведение лабораторнопрактических работ, завершающих изучение соответствующего учебного материала .

Фронтальная организация лабораторно-практических работ имеет ряд преимуществ: работы можно проводить непосредственно после изучения соответствующей темы программы, переходя последовательно от простых к более сложным; значительно облегчается руководство учащимися и наблюдение за ходом выполнения работ; имеется возможность проводить групповой инструктаж .

К недостаткам следует отнести необходимость большого количества одинакового оборудования в лаборатории .

При нефронтальной организации лабораторно-практических работ учащиеся работают звеньями на различном оборудовании. Содержание лабораторно-практических работ при этом различное для отдельных звеньев .

Недостатком такой формы организации лабораторно-практических работ является определенная сложность руководства ими, так как преподаватель лишен возможности проводить общий инструктаж всех учащихся и коллективный разбор их итогов. В большинстве случаев лабораторно-практические работы при изучении общетехнических и специальных предметов проводятся нефронтально, так как это не требует лабораторного оборудования сразу для всех учащихся .

Нефронтально поводятся главным образом лабораторно-практические работы иллюстративного характера после изучения части курса. Обычно для них отводится время после похождения нескольких тем. Группа разбивают на звенья в соответствии с количеством лабораторных рабочий мест, но не более чем по три человека в звене. Звенья обычно комплектуются таким образом, чтобы в них были включены примерно одинаковые по успеваемости учащиеся – в противном случае работу, как правило, выполняют более успевающие, а остальные являются пассивными наблюдателями. Составляется график перемещения, предусматривающий выполнение запланированных на данный период лабораторно-практических работ всеми звеньями по скользящему принципу .

Руководство лабораторно-практическими работами преподавателем происходит в форме инструктирования. Его основная задача заключается в создание у учащихся ориентировочной основы деятельности для наиболее эффективного выполнения заданий .

Считаем необходимым, тем не менее, представить здесь также инвариантную внутреннюю структуру вводного инструктажа лабораторнопрактического занятия:

- актуализация знаний и опыта учащихся по вопросам предыдущего учебного материала;

- формирование ориентировочной основы, предстоящей на уроке учебнопроизводственной деятельности (ООД);

- первичная рефлексия новых знаний и способов трудовых действий («Кому и что не понятно?»);

- выдача учебного (учебно-производственного) задания и расстановка учащихся по рабочим местам .

Ориентировочная основа предстоящей учебно-производственной деятельности учащихся содержит смысловую и двигательную составляющие

Инвариантная смысловая структура ООД включает следующие элементы:

- представление о цели (сообщение темы и цели урока) деятельности, характере учебного задания и продукте рабочего дня (ЧТО предстоит сделать?);

- мотивационный компонент (ДЛЯ ЧЕГО делать?);

- демонстрация желаемого продукта учебных действий (деталь или изделия в натуральную величину) и подробный его анализ в замещенном (графическом или схематическом) виде (ЧТО требуется сделать?)

- выбор или анализ конфигурации и материала заготовки (ИЗ ЧЕГО можно сделать?);

- разработка наиболее рациональной технологии выполнения операции или изготовления (сборки, контроля), эксплуатации или ремонта изделия (КАК сделать?), включая выбор оптимальных методов и способов технологического воздействия на заготовку;

- рациональный выбор оборудования, инструментов и приспособлений (С ПОМОЩЬЮ ЧЕГО можно сделать?);

- рассмотрение видов брака, возможных при изготовлении данной детали или изделия, установление его причин и способов устранения или предупреждения (КАК ДЕЙСТВОВАТЬ, ЧТОБЫ ИЗБЕЖАТЬ ОШИБОК?);

организация рабочего места (КАК ДЕЙСТВОВАТЬ НАИБОЛЕЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНО?);

- техника безопасности (КАК ДЕЙСТВОВАТЬ БЕЗОПАСНО, ЧТОБЫ ИЗБЕЖАТЬ ТРАВМАТИЗМА до начала, в течение и по окончании работы?)[1] .

В основу системы целеполагания, структуры и содержания лабораторнопрактических занятий по операционно-комплексной системе их организации, положена иерархическая система формирования двигательного навыка, разработанная выдающимся нейрофизиологом Н.А. Бернштейном .

Для более эффективной организации самостоятельной работы учащихся при выполнении лабораторно-практических работ применяют документацию письменного инструктирования: инструкционные карты – для операционных уроков и инструкционно-технологические карты – для комплексных уроков производственного обучения.

Основные учебные достоинства письменного инструктирования заключаются в следующем:

1. Учащийся имеет возможность обратиться к инструкции в любое время .

2. При изучении инструкции учащийся не зависит от деятельности других учащихся .

3. Учебная деятельность учащегося становится более активной и самостоятельной .

4. Учебный процесс в большей степени сообразуется с индивидуальными особенностями каждого учащегося .

5. Инструктивный материал можно изучать непосредственно в производственных условиях, у рабочего места [2] .

Заключительный инструктаж (рефлексивная основа деятельности – РОД) проводится при подведения итогов урока, сообщается о достижении его целей, рефлексии, возникших в ходе урока наиболее типичных затруднений учащихся, их причин и способов предупреждения, выставлении отметок и выдачи домашнего задания .

По месту в учебном процессе и основной дидактической цели инструктирование разделяется на вводное, текущее и заключительное; по способу подачи информации – на устное и письменное .

Вводное инструктирование (вводный инструктаж) имеет важное значение при подготовке учащихся к выполнению лабораторно-практической работы .

Каждая лабораторно-практическая работа только тогда дает положительный и ценные результаты, когда учащимся ясна цель предстоящей работы, понятны пути, которыми они должны идти к цели. Учащиеся должны представлять, в какой связи предполагаемая им работа находится с изученным материалом или какое значение она имеет для дальнейшего продвижения вперед. В процессе вводного инструктажа раскрывается цель работы, определяется план ее проведения, даются необходимые инструктивные указания об организации работы, обращении с приборами и оборудованием, о ведении записей, расчетов, подготовке материалов для отчета .

Методика вводного инструктажа во многом зависит от характера и организации лабораторно-практической работы. Если поводится лабораторнопрактическая работа исследовательского характера, преподаватель подробно объясняет учащимся ее порядок, указывается, в какой последовательности производить замеры величин, как вести их записи, демонстрирует приемы выполнения. Особое внимание как при проведении вводного инструктажа, так и в ходе работы преподаватель обращает на необходимость сравнения получаемых результатов, выявление зависимости между ними, обоснование выводов .

Учащиеся должны четко понимать, что основная задача состоит в практическом подтверждении изученного положения, сущности явления или процесса, их основных закономерностей.[5] При проведении иллюстративной лабораторно-практической работы вводный инструктаж направлен на раскрытие взаимосвязи данной работы с материалом, изученным на предшествующих уроках. Для вводного инструктажа опрос учащихся по пройденному материалу, четкое определение выводов, закономерностей, правил, которые лежат в основе тех процессов, которые будут воспроизводиться в ходе лабораторно-практической работы .

Большое влияние на методику проведения вводного инструктажа оказывает организация работы учащихся. При фронтальном проведении лабораторнопрактической работы преподаватель делает подробный инструктаж у устной форме для всей группы обучающихся. Основу устного инструктажа составляет сочетание объяснения и показа приемов выполнения лабораторно-практической работы. Дело в том, что ориентировочной основой правильного выполнения действий для учащихся зачастую является конкретный образец этих действий, которому они подражают и с которым сравнивают свои действия в ходе выполнения работы. Такую ориентировочную сторону деятельности преподаватель формирует у учащихся, производя показ приемов .

К сожалению, многие преподаватели при проведении вводных инструктажей к лабораторно-практическим работам не придают должного значения методически грамотному показу приемов. Для преподаватель нет ничего сложного, нового в тех приемах, которые составляют содержание действий, выполняемых в ходе лабораторно-практической работы. Отсюда и пониженное внимание в этому элементу инструктажа. Для учащегося же все новое (будь то простое или сложное) – трудное, непривычное, и тут он особенно нуждается в руководстве .

Для более четкого и яркого восприятия приемов учащимися необходимо сложные приемы разделить на более мелкие и показывать их каждый в отдельности, делать остановки в наиболее характерных моментах. Важно обеспечить хорошую видимость для студентов при показе. Показывая приемы, необходимо давать соответствующие пояснения. Основная цель пояснений – раскрыть «невидимую» сторону показываемого, помочь учащимся лучше разобраться в особенностях движений, действий, но не комментировать то, что хорошо видно и понятно без слов .

При нефронтальной организации лабораторно-практических работ преподаватель не имеет возможности проводить подробный вводный инструктаж для всех учащихся.

В этом случае на первом уроке (в соответствии с графиком проведения лабораторно-практических работ) на вводный инструктаж отводиться 15-20 мин и рассматриваются следующие вопросы:

1. Цель лабораторно-практических работ .

2. Ознакомление учащихся с графиком проведения работ .

3. Краткое ознакомление с лабораторией, рабочими местами .

4. Правила поведения учащихся в лаборатории .

5. Правила безопасности при выполнении работ .

6. Организация рабочего места учащихся .

7. Порядок получения и выполнения заданий, записи данных, оформления результатов и составления отчета .

8. Выдача заданий к очередным лабораторно-практическим работам .

9. Ответы на вопросы учащихся по заданиям-инструкциям [5] .

На следующих занятиях на вводный инструктаж отводится 5-10 мин и проводится он в такой последовательности:

1. Распределение звеньев по рабочим местам в соответствии с графиком проведения работ .

2. Выдача заданий звеньям на выполнение очередных лабораторнопрактических работ .

3. Объяснение особенностей выполнения лабораторно-0практических работ на данном занятии .

4. Разъяснение ошибок, имевших место на предыдущих занятиях, их причин и способов устранения .

5. Ответы на вопросы учащихся по заданиям-инструкциям .

При проведении нефронтальных, а также сложных и длительных фронтальных лабораторно-практических работ большое значение имеет письменное инструктирование учащихся, в частности в виде заданий-инструкций .

В такой инструкции формулируются тема и цель лабораторно-практической работы; проводиться перечень оборудования для ее выполнения: даются указания по оформлению результатов работы; описывается весь ход работы и указываются меры предосторожности, которые нужно соблюдать. Для общетехнических предметов, задания-инструкции издаются централизованно, для специальных предметов обычно разрабатываются преподавателями и утверждаются методическими комиссиями[5] .

Руководство выполнением лабораторно-практической работы преподаватель осуществляет в форме текущего инструктирования в процессе обходов рабочих мест. При этом преподаватель контролирует ход работы, помогает учащимся справиться с возникшими затруднениями и неполадками, отвечает на их вопросы. Иногда он сам задает вопросы, чтобы поверить, насколько сознательно учащиеся выполняют работу. Преподаватель вмешивается в работу учащихся только в тех случаях, если видит, что она пошла ясно по неправильному пути или учащийся нарушает правила безопасности .

В процессе текущего инструктажа, оказывая помощь одному звену или учащемуся, преподавателю ни в коем случае не следует упускать из поля зрения остальных. Наблюдая за действиями учащихся и не опекая по мелочам, преподаватель обязан обеспечить самостоятельность их работы. Помощь учащимся не должна превращаться в подсказку. Если у учащегося возникли затруднения, необходимо путем наводящих вопросов добиться, чтобы он сам понял причины неполадок и нашел способы решения их устранения. Если учащийся испытывает затруднения в обращении с приборами или инструментами, необходимо еще раз показать ему соответствующие приемы и предложить повторить их .

При выполнении сложных лабораторно-практических работ полезно проводить на определенном этапе промежуточный контроль выполненной учащимися части работы .

Если лабораторно-практическая работы выполняется звеньями, необходимо следить, чтобы в роботе принимали участие все члены звена. В звене работа должна быть распределена таким образом, чтобы у каждого были определенные обязанности. Например, один устанавливает заданные параметры, третий ведет их записи, другой следит за показанием приборов. В ходе работы учащиеся меняются ролями, чтобы каждый выполнил вес элементы задания .

Работа учащегося или звена начинается с анализа задания и изучения его выполнения. Затем, подготовив все необходимое и тщательно организовав рабочее место, учащиеся приступают к выполнению отдельных этапов задания, производят необходимые расчеты, записи, формулируют выводы .

В ходе лабораторно-практической работы необходимо следить за выполнением указаний, сделанных во время вводного инструктажа, соблюдением техники безопасности, организацией рабочего места. Особое внимание необходимо обращать на культуру труда учащихся, которая проявляется прежде всего в безупречном выполнении правил поведения в лаборатории. Не сдерживая инициативы учащихся, нужно приучить их работать под руководством преподавателя, это является важным, когда работа связана с электрическим током, химическими реактивами, огнем, газом, сжатым воздухом или с использованием дорогостоящей аппаратуры и приборов. Руководя ходом лабораторно-практических работ, необходимо добиваться выполнения каждой операции в назначенное время. Это обеспечит своевременное окончание всей работы. Часто, увлекаясь первыми операциями (подключение приборов, сборка схемы, настройка испытываемой машины и т.п.), учащиеся начинают спорить, выявлять причины неполадок и забывают о необходимости своевременного и тщательного выполнения основных операций, составляющих суть лабораторнопрактической работы. В таких случаях необходимо быстро решить спорные вопросы и указать учащимся на непроизводительную трату времени. Наблюдая за учащимися, преподаватель накапливает данные для оценки их работы [4] .

В передовых техникумах лаборатории оборудованы пультами управления, связанными с рабочими местами учащихся. Это обеспечивает более тесную обратную связь между учащимися и преподавателем, позволяет ему следить за работой учащихся и давать им необходимые текущие указания непосредственно со своего рабочего места .

При разработке методических указаний по выполнению лабораторных и практических работ следует учитывать, что они должны включать в себя следующие обязательные пункты:

- название лабораторной или практической работы;

- цели и задачи работы;

- оборудование, используемое в процессе выполнения работы;

- краткие теоретические сведения;

- порядок выполнения лабораторной и практической работы;

- требования к выполнению отчета по проделанной работе;

- контрольные вопросы .

Фрагменты разработанных методических указаний по выполнению лабораторных работ и практических занятий представлены в Приложениях А и Б, соответственно .

2.3. Разработка методических указаний по выполнению курсового проекта дисциплины «Металлургия тяжелых цветных металлов»

Курсовой проект – это самостоятельная учебная научно-методическая работа студентов средних и высших учебных учреждений, выполняемая под руководством преподавателя по общенаучным и специальным предметам учебного плана. Имеет целью развитие у студентов навыков самостоятельной творческой работы, овладение методами современных научных исследований, углублённое изучение какого-либо вопроса, темы, раздела учебной дисциплины (включая изучение литературы и источников) .

Методические указания должны включать в себя:

- цель и задачи курсового проекта;

- общие методические указания;

- рекомендуемый план выполнения и защиты курсового проекта;

- задания для выполнения курсовых проектов список использованных источников (основная и дополнительная литература, интернет – ресурсы) Фрагмент разработанных методических указаний по выполнению курсового проекта представлен в Приложение В .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Происходящие в современном российском обществе изменения требуют качественного преобразования характере и содержания труда: повышения уровня конкурентоспособности работников в разных сферах производственной деятельности, социально-профессиональной мобильности .

Среднее профессиональное образование должно быть направлено прежде всего на удовлетворение потребности экономики. Данная ситуация требует переосмысления ключевых методологических подходов к проектированию и реализации образовательного процесса в средних специальных образовательных учреждениях. В подготовке обучающегося важнейшую роль приобретает ориентация на личность и компетентность .

Суть образовательного процесса в условиях компетентностного подхода – создание ситуаций и поддержка действий, которые могут привести к формированию той, или иной компетенции. Компетентностный подход – попытка привести среднее профессиональное образование в соответствие с требованиями рынка труда, с запросами общества и личности. В настоящий момент перед российскими ссузами на первый план выдвигается задача пересмотра образовательных программ с учетом требований профессионального стандарта .

Целью выпускной квалификационной работы является – разработка учебнометодического обеспечения для обучения техников при подготовке по специальности 22.02.02. «Металлургия цветных металлов» по дисциплине МДК 01.02. «Металлургия тяжелых цветных металлов» .

В выпускной квалификационной работе, с учетом поставленной цели, было разработано учебно-методическое обеспечение для техников при подготовке по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов» по дисциплине

МДК 01.02. «Металлургия тяжелых цветных металлов», включающего:

- лабораторные работы и методические указания к их выполнению по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов»;

- практические задания и методические указания к их выполнению по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов»;

- курсовая работа и методические указания к её выполнению по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов»;

- экзаменационные билеты по дисциплине «Металлургия тяжелых цветных металлов» .

Для достижения поставленной цели был проведен анализ требований Федерального государственного образовательного стандарта специального профессионального образования по специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов» и требований профессионального стандарта по родственной специальности «Плавильщик цветных металлов»; проведен анализ научнометодической литературы по основным формам обучения; определен перечень компетенций техников среднего профессионального образования металлургической специализации с учетом требований профессионального стандарта .

В процессе выполнения выпускной квалификационной работы поставленные задачи были выполнены, цели реализованы .

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Дирвук, Е. П. Методическое обеспечение учебного занятия в учреждениях профессионально- технического и среднего специального образования : методическое пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 1-08 01 01 «Профессиональное обучение» / Е. П. Дирвук, А. А .

Плевко. – Минск : БНТУ, 2013. – 131 с .

2. Профессиональный стандарт «Плавильщик цветных металлов и сплавов»

3. Рабочая программа дисциплины МДК 01.02. «Металлургия тяжелых цветных металлов» - Екатеринбург: УГК им. И.И. Ползунова, 2012. – 66 с .

4. Скакун В.А. Методика преподавания специальных и общетехнических предметов (в схемах и таблицах): учебное пособие для нач. проф. образования / В.А. Скакун. – 4-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 128 с .

5.Скакун, В.А. Преподавание общетехнических и специальных предметов в средних ПТУ/ В.А. Скакун. – М.: Высш. шк., 1987. – 272с .

6. Скакун, В.А. Организация и методика профессионального обучения:

Учебное пособие / В.А. Скакун. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2007. – 336 с .

7. Учебный план программы подготовки специалистов среднего звена среднего профессионального образования базовой подготовки по специальности 22.02.02. «Металлургия цветных металлов» - Екатеринбург: УГК им. И.И .

Ползунова, 2015. – 15 с .

8. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего профессионального образования 22.02.02 «Металлургия цветных металлов» от 21.04.2014 г. №356

9. Федеральный закон «Об образовании в Российской Федерации» от 29.10.2013 г. №1199 [Текст]. – М.:

- Омега-Л., 2014. - 134 с .

10. Профессиональная педагогика: Учебник для студентов, обучающихся по педагогическим специальностям и направлениям. Под ред. С.Я. Батышева, А.М .

Новикова. Издание 3-е переработанное. М.: Из-во ЭГВЕС, 2009. – 456 с .

Приложение А

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ

имени И.И.ПОЛЗУНОВА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

МДК 01.02. МЕТАЛЛУРГИЯ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ (УКРУПНЕННОЙ ГРУППЫ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ)

–  –  –

Целью выполнения лабораторных работ является необходимость овладения студентами методикой исследования различных металлургических процессов, планированием эксперимента, техникой обработки экспериментальных данных .

В задачи лабораторных работ входит приобретение практических знаний и навыков по расчету технологического процесса металлургического производства с изучением лабораторного оборудования .

Для допуска к экзамену студенту необходимо получить положительные результаты за текущую работу в семестре. Трудоемкость текущей работы в семестре составляет 60 % от семестровой трудоемкости дисциплины. Остальные 40 % трудоемкости приходится на экзамен. При этом на долю практических занятий приходится 15 % от текущей семестровой трудоемкости дисциплины .

Методика проведения лабораторных занятий заключается в следующем:

– выполнение лабораторной работы в соответствии с требуемым порядком;

– проведение необходимых анализов и расчетов и оформление отчета по лабораторной работе;

– защита отчета на следующем лабораторном занятии .

Студенту необходимо:

– ознакомиться с темой лабораторного занятия, его целями и задачами;

– изучить краткие теоретические сведения, необходимые для выполнения задания;

– ознакомиться с методикой и правилами выполнения работы;

– получить у преподавателя задание на выполнение работы;

– ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы;

– ознакомиться с требованиями к отчету по лабораторной работе .

Результаты, полученные в ходе лабораторной работы, заносятся в рабочую тетрадь. На основании полученных результатов производятся необходимые расчеты, строятся графики и делаются выводы по работе. Вся эта информация должна быть отражена в отчете по лабораторной работе. Своевременность и правильность выполнения лабораторных работ учитывается при аттестации студентов по дисциплине .

–  –  –

Выполнение нижеследующих практических работ поможет студентам овладеть методикой исследования различных металлургических процессов, планированием эксперимента, техникой обработки экспериментальных данных, приобрести навыки работы с лабораторным оборудованием .

Примечание. Условные обозначения: ВЛР – выполнение практической работы; ЗПР – защита практической работы .

Полученные на практических занятиях знания и умения необходимы для формирования следующих компетенций:

инструментальных (ИК):

– уметь проводить расчеты и делать выводы .

общепрофессиональных (ОПК):

– уметь сочетать теорию и практику для решения инженерных задач;

– выполнять элементы проектов;

– обосновывать выбор оборудования для осуществления технологических процессов .

специальных профессиональных (СПК):

– уметь корректировать технологические процессы;

– уметь управлять технологическими процессами;

– уметь выявлять объекты для улучшения технологии .

Лабораторная работа складывается из следующих этапов: самостоятельная подготовка к работе, получение к ней допуска, выполнение экспериментальной части, обработка результатов, оформление отчета и его защита .

Самостоятельная подготовка предполагает изучение теории вопроса по рекомендуемой литературе, других материалов, знакомство с данным практикумом после выполнения экспериментальной части студенты составляют отчет, который должен содержать цель и формулировку работы, краткие теоретические сведения, необходимые расчеты, краткое описание методики выполнения экспериментов, таблицы для занесения в них экспериментальных данных (всего 5–6 страниц) .

Отчет по лабораторной работе необходимо оформлять в соответствии с принятыми в университете правилами и требованиями. Отчет по лабораторной работе защищается на следующем занятии в соответствии с графиком учебного процесса .

Студент выполняет экспериментальную часть работы с учетом методических рекомендаций, соблюдая меры техники безопасности при работе на лабораторном оборудовании .

Полученные студентом экспериментальные данные проверяются преподавателем и используются при составлении отчета. На основании полученных результатов и необходимых расчетов делаются выводы по работе .

Отчет с обработанными результатами, выводами и эскизами или графиками представляется к защите. Во время защиты отчета студент должен дать ответы на вопросы теоретического, методического и практического характера по данной работе .

Студент не допускается к выполнению следующей работы, если имеет две незащищенные работы .

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа 1 .

Продукты пирометаллургического производства меди и никеля Цель. Закрепление знаний по технологическим схемам получения меди и никеля пирометаллургическими способами, знакомство с продуктами пирометаллургических процессов .

Задачи. Овладеть навыками обоснования предлагаемой технологической схемы металлургической переработки различных видов медного и никелевого сырья; научиться анализировать технико-экономические показатели процессов .

Теоретические сведения В мировой практике переработка медного и никелевого рудного сырья осуществляется как пиро-, так и гидрометаллургическими способами. За рубежом пирометаллургическим способом производят около 85 % от общего выпуска меди и около 60 % никеля. На отечественных предприятиях доля меди и никеля, производимых по пирометаллургической технологии, еще выше .

Принципиальные технологические схемы получения меди и никеля пирометаллургическими методами приведены на рис.1.1, рис.1.2, рис.1.3 .

Рис. 1.1. Принципиальная технологическая схема пирометаллургии меди Окисленная никелевая руда (ОНР) Рис. 1.2. Принципиальная технологическая схема переработки ОНР Медно-никелевая руда Рис. 1.3. Принципиальная технологическая схема переработки сульфидных медно-никелевых руд Пирометаллургическая технология производства меди и никеля в подавляющем большинстве случаев предусматривает применение плавки рудного сырья на штейн, обеспечивающей наиболее полное отделение цветных и благородных металлов от пустой породы и части железа, которые переходят в шлак .

Для переработки окисленных никелевых руд применяют также восстановительную плавку на ферроникель .

Современная пирометаллургическая технология переработки медного и никелевого сырья, основанная на плавке на штейн, включает, кроме того, следующие пирометаллургические процессы:

– конвертирование штейнов;

– огневое рафинирование меди;

– окислительный обжиг никелевого файнштейна;

– восстановительную плавку закиси никеля на товарный или черновой никель .

Рассмотрим более подробно технологические схемы производства меди и никеля .

Пирометаллургическая технология производства меди из сульфидногосырья

Сульфидные медные руды имеют комплексный характер и низкое содержание меди, в связи с этим их непосредственная металлургическая переработка невыгодна. Руду подвергают селективному флотационному обогащению. Основным продуктом обогащения медных руд являются медные концентраты, содержащие до 50 % меди, чаще – от 10 до 30 %. Извлечение меди в концентрат при флотации колеблется от 80 до 95 %. Отходами обогащения являются отвальные хвосты .

Медные руды и получаемые при их обогащении концентраты имеют одинаковый минералогический состав и отличаются лишь количественными соотношениями между различными минералами. Следовательно, физикохимические основы их металлургической переработки будут совершенно одинаковы. Состав различных медных концентратов приведен в табл. 1.1 .

–  –  –

Современная пирометаллургия меди, несмотря, на принципиальную общность используемых различными предприятиями технологических схем, предусматривает несколько вариантов (I–IV) ее практического осуществления (рис. 1.1) .

Как следует из рис. 1.1, технология получения черновой меди характеризуется многостадийностью (за исключением варианта IV, предусматривающего непосредственную плавку концентратов на черновую медь) .

В каждой из последовательно проводимых технологических операций постепенно повышают концентрацию меди в основном металлсодержащем продукте за счет отделения пустой породы и сопутствующих элементов, главным образом железа и серы. На практике удаление железа и серы осуществляют за счет их окисления в три (обжиг, плавка, конвертирование), в две (плавка, конвертирование) или в одну стадии .

Наиболее распространенная до настоящего времени технология предусматривает обязательное использование следующих металлургических процессов: плавка на штейн, конвертирование медного штейна, огневое и электролитическое рафинирование меди. В ряде случаев перед плавкой на штейн проводят предварительный окислительный обжиг сульфидного сырья .

Плавку на штейн медных руд и концентратов – основной технологический процесс – можно проводить практически любым видом рудных плавок .

В современной металлургии меди для ее осуществления используют отражательные, рудно-термические (электрические) и шахтные печи, а также автогенные процессы нескольких разновидностей .

Вследствие низкого содержания меди и комплексного характера руд непосредственная металлургическая переработка такого сырья экономически нецелесообразна, поэтому их подвергают селективному флотационному обогащению с получением концентратов. Флотационные концентраты имеют крупность частиц 74 мкм и влажность 8–12 % .

Обжиг в металлургии меди используют при переработке высокосернистых бедных по меди концентратов и руд. Цель обжига состоит в удалении части серы и окислении некоторого количества железа для перевода их оксидов в шлак при последующей плавке. В шихту обжига, как правило, вводят флюсующие добавки (кварц, известняк) для получения шлака выбранного состава. При обжиге решаются и другие задачи: получение газов, пригодных для получения серной кислоты, усреднение, разогрев шихты (быстрее плавится) .

Полнота обжига определяется величиной десульфуризации (Д), т. е .

отношением количества серы, удаленной в газы, к ее первоначальному содержанию в шихте. Десульфуризацию выражают в процентах. При Д = 100 % обожженный материал будет полностью состоять из оксидов и при последующей плавке штейн не получится. Поэтому обжиг проводят частично с тем, чтобы получит штейн, содержащий не менее 25–30 % меди .

В шахтных печах можно перерабатывать только кусковой материал; в этом случае проводят окислительный обжиг со спеканием на агломерационных машинах – агломерирующий обжиг .

Плавка на штейн является одним из важнейших переделов технологической схемы пирометаллургического способа получения меди. Основная задача передела – максимально высокое извлечение цветных металлов. Современные процессы плавки обеспечивают извлечение до 94–98 % меди .

Другая важная задача состоит в осуществлении процесса с минимальными затратами энергии.

Применяют следующие виды плавки на штейн:

1. Отражательная плавка сырых (необожженных) концентратов или огарка .

2. Плавка в рудно-термических электрических печах .

3. Плавка в шахтных печах руды или концентрата после предварительного окускования путем брикетирования или агломерации .

4. Кислородно-факельная плавка (КФП) .

5. Взвешенная (финская) плавка («Оутокумпу») .

6. Плавка Ванюкова .

Отражательная плавка – это традиционный способ переработки богатых сульфидных и карбонатных руд, обожженных и необожженных (сырых) флотационных концентратов. В печи перерабатывают также конвертерные шлаки, оборотные пыли. В качестве топлива используют природный газ, мазут, угольную пыль. В мировой практике примерно 35 % меди получают с использованием отражательной плавки .

Основной целью отражательной плавки медьсодержащего сырья является расплавление шихты с получением штейна и шлака, обеспечивающее максимальный перевод в штейн меди и сопутствующих ценных компонентов (например, золота и серебра), и ошлакование пустой породы .

Содержание меди в штейне колеблется от 20 до 60 % и зависит в основном от состава шихты, поскольку регулировать состав штейна невозможно .

Шлака образуется в 1,1–1,5 раза больше, чем штейна. Состав шлака, %: 30– 46 SiO 2 ; 32–46 FeO; до 15 СаО; до 12 Al 2 O 3 .

Отражательная плавка имеет ряд недостатков: низкая удельная производительность; высокий расход топлива; низкий тепловой КПД; трудности утилизации бедных серосодержащих газов; высокий расход огнеупоров .

Плавка в рудно-термических электрических печах. Принципиальное отличие электроплавки состоит в том, что шихта в печи плавится за счет джоулева тепла, выделяющегося при пропускании электрического тока через шлаковый расплав. Перед плавкой сырье нуждается в сушке. Для плавки медного сырья используют шестиэлектродные электропечи. Удельная производительность электрических печей выше, чем производительность отражательных печей, и достигает 13 т/м2 в сутки, для электроплавки характерен невысокий выход шлака и меньшие абсолютные потери с ним металлов. Расход электроэнергии при электроплавке медных концентратов зависит от их состава и влажности и колеблется от 380 до 550 кВтч/т шихты .

Электропечи целесообразно использовать для тугоплавких концентратов, богатых медью и бедных по сере, в районах с дешевой электроэнергией .

Доля электроплавки в общем объеме производства меди не превышает 5 % .

Плавка в шахтных печах – это наиболее старый способ плавки на штейн .

В шахтных печах можно перерабатывать только кусковой материал (20–100 мм) для обеспечения газопроницаемости столба шихты .

В производстве меди используют следующие разновидности шахтной плавки: восстановительная, пиритная, полупиритная, медно-серная .

Восстановительную плавку используют для переработки окисленного или вторичного сырья (медный, латунный лом, стружка, шлаки литейные и рафинировочные) .

Пиритная плавка пригодна для переработки высокосернистых руд, содержащих более 75 % пирита (около 40–42 % серы). Такой материал теоретически может плавиться без топлива. Тепло выделяется при окислении пирита и халькопирита. Теплотворная способность высокосернистой шихты составляет 5000–6000 кДж/кг (1 кг FeS; энергетически эквивалентен 0,2 кг кокса) .

Из-за отсутствия богатых колчеданных руд пиритная плавка потеряла свое практическое значение, но она является прототипом современных автогенных процессов, и на ее основе были разработаны полупиритная и медно-серная плавки .

Полупиритную плавку проводят, если в шихте недостаточно сульфидов для автогенности плавки, а недостаток тепла компенсируют добавкой кокса .

При полупиритной плавке получают штейны, содержащие 15– 0 % меди;

шлаки содержат, %: 35–40 SiO 2 ; 45–60 FeO; 3–2 CaO; 0,3–3,5 Сu. Расход кокса 5– 12 % массы шихты, степень десульфуризации 60–75 %; удельный проплав – 60– 120 т/м2 в сутки .

представляет собой пиритную плавку Медно-серная плавка высокосернистых руд в комбинации со специальной обработкой печных газов с целью получения серы в элементном состоянии .

Шахтная плавка – интенсивный и сравнительно дешевый процесс .

Конструкция печей проста, характерен низкий расход огнеупоров, невысокий расход топлива. Применение шахтной плавки ограничено отсутствием кускового рудного сырья и низкой степенью комплексности его использования .

Традиционные технологические схемы переработки сульфидного сырья перестали удовлетворять требованиям по охране окружающей среды, а увеличение затрат на сырье, топливо, заработную плату, капитальные вложения привели к снижению экономической эффективности производства цветных металлов .

Новые технологические процессы основаны на использовании тепла, выделяющегося при окислении сульфидов. Такие процессы получили название автогенных плавок. Принцип автогенности использовался ранее (пиритная плавка) и широко применяется в традиционных технологиях (окислительный обжиг, конвертирование штейнов) .

Сульфидные концентраты относятся к низкоэнергетическим видам топлива .

Для их автогенной переработки требуются или подогрев дутья, или его обогащение кислородом. Оба эти приема широко используются в практике .

Развитие автогенных процессов привело к созданию двух способов их реализации, отличающихся местом окисления и плавки сульфидов; взвешенная плавка и плавка в расплаве. В первом случае окислительные процессы протекают в шихтово - дутьевом факеле, а формирование фаз завершается в жидкой ванне, куда попадают расплавленные частицы шихты. При плавке в расплаве окислительное дутье и шихту подают в ванну расплава, где происходит окисление и формирование фаз .

Кислородно-факельная плавка (КФП) – полностью автогенный процесс плавки медных концентратов в факеле с использованием в качестве окислителя технологического кислорода (95 % О 2 ). В печи сжигают сухую сульфидную шихту в горизонтальном факеле. Значительная часть сульфидов меди и железа окисляется, образуется много магнетита, получают богатые по меди шлаки. При плавке получают штейн с содержанием 50–55 % меди .

Газы удаляются через газоход в центре печи. Они содержат 60–80 % SO2; их используют для производства жидкого диоксида серы или серной кислоты .

Производительность печи 10–12 т/(м2сут). Для процесса КФП характерно выделение большого количества избыточного тепла, поэтому стены, свод и газоход имеют водоохлаждаемые кессоны .

Взвешенная (финская) плавка. Этот процесс разработан фирмой «Оутокумпу» и в настоящее время является наиболее аппаратурно и технологически отработанным и распространенным. Его используют во многих странах мира для переработки медных, никелевых и пиритных концентратов .

Плавку осуществляют на подогретом до 450–500°С воздушном дутье или на дутье, обогащенном кислородом до 30–50 %. Используют и комбинированное дутье .

При плавке получают штейн с содержанием меди 50–60 %, шлаки, содержащие 0,7–2,0 % меди, и газы (14–16 % SO 2 ), используемые для производства серной кислоты или элементной серы .

Шлаки подвергают обеднению флотацией, электроплавкой или обработкой пиритом. Производительность печей достигает 1500 т/сут шихты или 8–10 т/(м2сут) .

Плавка Ванюкова (ПВ). В ней используется принцип плавки в жидкой ванне. Сырье непрерывно загружают на поверхность расплава, барботируемого кислородсодержащим газом. Плавка и окисление сульфидов происходит в расплаве шлака (а не штейна!). Плоскость сечения печи в области фурм делит внутренний объем печи на две части: верхнюю надфурменную (барботируемую) и нижнюю подфурменную, где расплав находится в сравнительно спо-койном состоянии. Физико-химические процессы формирования штейна, шлака, укрупнение частиц штейна осуществляются в надфурменной зоне .

Крупные капли сульфидов оседают в слое шлака, и в подфурменной зоне образуются слои шлака и штейна. Продукты плавки непрерывно выпускают через соответствующие сифоны в противоположных сторонах печи .

Для плавки пригодна шихта различной крупности: и флотоконцентраты, и кусковый материал крупностью до 50 мм. Влажность шихты может достигать 10 %. Автогенность процесса регулируют содержанием кислорода в дутье, которое находится в пределах 40–70 %. Отходящие газы (40–60 % SО 2 ) используют в производстве серной кислоты. В связи с тем, что шихта плавится в шлако штейновой эмульсии, пылевынос не превышает 1 % .

Удельная производительность агрегата достигает 80 т/(м2 сут) .

Содержание меди в шлаках составляет 0,01 % от содержания в штейне .

Оценивая различные способы плавки сульфидных медных шихт, можно констатировать, что традиционные методы плавки в отражательных, электрических и шахтных печах теряют свое значение .

Получают распространение новые прогрессивные автогенные или полуавтогенные процессы, позволяющие использовать для плавления шихты теплотворную способность сульфидов, сокращают или полностью исключают использование посторонних источников энергии. Эти процессы имеют повышенную удельную производительность, увеличивают степень использования серы, сокращают капитальные и эксплуатационные затраты, снижают загрязнение окружающей среды .

Автогенные процессы проводят путем окисления сульфидов во взвешенном состоянии (в факеле) или после их предварительного расплавления (в расплавах) .

Плавка во взвешенном состоянии предусматривает специальную подготовку шихты по гранулометрическому составу и влажности. Для процессов плавки во взвешенном состоянии характерны относительно невысокая производительность (не более 10 т/(м2сут) и большой пылевынос (до 10 %) .

Процессы, основанные на окислительном плавлении в расплавах, более производительны, не требуют глубокой сушки шихты, ее измельчения и поэтому получают все большее распространение. Автогенные процессы позволяют получать богатые штейны, содержащие от 40 до 75 % меди и даже черновую медь .

Как правило, при этом получают богатые по меди шлаки, которые обедняют в отдельных электропечах или флотацией специально охлажденного тонкоизмельченного шлака .

Любой вид плавки заканчивается получением промежуточного продукта – медного штейна. Содержание основных компонентов в штейнах колеблется в следующих пределах: меди от 8–12 до 65–75 %; железа от 2–4 до 44–46 %; серы 24–26 %. Кроме меди, серы и железа, штейны содержат ряд сопутствующих ценных элементов и вредных примесей .

Конвертирование штейнов. Цель конвертирования состоит в окислении сульфидов и части примесей, их ошлаковании в присутствии кварцевого флюса и получении черновой меди .

Технологически конвертирование состоит из двух периодов. Первый период заключается в получении белого матта (белого штейна) – расплава Cu 2 S. Для этого расплав продувают воздухом в присутствии кварцевого флюса .

Образующийся шлак сливают, и заливают новые порции штейна. Так поступают до тех пор, пока в конвертере не накопится нужное количество Cu 2 S (примерно 0,8 от емкости аппарата). Температура расплава в конвертере составляет 1200– 1280 °С .

Повышение температуры приводит к повышенному износу футеровки, поэтому ее регулируют загрузкой в конвертер холодных материалов (твердый штейн, обороты, вторичное сырье, цементная медь, гранулированные концентраты). Чем беднее штейн по меди (больше сульфида железа), тем больше выделяется тепла и требуется больше холодных материалов .

Часть железа переокисляется до магнетита (Fe 3 O 4 ), что приводит к повышенному содержанию в шлаках меди. Обычно это 1,5–3,0 %, и конвертерные шлаки с целью до извлечения меди возвращают в оборот (в плавку на штейн) либо подвергают самостоятельной переработке .

Продолжительность первого периода определяется содержанием меди в штейне и количеством подаваемого воздуха (на 1 кг FeS требуется 2 м3 воздуха) .

Продуктами первого периода являются конвертерный шлак, газы и белый штейн (78–80 % меди) .

Второй период – получение черновой меди включает окисление сульфида меди и взаимодействие оксида меди с ее сульфидом. Второй период протекает непрерывно, он более напряжен в тепловом отношении, поэтому его проводят без остановок и без добавок каких-либо холодных материалов .

Для конвертирования применяют горизонтальные конвертеры .

В процессе конвертирования медных штейнов получают черновую медь, конвертерные шлаки, оборотную конвертерную пыль и газы .

Черновая медь является конечной продукцией процесса конвертирования медных штейнов. Содержание меди в черновой меди составляет 97,5–99 %. Наряду с этим, в ней содержится ряд примесей: никель, железо, сера, селен, теллур, драгоценные металлы, а также газы (диоксид серы, кислород, азот) .

Примеси находятся в черновой меди в растворенном состоянии как в свободном виде (никель, азот), так и в форме химических соединений (Cu 2 S, Cu 2 O, SO 2 и т. д.) .

Плотность чистой электролитной меди 8,9 т/м3, температура плавления 1083 о С. Никель повышает температуру плавления меди, остальные примеси, в тех количествах, в которых они присутствуют в черновой меди, как правило, снижают ее плотность и температуру плавления. Химический состав черновой меди приведен в табл. 1.2 .

–  –  –

Таблица 1.5 - Химический состав конвертерной пыли Наименование Массовая доля, % продукта Никель Медь Кобальт Железо Сера Sio 2 Конвертерная пыль 13,0–15,0 9,0–15,0 0,40–0,65 11,0–13,0 10,0–12,0 19,0–20,0 никелевого конвертирования Конвертерная пыль 5,0 29,9 – 3,1 15,0 – медного конвертирования Отходящие газы конвертеров содержат сернистый газ SO2, азот N2, неиспользованный кислород воздуха и незначительное количество серного газа SO3 .

Черновая медь обычно содержит, %: 97,5–99,5 Сu; 0,03–0,35 S; 0,01–0,1 Fe;

0,1–0,5 Ni; 0,05–0,26 Pb; 0,03–0,3 As; 0,03–0,2 Sb; до 0,05 Bi; до 0,1 Sn; до 0,03 Zn;

до 0,1 Se и Те; 0,1 Os; 0,003–0,04 (30–400 г/т) Au; 0,002–0,3 (20–3000 г/т) Ag .

Для непосредственного технического применения черновая медь не пригодна, и поэтому ее обязательно подвергают рафинированию с целью очистки от вредных примесей и попутного извлечения благородных металлов, селена и теллура. Рафинирование меди проводят в два этапа – огневое и электролитическое .

Цель операции огневого рафинирования – подготовить черновую медь к электролитическому рафинированию, т. е. удалить вредные примеси (кислород, серу, железо, никель, цинк, свинец, мышьяк, сурьму, растворенные газы) и получить отливки меди в форме плотных ровных пластин постоянной массы. В результате огневого рафинирования содержание меди в анодах повышается до 99,4–99,6 %. Огневое рафинирование осуществляют продувкой расплава воздухом .

Огневое рафинирование меди – периодический процесс; он состоит из следующих стадий: загрузка печи, плавление твердой меди или разогрев жидкой, окисление меди и съем шлака, восстановление (дразнение) и разливка анодной меди .

В конце окислительной продувки шлаки удаляют из печи; они содержат до 50 % меди, их выход 1–2 % от массы меди .

Продутая воздухом медь содержит остатки оксидов меди и газовые включения, их удаляют при восстановительной обработке расплава («дразнений»

на плотность и ковкость) .

Основная цель электролитического рафинирования – получение меди, удовлетворяющей по электропроводности требованиям международного стандарта (1,72410–6 Омсм). Такая медь содержит обычно более 99,96 % меди, около 0,02 % кислорода и 0,02 % нормируемых в сумме девяти примесей .

Дополнительная задача – концентрирование селена, теллура, золота и серебра в богатый полупродукт – шлам .

Пирометаллургическая технология переработки окисленных никелевых руд Основным сырьем для производства никеля являются окисленные никелевые и сульфидные медно-никелевые руды. Окисленные никелевые руды являются рудами вторичного происхождения. Они содержат незначительное количество никеля – от десятых долей до 1,53,5 %. В основном эти руды состоят из пустой породы. В рудах обязательно содержится кобальт. Отношения никеля к кобальту в них составляет (2540) : 1. Состав окисленных никелевых руд приведен в табл. 1.6 .

Таблица 1.6 - Состав окисленных никелевых руд России Месторождение и Прикрепление к Содержание в сухой руде, % тип руды заводу Ni Co SiO 2 Fe MgO Al 2 O 3 Cr 2 O 3 Кимперсайское Южуралникель 1,15 0,04 44 17 10 5 1,3 Буруктальское Южуралникель 0,84 0,08 41 23 10 4 1,3 Сахаринское Южуралникель 1,1 0,05 44 17 8 4 1,5 Черемшанское Уфалейникель 1,26 0,04 46 20 9 6 0,7 Рогожское Уфалейникель 0,82 0,07 23 41 11 8 – Синарское Уфалейникель 1,07 0,05 33 33 11 7 1– Серовское Уфалейникель 1,09 0,06 40 22 12 6 1,2 Липовское Режский завод 1,2 0,05 45 14 8 10 0,5 По внешнему виду окисленные никелевые руды похожи на глину .

Для них характерно пористое, рыхлое строение, малая механическая прочность кусков, высокая гигроскопичность. Такое физико-химическое состояние окисленных никелевых руд делает невозможным механическое вскрытие индивидуальных минералов, содержащих никель, и, следовательно, их отделение от пустой породы при обогащении традиционными методами .

Из-за отсутствия рациональных методов обогащения, окисленные никелевые руды поступают непосредственно в металлургическую переработку .

В России окисленные никелевые руды перерабатывают по схеме (рис. 1.2) с использованием шахтных печей. Из-за неоднородности их состава руду разных сортов смешивают – усредняют. Шахтная печь способна перерабатывать прочную, кусковую шихту, поэтому перед плавкой руды окусковывают. Для этого используют два способа окускования: брикетирование или агломерацию .

Брикетирование – простая и дешевая операция, однако прочные брикеты удается получать только из железистых разновидностей руд; брикеты содержат влагу и газонепроницаемы .

Агломерация (спекание) – более сложный и дорогой процесс, но он позволяет получать хорошо подготовленный, пористый и достаточно прочный материал для шахтной плавки .

Шахтная плавка окисленных никелевых руд (брикетов или агломерата) заключается в максимальном переводе никеля в легкоплавкий богатый по никелю полупродукт – штейн .

В шахтной печи одновременно протекают процессы восстановления и образования сульфидов, поэтому плавку называют восстановительносульфидирующей .

Сульфиды никеля Ni 3 S 2 и железа FeS образуют штейн, в нем растворяются восстановленные металлический никель и железо (ферроникель), сульфиды меди и кобальта. Таким образом, по вещественному составу штейн состоит из Ni 3 S 2, FeS, Ni, Fe, Cu 2 S и CoS; он содержит, %: 16–20 Ni; 18–22 S; 0,5–1,0 Co; 55–60 Fe .

Степень металлизации штейна колеблется от 20 до 40 %, температура его плавления –1100 °С .

Оксиды пустой породы руды, флюсов, зола кокса сплавляются, взаимодействуют друг с другом и образуют шлак .

Количество шлака при плавке достигает 96–105 % от массы агломерата, его состав, %: 44–46 SiO 2 ; 8–12 MgO; 18–22 FeO; 4–10 Аl 2 О 3 ; 15–18 CaO; 1,5–2,0 Сr 2 О 3. Температура жидкоплавкости таких шлаков находится в интервале 1250– 1350 °С, плотность шлаков – 3,3–3,6 г/cм3 .

Газы шахтных печей очищают от пыли и направляют в атмосферу; пыли – на стадию подготовки шихты .

Никелевые штейны направляются на конвертирование. Цель передела – полный перевод железа в шлак, окисление части серы с получением файнштейна (богатого штейна). Сущность процесса состоит в продувке расплава воздухом в агрегатах, аналогичных конвертерам, используемым в металлургии меди, но меньших по емкости (20-40 т) .

Файнштейн, получаемый в результате конвертирования никелевого штейна, имеет следующий состав, %: 76–78 Ni; 18–19 S; 0,4 Co; 0,26 Fe; 2,5 Cu .

Второй продукт продувки никелевого штейна – конвертерный шлак. На заводах, перерабатывающих окисленную никелевую руду через восстановительно-сульфидирующую плавку и конвертирование, конвертерные шлаки служат сырьем для получения кобальта. Поэтому на таких заводах кобальт стремятся максимально перевести в конвертерный шлак. В настоящее время в конвертерный шлак переходит 90–95 % всего кобальта, поступающего со штейном, и 30–40 % от всего кобальта, поступающего с рудой .

Шлаки от конвертирования никелевых штейнов содержат заметно меньше магнетита (10–13 %) по сравнению с аналогичными расплавами медного и свинцового производства .

Конвертерные шлаки никелевых заводов отличаются от аналогичных шлаков медеплавильных заводов более высоким содержанием кремнезема (28–32 % против 23–27 %), окиси кальция и глинозема .

Плотность конвертерного шлака никелевого производства составляет 4,2– 4,5 т/м3, поверхностное натяжение 30–40 мкДж/см2 (300–400 эрг/см2) .

Ниже приведены средние составы конвертерных шлаков (табл. 1.7) .

Таблица 1.7 - Составы конвертерных шлаков Завод/Соединение Ni Co SiO 2 FeO Al 2 O 3 CaO MgO Уфалей 0,54 0,21 28,4 62,1 3,1 1,6 2,5 Южуралникель 1,2 0,3 26,0 63,2 2,7 3,2 2,4 Конвертерные шлаки поступают на переработку в электропечи для обеднения .

Выход пыли при конвертировании составляет 1–3 % от массы переработанного штейна. Содержание никеля в пыли 25–30 %. Газы содержат азот и диоксид серы (1,5–2,5 SO 2 ) .

Переработка никелевого файнштейна на огневой никель включает проведение двух стадий обжига и восстановительной электроплавки оксида никеля .

Цель окислительного обжига файнштейна – удаление серы до содержания не более 0,02 % и перевод никеля в NiO. Глубокое удаление серы требует высоких температур, а сульфид никеля – легкоплавкий (788 °С). Поэтому окисление проводят в две стадии. Вначале измельченный файнштейн обжигают в печах кипящего слоя (КС) и удаляют серу до остаточного содержания 1–1,5 %. Для повышения тугоплавкости материала файнштейн смешивают с оборотной пылью;

это дает возможность проводить обжиг при 950–1000 °С .

Огарок с температурой 700–800 °С поступает на сульфатохлорирующий обжиг в трубчатый реактор. К горячему огарку добавляют 10–15 % природного сильвинита (NaCI, KCl). Медь, присутствующая в огарке, образует водорастворимые соединения CuSO 4 и CuCI 2 в отличие от водонерастворимых оксидов железа, никеля и кобальта. Хлорированный огарок выщелачивают для перевода меди в подкисленный раствор. При этом обезвоживание огарка происходит на 75–80 %. Огарок после выщелачивания содержит не более 0,3–0,4 % Cu .

Обезвоженный огарок обжигают в трубчатой печи при температуре 1200– 1300 °С. Высокая температура и окислительная атмосфера позволяют снизить содержание серы до 0,02 % .

Из обжиговой печи огарок ссыпают в трубчатый реактор, куда подают 5–8 % нефтяного кокса. Используют тепло огарка для восстановления оксида никеля по реакции NiO + C = Ni + CO. Из реактора огарок выходит охлажденным и металлизированным с содержанием никеля 82–86 %, это упрощает и удешевляет его переработку в электропечи .

Электроплавка оксида никеля состоит из ряда операций: шихтовка с восстановителем, загрузка шихты и ее расплавление, доводка металла, выпуск и грануляция никеля .

Товарный огневой никель (марки Н-3) содержит не менее 98,6 % Ni; не более 0,6 % Сu и 0,1 % С. Извлечение никеля в гранулы составляет 98,0–98,6% .

Существенными недостатками схемы переработки окисленных никелевых руд являются многостадийность технологии, большой расход дорогого и дефицитного кокса, низкое извлечение никеля и кобальта, полная потеря железа .

Пирометаллургическая переработка сульфидных медно-никелевых руд Сульфидные медно-никелевые руды имеют сложный состав, технология их переработки предусматривает разделение никеля и меди, извлечение кобальта, драгоценных и редких металлов, использование серы для производства серной кислоты (см. рис. 1.3) .

Основным способом обогащения сульфидных медно-никелевых руд является флотация. Иногда флотационному обогащению предшествует магнитная сепарация, направленная на выделение пирротина в самостоятельный продукт. В табл. 1.8 приведены составы продуктов обогащения медно-никелевых руд .

Таблица 1.8 - Состав продуктов обогащения медно-никелевых руд, % Концентрат Сu Ni Fe S SiO 2 Коллективный 3,6–6,5 3,0–6,0 38–40 28–30 22–14 Медный 1,5–1,6 25–30 40–45 32–34 1–4 Никелевый 6,0–11,0 4–6 37–40 25–29 14–20 Пирротиновый 0,1–1,5 0,05–0,17 55–60 36–37 1–3 Медно-никелевые концентраты обжигают либо агломерируют, либо окатывают с последующим обжигом окатышей .

Подготовленный одним из способов концентрат можно плавить в отражательных, шахтных и электрических печах на штейн и шлак .

Штейн состоит из сульфидов никеля Ni 3 S 2, меди Cu 2 S, кобальта CoS и железа FeS. В шлак переходит пустая порода рудного сырья. Штейн перерабатывают в конвертерах с целью удаления почти всего железа и части серы и получения медно-никелевого файнштейна. При конвертировании, в отличие от конвертирования никелевого штейна, кобальт стремятся сохранить в файнштейне .

Для этого железо полностью из файнштейна не удаляют, оставляя 3–4 % .

Файнштейн состоит в основном из сульфидов никеля и меди. Их разделяют флотацией и получают два продукта: никелевый концентрат, в который переходит большая часть никеля, кобальта, металлов платиновой группы и медный концентрат с содержанием меди 70–72 %. Медный концентрат перерабатывают на медном заводе по стандартной технологии, а никелевый концентрат от флотационного разделения файнштейна (70 % Ni и 4 % Сu) обжигают в печах кипящего слоя (КС). Огарок плавят в электропечи, металл отливают в аноды, которые подвергают электролитическому рафинированию с получением чистого катодного никеля. При очистке электролита от примесей получают кобальтовый кек, его отправляют в кобальтовое производство. Драгоценные металлы, селен, теллур концентрируются в шламе электролизеров .

Газы никелевой плавки, конвертеров и обжиговых печей используют для производства серной кислоты .

Подготовка медно-никелевых концентратов к плавке состоит в получении материала в нужном физико-механическом состоянии для плавки и удалении части серы для получения штейна заданного состава .

Плавку медно-никелевых руд и концентратов можно осуществлять в отражательных печах; теория и практика этого процесса аналогичны плавке медных концентратов. Однако при содержании в сырье более 10 % MgO отражательная плавка малопроизводительна и требует большого расхода топлива .

Могут быть использованы шахтные печи. По существу это полупиритный процесс. При повышенном содержании тугоплавких компонентов пустой породы в шихту вводят большое количество конвертерного шлака, и плавка становится экономически нерациональной .

На отечественных заводах для плавки медно-никелевой шихты используют электроплавку в рудно-термических печах. Протекающие процессы образования штейна и шлака не отличается от таких процессов при отражательной плавке и электроплавке медных концентратов .

Жидкими продуктами электроплавки являются штейн и шлак. Штейн выделяют из печи с температурой 1100–1150 °С; его состав, %: 7–16 Ni; 7–12 Сu;

0,3–0,5 Со; 47–55 Fe; 23–27 S .

Шлак представляет собой сплав оксидов кремния SiO 2, железа FeO, магния MgO и алюминия Аl 2 О 3. Температура шлака колеблется в интервале 1250– 1400оС; это отвальный продукт, %: 0,07–0,11 Ni; 0,06–0,10 Сu; 0,03–0,04 Со; 41–45 SiO 2 ; 24–30 FeO; 10–22 MgO; 5–12 Аl 2 О 3 ; 3–5 CaO .

Электропечные газы образуются за счет термической диссоциации сульфидов (десульфуризация 10–20 %), карбонатов и горения углеродистых составляющих шихты и электродов .

Конвертирование медно-никелевых штейнов осуществляют в горизонтальных конвертерах емкостью 75–100 т. Этот процесс отличается от конвертирования никелевого штейна отсутствием периода окисления металлического железа, т. к. мeдно-никелевые штейны менее металлизированы .

От переработки медных штейнов процесс отличается отсутствием второго периода продувки на металл; для этого требуются высокие температуры (1700– 1800оC), при которых быстро разрушается футеровка. В связи с этим при конвертировании ограничиваются получением файнштейна, как при конвертировании никелевого штейна .

Медно-никелевый файнштейн представляет собой сплав сульфидов меди, никеля и кобальта. В файнштейне растворяются металлы платиновой группы. С тем чтобы оставить кобальт в файнштейне, окисляют не все железо и заканчивают продувку при содержании железа в файнштейне 2,5–3,0% .

Количественный минералогический состав медно-никелевого файнштейна зависит от его химического состава. Химический состав представлен в табл. 1.9 .

Плотность файнштейна составляет 5,6–5,8 т/м3, а температура плавления 880– 920оС, в зависимости от его химического и минералогического состава .

Таблица 1.9 - Химический состав медно-никелевого файнштейна Наименование Массовая доля, % продукта Никель Медь Кобальт Железо Сера Прочие Файнштейн медно 33,0– 23,0– 0,60– 2,0–3,7 21,5–23 1,00

- никелевый 50,0 40,0 2,00 Среднее значение 43,8 29,0 1,18 2,9 22,8 0,32 Выплавленный файнштейн поступает на розлив и охлаждение. По условиям последующего механического (флотационного) разделения отношение меди к никелю в файнштейне должно составлять около единицы, содержание железа не более 2,5–3,5 % и максимально возможное содержание серы .

Конвертерные шлаки содержат 2,0–2,5 % суммы никеля, меди и кобальта, их обедняют в отдельных электропечах бедной сульфидной рудой или бедным штейном. При этом получают отвальный шлак и штейн, обогащенный кобальтом, направляемый также на конвертирование, В результате такой переработки конвертерного шлака извлечение кобальта из руды в медно-никелевый файнштейн составляет около 60 % .

Разделение меди и никеля осуществляют флотацией или через получение карбонилов никеля .

Получение анодов из никелевого концентрата, получаемого при флотационном разделении файнштейна, предусматривает окислительный обжиг и восстановительную электроплавку огарка .

Физико-химические основы и практика обжига аналогичны обжигу медных, цинковых концентратов и никелевого файнштейна. Так как никелевые аноды подвергают электролитическому рафинированию, отсутствует необходимость в глубокой десульфуризации при обжиге; сера связана с Cu 2 S и перейдет в шлам .

Обжиг проводят в одну стадию в печах кипящего слоя при 1100–1200оС, полученный огарок содержит менее 0,5 % серы .

Огарок, выпускаемый из печи кипящего слоя (КС), предварительно восстанавливают в трубчатом отапливаемом реакторе с целью экономии электроэнергии при последующей плавке на черновой никель .

Восстановительную плавку огарка проводят в дуговых электропечах по технологии, близкой к восстановительной электроплавке на огневой никель .

Готовый металл разливают в аноды на карусельной или ленточной разливочной машине. Анодный никель содержит, %: 89–92 Ni; 4–5 Сu; 1,5–3,5 Fe; 0,1–0,3 Co;

до 2,0 S. Анодный никель направляют на электролитическое рафинирование .

Электролиз никеля – сложный процесс, во многом отличающийся от электролиза меди, т. к. требует глубокой очистки электролита от примесей других металлов .

Основная особенность электролиза никелевого анода состоит в том, что на катоде вместе с ионами никеля могут восстанавливаться ионы других элементов, имеющих потенциал, более электроположительный, чем у Ni (II) .

Чтобы обеспечить осаждение на катоде никеля, катодное пространство в электролитной ванне отделяют от анодного диафрагменной ячейкой. Ее изготовляют из брезента либо другой кислотоупорной проницаемой ткани, натянутой на каркас. Катодную основу помещают в диафрагменной ячейке .

Электролит, поступающий внутрь катодной ячейки, называют католитом, а вытекающий из нее через диафрагму, – анолитом .

Электролитическое рафинирование никеля обеспечивает получение чистого металла марок Н-0 и Н-1 и попутное извлечение ценных спутников: кобальта, меди, платиноидов, золота, серебра, селена и теллура .

Различие физико-химических свойств продуктов пирометаллургического производства меди и никеля позволяет визуально отличить их друг от друга .

Материалы, необходимые для выполнения работы. Образцы медного и никелевого штейнов, отвальных и конвертерных шлаков, анодной и катодной меди и никеля, огневого никеля .

Порядок выполнения

1. Визуально изучить образцы штейнов, шлаков, черновых и катодных металлов. При изучении образцов обратить внимание:

– на происхождение образцов;

– химический состав;

– особенности внешнего вида;

– особенности кристаллической структуры .

2. На основании изучения образцов дать их краткую характеристику .

3. Рассчитать рациональный состав медного концентрата в соответствии с вариантом индивидуального задания (табл. 1.10), химический состав принять по табл. 1.11 .

–  –  –

Пример расчета приведен ниже .

Расчет рационального состава Задание. Рассчитать рациональный состав медного концентрата следующего состава, %: 27 Cu; 3,2 Zn; 25,8 Fe; 3,2 SiO 2 ; 1,6 CaO; 2,4 Al 2 O 3 ; S и прочие – принять из расчета. Минералогический состав и соотношение фаз: медь находится в форме халькопирита (CuFeS 2 ) и в виде халькозина (Cu 2 S) в соотношении 2:1; цинк представлен сфалеритом (ZnS), железо находится в составе халькопирита и пирита (FeS 2 ), оксид кальция – в известняке (СаСО 3 ) .

Решение. Расчет ведем на 100 кг концентрата. Находим количество меди, представленной в форме халькопирита: 272/3 = 18 кг; в форме халькозина: 27 – 18 = 9 кг (или 271/3 = 9 кг) .

Рассчитываем содержание элементов в сульфидах металлов.

Отношение элементов в соединениях:

–  –  –

Определяем общее количество серы, связанное с халькопиритом, халькозином, сфалеритом и пиритом: 18,1 + 2,3 + 1,6 + 11,5 = 33,5 кг .

Рассчитываем количество известняка и содержание в нем СО 2 :

CaCO3 : CaO : CO2 = 100 : 56 : 44 = x1 : 1,6 : x2, х 1 = 1,3 кг CaCO 3, х 2 = 2,9 кг CO 2 .

Ответ. Результаты расчета сводим в табл. 1.10 .

–  –  –

Требования к отчету Отчет по лабораторной работе необходимо оформлять в соответствии с требованиями. Отчет включает в себя формулировку цели лабораторной работы, краткие теоретические сведения. Кроме того, в лабораторной работе необходимо привести описание расчета рационального состава медного концентрата в соответствии с примером, приведенным выше, описание методики выполнения, обработки полученных результатов, а также выводы по работе – всего 5–6 с .

Отчет по лабораторной работе необходимо защитить на следующем занятии в соответствии с графиком лабораторных работ. При подготовке к защите следует ответить на контрольные вопросы и прорешать задачи по расчету основных показателей металлургических процессов. При защите работы студент должен быть готов к решению любых задач из предложенных для самостоятельной работы .

Контрольные вопросы и задания

1. Назвать основные способы переработки медного и никелевого рудного сырья .

2. Перечислите основные процессы, входящие в технологические схемы переработки медного и никелевого сырья .

3. Что называется штейном? Каковы характерные особенности медных, медно-никелевых и никелевых штейнов?

4. Что называется шлаком? Каков состав шлаков медного и никелевого производства?

5. Провести расчеты основных показателей металлургических процессов, к которым можно отнести выход продукта, извлечение и степень десульфуризации .

Задачи для самостоятельной работы

1. При плавке Ванюкова получают белый штейн. На плавку поступает концентрат содержащий,%: 20 Cu, 20 Fe, 40 S. Рассчитать степень десульфуризации и выход штейна .

2. Какую нужно обеспечить степень десульфуризации при плавке концентрата содержащего, %: 20 Cu, 35 Fe, 40 S, во взвешенном состоянии, чтобы получить штейн, содержащий 50% меди .

3. Определить извлечение меди в штейн и степень десульфуризации при плавке концентрата, содержащего %: 20 Cu, 20 Fe, 30 S на штейн состава, %: 40 Cu, 23 Fe, 27 S. Выход штейна составляет 39 % от массы концентрата .

4. В печи взвешенной плавки перерабатывают концентрат следующего состава, %: 35 Cu, 25 Fe, 35 S. Какое количество железа будет ошлаковано при получении штейна, содержащего 50 % меди (кислородом в штейне пренебречь) .

Определить степень десульфуризации .

5. В печи финской плавки перерабатывают концентрат, содержащий 20 % Сu; 35 % S; 30 % Fe. Рассчитайте степень десульфуризации, обеспечивающую при плаке получение штейна, содержащего 50 % меди .

6. При плавке Ванюкова получают штейн, содержащий 40 % меди .

Рассчитайте степень десульфуризации и выход штейна при плавке концентрата состава, %: 25 Cu, 30 Fe, 37 S .

7. При кислородно-факельной плавке медного концентрата, содержащего 20 % Сu; 40 % S; 30 % Fe, в газовую фазу удаляется 70 % серы. Какое содержание меди в штейне при этом будет получено?

8. В печи взвешенной плавки перерабатывается концентрат состава: 20 % Сu; 37 % S; 35 % Fe. При какой степени десульфуризации при плавке возможно получение белого штейна?

9. При плавке медного концентрата, содержащего 25 % Сu и 40 % S, на штейн извлечение меди составило 97 %. Какая степень десульфуризации была достигнута при плавке, если полученный штейн содержал 55 % Сu?

10. При плавке медного концентрата, содержащего 30 % Сu и 40 % S в газовую фазу перешло 25 кг серы. Рассчитайте выход штейна и содержание в нем меди. Извлечение меди в штейн примите равным 97 % .

11. Рассчитайте состав штейна, полученного при плавке во взвешенном состоянии медного концентрата следующего состава, %: 20 Сu; 35 S; 35 Fe, в результате которой десульфуризация составила 62 % .

12. В печи взвешенной плавки перерабатывается концентрат состава: 25 % Сu; 35 % S; 30 % Fe. При какой степени десульфуризации при плавке возможно получение белого штейна?

Лабораторная работа 2 Влияние состава шлаков на потери металлов

Цель. Ознакомиться с причинами и формами потерь металлов в шлаках, а также с влиянием состава шлака на потери. Путем изучения полированных шлифов проследить зависимость крупности сульфидных включений от состава шлака. Изучить скорость разделения жидких фаз от величины межфазного натяжения на границе их раздела .

Задачи. Научиться использовать физико-химические характеристики для оценки эффективности процессов производства меди и никеля. Научиться применять теоретические положения металлургических процессов, используемых для комплексной переработки руд и концентратов тяжелых цветных металлов .

Краткие теоретические сведения Шлаки представляют собой сложный сплав оксидов. Получаемые при рудной плавке шлаки, как правило, являются отвальными. В отдельных случаях шлаки направляют на доработку с целью доизвлечения меди и никеля и сопутствующих металлов (например, цинка, кобальта) .

Шлаки конвертирования и рафинировочных печей из-за высокого содержания в них основных металлов являются оборотными или подвергаются специальной переработке для их доизвлечения .

Свойства шлаков должны соответствовать условиям металлургического процесса и обеспечивать минимальные потери основных металлов .

Требуемые свойства шлака (температура плавления, плотность, вязкость, поверхностное натяжение, минимальная растворяющая способность по отношению к извлекаемым металлам) могут быть получены путем введения в шихту флюсов, чаще всего кварца или известняка .

Важнейшими составляющими шлаков рудной плавки являются SiО 2, FeO и СаО, на долю которых приходится около 85–90 % от общей массы шлака. Кроме того в них содержатся AI 2 O 3, MgO, Fe 3 0 4, ВаО, а также могут присутствовать ZnO, Сr 2 О 3, V 2 O 5, МnО 2 и др .

Хотя содержание меди, никеля и других сопутствующих металлов в отвальных шлаках относительно невелико (0,10–0,54 %), вследствие большого выхода шлаков абсолютные потери ценных компонентов значительны .

Так, в пирометаллургии меди в отвальных шлаках теряется до 2–3 % меди, содержащейся в исходном сырье, а потери никеля в некоторых случаях (например, при шахтной плавке окисленных никелевых руд) в несколько раз выше .

Потери металлов сильно зависят от свойств шлаков. Промышленные шлаки медного и никелевого производства в большинстве случаев плавятся при температуре 1050–1180оС. Плотность шлаков при различных плавках, изменяется от 2500 до 3700 кг/м3. Конвертерные шлаки имеют плотность от 3500 до 4300 кг/м3. С повышением температуры плотность шлаков снижается (в среднем на 200–300 кг/м3 на 100оС) .

Важной характеристикой шлаковых расплавов является вязкость, изменяющаяся в широких пределах (от 1–2 до 10–15 Пас и более). С повышением температуры вязкость всех шлаков уменьшается .

Каждый металлургический процесс требует определенных физикохимических свойств шлаков, которых достигают при работе на шлаках оптимального состава. Работа на оптимальных шлаках обеспечивает получение наилучших технико-экономических показателей процесса и минимальных потерь ценных металлов со шлаками .

При пирометаллургической переработке рудного сырья (плавка на штейн, восстановительная плавка на металл) большая часть потерь цветных металлов приходится на металлургические шлаки, которые в основном состоят из окислов металлов: SiО 2, FeO, CaO, а также Al 2 O 3, MgO, Fe 3 О 4 и др. и небольшого количества окислов и сульфидов тяжелых цветных металлов .

Потери тяжелых цветных металлов со шлаками можно разделить на два вида: электрохимические и механические .

Электрохимические потери обусловлены переходом через межфазную границу раздела шлак – штейн (или шлак – металл) ионов тяжелых цветных металлов и растворением их в шлаке. Так как штейновая (металлическая) и шлаковая фазы остаются электронейтральными, очевидно, что через межфазную границу происходит совместный переход катионов металлов и анионов серы или кислорода. Переход в шлак окислов извлекаемых металлов называют химическими потерями, растворенные в шлаке сульфиды или металлы называют физическими потерями .

Механические потери обусловлены запутыванием в шлаке мельчайших капель штейна или металла, которые за время пребывания шлака в печи не успевают отстояться и перейти в штейновую или металлическую фазу .

На величину и форму потерь металлов со шлаком оказывают влияние как технологические факторы (температура печи, состав газовой фазы, качество подготовки шихты и др.), так и физико-химические свойства шлакоштейновых расплавов, зависящие в наибольшей степени от их состава (вязкость, плотность, растворяющая способность шлаков по отношению к сульфидам или металлам, межфазное натяжение) .

Такая важнейшая характеристика шлаковых систем, как вязкость, зависящая от их состава и температуры, оказывает наибольшее влияние на величину механических потерь, т. к. от вязкости зависит скорость оседания запутавшихся в шлаке частиц .

Скорость оседания частиц в вязкой среде может быть рассчитана по формуле Стокса:

2 r 2 (r шт r шл ) V= g, где шт, шл – плотности штейна и шлака;

r – радиус оседающих частиц;

– вязкость среды;

g – ускорение силы тяжести .

Механизм влияния составляющих шлака на вязкость может быть объяснен с позиции ионной теории строения жидких шлаков, согласно которой с увеличением концентрации SiO 2 в расплаве происходит усложнение кремнекислородных анионов (Si x O у ), что снижает их подвижность, а шлак становится менее жидкотекучим. Увеличение содержания в шлаке таких основных окислов, как FeO и СаО, ведет к тому, что происходит разукрупнение кремнекислородных комплексных анионов и одновременно в шлаке появляются небольшие по размерам катионы Fe и Са, в результате подвижность кремнекислородных анионов возрастает, а вязкость шлака снижается .

Большое влияние на вязкость оказывает гетерогенизация шлакового расплава, которая возникает из-за ограниченной растворимости в шлаке некоторых оксидов (Fe 3 O 4, MgO), избыток их приводит к появлению в шлаке твердой кристаллической взвеси, что резко повышает его вязкость .

Ухудшение расслаивания шлака и штейна (металлов) наблюдается также при снижении разности плотностей этих продуктов плавки. Протекающее в расплавленном состоянии взаимодействие между шлаком и штейном (или металлом) можно оценить величиной межфазного натяжения ( 1 2 ) .

Установлено, что величина межфазного натяжения определяет как размер образующихся в расплаве частиц взвеси штейна или металла, так и вероятность их дальнейшего укрупнения за счет слияния. С увеличением межфазного натяжения снижается число образующихся зародышей штейновой (металлической) фазы, а их крупность возрастает, что способствует ускорению их отстаивания. Напротив, при низком межфазном натяжении в шлаках образуется плохо коалесцирующая эмульсия штейна или металла .

Для расплавов цветной металлургии характерно увеличение межфазного натяжения с ростом температуры, а также с повышением концентрации таких окислов, как SiО 2, Al 2 O 3, СаО, MgO, BaO и др. Увеличение содержания в шлаках в оксидной форме таких металлов, как Fe, Zn, Cr и других, одновременно присутствующих в штейнах, ведет к снижению межфазного натяжения .

Кроме межфазного натяжения, на полноту и скорость коалесценции большое влияние оказывает интенсивность массообмена в расплаве .

Перемешивание расплава увеличивает вероятность столкновения и слияния штейновых капель по сравнению с условиями их естественного отстаивания в спокойной среде. Наиболее эффективным для снижения механических потерь является принудительное перемешивание шлакового расплава (например, с помощью барботирующих через расплав газовых пузырей) в присутствии извлекающей фазы .

Таким образом, для ускорения укрупнения в шлаковом расплаве штейновых капель, а следовательно, ускорения разделения штейна и шлака, необходимо повышать до максимально возможных значений температуру в печи, подбирать такие составы продуктов плавки, которые характеризуются наибольшим значением межфазного натяжения на границе их раздела, обеспечивать интенсивный массообмен в присутствии извлекающей фазы .

Материалы, приборы, посуда, необходимые для выполнения работы:

микроскоп металлографического (МИН-8) или минералогического («Полам», МИН-2, МИН-10) типа; шлифы проб шлака; пробирки с двумя несмешивающимися жидкостями; секундомер .

Порядок выполнения Часть 1. Изучение вида штейновых включений в застывших шлаках .

Для этого необходимо исследовать 3–4 полированных шлифа, изготовленных из заводских или застывших шлаков различного состава, под микроскопом при увеличении около 200.

При изучении шлифов под микроскопом можно наблюдать следующие фазы:

– удлиненные серые кристаллы фаялита (2FeO·SiО 2 ), имеющие часто скелетную форму;

– более темные, как правило, однородные включения стекла (кварцевая фаза), заполняющие промежутки между кристаллами фаялита;

– светлые граненые кристаллы магнетита, чаще всего расположенные внутри или рядом с кристаллами фаялита;

– светлые корольки сульфидной фазы, расположенные по всему объему шлифа. Наиболее крупные из них бывают деформированы и ассоциированы с кристаллами магнетита и фаялита .

В поле зрения могут встречаться очень мелкие круглые корольки сульфидов правильной формы. В основном эти корольки имеют вторичное происхождение и выделяются при охлаждении из-за уменьшения растворимости сульфидов в расплавленных шлаках. Количество сульфидов вторичного происхождения возрастает с увеличением в шлаках содержания оксидов железа .

При анализе проб шлифов шлаков различного состава необходимо обратить внимание на количество сульфидных включений различной крупности в изученных образцах .

Часть 2. Изучение влияния величины межфазного натяжения на скорость разделения жидких фаз .

Провести наблюдение разделения расплавленных фаз практически невозможно, поэтому для исследования влияния поверхностных свойств жидкостей на полноту их разделения нередко приходится брать модели с двумя взаимно нерастворимыми жидкостями, имитирующими расплавленные продукты плавки – шлак и штейн .

Чтобы исключить влияние разности плотностей на скорость и полноту разделения фаз и проследить влияние межфазного натяжения на разделение жидкостей, изменяют их поверхностные свойства путем добавки к ним поверхностно-активных веществ .

Опыты проводятся с каждой из полученных 3–4 пробирок, заполненных двумя жидкостями с известным значением межфазного натяжения. Пробирка энергично встряхивается в течение 1–2 мин для получения однородной смеси, после чего помещается в штатив. В этот момент необходимо включить секундомер для замера времени разделения фаз. Остановку секундомера производят при достижении границы раздела между жидкостями, обозначенной на пробирке риски. После этого необходимо замерить высоту столба жидкости над риской и рассчитать скорость разделения жидкостей в мм/с .

Требования к отчету Отчет по практической работе необходимо оформлять в соответствии с требованиями. Отчет включает в себя формулировку цели практической работы, краткие теоретические сведения, описание методики выполнения, обработки полученных результатов, а также выводы по работе – всего 5–6 с .

В отчете необходимо:

1) дать общую характеристику шлифов, приведя их эскизы, и указать относительное соотношение между обнаруженными фазами, а также попытаться установить закономерности в различиях физико-химических свойств шлаковых расплавов (поверхностных свойств, вязкости и растворимости сульфидов);

2) результаты измерений, полученные во второй части работы, занести в табл. 2.1 .

–  –  –

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте основные составляющие шлака .

2. Как влияет состав шлака на его свойства?

3. Опишите формы потерь металлов со шлаками .

4. Каковы причины образования мелкодисперсной взвеси штейновых и металлических частиц в шлаке?

5. Какие факторы влияют на потери металлов со шлаком?

Лабораторная работа 3 Обжиг сульфидных медных концентратов

Цель. Ознакомиться с основными процессами, протекающими при обжиге сульфидных медных концентратов и экспериментально установить зависимость полноты окисления сульфидов от продолжительности, температуры обжига, а также интенсивности перемешивания .

Задачи. Знать теоретические положения процесса обжига сульфидных концентратов, его назначение и основные показатели; уметь аппроксимировать металлургические процессы прописями химических реакций и проводить их физико-химический анализ; владеть принципами обоснования предлагаемой технологической схемы металлургической переработки различных видов медного и никелевого сырья; уметь рассчитывать выход продуктов химических реакций;

уметь решать вопросы снижения энергетических затрат, охраны окружающей среды; знать направления развития и совершенствования технологии и оборудования обжига .

Краткие теоретические сведения Обжиг в металлургии меди используют при переработке высокосернистых бедных по меди концентратов и руд. Цель обжига состоит в удалении части серы и окислении некоторого количества железа для перевода их оксидов в шлак при последующей плавке. В шихту обжига, как правило, вводят флюсующие добавки (кварц, известняк) для получения шлака выбранного состава. При обжиге решаются и другие задачи: получение газов, пригодных для получения серной кислоты, усреднение, разогрев шихты (быстрее плавится) .

Полнота обжига определяется величиной десульфуризации (D), т. е .

отношением количества серы, удаленной в газы, к ее первоначальному содержанию в шихте. Десульфуризацию выражают в процентах. При D = 100 % обожженный материал будет полностью состоять из оксидов и при последующей плавке штейн не получится. Поэтому обжиг проводят частично с тем, чтобы получит штейн, содержащий не менее 25–30 % меди .

В шахтных печах можно перерабатывать только кусковой материал; в этом случае проводят окислительный обжиг со спекание на агломерационных машинах

– агломерирующий обжиг .

Окислительный обжиг проводят при температурах 800–900оС.

При температурах 600–650оС в продуктах обжига образуются сульфаты:

MeS + 2O 2 = MeSO 4 .

Эта реакция нежелательна, т. к. приводит к снижению десульфуризации .

Верхний предел температуры ограничен условиями образования жидкой фазы, что недопустимо при обжиге в печах кипящего слоя. В общем виде процесс горения сульфидов описывается уравнением 2MeS + 3O 2 = 2МеО + 2SO 2 + Q .

Здесь Q – тепловой эффект экзотермической реакции .

Процесс обжига включает следующие стадии: нагрев и сушка шихты, диссоциация высших сульфидов, воспламенение и горение сульфидов .

Нагрев материала и удаление влаги происходит за счет теплопередачи от горячих газов и за счет тепла экзотермических реакции окисления.

При достижении температуры 350–400оС начинаются процессы диссоциации высших сульфидов и их воспламенения по реакциям:

халькопирит 2CuFeS 2 Cu 2 S +2FeS +1/2S 2 ;

пирит FeS 2 FeS + 1/2S 2 ;

ковеллин 2CuS Cu 2 S + 1/2S 2 .

Выделяющиеся пары серы окисляются и сгорают в атмосфере печи:

S + O 2 = SO 2 .

Происходит также разложение карбонатов, например:

CaCO 3 = CaO + CO 2 .

Все реакции термической диссоциации эндотермичны и требуют затрат тепла на их осуществление .

Сульфиды начинают окисляться при достижении температуры их воспламенения – температуры, при которой количество выделяющегося тепла становится достаточным для начала интенсивного горения всей массы обжигаемого материала. Другими словами, процесс начинает протекать в автогенном режиме .

Температура воспламенения определяется физико-химическими свойствами сульфидов и размером частиц. Чем меньше размер частиц, тем ниже температура воспламенения сульфида .

Основными реакциями окисления являются:

2FeS + 3,5O 2 = Fe 2 O 3 + 2SO 2 ;

2FeS 2 + 5,5O 3 = Fe 2 O 3 + 4SO 2 ;

2CuFeS 2 + 6О 2 = Fe 2 O 3 + Cu 2 O + 4SO 2 .

Преимущественно окисляются сульфиды железа из-за большего сродства железа к кислороду и меньшему к сере, чем у меди .

Вследствие большего сродства меди к сере она снова сульфидируется по обменной реакции: Cu 2 O + FeS = Cu 2 S + FeO .

Следовательно, пока в шихте есть сульфид железа, оксида меди в огарке не должно быть .

Продуктами окислительного обжига являются огарок, пыль и газы. В огарке отсутствуют высшие сульфиды, он состоит из смеси низших сульфидов и оксидов. Основные химические соединения в огарке следующие: Cu 2 S, FeS, ZnS, Fe2O3, FeO, ZnO, CaO, SiO 2, Al 2 O 3. Может быть небольшое количество сульфатов .

Основным способом обжига медных концентратов является обжиг в кипящем слое (КС). Сущность обжига в КС состоит в продувке слоя шихты восходящим потоком воздуха или обогащенного кислородом дутья со скоростью, обеспечивающей «кипение» материала. При определенной скорости дутья сыпучий материал приобретает свойства жидкости: подвижность, текучесть, принимать форму и объем вмещающего сосуда .

Такое состояние называют псевдожидким. Оно наступает при определенной критической скорости дутья, когда подъемная сила газового потока уравновешивает массу твердого материала. Частицы обжигаемого материала в этом случае поднимаются на некоторую высоту, затем падают, витая в пределах кипящего слоя. При увеличении скорости дутья объем сыпучего материала резко увеличивается, шихта принимает взвешенное состояние; это приводит к интенсивному пылевыносу .

В реальных условиях размеры частиц твердого материала различны. Более мелкие будут выноситься из печи газовым потоком, а крупные оседать в нижнюю часть кипящего слоя. Обычно пылевынос составляет 50–80 % от массы исходной шихты .

Обжиг в КС – высокопроизводительный процесс, конструкция обжиговых печей проста, процесс легко механизируется и автоматизируется. Отходящие газы содержат 12–14 % SO2; их используют для производства серной кислоты .

Основные технико-экономические показатели обжига медных концентратов в печах КС приведены ниже:

производительность по шихте, т/сут – 1000–1100;

десульфуризация, % – 50–60;

о температура обжига, С – 870–890;

пылевынос, % – 60–80;

содержание SO 2 в газах, % – 12–14 .

Отметим, что технологические схемы с окислительным обжигом имеют ограниченное распространение, а с развитием и внедрением автогенных процессов области использования обжига сокращаются .

В настоящее время считается экономически выгодным вести отражательную плавку с получением штейнов, содержащих 20–40 % меди, т. к .

стоимость дальнейшей переработки более бедных штейнов резко возрастает, а при получении более богатых штейнов увеличиваются потери меди с отвальными шлаками .

Скорость процесса обжига в целом определяется как скоростью химической реакции на поверхности окисляемого сульфида, так и скоростью подвода реагирующих веществ (кислорода) к этой поверхности молекулярной или конвективной диффузией. При низких температурах скорость химической реакции значительно меньше скорости диффузии, поэтому суммарная скорость процесса в этом случае определяется истинной кинетикой на поверхности, которая не зависит от скорости газов и возрастает с температурой по закону

Аррениуса:

E кин = A e RT, где E – энергия активации;

А – функция, зависящая от состава газовой фазы, величины и поверхности твердого. Эту область протекания процесса называют кинетической .

При повышенных температурах, когда скорость химической реакции становится больше скорости диффузии, суммарная скорость процесса перестает подчиняться экспоненциальной зависимости от температуры, слабо зависит от нее и полностью определяется скоростью диффузии.

Когда перенос кислорода к поверхности сульфида осуществляется только молекулярной диффузией, скорость процесса рассчитывается по уравнению Фика:

dC = диф = D S .

dx Эту область процесса называют диффузионной .

При окислительном обжиге медных концентратов при температурах 750– о 800 С реализуется диффузионный режим. Поэтому при обжиге в кипящем слое скорость окисления сульфидов, по сравнению с обжигом в стационарном слое (при механическом перемешивании), возрастает в несколько раз .

В данной работе изучение обжига проводится с перемешиванием (перегребанием) материала .

Материалы, приборы, посуда, необходимые для выполнения работы:

сульфидный медный концентрат; аналитические весы; муфельная печь; стальной противень; воздуходувка; ступка; трубчатая печь; реометр; хромель-алюмелевая термопара: КСП с регулятором температуры; рН-метр с электродами (стеклянным и хлорсеребряным); мерный цилиндр на 500 мл; стакан на 500 мл; стеклянная воронка; перекись водорода .

Порядок выполнения Окислительный обжиг сульфидного медного концентрата с перегребанием проводят в электрической муфельной печи. Условия опыта (температура, продолжительность, периодичность перемешивания) задает преподаватель .

1. Взять навеску концентрата в количестве 15 г и поместить ровным слоем в стальной противень. Состав концентрата записать в тетрадь .

2. Противень с концентратом поместить в разогретую до необходимой температуры муфельную печь. Дверку муфеля закрыть .

3. Через заданные промежутки времени провести перемешивание концентрата специальным гребком, не допуская распыления и приваривания материала к стенкам и днищу противня .

4. По окончании обжига противень осторожно вынуть из печи, огарок охладить, затем тщательно извлечь его из противня и взвесить .

5. Определить содержание серы в огарке. Для этого от холодного огарка отобрать среднюю пробу, измельчив огарок в ступке и высыпав на клеенку или гладкую бумагу, тщательно перемешать перекатыванием с угла на угол. Затем четыре конца клеенки взять вместе и материал встряхнуть таким образом, чтобы в центре клеенки образовался конус, который с помощью линейки или палочки нужно развернуть по кругу в диск и разделить на квадраты. Из квадратов совочком или шпателем в шахматном порядке отобрать небольшое количество огарка. Отобранная проба является средней, т.е. по составу соответствует составу всего огарка .

6. Из средней пробы взять навеску 0,2 г для анализа и поместить в фарфоровую лодочку .

7. В две поглотительные колбы налить по 100 мл 0,5%-го раствора перекиси водорода. Поглотительные колбы через специальный шланг соединить с водоструйным насосом. Включить насос и установить скорость просасывания воздуха через печь (умеренное пробулькивание пузырьков газа в колбах) .

8. Не прекращая просасывать воздух, со стороны, противоположной поглотительным колбам с перекисью водорода, в трубчатую печь, нагретую до 1000оС, осторожно вставить лодочку с огарком и записать время .

9. После 15-минутной выдержки отключить водоструйный насос и печь, и извлечь лодочку .

10. Растворы из поглотительных колб слить в одну. Отобрать 50 мл раствора в коническую колбу, добавить 1–2 капли метилоранжа и титровать 0,1 N раствором щелочи. Результаты титрования записать в рабочую тетрадь .

–  –  –

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте цели и задачи обжига .

2. Какова степень десульфуризации при обжиге? Как она влияет на показатели плавки?

3. Каково влияние кинетической и диффузионной составляющих на скорость процесса обжига?

4. Опишите химизм процесса обжига .

5. Охарактеризуйте сущность обжига в кипящем слое с перегребанием .

Лабораторная работа 4 Конвертирование медных штейнов

Цель. Ознакомиться с процессом конвертирования медных штейнов, а также с методикой расчета процесса .

Задачи. Изучить теоретические положения процесса конвертирования;

уметь аппроксимировать металлургические процессы прописями химических реакций и проводить их физико-химический анализ; уметь рассчитывать выход продуктов химических реакций, анализировать технико-экономические показатели процессов, принимать технологически обоснованные решения; уметь решать вопросы снижения энергетических затрат, охраны окружающей среды;

знать направления развития и совершенствования конвертирования медных штейнов .

Краткие теоретические сведения Независимо от применяемого способа плавки медных концентратов получаемые при плавке штейны перерабатываются одинаково – методом конвертирования. Конвертирование – процесс окисления сульфидов металлов (преимущественно сернистого железа и металлов примесей) путем продувки через расплавленный штейн воздуха, ошлакования образующихся окислов и получения расплава металлической меди .

Состав и свойства медных штейнов Медный штейн в основном представлен сульфидами меди и железа .

Суммарное содержание меди, железа и серы достигает 90 % от общей массы штейна, при этом содержание меди обычно находится в пределах от 10 до 60%. В заводских кислородсодержащих штейнах 24–26 % серы, что позволяет при металлургических расчетах без существенных погрешностей для конечных результатов принимать содержание серы в медном штейне 25 % (правило Мостовича). В медных штейнах часто присутствуют никель, цинк и свинец. В штейнах также концентрируются благородные металлы .

Из-за неограниченной взаимной растворимости сульфидов меди, никеля и железа в расплавленном состоянии друг в друге при переработке сульфидного медно-никелевого сырья получают штейны с разным соотношением меди и никеля .

Медно-никелевые штейны по свойствам близки к медным штейнам .

Отрицательное влияние на свойства медных штейнов оказывает цинк, содержание которого иногда достигает 6–8 %. Сульфид цинка тугоплавок (1690оС) и ограниченно растворим в медных штейнах, поэтому при понижении температуры может выделяться из расплава в твердом состоянии. Обладая меньшей плотностью, по сравнению с медным штейном, выделившийся из расплава ZnS образует вязкий тугоплавкий промежуточный слой на границе раздела шлак-штейн, нарушающий процесс отстаивания жидких продуктов плавки .

Содержание сульфида свинца в медных штейнах обычно не превышает 2–3 %. Присутствие PbS снижает температуру плавления как медных, так и полиметаллических штейнов, содержащих еще и цинк .

Никелевые штейны по своим свойствам заметно отличаются от медных и медно-никелевых штейнов. В никелевых штейнах содержится образующийся при плавке сплав железа и никеля – ферроникель. От количества образовавшегося при плавке ферроникеля зависит содержание серы в штейнах: чем более металлизирован штейн, тем ниже содержание в нем серы. При охлаждении штейна из него начинают выделяться кристаллы ферроникеля. Выделяющийся из штейна ферроникель образует настыли во внутреннем горне печи, желобах, ковшах, отстойниках, что вызывает серьезные трудности в работе .

Исследуя строение и состав медных штейнов, В. Я. Мостович определил, что устойчивыми сульфидами, составляющими основную часть штейна, являются FeS и Cu 2 S. Ничтожно малые упругости диссоциации этих сульфидов подтверждают их устойчивость при высоких температурах .

Существенной особенностью медных штейнов является наличие в них кислорода в виде высших окислов железа, что было установлено работами ряда исследователей (В. Я. Мостович, Ф. Гаулей, Х. К. Аветисян, П. Друммонд). В связи с этим реальные заводские штейны отличаются от теоретически рассчитанных составов тем, что все Fe и часть FeS замещаются ферритами, которые для упрощения принимают целиком за магнетит. Работами указанных авторов было установлено, что содержание магнетита в штейнах тем выше, чем штейн беднее по меди .

В работе М. А. Абдеева о строении полиметаллических штейнов содержатся сведения о том, что цинк в полиметаллических штейнах присутствует, как правило, в форме сульфида ZnS с изоморфной примесью железа .

Свинец может быть представлен частично металлической формой, частично сульфидом типа галенита, частично эвтектикой галенита с борнитом .

Теоретические основы конвертирования Продувка штейна представляет сильно окислительный процесс, производимый энергичным продуванием сжатого воздуха через слой расплавленного жидкого штейна. Задачей этой операции является окисление железа и серы из штейна и перевод железа в шлак, а серы в газы для освобождения связанной с ними меди и получения ее в свободном металлическом состоянии .

При продувке сжатого воздуха через расплавленный штейн происходит окисление присутствующих в штейне сульфидов по реакции MeS+1,5О 2 = MeO + SО 2 .

Образующиеся при этом окислы взаимодействуют с кремнеземом и переходят в шлак либо участвуют в обменном взаимодействии с сульфидами:

2МеО + SiО 2 = 2MeO·SiО 2 ;

MeS + MeO = MeO + MeS;

MeS + 2MeO = 3Me + SО 2 .

Из-за большой скорости окисления расплавленных сульфидов в конвертере постоянно наблюдается дефицит кислорода по отношению ко всей массе расплава. В то же время непосредственно на границе с дутьевым факелом и внутри него окислительные процессы фактически идут в условиях местного избытка кислорода, что вызывает глубокое окисление штейна. В начальной стадии взаимодействия кислорода со штейновым расплавом, вследствие определенной (хотя и ограниченной) взаимной растворимости сульфидов и окислов, образуется гомогенная оксидно-сульфидная фаза. Эта фаза по мере насыщения окислами и изменения состава штейна расслаивается на две – богатую окислами железа, растворяющуюся в силикатном шлаковом расплаве, и сульфидную, содержащую небольшое количество растворенных окислов железа .

Высокое сродство железа к кислороду, а меди к сере предопределяет преимущественное окисление при продувке сернистого железа. В общем случае последовательность окисления сульфидов в расплаве зависит от их концентрации и физико-химических свойств сульфидов и образующихся окислов .

Предпочтительнее происходит окисление того сульфида, который при данной температуре обладает наибольшим давлением диссоциации и при окислении которого образуется наиболее прочный окисел .

О последовательности окисления того или иного сульфида можно судить, сравнивая величины убыли энергии Гиббса (GО T ) реакций окисления. При температуре 1200оС в порядке уменьшения величин G0 T сульфиды образуют следующий ряд: FeS, ZnS, PbS, Cu 2 S. Очевидно, что одновременное окисление двух сульфидов становится возможным до тех пор, пока величина GО T реакции окисления данного сульфида не сравняется с величиной GО T реакции окисления другого сульфида. Расчетные данные о совместном окислении сульфидов полиметаллических штейнов приведены в табл. 4.1 .

Таблица 4.1 - Условия совместного окисления сульфидов в штейновом расплаве* t, оС ZnS/FeS PbS/FeS Cu 2 S/FeS 1,6104/ 1 1100 0,70 / 1 33,5 / 1 1,1104/ 1 1200 1,04 / 1 28,4 / 1 7,0103/ 1 1300 1,48 / 1 24,0 / 1 *Соотношения даны в молях Практически окисление Cu 2 S в конвертере наблюдается уже при уменьшении содержания FeS в расплаве до 1 % и несколько ниже .

Однако окисление Cu 2 S в присутствии FeS в расплаве не получает достаточного развития, т. к.

образующаяся Сu 2 О будет взаимодействовать с имеющимися в расплаве сульфидами, прежде всего с сернистым железом:

Cu 2 О + FeS = Cu 2 S + FeO + 40,1 кДж .

Поэтому фактически образование Cu 2 О в конвертере становится возможным только после ошлакования всего железа. Образующаяся закись меди взаимодействует с полусернистой медью по реакции 2Cu 2 О + Cu 2 S = 6Cu + SО 2 – 30 кДж .

Высокое значение равновесного давления SО 2 этой реакции, достигающее при температурах конвертирования 8–10 Па, свидетельствует о бурном ее протекании. В условиях непрерывного отвода газов из конвертера обеспечивается практически полное завершение реакции с переводом всей окисленной меди в металлическое состояние .

От содержания меди в штейнах зависят показатели процесса их продувки, расход воздуха, продолжительность продувки, количество флюсов образующегося шлака и тепловой режим процесса .

Из состава медных штейнов вытекает вывод об обратной пропорциональности, существующей между содержанием железа и меди в штейне: чем больше в нем полусернистой меди, тем, соответственно, меньше сернистого железа .

Суммарное количество подлежащих окислению железа и серы значительно у бедных штейнов и убывает по мере увеличения содержания меди в штейне при отнесении этого количества к единице меди; соответствующие данные приведены в табл. 4.2 .

Таблица 4.2 - Состав штейна в пересчете на 1 % меди Элементарный состав, % На 1% меди, % Cu Fe S O2 Fe S 10 57,66 25,8 25,3 24,8 24,3 23,30 23,09 20 49,32 6,54 5,38 4,21 3,02 1,90 0,7 30 41,00 100 100 100 100 100 100 40 32,68 5,77 2,47 3,37 0,82 0,5 0,27 50 24,80 2,58 1,27 0,83 0,61 0,47 0,38 60 16,21 8,35 3,73 2,19 1,42 0,96 0,65 Таким образом, процесс конвертирования практически состоит из двух периодов .

Первый период заключается в получении белого матта (белого штейна)

– расплава Cu 2 S. Для этого расплав продувают воздухом в присутствии кварцевого флюса:

2FeS + 3О 2 + SiO2 = 2FeO·SiO 2 + 2SO 2 .

Выделяющегося тепла процесса с избытком достаточно для поддержания и некоторого повышения температуры процесса первого периода .

Кроме того, в первом периоде за счет окисления закиси железа кислородом воздуха образуется магнетит:

6FeO + O 2 = 2Fe 3 O 4 .

В первом периоде протекают также реакции:

2Cu 2 S + 3O 2 = 2Cu 2 O + SO 2 ;

Cu 2 O + FeS = Cu 2 S + FeO .

По мере непрерывной продувки штейна содержание сернистого железа и количество загруженного кварцевого флюса постепенно убывают, и в ванне накапливается шлак, состоящий в основном из силиката закиси железа или, точнее, из ферросиликатов .

Накапливающийся шлак конвертерного процесса периодически удаляют из конвертера при небольшом перерыве в дутье обратным поворотом конвертера и выводом фурм из ванны, шлак сливают в ковш, и убыль ванны заполняется новой порцией жидкого штейна. Кварцевый флюс вводят непрерывно во время процесса через специальные устройства или периодически совками через горловину .

При продувке относительно бедных штейнов происходит значительный подъем температуры, позволяющий присаживать и расплавлять в конвертере некоторые количества холодных присадок в виде штейновых корок от ковшей и желобов, сплесы черновой меди, привозных штейнов других заводов и прочих, богатых медью материалов. Добавкой этих материалов, подвергающихся расплавлению в конвертере за счет тепла его перегретой жидкой ванны, достигается понижение температуры конвертера, и поэтому количеством холодных присадок регулируется температура процесса и достигается сохранение футеровки от быстрого прогара. Количество присаживаемых в конвертер холодных материалов составляет 15–35 %, а при форсированном ходе продувки бедных штейнов и более 40 % .

Благодаря обогащению штейна медью растворимость в штейне окислов железа постепенно понижается, и они переходят в шлак .

При приближении штейновой ванны конвертера к составу полусернистой меди добавка новых порций штейна прекращается и все оставшееся железо вместе со связанной с ним серой окисляется продолжительной продувкой. В момент окончания окисления и ошлакования всего железа производится поворот конвертера, подъем фурм из жидкой ванны, остановка дутья и слив всего образовавшегося шлака с поверхности штейновой ванны конвертера .

Обогащенный до состава полусернистой меди штейн, содержащий 70–80 % меди и 2–21 % серы, носит название белого матта. Получением белого матта заканчивается первый период продувки штейна .

Периодическим набором жидкого штейна, его продувкой и сливом образовавшегося конвертерного шлака производится постепенное удаление железа и обогащение штейна медью и параллельно с ней – золотом и серебром .

Сера, связанная с окисляющимся железом, удаляется с отходящими газами в виде сернистого ангидрида и частично в виде серного ангидрида .

Образующийся шлак сливают и заливают новые порции штейна. Так поступают до тех пор, пока в конвертере не накопится нужное количество Cu 2S (примерно 0,8 от емкости аппарата). Температура расплава в конвертере 1200– 1280оС. Повышение температуры приводит к повышенному износу футеровки, поэтому ее регулируют загрузкой в конвертер холодных материалов (твердый штейн, обороты, вторичное сырье, цементная медь, гранулированные концентраты). Чем беднее штейн по меди (больше сульфида железа), тем больше выделяется тепла и требуется больше холодных материалов .

Часть железа переокисляется до магнетита (Fe 3 O 4 ), что приводит к повышенному содержанию в шлаках меди. Обычно это 1,5–3,0 %, и конвертерные шлаки с целью доизвлечения меди возвращают в оборот (в плавку на штейн) либо подвергают самостоятельной переработке .

Второй период – получение черновой меди включает окисление сульфида меди:

Cu 2 S + 1/2O 2 Cu 2 O + SO 2, и взаимодействие оксида меди с ее сульфидом:

Cu 2 S + 2Cu 2 O 6Cu + SO 2 .

Второй период протекает непрерывно, он более напряжен в тепловом отношении, поэтому его проводят без остановок и без добавок каких-либо холодных материалов .

Второй период отличается от первого более высокой концентрацией сернистого ангидрида в отходящих газах, полным отсутствием шлакообразования и, следовательно, отсутствием необходимости флюсования .

Образовавшаяся во втором периоде медь по насыщении ею полусернистой меди (до 82 %) выделяется в отдельную жидкую металлическую фазу в нижней части ванны благодаря большой разнице между удельными весами меди и белого матта: 8,22 (жидкая медь) и 5,7 (твердая полусернистая медь). При первоначальном малом количестве выделяющейся меди она легко циркулирует вместе с бурлящей массой штейна под действием энергично поступающего в конвертер дутья. По мере же накопления значительной массы тяжелой меди она скапливается на дне конвертера и вследствие бокового расположения фурм выходит из сферы влияния дутья. Продувка заканчивается после полного окисления белого матта и перевода всей полусернистой меди в черновую медь .

Золото и серебро, растворенные в медном штейне и сконцентрировавшиеся в белом матте, следуют за металлической медью и переходят в первую же порцию выделившейся на дно ванны черновой меди. Полный переход золота в черновую медь происходит быстро, в течение первых десятков минут продувки белого матта;

выделение серебра и переход его в медь несколько отстает, но все же значительные его количества переходят в металлическую медь, а почти полный переход серебра в медь завершается еще до выделения всей меди из белого матта. Прекращение продувки производится в момент практического окисления до меди последних остатков белого матта. После прекращения подачи дутья немедленно начинается разливка черновой меди из конвертера .

Поведение примесей при продувке штейна Никель в медных штейнах присутствует в незначительных количествах в форме Ni 3 S 2. Сульфид никеля окисляется до NiO, в основном переходит в шлак во втором периоде, а черновой меди никеля остается до 0,5–0,7 % .

Цинк присутствует в штейне в виде ZnS. Поведение цинка при конвертировании штейнов, аналогично поведению железа (ZnS окисляется до ZnO), с той лишь разницей, что обычно 15–20 % от его содержания в штейне уносится вместе с газами в виде пыли .

Свинец присутствует в штейне в виде PbS. Значительная часть сернистого свинца окисляется с образованием окиси свинца после окисления основной массы FeS и ZnS. При наличии SiO 2 окись свинца легко шлакуется с образованием легкоплавких шлаков. Частично свинец летит с газами и осаждается вместе с ZnO .

Сурьма и мышьяк присутствуют в штейне в виде арсенидов и антимонидов .

При продувке они частично летят с газами в виде летучих оксидов, частично переходят в шлак в виде пятиокисей, образуя с окислами других металлов арсенаты и антимонаты. Остаточное содержание этих элементов в черновой меди обычно не превышает 0,1 % .

Селен и теллур, связанные главным образом с благородными металлами, выгорают не полностью и частично переходят в черновую медь, где их содержание исчисляется тысячными долями процента .

Золото и серебро при плавке всегда концентрируются в штейне, где содержание их определяется количеством в исходном сырье .

В итоге благородные металлы почти полностью оказываются в черновой меди и лишь небольшая часть их теряется с конвертерными шлаками .

Продукты конвертирования медных штейнов Продуктами конвертирования медных штейнов являются конвертерный шлак, черновая медь, газы и пыль .

Состав конвертерного шлака зависит от стадии процесса, температуры в конвертере, содержания меди в штейне, качества флюса и способа введения его в конвертер, способа работы на конвертерах. Состав промышленных шлаков приведен в табл. 4.3, а теоретическое количество шлака, которое можно получить на каждую тонну штейна в зависимости от содержания в нем меди – в табл. 4.4

–  –  –

Таблица 4.4 - Теоретическое количество шлака на 1 т штейна Содержание меди в 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 75 штейне, % Кол-во шлака на 1т 954 876 796 716 636 558 478 396 240 160 80 штейна, кг Содержание меди в конвертерных шлаках 1,55 % .

Медь в шлаке присутствует в основном в форме сульфидов (борнита и халькопирита) и в незначительных количествах в форме закиси меди и металлической меди .

Для конвертерных газов как первого, так и второго периодов конвертирования характерно низкое содержание кислорода (менее 0,5 %) и высокое содержание суммы SO2 и SO 3 (13–15 % в первом и 18–20 % во втором) .

Из-за больших подсосов воздуха (особенно в напыльнике) конвертерные газы сильно разбавляются. Трудности извлечения серы из конвертерных газов связаны с периодичностью процесса конвертирования. Однако при надлежащей герметизации напыльника и всей газоходной системы, а также организации работы конвертеров по специальному графику можно стабильно поддерживать содержание SO 2 и SO 3 в газах на уровне 4–5 % и использовать их для производства серной кислоты .

Грубая конвертерная пыль образуется за счет разбрызгивания расплава при продувке его воздухом. Газами уносятся также мелкие частицы кварцевого флюса и холодных материалов. Образование тонких фракций пыли, наряду с механическим уносом мелких частиц расплава и твердых материалов, в значительной степени обусловлено летучестью присутствующих в штейнах элементов и их соединений (ZnO, PbO, PbS, Al 2 O 3 и др.) .

Количество конвертерной пыли зависит от содержания меди в штейне. Чем беднее штейн, тем больше общая продолжительность процесса конвертирования и тем больше выход пыли. Содержание меди в конвертерной пыли в среднем составляет 20–25 % .

В полиметаллических штейнах присутствует до 9–10 % цинка в форме ZnS .

Поведение сульфида цинка при конвертировании штейнов аналогично поведению FeS с той разницей, что некоторое количество цинка (около 15–20 % от количества цинка, присутствующего в штейне) возгоняется; большая часть цинка, как и железа, при конвертировании переходит в шлак. Сульфид цинка может окисляться при приблизительно одинаковой концентрации с сульфидом железа в расплаве. В процессе конвертирования штейна заметное окисление ZnS наблюдается вскоре после начала продувки штейна. Возгонка цинка в процессе конвертирования объясняется отчасти некоторой летучестью ZnS при температуре процесса и протеканием побочных реакций, которые сопровождаются появлением легкоиспаряющегося металлического цинка .

Реакция ZnS + 2ZnO = 3Zn + SO 2, при температуре конвертирования не может играть значительной роли в возгонке цинка .

По данным А. И. Окунева, удаление цинка в газы при конвертировании медных штейнов по этой реакции при 1150оС составляет 3 % от исходного количества цинка в штейне .

Близкие значения равновесного давления пара цинка могут получаться при взаимодействии ZnO с другими сульфидами штейна, идущем по реакциям 3ZnO + FeS = 3Zn + FeO + SO 2 ;

2ZnO + Cu 2 S = 2Zn + 2Cu + SO 2 .

В конце первого и начале второго периодов процесса имеет место взаимодействие металлической меди с ZnS:

2Сu + ZnS = Cu 2 S + Zn .

Интенсивное протекание этой реакции выше 1000оС было подтверждено экспериментально .

Практика процесса конвертирования Процесс конвертирования сульфидных расплавов проводят в горизонтальных конвертерах. Схема горизонтального конвертера приведена на рис. 4.1 .

Горизонтальный конвертер представляет собой цилиндрическую емкость, опирающуюся с помощью опорных бандажей на ролики. Для заливки штейна, загрузки флюсов и холодных материалов, слива расплава и удаления газов в верхней части цилиндрической поверхности корпуса имеется горловина. Поворот конвертера вокруг горизонтальной оси осуществляется от электродвигателя через редуктор и зубчатую пару, в которую входит зубчатый венец, охватывающий корпус, и ведущая шестерня. Помимо рабочего привода предусмотрен аварийный привод – аварийного поворота, с двигателем, питающимся от аккумуляторной батареи. Аварийный привод включается при падении давления дутья и служит для предотвращения заливки фурм для подачи дутья, расплавом .

Воздух поступает в расплав через фурмы, из воздуходувной машины по трубопроводу. В зависимости от размера конвертера определяется число фурм и их диаметр. Для уменьшения гидравлического сопротивления при подводе дутья к фурмам коллектор конструктивно объединен с фурмами .

Рис. 4.1. Схема горизонтального конвертера:

1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – зубчатый венец; 4 – опорные бандажи; 5 – горловина; 6

– сальниковое устройство Бочка конвертера изготовлена из листовой стали и изнутри футерована огнеупорным кирпичом. Толщина футеровки 230–380 мм, а в области фурменного пояса – 450–800 мм. Подача холодного воздуха в расплав приводит к зарастанию фурм, в связи с чем их необходимо прочищать, вручную ломиком или пневмофурмовщиками, что более экономически выгодно, их использование позволяет снизить трудозатраты при проведении процесса .

Горловина конвертера, работающего под дутьем, закрыта сверху напыльником для отвода отходящих газов. Напыльник имеет испарительное охлаждение. Газы конвертера проходят грубую и тонкую очистку от пыли, соответственно, в циклонах и электрофильтрах, затем направляются в сернокислотное производство .

В аппаратурном оформлении и в организации производства процесс конвертирования никелевых штейнов практически не отличается от конвертирования медных штейнов .

Аппаратура, приборы, посуда, необходимые для выполнения работы:

лабораторная установка; весы технические; алундовый тигель; платинородиевая термопара с милливольтметром; воздуходувка; молоток; железные щипцы;

штейн; кварцевый песок .

Конвертирование медных штейнов в заводских условиях протекает полностью за счет тепла экзотермических реакций окисления. В лабораторных условиях вследствие небольшого объема штейна осуществить этот процесс без дополнительного обогрева не представляется возможным. Поэтому в лаборатории опыт по конвертированию проводят в электрической печи, которая служит как для расплавления штейна, так и для поддержания его в жидком состоянии. Навеску штейна помещают в печь в небольшом фарфоровом тигле .

Воздух подводят к поверхности штейна от воздуходувки по резиновому шлангу, на конце которого закрепляют фарфоровую трубочку с внутренним диаметром 2–5 мм и длиной не менее 50 см .

Замер температуры осуществляется платинородиевой термопарой с милливольтметром. Схема установки представлена на рис. 4.2 .

Рис. 4.2. Схема установки для конвертирования медных штейнов:

1 – электрическая печь; 2 – алундовый тигель; 3 – термопара; 4 – алундовая трубка; 5 – милливольтметр; 6 – воздуходувка Порядок выполнения Работы по конвертированию необходимо проводить обязательно в рукавицах и в защитных очках .

1. Взять 25 г богатого по содержанию меди штейна и загрузить его в алундовый тигель. Состав штейна записать в тетрадь .

2. Тигель поставить в предварительно разогретую до 1150–1200оС печь .

3. После расплавления штейна на его поверхность засыпать расчетное количество кварцевого флюса .

4. Включить воздуходувку. Через резиновую и алундовую трубки подайте на поверхность штейна воздух. Конец алундовой трубки, из которой выходит воздух, должен находиться над поверхностью штейна на расстоянии 10-15 мм .

Необходимо так подавать воздух на поверхность штейна, чтобы его струя отдувала в сторону шлак, обнажая свободную поверхность штейна .

5. Конец конвертирования определяется по характерному изменению цвета поверхности расплава (появление голубого цвета поверхности расплавленной меди), а также прекращению выделения сернистого газа .

6. После окончания продувки выключить печь, извлечь тигель из печи и охладить его .

7. После охлаждения тигля выбить из него молотком черновую медь, отделить ее от шлака и взвесьте .

8. Результаты взвешивания записать в рабочую тетрадь .

–  –  –

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте физико-химические основы процесса конвертирования:

а) основные химические реакции первого и второго периодов;

б) термодинамика реакций конвертирования медных штейнов .

2. Какой состав имеют продукты конвертирования?

3. Опишите тепловой и температурный режимы конвертирования медных штейнов .

Лабораторная работа 5 Электролитическое рафинирование меди

Цель. Установить влияние катодной плотности тока на выход меди по току и рассчитать удельный расход электроэнергии на 1 кг катодной меди .

Изучить теоретические положения электролитического

Задачи:

рафинирования меди;

Научиться аппроксимировать металлургические процессы, прописывая химические реакций и проводить их физико-химический анализ;

Анализировать технико-экономические показатели процессов, принимать технологически обоснованные решения .

Краткие теоретические сведения Основная цель этого передела – получение меди, удовлетворяющей по электропроводности требованиям международного стандарта (1,72410–6 Ом·см) .

Такая медь содержит обычно более 99,96 % меди, около 0,02 % кислорода и 0,02 % нормируемых в сумме девяти примесей. Дополнительная задача – концентрирование селена, теллура, золота и серебра в богатый полупродукт – шлам .

Следует отметить, что чем выше в исходной меди содержание благородных металлов, тем ниже будет себестоимость электролитной меди. Именно поэтому при конвертировании медных штейнов стремятся использовать в качестве флюса золотосодержащие кварциты .

Литые аноды и тонкие катодные основы из электролитной меди, титана или нержавеющей стали попеременно завешивают в электролитную ванну .

Аноды и катоды помещают, располагая электроды в ваннах вертикально, параллельно друг другу. Все аноды соединяются с положительным, а катоды с отрицательным полюсами источника постоянного тока. В ванны подают электролит в виде раствора сернокислой меди, содержащего свободную серную кислоту. Через эту систему пропускают постоянный ток (рис. 5.1) .

Рис. 5.1. Схема электролитического рафинирования меди При включении ванн в сеть постоянного тока происходит электрохимическое растворение меди на аноде, перенос катионов через электролит и осаждение ее на катоде. Примеси меди при этом в основном распределяются между шламом (твердым осадком на дне ванн) и электролитом .

Электролит содержит сульфат меди (160–200 г/дм3), серную кислоту (135– 200 г/дм3), поверхностно-активные добавки (столярный клей и тиомочевину) для улучшения структуры катодных осадков; расход последних 50–60 г/т меди .

Электролит непрерывно циркулирует по замкнутой схеме со скоростью 15– 20 дм /мин. Перед подачей в ванну электролит подогревают в теплообменниках паром до температуры 55–60°С, это способствует снижению его электрического сопротивления .

Химизм электролиза и поведение примесей

На медном аноде возможны следующие электрохимические реакции:

Е = +0,34 В;

Сu–2е = Cu2+ Е = +0,51 B;

+ Cu = Cu + e + 2+ Cu = Cu + e E = +0,17 B .

Соотношение концентраций в растворе одновалентной и двухвалентной меди определяется равновесием реакции диспропорционирования:

Cu+ Cu0+ Cu2+ .

В состоянии равновесия концентрация в растворе ионов Cu2+ примерно в тысячу раз больше, чем концентрация ионов Сu+. Тем не менее эта реакция имеет существенное значение для электролиза, т. к. в результате ее протекания наблюдается переход меди в шлам .

На аноде также имеет место прямое химическое растворение меди по реакции: Сu + H2 SО 4 + 0,5О 2 = CuSО 4 + H 2 О .

На катоде выделение меди идет в основном за счет разряда ионов двухвалентной меди: Сu2++ 2е = Сu .

В результате протекания реакций происходит обогащение электролита ионами двухвалентной меди и обеднение серной кислотой. Для поддержания в электролите постоянной концентрации меди и серной кислоты необходимо электролит регенерировать электролизом с нерастворимыми анодами .

Основными требованиями, предъявляемыми к электролиту, являются его высокая электропроводность (низкое электрическое сопротивление) и чистота .

Однако реальные электролиты, помимо сульфата меди, серной кислоты, воды и необходимых добавок, обязательно содержат растворенные примеси, содержащиеся до этого в анодной меди. Поведение примесей анодной меди при электролитическом рафинировании определяется их положением в ряду напряжений (табл. 5.1) .

По электрохимическим свойствам примеси можно разделить на четыре группы:

I группа – металлы более электроотрицательные, чем медь (Ni, Fe, Zn и др.);

II группа – металлы, близко стоящие в ряду напряжений к меди (As, Sb, Bi);

III группа – металлы более электроположительные, чем медь (Au, Ag и платиноиды);

IV группа – электрохимически нейтральные в условиях рафинирования меди химические соединения (Cu 2 S, Cu 2 Se, Cu 2 Te, Au 2 Te, Ag 2 Te) .

Таблица 5.1 - Положение примесей в ряду напряжений Примесь Zn2+/Zn0 Fe2+/Fe0 Cd2+/Cd0 Co2+/Co0 Ni2+/Ni0 0, В –0,763 –0,44 –0,4 –0,27 –0,25 Примесь Sn2+/Sn0 Pb2+/Pb0 2H+/H2O Sb3+/Sb0 Bi3+/Bi0 0, В -0,136 -0,126 0,0 +0,212 +0,226 Примесь As3+/As0 Cu2+/Cu0 Ag+/Ag0 Pt2+/Pt0 Au+/Au0 0, В +0,247 +0,34 +0,799 +1,4 +1,68 Примеси первой группы, обладающие наиболее электроотрицательным потенциалом, практически полностью переходят в электролит .

Исключение составляет лишь никель, около 5 % которого из анода осаждается в шлам в виде твердого раствора никеля в меди. Твердые растворы, по закону Нернста, становятся даже более электроположительными, чем медь, что и является причиной их перехода в шлам .

Особо, по сравнению с перечисленными группами примесей, ведут себя свинец и олово, которые по электрохимическим свойствам (табл. 5.1) относятся к примесям I группы, но по своему поведению в процессе электролиза могут быть отнесены к примесям III и IV групп. Свинец и олово образуют нерастворимые в сернокислом растворе сульфат свинца PbSO 4 и метаоловянную кислоту Н 2 SnО 3 .

Электроотрицательные примеси на катоде в условиях электролиза меди практически не осаждаются и постепенно накапливаются в электролите. При большой концентрации в электролите металлов первой группы электролиз может существенно расстроиться .

Накопление в электролите сульфатов железа, никеля и цинка снижает концентрацию в электролите сульфата меди. Кроме того, участие электроотрицательных металлов в переносе тока через электролит усиливает концентрационную поляризацию у катода .

Электроотрицательные металлы могут попадать в катодную медь в основном в виде межкристаллических включений раствора или основных солей, особенно при их значительной концентрации в электролите. В практике электролитического рафинирования меди не рекомендуется допускать их концентрацию в растворе свыше следующих значений, г/л: 20 Ni; 25 Zn; 5 Fe .

Примеси II группы (As, Sb, Bi), имеющие близкие к меди электродные потенциалы, являются наиболее вредными (по возможности загрязнения катода) .

Будучи несколько более электроотрицательными по сравнению с медью, они полностью растворяются на аноде с образованием соответствующих сульфатов, которые накапливаются в электролите. Однако сульфаты этих примесей неустойчивы и в значительной степени подвергаются гидролизу, образуя основные соли (Sb и Bi) или мышьяковистую кислоту (As). Основные соли сурьмы образуют плавающие в электролите хлопья студенистых осадков («плавучий»

шлам), которые захватывают частично и мышьяк .

В катодные осадки примеси мышьяка, сурьмы и висмута могут попадать как электрохимическим, так и механическим путем в результате адсорбции тонкодисперсных частичек «плавучего» шлама. Таким образом, примеси II группы распределяются между электролитом, катодной медью и шламом .

Предельно допустимые концентрации примесей II группы в электролите составляют, г/л: 9 As; 5 Sb и 1,5 Bi .

Распределение примесей I и II групп по продуктам электролиза приведено в табл. 5.2 .

Таблица 5.2 - Распределение примесей I и II групп и меди между продуктами электролиза, % от исходного Продукт Группа I Группа II Cu электролиза Ni Zn Fe Pb Sn As Sb Bi Электролит 1-2 Шлам Катод Более электроположительные по сравнению с медью примеси (III группа), к которым относятся благородные металлы (главным образом, Au и Ag), в соответствии с положением в ряду напряжений должны переходить в шлам в виде тонкодисперсного остатка .

Это подтверждается практикой электролитического рафинирования меди .

Переход золота в шлам составляет более 99,5 % от его содержания в анодах, а серебра – более 98 %. Несколько меньший переход серебра в шлам по сравнению с золотом связан с тем, что серебро способно в небольшом количестве растворяться в электролите и затем из раствора выделяться на катоде. Для уменьшения растворимости серебра и перевода его в шлам в состав электролита вводят небольшое количество иона хлора. Произведение растворимости AgCl выражается небольшой величиной, что и позволяет перевести серебро в шлам с большой полнотой. Несмотря на практически полный переход золота и серебра в шлам, они все же в небольшом количестве попадают в катодные осадки .

Объясняется это механическим захватом взмученного шлама и отчасти явлением катофореза. На механический перенос шлама на катод влияют применяемая плотность тока и взаимосвязанная с ней скорость циркуляции электролита. С увеличением скорости циркуляции вследствие взмучивания шлама переход золота и серебра на катод возрастает. При выборе плотности тока и способа циркуляции электролита необходимо учитывать содержание благородных металлов в анодах. В случае их повышенного содержания плотность тока должна быть меньше. Снижению переноса шлама на катод способствует также наличие в ванне зоны отстаивания (область от нижнего конца катода до дна ванны). На многих заводах электролит перед его возвращением в ванну в цикле циркуляции подвергают фильтрованию, что уменьшает потери шлама и обеспечивает получение более чистой меди .

Аналогично электроположительным примесям ведут себя при электролизе меди химические соединения (примеси IV группы). Хотя в принципе химические соединения и могут окисляться на аноде и восстанавливаться на катоде, что используют в специальных процессах, в условиях электролитического рафинирования меди анодного потенциала недостаточно для их окисления .

Поэтому при электролизе меди в электродных процессах они не участвуют и по мере растворения анода осыпаются на дно ванны. В виде селенидов и теллуридов переходят в шлам более чем 99 % селена и теллура .

Таким образом, в результате электролитического рафинирования анодной меди все содержащиеся в ней примеси распределяются между катодной медью, электролитом и шламом .

Параметры и показатели электролиза меди Основными характеристиками, определяющими параметры и показатели электролитического рафинирования меди, являются плотность тока, выход металла по току, напряжение на ванне, удельный расход электроэнергии .

Плотность тока является важнейшим параметром процесса электролиза .

Она выражается в амперах на единицу поверхности электрода (D = I/S). В металлургии меди ее принято выражать в амперах на квадратный метр площади катодов. По закону Фарадея, на каждый 1 Ач электричества осаждается 1 электрохимический эквивалент металла. Для меди он равен 1,1857 г/(Ач) .

Следовательно, с увеличением плотности тока интенсивность (производительность) процесса электролиза возрастает .

Величина плотности тока, при которой проводят процесс электролитического рафинирования, определяет все его основные технико-экономические показатели:

напряжение на ванне, выход по току, расход электроэнергии, а также капитальные и эксплуатационные затраты. С увеличением плотности тока при прочих равных условиях увеличивается производительность цеха, уменьшаются число потребных ванн, затраты на капитальное строительство и рабочую силу, но возрастают затраты на электроэнергию .

Существует также понятие технологической плотности тока, которая определяется чистотой перерабатываемых анодов, содержанием вредных примесей в электролите и качеством получаемых катодов. Чем чище аноды и, следовательно, чем меньше примесей содержится в электролите, тем при большей технологической плотности тока можно проводить процесс электролиза. Чаще всего заводы работают при плотности тока 240–300 А/м2. Следует отметить, однако, что с увеличением плотности тока увеличиваются потери благородных металлов за счет большего взмучивания шлама и захвата его растущим катодным осадком. В настоящее время применение особых режимов электролиза (реверсивного тока, измененной системы циркуляции электролита и др.) позволяет довести плотность тока до 500 А/м2 и более .

Электрохимический эквивалент меди составляет 1,1857 г/(Ач). Одна ко практически при электролизе для выделения 1 г-экв металла расходуется электричества больше. Это кажущееся противоречие объясняется тем, что часть электрического тока расходуется на побочные электрохимические процессы и утечку тока. Степень использования тока на основной электрохимический процесс называется выходом металла по току .

В практике электрометаллургии цветных металлов в большинстве случаев приходится иметь дело с катодным выходом по току, т. к. масса катодного осадка определяет конечный выход товарной продукции .

Плотность тока на катоде в условиях электролитического рафинирования меди выражается суммой плотностей тока, приходящихся на разряд катионов меди, водорода и примесей: DK = DCu + DH + Dпр .

Теоретический катодный выход меди по току определяется отношением:

DCu = .

DK Выход по току может быть выражен в долях единиц или в процентах (путем умножения на 100) .

В заводской практике выход по току принято определять с учетом влияния многих факторов по следующему соотношению:

Рпр Рпр = 100 = 100%, q I Ртеор где Р пр – практическая масса катодного осадка меди, г;

Р теор – теоретическая масса катодного осадка меди, вычисленная по закону Фарадея, г;

I – сила тока, А;

– продолжительность процесса электролиза, ч;

q – электрохимический эквивалент металла, г/(Ач) .

Напряжение на ваннах при электролитическом рафинировании меди определяется по формуле:

U = + I R'эл + I Rпр, где – разность анодной и катодной поляризации, В;

R эл, R пр – сопротивление электролита, проводников, контактов и т. д., Ом .

При общей величине падения напряжения на ваннах при рафинировании меди порядка 0,3–0,4 В около 70–80 % его приходится на преодоление сопротивления электролита, до 15–20 % – на преодоление сопротивления проводников, тока и контактов, 5–6 % – на катодную и анодную поляризацию .

Все примеси анодной меди снижают электропроводность электролита .

Проводимость особенно заметно уменьшается с ростом концентрации в нем железа и никеля .

При электролизе состав электролита неоднороден в объеме. В прикатодном пространстве раствор обеднен медью, а в прианодном, наоборот, ею обогащен. В отсутствии массообмена в межэлектродном пространстве электролит расслаивается по плотности – обогащенный медью и «тяжелый» электролит опускается на дно ванны. Расслаивание ведет к неравномерному протеканию электродных процессов по высоте электродов. Для устранения этих явлений электролит необходимо перемешивать и тем интенсивнее, чем выше применяемая плотность тока .

Поскольку одновременно с перемешиванием нужно поддерживать оптимальную температуру электролита, что осуществляют не индивидуальным подогревом его в каждой ванне, а централизованным, то электролитическое рафинирование меди повсеместно ведут с проточной циркуляцией электролита, обеспечивающей полную его замену в ванне за 2,0–2,5 ч. При этом одновременно часть электролита отбирают на регенерацию .

Обычно электролит подогревают до температуры 50–55оС. Сильный нагрев, приводит к испарению электролита с поверхности, ухудшению условий труда и дополнительному химическому растворению меди .

Удельный расход электроэнергии на осуществление электролитического рафинирования меди может быть рассчитан по соотношению:

U W=, 1,186 где W – удельный расход электроэнергии, кВтч/т;

U – напряжение на ванне, В;

1,186 – электрохимический эквивалент меди, г/(Ач);

– выход по току, доли ед .

Аппаратурное оформление и практика процесса электролиза В настоящее время для электролитического рафинирования меди в основном используют цельнолитые железобетонные ванны ящичного типа .

Современные электролизные ванны имеют длину 3,5–5,5 м, ширину 1,0–1,1 м и глубину 1,2–1,3 м. Схема электролитического рафинирования меди приведена на рис. 5.1 .

Внутри электролизные ванны на отечественных заводах облицовывают листовым свинцом или винипластом. Иногда внутреннюю облицовку выполняют из кислотоупорного бетона. Ванны установлены на столбах с изоляторами из стекла, фарфора или текстолита на высоте 4–5 м от нулевой отметки. Под ваннами размещены насосы, трубопроводы и сборники электролита .

Для спуска шлама и раствора при разгрузке в днищах ванн имеется отверстие с пробкой. На некоторых заводах, чтобы не нарушить прочность и герметичность облицовки, стоков в днище ванн не делают. В этом случае ванны разгружают с помощью насосов .

На большинстве современных заводов медные электролизные ванны объединяют в блоки по 10–20 шт., а затем – в серии, состоящие, как правило, в серию входят два блока. В электрическую систему питания постоянным током ванны в блоках и блоки в сериях включены последовательно, а электроды в отдельных ваннах – катоды и аноды – параллельно .

Для питания электролизных ванн постоянным током в настоящее время используют кремниевые выпрямители. Электродами при электролитическом рафинировании меди служат аноды, полученные в результате огневого рафинирования меди, и катодные основы, превращающиеся в процессе электролиза в готовые для последующего использования катоды .

Аноды представляют собой слитки пластинчатой формы, отлитые с ушками, которыми они опираются на токоподводящие шины и борта ванн (рис. 5.2, а) .

Обычно на одном из ушков при отливке делают углубление для размещения в нем катодной штанги. На современных медеэлектролитных заводах стремятся работать с анодами с большой рабочей поверхностью – шириной до 0,96 м, длиной 0,9–1,1 м. При средней толщине анодов 35–45 мм их масса составляет до 350 кг. Для обеспечения равномерного растворения анодов по высоте электролита их отливают клиновидной формы с утолщением кверху .

Рис. 5.2. Форма медных анодов (а) и катодных основ (б) Катодные основы изготавливают из медных листов, полученных электролитическим путем в специальных ваннах при меньшей плотности тока, что способствует получению ровной и плотной поверхности катодного осадка (рис.5. 2, б). Размеры катодных основ превышают размеры анодов по длине на 25– 50 мм, по ширине – на 50–60 мм, Это в значительной степени предотвращает повышение плотности тока на краях катодных листов и образование на них крупных дендритов и шишек. Катодные основы подвешивают в ваннах на медных трубчатых штангах .

Размерами катодов определяется ширина электролитной ванны. Обычно расстояние от боковых кромок катодов до стенки ванны составляет около 200 мм и от нижних до днища ванны – 400–600 мм (для осаждения шлама). Длина ванны зависит от расстояния между осями электродов и их числа. Число анодов, завешиваемых в одну ванну, на разных заводах колеблется от 29 до 48 шт. Число катодов в ванне всегда на один больше, что обеспечивает равномерное растворение всех анодов, включая крайние. Нормальное расстояние между осями одноименных электродов обычно составляет около 110 мм, что соответствует ширине межэлектродного пространства (между анодом и катодом), равной примерно 35–40 мм .

Подвод тока к электродам рафинировочных ванн осуществляют при помощи медных шин, расположенных по бортам ванн. При объединении ванн в блоки на бортах крайних ванн прокладывают главные (токоподводящие) шины, а на перегородках между отдельными ваннами – промежуточные. Для предотвращения утечек тока шины изолируют от каркаса ванны .

Время наращивания катода в зависимости от плотности тока составляет от 6 до 15 суток, анод растворяется в течение 20–30 суток. Масса катода перед выгрузкой из ванны достигает 60–140 кг. Анодные остатки (12–18 % от первоначальной массы) переплавляют в анодных печах .

В процессе циркуляции электролита происходит накопление в нем меди и элeктроотрицательных примесей. Медь накапливается в результате образования на аноде некоторого количества ионов Cu+ и химического растворения катодов и анодов в присутствии растворенного в электролите кислорода: Cu+ + 0,5O 2 + H 2 SO 4 CuSO 4 + H 2 O .

С целью поддержания заданного состава электролита часть его выводят на регенерацию. Медь выделяют электролизом с нерастворимыми (свинцовыми) анодами: CuSO 4 + Н 2 О = Cu + Н 2 SO 4 + 0,5O 2 .

Напряжение на ванне при этом 2,0–2,5 В, расход электроэнергии 3200 кВтч на 1 т меди. После выделения меди электролит возвращают на электролиз, а медные катоды переплавляют .

Другой способ регенерации отработанного электролита – получение медного купороса.

Для этого кислоту в растворе нейтрализуют в присутствии воздуха специально приготовленными гранулами меди:

Cu + Н 2 SO 4 + 1/2O 2 = CuSO 4 + Н 2 O .

Конечный раствор подвергают выпарке и кристаллизации в 2–3 стадии с получением купороса CuSO 4 5Н 2 0. После последней стадии остатки меди извлекают в ваннах с нерастворимыми анодами. Отработанный электролит из этих ванн направляют на кристаллизацию никелевого купороса NiSO 4 7H 2 O .

Основным продуктом электролиза являются катоды, применение которых ограничено. Поэтому катоды переплавляют с получением слитков бескислородной меди (вайербарсов) или медных прутков (катанки) диаметром 8–16 мм .

Отметим некоторые технологические разработки, направленные на снижение себестоимости и повышение качества катодной меди:

- улучшение качества анодов (постоянство массы, качество поверхности) за счет контроля массы при разливке, предварительной правки анодов;

- улучшение качества катодных основ (использование механизированных систем для их изготовления, прессования после кратковременного пребывания в ваннах, применение титановых матриц);

- механизированная сдирка катодов;

- совершенствование систем контроля над работой ванн, включая системы контроля над короткими замыканиями;

- применение эффективных поверхностно-активных добавок к электролиту;

- использование новых конструкций ванн и материалов для их изготовления .

Аппаратура, материалы, реагенты, необходимые для выполнения работы: лабораторно практическая установка; ванны для электролиза;

выпрямитель; медные аноды; медные катоды; технические весы; вольтметр;

проводники тока с шинами; линейка; сушильный шкаф; наждачная бумага;

медный электролит (40–0 г/л Cu, 140–50 г/л H 2 SO 4 ); дистиллированная вода .

Работу выполняют на лабораторно практической установке, представленной на рис. 5.3

Рис. 5.3. Схема установки для электролитического рафинирования меди:

1 – вольтметр; 2 – электролизная ванна; 3 – анод; 4 – катод; 5 – медная шина; 6 – выпрямитель;

7 – амперметр; 8 – вольтметр Установка состоит из двух ванн с вертикально завешанными в них электродами и токоподводящей системы. Аноды изготовлены из загрязненной примесями меди. Катоды – тонкие медные пластины из чистой меди .

Токоподводящая система состоит из медных шин, уложенных вдоль длинных сторон ванн, и проводников, соединяющих шины с источником тока. Подвод постоянного тока к ваннам осуществляется от выпрямителя, включенного в сеть переменного тока. Электроды в каждой ванне включены параллельно, а ванны – последовательно .

Порядок выполнения работы: 1. Получить у преподавателя задание (табл. 5.3) .

Таблица 5.3 – Варианты работы Температура электролита, оС Вариант Плотность тока, А/м2 Кислотность электролита, г/л

2. Рассчитать, исходя из заданной плотности тока, силу тока, которую необходимо поддерживать в течение всего опыта. Для этого замеряют размеры полотна катодов в одной ванне, погруженных в электролит, и рассчитывают силу тока по уравнению: I = i K S K, где I – сила тока, A;

i K – катодная плотность тока, А/м2;

SK – площадь поверхности всех электродов, погруженных в электролит, м2 .

Если в ванне число анодов больше числа катодов, S K = 2nBh ; если число катодов больше числа анодов, S K = 2(n 1)Bh, где n – количество катодов в одной ванне, шт;

B – ширина катода, м;

h – высота погруженной в электролит части катода, м .

При проведении опытов с одинаковой плотностью тока в обеих ваннах все катоды должны быть одинаковых размеров и в каждой ванне одинаковое их число .

3. Для работы взять медные аноды и катоды. Катоды и аноды, а также токоподводящие шины зачистить наждачной бумагой .

4. Взвесить отдельно все катоды первой и второй ванн. Данные по расчету силы тока и вес катодов каждой ванны записать в рабочую тетрадь (табл. 5.4) .

–  –  –

Контрольные вопросы и задания

1. Охарактеризуйте задачи электролитического рафинирования .

2. Опишите основные процессы на аноде и катоде .

3. Дайте определение выхода по току .

4. Какие факторы влияют на выход по току и удельный расход электроэнергии?

5. Рассчитайте основные показатели электролитического рафинирования меди .

Примеры расчетов приведены ниже .

Пример 1. При электролитическом рафинировании меди электролит должен содержать не более, г/л: 34 Cu; 20 Ni; 2 Fe; 3 As; 0,5 Sb .

Объем электролита в цехе 6000 м3. В сутки с анодов переходит в электролит, кг/сутки: 600 Ni; 4 Fe; 20 As; 15 Sb. Определить ведущую примесь .

Решение. Ведущей называется примесь, которая за более короткое время достигает предельно допустимой концентрации (ПДК).

Поэтому для каждой примеси необходимо определить время за которое она достигнет ПДК:

(C V ) Me = np, mMe где С пр – предельно допустимая концентрация металла в растворе, кг/м3;

V – объем раствора в цехе, м ;

–  –  –

Пример 2. Определить суточную производительность ванны рафинирования меди при следующих условиях: iК = 250 А / м 2, К = 95%, размеры погруженной части катода 0,8 м0,9 м, в ванне установлено 33 катода и 32 анода .

Решение. Определяем количество меди, выделяющееся на катоде за сутки:

M Cu = K I a b 2 n K qCu ;

M Cu = 0,95 250 0,8 0,9 2 1,1857 (33 1) 24 = 311247,36 г .

Ответ. Суточная производительность ванны электролитического рафинирования меди составляет 311247,36 г (или 311,25 кг) меди .

Пример 3. Насколько уменьшится масса серной кислоты в электролите, если при электролитическом рафинировании меди в раствор переходит меди на 2% больше, чем осаждается на катоде .

Сила тока составляет 10000 А, катодный выход по току K = 95%, продолжительность процесса = 1час .

Решение.

Определяем количество меди, выделяющееся на катоде за 1 час под действием электрического тока:

M Cu = K I qCu = 0,95 10000 1,1857 1 = 11257,5г .

Так как на катоде осаждается на 2 % меди меньше, чем переходит в раствор, то 11257,5 = 98% ;

M Cu раст = 100% ;

M Cu раст = 11487,2 г .

За 1 ч электролит обогатится по меди на M Cu = 11487,2 11257,5 = 229,7 г .

Это количество меди переходит в раствор в результате химической реакции с серной кислотой в присутствии кислорода:

Cu + H 2 SO4 + 0,5О2 = СuSO4 + H 2 O, 229,7 = х, 63,5 = 98%, 229,7 98 х= = 354,6 г .

63,5 Ответ. За 1 час масса серной кислоты уменьшится на 354,6 г .

Пример 4. Цикл наращивания меди на катодах ванны рафинирования составляет 8 суток .

Сила тока равна 10000 А. Выход по току 95 %. Какова масса готового среднего катода, если исходная масса катодной основы M К.О = 3кг ? В ванне установлено 33 катода и 32 анода .

Решение. Масса готового катода: M K = M K.O + M Cu

Определяем количество меди, выделяющееся на катодах ванны за 8 суток:

M Cu прак = K I qCu = 0,95 10000 1,1857 8 24 = 2161440 г .

Тогда количество меди выделяющееся на 1 катоде:

2161,44 = 67,5кг, (33 1) где (33 – 1) – количество катодов (у крайних катодов осаждение меди идет только с одной стороны, со стороны анода) .

Тогда масса готового катода: M K = 3 + 67,5 = 70,5кг .

Ответ. Масса готового катода 70,5 кг .

Задания для самостоятельной работы

1. При электролитическом рафинировании меди электролит должен содержать не более, г/л: 34 Cu; 20 Ni; 2 Fe; 3 As; 0,5 Sb. Объем электролита в цехе 5000 м3. В сутки с анодов переходит в электролит, кг/сут: 500 Ni; 6 Fe; 20 As; 10 Sb. Определить ведущую примесь .

2. Каков цикл наращивания меди на катодах, если масса готового среднего катода 75 кг, масса катодной основы 3 кг. Сила тока 10 кА, выход по току 95%, в ванне установлено 32 катода и 33 анода .

3. Определить годовую производительность ванны рафинирования меди при следующих условиях: плотность тока – 300 А/м2, выход по току 95 %, в ванне установлено 33 катода и 32 анода, размер погруженной части катодов 0,8 м 0,7 м .

4. За какое время содержание сурьмы в медном электролите достигнет предельного (С пр = 0,5 г/л), если содержание ее в медном аноде 0,05 %, степень перехода сурьмы в электролит 70 %, сила тока 16 кА, объем электролита в ванне 6 м3, в цехе установлено 1500 ванн .

5. Какова должна быть скорость циркуляции медного электролита (м3/сут), при которой концентрация сурьмы в электролите не превысит предельной (0,5 г/л). Содержание сурьмы в медном аноде 0,01 %, степень перехода ее в раствор 75 %, сила тока 16 кА, объем электролита в цехе 6000 м3, в цехе установлено 1000 ванн .

6. Определить изменение концентрации меди (г/л) в электролите за 1 час при прохождении его через ванну, если количество меди, переходящей в раствор, на 2 % больше осажденной на катоде. Скорость подачи электролита в ванну 20 л/мин, сила тока 10000 А, катодный выход по току 95 % .

7. Рассчитать количество меди, осадившейся на катодах ванны за сутки при следующих условиях: плотность тока – 320 А/м2, выход по току 96 %, в ванне установлено 32 катода и 31 анод, размер погруженной части катодов 0,8 м 0,9 м .

8. Какова масса катодной основы, если масса готового среднего катода 79 кг, цикл наращивания меди на катодах 9 суток, сила тока 10000 А, выход по току 95 %, в ванне установлено 33 катода и 32 анода .

9. Определите ведущую примесь, и объем медного электролита выводимого на регенерацию для поддержания концентрации ведущей примеси, не превышающей ПДК. Электролит должен содержать не более, г/л: 34Cu; 20 Ni; 2 Fe; 3 As; 0,5 Sb. В цехе 1000 ванн, объем одной ванны 5 м3. В сутки с анодов переходит в электролит, кг/сут: 400 Ni; 10 Fe; 10 As; 5 Sb .

10. Насколько уменьшится масса серной кислоты в электролите, если при электролитическом рафинировании меди в раствор переходит меди на 2% больше, чем осаждается на катоде. Плотность тока составляет 300 А/м2, габариты катода 0,8 м0,9 м, в ванне установлено 32 катода и 33 анода, катодный выход по току K = 95%, продолжительность процесса = 1ч .

11. Цикл наращивания меди на катодах ванны рафинирования 7 суток, плотность тока 300 А/м2, габариты катода 0,8 м 0,9 м, выход по току 95 % .

Какова масса готового среднего катода, если исходная масса катодной основы 3кг .

12. Предельно допустимое содержание никеля в медном электролите при электролитическом рафинировании меди C np = 20 г/л. Объем электролита в ванне V B = 5 м3. В цехе установлено 2000 ванн. Определить за сколько суток содержание никеля в электролите достигнет предельного, если содержание никеля в анодной меди C Ni ан = 0,5%, степень перехода никеля в раствор К Ni = 0,98, плотность тока 250 А/м2, габариты анода 0,8 м0,9 м, в ванне установлено 33 катода и 32 анода .

13. При электролитическом рафинировании меди сокращение количества кислоты в электролите составляет 250 г за час. На сколько процентов в раствор переходит меди больше, чем осаждается на катодах, если выход по току составляет 95 %, сила тока – 10000 А .

14. При электролитическом рафинировании меди электролит должен содержать не более, г/л: 34 Cu; 20 Ni; 2 Fe; 3 As; 0,5 Sb. Объем электролита в цехе 5000 м3. В сутки с анодов переходит в электролит, кг/сут: 700 Ni; 10 Fe; 30 As; 15 Sb. Определить ведущую примесь .

15. При электролитическом рафинировании в раствор переходит меди на 2 % больше, чем осаждается на катодах. Сокращение массы кислоты в электролите составляет 340 г за час. Определить катодный выход по току, если сила тока 10000 А .

16. Каков цикл наращивания меди на катодах, если масса готового среднего катода 79 кг, масса катодной основы 3 кг. Сила тока 10 кА, выход по току 95 %, в ванне установлено 32 катода и 33 анода .

17. За какое время содержание сурьмы в медном электролите достигнет предельного (С пр = 0,5 г/л), если содержание ее в медном аноде 0,01 %, степень перехода сурьмы в электролит 70 %, сила тока 10 кА, объем электролита в ванне 5 м3, в цехе установлено 2000 ванн .

Лабораторная работа 6 Очистка никелевого электролита от железа и кобальта Цель. Установить зависимость глубины осаждения железа и кобальта от pH раствора, температуры и расхода окислителя при гидрометаллургической очистке никелевого электролита .

Задачи. Уметь рассчитывать выход продуктов химических реакций, выполнять технологические расчеты, анализировать технико-экономические показатели процессов, принимать технологически обоснованные решения .

Краткие теоретические сведения Черновой никель, получаемый при переработке сульфидных медноникелевых руд, содержит примеси, очистка от которых производится методом электролитического рафинирования. Цель рафинирования чернового никеля сводится к получению чистого катодного никеля не ниже марок Н0 и Н1 и к попутному извлечению присутствующих в анодном металле ценных спутников – кобальта, платиноидов, золота, серебра, меди, селена и теллура. В электролитном никеле марок Н0 и Н1 должно содержаться Ni+Co соответственно не менее 99,99 и 99,93 %. В никеле марки Н0 регламентируется содержание 17 элементов примеси, включая кобальт. Рафинирование никеля почти везде проводят методом электролиза. Электролизу обычно подвергают аноды следующего состава, %: 89– 92 Ni; 4–5 Cu; 1,5–3,5 Fe; 0,1–0,3 Co и до 2 S .

Электролитическое рафинирование никеля Электролитическое рафинирование никеля очень сложный

– электрохимический процесс. Никель является электроотрицательным металлом и поэтому катионы таких примесей, как кобальт, железо, цинк, медь, а также ионы водорода могут совместно с ним или раньше разряжаться на катоде. Для предотвращения возможного загрязнения катодного никеля примесями и получения эффективных показателей электролиза необходимо:

- тщательно очищать электролит от примесей;

- применять оптимальные составы электролита и электрический режим электролиза;

- разделять прианодное и прикатодное пространство фильтрующей химически и механически стойкой диафрагмой;

- обеспечивать оптимальную циркуляцию электролита .

Для электролиза никелевых анодов применяют сульфат - хлоридные электролиты, содержащие лишь небольшое количество свободных катионов водорода. Основными компонентами электролита являются сульфаты никеля и натрия и хлорид никеля.

Для автоматического регулирования pH электролита в пределах 2,5–5 вводят борную кислоту, которая в зависимости от изменений кислотности электролита, выполняя роль буферной добавки, будет диссоциировать по-разному:

B 3+ + 3OH H 3 BO3 3H + + BO3 + Уменьшение рН Увеличение рН Применяемые в настоящее время никелевые электролиты содержат, г/л: 70– 110 Ni2+; 20–25 Na+; 40–80 Cl-; 110–160 и 4–6 H 3 PO 4. Электролиз никелевых анодов ведут в электролизных ваннах ящичного типа. Аноды и катодные основы, полученные электролитическим наращиванием никеля на титановых матрицах, завешивают в ванны поочередно .

Основная особенность электролиза никелевого анода состоит в том, что на катоде вместе с ионами никеля могут восстанавливаться ионы других элементов, имеющих потенциал, более электроположительный, чем у Ni(II) .

Чтобы обеспечить осаждение на катоде никеля, катодное пространство в электролитной ванне отделяют от анодного диафрагменной ячейкой (рис. 6.1) .

Ее изготавливают из брезента либо другой кислотоупорной проницаемой ткани, натянутой на каркас. Катодную основу помещают в диафрагменной ячейке .

Электролит, поступающий внутрь катодной ячейки, называют католитом, а вытекающий из нее через диафрагму, – анолитом .

Рис. 6.1. Схема электролитического рафинирования никеля:

1 – катод; 2 – анод; 3 – катодная диафрагма; 4 – анолит; 5 – католит Подачу католита регулируют таким образом, чтобы его уровень в катодной диафрагме превышал уровень электролита в ванне на 30–40 мм. В результате этого обедненный никелем католит под действием давления гидростатического столба жидкости (электролита) проходит через поры диафрагмы и, как бы отталкивая анолит от диафрагмы, не дает примесям проникать в катодную ячейку .

На аноде электрический ток расходуется на растворение не только никеля, но и других металлов.

Этот электрохимический процесс в общем виде описывается уравнением:

Me = Me 2+ + 2e, где Me – Ni, Fe, Co, Cu, Zn и др .

Такое же количество электричества (электронов) должно быть израсходовано и на катоде, но только на один процесс - разрядку катионов никеля. В итоге количество осажденного на катоде никеля всегда превышает его поступление с анода. Возникает дефицит никеля в прикатодном пространстве, который усиливается его потерями во время очистки анолита .

Анодный процесс сводится к электрохимическому растворению никеля, кобальта, железа и меди. Благородные металлы и нерастворимые в электролите химические соединения осыпаются в шлам .

Единственно допустимый катодный процесс - восстановление катионов никеля до металла: Ni 2+ + 2e = Ni 0 .

Все остальные катодные реакции ведут либо к загрязнению катодного никеля, либо снижают выход по току .

Электролиз никеля проводят в ваннах ящичного типа, в которые устанавливают от 32 до 44 диафрагм с катодами; число анодов на один больше .

Технико-экономические показатели электролитического рафинирования никеля следующие:

плотность тока, А/м2 240–350;

о температура электролита, С 55–75;

напряжение на ванне, В 2,6–3,0;

выход по току, % 95–97;

расход электроэнергии, кВтч/1т 2400–3300 .

Очистка никелевого электролита от примесей Очистка анолита сводится к осуществлению трех основных операций очистки от железа, меди и кобальта. При очистке никелевых растворов стремятся не загрязнять их посторонними примесями реагентов. В связи с этим в качестве реагентов обычно используют никельсодержащие материалы. Это позволяет одновременно частично обогатить католит никелем .

Полностью дефицит никеля в электролите устраняют за счет выщелачивания никельсодержащих материалов, например богатых никелевых концентратов .

Возможны и применяются на практике три различные технологические схемы очистки никелевого анолита:

1) последовательная очистка от железа, меди и кобальта;

2) очистка от меди с последующей совместной очисткой от железа и кобальта;

3) очистка от железа с последующей совместной очисткой от меди и кобальта .

Рассмотрим особенности первой схемы очистки .

Железо в анолите содержится в основном в форме двухвалентного сульфата. Для очистки железо необходимо перевести в трехвалентное состояние с последующим гидролитическим осаждением Fe(OH )3. Окислителем служит кислород воздуха .

Процесс очистки электролита от железа проводят при pH=3,43,8 и температуре 65–80оС обычно в батарее последовательно соединенных пачуков чанов с воздушным перемешиванием. В головной пачук непрерывно подают грязный электролит (анолит) и пульпу карбоната никеля, который необходим для нейтрализации образующейся при гидролизе серной кислоты и поддержания необходимого pH раствора.

Химизм очистки от железа описывается уравнениями:

2 FeSO4 + O2 + 5 H 2 O = 2 Fe(OH )3 + 2 H 2 SO4 ;

2 H 2 SO4 + 2 NiCO3 = 2 NiSO4 + 2 H 2 O + 2CO2 .

Первичные железистые кеки содержат до 8% никеля. После отделения кеков от раствора на свечевых или рукавных фильтрах их репульпируют с целью извлечения никеля и далее плавят вместе с рудным сырьем в руднотермических печах .

Фильтрат после очистки от железа, содержащий 70 - 75 г/л Ni, 350 - 450 мг/л Co, 600 - 700 мг/л Cu и до 10 мг/л Fe, направляют на обезвоживание .

Обезвоживание проводят при pH=3,5, которое строго контролируют. При pH3 заметно растворяется никель и возможно обратное растворение меди за счет растворенного кислорода. При pH4 ухудшается очистка и особенно процесс фильтрации из-за образования основных солей меди .

Обезвоживают электролит цементацией меди активным никелевым порошком. Никелевый порошок должен обладать высокой активностью (не ниже 50 %) и развитой поверхностью. Это достигается путем восстановления закиси никеля водородом или водяным газом при температуре 500550оС в муфельных печах.

При воздействии никеля на раствор медь выпадает в осадок по реакции:

CuSO4 + Ni = Cu + NiSO4 .

Очистку от меди необходимо проводить в отсутствие кислорода, т. к. в противном случае, возможно ее обратное окисление и растворение. На практике обезвоживание ведут в механических мешалках или в специальных аппаратах – цементаторах .

Выделившуюся из раствора цементную медь (70–80 % Cu и 10–15 % Ni) периодически выпускают из цементатора и направляют в медное производство. В растворе после обезвоживания остается 4 мг/л меди .

Очистку от кобальта проводят способом, аналогичным очистке от железа, но используют в качестве окислителя газообразный хлор. Перед очисткой в анолит вводят карбонат никеля для получения pH раствора в пределах 5,2–5,4 .

Данный процесс можно выразить следующей суммарной реакцией:

2CoSO4 + Cl 2 + 3H 2 O + 3NiCO3 = 2Co(OH )3 + 2 NiSO4 + NiCl 2 + 3CO2 .

Процесс проводят в герметизированных пачуках. Первичный кобальтовый кек содержит около 10 % Co и примерно столько же никеля. После двукратной репульпации кека никель переводят в основном в раствор. В результате получают кобальтовый концентрат, содержащий кобальт и никель в соотношении не ниже (1815):1 .

Кобальтовый концентрат является сырьем для производства кобальта .



Pages:   || 2 |


Похожие работы:

«1 Содержание Введение.. 4 1 Аналитический обзор отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования.. 7 1.1 Процесс биотрансформации нутриентов зерна злаковых культур при проращивании.. 7 1.2 Современные подходы и механизмы би...»

«ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЕТЕВАЯ КОМПАНИЯ ЕДИНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ" СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ СТО 56947007ПАО "ФСК ЕЭС" Типовые схемы управления силовым оборудованием ПС сред...»

«Л.В.Лесков РАСКРЫВАЯ ТАЙНЫ ПУСТОТЫ ЛЕСКОВ Леонид Васильевич д.ф-м.н., профессор МГУ, действительный член Российской Академии Естественных Наук, действительный член Российской Академии космонавтики Зам. Директора по науке Международного института теоретической и прикладной физики РАЕН Зам. Директора по экспериментальным исследованиям Межотраслевого...»

«ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА Сер. 9 2009 Вып. 3. И. В. Ерофеева РИТУАЛ В КОНТЕКСТЕ ДУХОВНОГО ДИСКУРСА СОВРЕМЕННЫХ СМИ Современное российское виртуальное пространство сложный, но достаточно целостный механизм, имеющи...»

«ПСС.Платформа. Развертывание серверной части Руководство пользователя Дата: 21.12.2016 Содержание 1 Введение Назначение документа 1.1 Термины, определения и сокращения 1.2 Перечень эксплуатационно...»

«ГОСТ 10884-94 Группа В22 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СТАЛЬ АРМАТУРНАЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИ УПРОЧНЕННАЯ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Технические условия Thermomechanically hardened steel...»

«ГАЗОАНАЛИЗАТОР “СПЕКТР” ПАСПОРТ СГВП2.320.001 ПС 2009 г. СОДЕРЖАНИЕ Стр. 1 ВВЕДЕНИЕ..3 2 НАЗНАЧЕНИЕ..3 3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.5 4 КОМПЛЕКТНОСТЬ..7 5 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ..8 6 УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ..9 7 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ..10 8 ПОРЯДОК РАБОТЫ..10...»

«REQUEST FOR PROPOSAL (RFP)/ ЗАПРОС НА ПОДАЧУ ПРЕДЛОЖЕНИЯ (ЗП) UNDP National Programme Management Unit / DATE: 26 August 2016/ ДАТА: 26 августа 2016 Национальный Отдел реализации Проектов Reference: RFP PMU 16/043 introduction of the Contact ПРООН Center of the State Regi...»

«Открытое акционерное общество “МИНСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАВОД ИМЕНИ В.И. КОЗЛОВА “ КОМПЛЕКТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ КТПСП МОДУЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ мощностью от 160 до 2500 кВ·А Техническая информация Содержание 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.. 4 2. СТРУКТУРА УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧ...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Запорожский национальный технический университет Открытое акционерное общество Мотор Сич Богуслаев А. В., Олейник Ал. А., Олейник Ан. А., Павленко Д. В., Субботин С. А. ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ, ОПТИМИЗАЦИИ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА АВИАЦИОННЫХ Д...»

«ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КАЧЕСТВЕ ФУНДАМЕНТОВ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ Алексеев А.Г., к.т.н., НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО "НИЦ "Строительство", доцент МГСУ, г. Москва, е-mail: adr-aleks...»

«ХОЛОДНЫЙ АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДОРОДНОМУ РАСТРЕСКИВАНИЮ ЛИСТОВ ИЗ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕМ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ СЕГРЕГАЦИОННОЙ ЗОНЕ ПРИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ 05.16.01 – "Металловедение и термическая обработка металлов и сплав...»

«ООО "Айсенс" Серийная продукция АИСТ-350 Параметры АИСТ-350 Диапазон измеряемых угловых скоростей, град/с ±2000 Нестабильность нуля гироскопов в запуске, град/ч 4 Шум гироскопов в полосе пропускания, град/ч 300 Диапазон измеряемых линейных ускорений, g ±15 Нестабильность нуля акселерометров в запуске, mg 0,5 АИ...»

«I. Истоки ядерной программы Корейского полуострова 1) 1965 г. – Советский Союз поставил в Северную Корею небольшой исследовательский урановый реактор ИРТ-2000 бассейного типа мощностью 2 МВт; 2) 1966 г. – по настоянию СССР реактор поставлен под гарантии Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ)...»

«ПРОТЕКТОРНЫЙ ЭФФЕКТ ДИМЕТИЛСУЛЬФОКСИДА НА ИЗОФОРМЫ NADPH-ОКСИДАЗЫ БИОМЕМБРАН Симонян Р.М., 2Саакян Л.Ю., 1Симонян Г.М.,1Симонян М.А., 2Секоян Э.С., 2Сагян А.С. Институт биохимии им. Г.Х. Бунятяна НАН РА Ереванский государственный университет Введение. Согласно современным представлениям, в механизмах местноанестезирующего. проти...»

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ РАСЧЕТЫ И ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ топ с кружевом с чем носить ГОСУДАРСТВЕННЫ КОМ Й ИТЕТ СССР П СТА ДА М О Н РТА (Госстандарт СССР) Всесоюзный научно-исследовательский институт по нормализации в машиност...»

«Локационная Система Направленного Бурения Руководство оператора DCI Headquarters DIGITAL 19625 62nd Ave S, Suite B103 CONTROL Kent Washington 98032, USA 425 251 0559 / 800 288 3610, 253 395 2800 fax INCORPORATED dci@digital-control.com www.digitrak.com DCI Europe DCI India DCI China DCI Australia DCI Russia Brueck...»

«: сообщения объединенного института ядерных исследований дубна Р9-Э1-491+ В.М.Жабицкий, И.Л.Коренев, Л.А.Юдин СИСТЕМА ПОДАВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В I СТУПЕНИ УНК С БИХ-ФИЛЬТРОМ В ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ •^Московский радиотехнический институ...»

«Проектная декларация о проекте строительства жилого комплекса со встроенно-пристроенными нежилыми помещениями (в том числе ДДУ) и подземной автостоянкой по адресу: Санкт-Петербург, Пионерская улица, дом 16, литера А Санкт-Петербург "" декабря 2012 г. Часть 1. Информация о застройщике. Раздел 1 1.1. Фирменное наименование зас...»

«Строительство уникальных зданий и сооружений. ISSN 2304-6295. 12 (51). 2016. 33-44 journal homepage: www.unistroy.spbstu.ru Оценка напряженно-деформированного состояния и растрескивания атмосферостойкой конструкционной с...»

«Высокоэффективные технологические процессы в ОМД INFLUENCE OF THE SPEED IN SIMULATION OF THE PROFILE WORKPIECE FORMING PROCESS BY BENDING WITH STRETCHING IN THE HOT STATE E.A. Panferova The influence of the velocity of process conducting,...»

«1602 ИЗ ИСТОРИИ МЕХАНИКИ: ФОРМИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОМЕХАНИКИ КАК НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ Острая О.В. Оренбургский государственный университет, г. Оренбург Общеизвестно, что природные жи...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.