основы ресурсоэффективных технологий природопользования

Ф ТПУ 7.1–21/01
Рабочая программа учебной
дисциплины
УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор ИПР
___________ А.Ю. Дмитриев
«___»_____________2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОСНОВЫ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 022000 ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: ГЕОЭКОЛОГИЯ
КВАЛИФИКАЦИЯ: БАКАЛАВР
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2012 г.
КУРС 4 СЕМЕСТР 8
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 3
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: геология, ресурсы земли, основы природопользования,
экономика природопользования, учение о полезных ископаемых
КОРЕКВИЗИТЫ: экология добычного и перерабатывающего комплексов и
рекультивация нарушенных природных систем
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
ЛЕКЦИИ
16 час.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
28 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
44 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
33 час.
ИТОГО
77 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ: ОЧНАЯ
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ – ЗАЧЕТ В 8 СЕМЕСТРЕ
ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ КАФЕДРА «ГЕОЭКОЛОГИИ И ГЕОХИМИИ»
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ д. г.-мин. н., профессор Е.Г. Язиков
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП
д. г.-мин. н., профессор Е.Г. Язиков
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
к. г.-мин. н., ст. преподаватель С.В. Азарова
2013 г.
Ф ТПУ 7.1–21/01
Рабочая программа учебной
дисциплины
Предисловие
1. Рабочая программа составлена на основе ФГОС ВПО по направлению
022000 «Экология и природопользование» утверждённого «22» декабря 2009
г. № 795
РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры
геоэкологии и геохимии _____________, протокол № _____.
2. Разработчики
Профессор кафедры
Старший преподаватель кафедры
Старший преподаватель кафедры
____________ С.И. Арбузов
____________ Т.В. Усманова
____________С.В. Азарова
3. Зав. обеспечивающей кафедрой ГЭГХ
____________ Е.Г. Язиков
4. Рецензент
Доктор геол.-мин. наук, профессор кафедры
____________Л.П. Рихванов
5. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с институтом, выпускающими
кафедрами направления; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. выпускающей кафедрой ___________ Е.Г. Язиков
2
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины является:
1)
формирование у студентов представлений об основных видах
минерально-сырьевых ресурсов, обеспеченности ими и динамикой их
потребления в России и в других странах мира;
2) развитие у студентов способностей к восприятию, обобщению и
анализу информации;
3) формирование у студентов представлений о ресурсоэффективных
технологиях добычи, обогащения и переработки минерально-сырьевых
ресурсов;
4) подготовка студентов к научно-исследовательской, проектнопроизводственной и организационно-управленческой деятельности по
обеспечению ресурсоэффективной работы предприятий.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к профессиональному циклу вариативной части
(Б3.В.1). Для успешного освоения дисциплины студент должен обладать
знаниями и навыками в области геологии, математики, экономики.
Пререквизитами данной дисциплины являются: геология, ресурсы земли,
основы природопользования, экономика природопользования, учение о
полезных ископаемых; а кореквизитами – экология горнодобычного и
перерабатывающего комплексов и рекультивация нарушенных природных
систем.
3. Результаты освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать:
- основную терминологию в области комплексного использования
минерально-сырьевых ресурсов (З.1);
классификацию
минерально-сырьевых
ресурсов
по
отраслям
промышленности (З.2);
- основные аспекты безотходной и малоотходной технологий производства
(З.3);
- методы обогащения и переработки минерально-сырьевых ресурсов (З.4);
- особенности формирования качества и направления использования
вторичных материальных ресурсов (З.5);
уметь:
- анализировать способы обогащения и переработки минерально-сырьевых
ресурсов с позиций ресурсоэффективных технологий природопользования (У.1);
- анализировать качество добываемого минерального сырья, а также способы
его обогащения и переработки с позиций формирования безотходного
производства (У.2);
- организовать схему комплексного использования минерально-сырьевых
ресурсов с целью формирования ресурсоэффективного производства (У.3);
владеть:
3
- методами анализа и оценки технологических схем предприятий для
формирования безотходной схемы производства (В.1);
- методами обогащения и переработки минерально-сырьевых ресурсов (В.2);
- методами выбора ресурсоэффективных технологий обогащения и
переработки минерально-сырьевых ресурсов (В.3).
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие
компетенции:
1.Общекультурные:
- способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке
цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
- способность использовать основные положения и методы гуманитарных и
экономических наук при решении профессиональных задач (ОК-4);
- способность работать с информацией из различных источников для
решения профессиональных задач (ОК-6);
2. Профессиональные:
- способность использовать профессионально профилированные знания и
практические навыки в общей геологии в области природопользования (ПК3);
- способность понимать, излагать и критически анализировать базовую
информацию в области природопользования (ПК-6);
- знать теоретические основы общего ресурсоведения и регионального
природопользования (ПК-10).
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Содержание разделов дисциплины:
Тема 1. Введение
Содержание и задачи курса. Виды минерального сырья. Стратегия
развития минерально-сырьевой базы и горнодобывающей промышленности
России.
Тема 2. Основная терминология.
Тема 3.Минерально-сырьевые и энергетические ресурсы.
Понятие о минеральных ресурсах. Классификация минерального сырья.
Динамика потребления и обеспеченность минеральным сырьём России и
других стран мира. Изменение качества и географического размещения
основных баз минеральных ресурсов в связи с распадом СССР и проблемы
обеспечения России минеральным сырьём. Вторичные ресурсы. Основные
понятия и систематика вторичных ресурсов. Роль вторичных сырьевых и
энергетических ресурсов в системе ресурсообеспечения народного хозяйства.
Тема 4. Основные аспекты безотходной технологии.
Экологический аспект безотходной технологии. Основные факторы
влияния геологоразведочной, горнодобывающей и перерабатывающих
отраслей на окружающую среду. Загрязнение почв, атмосферы, водных
ресурсов. Минимизация ущерба. Ресурсный аспект безотходной технологии.
Истощение запасов полезных ископаемых в недрах, изменение их качества.
4
Изменение себестоимости извлекаемого и перерабатываемого сырья. Рост
объёма отходов добычи и переработки. Комплексность сырья, попутные и
ценные компоненты. Технологический и технический аспекты безотходной
технологии. Технологические проблемы безотходного использования сырья.
Водооборот. Перспективы полного водооборота при переработке сырья.
Социально-экономический аспект безотходной технологии. Экономическая
эффективность комплексного использования сырья.
Тема 5. Методы обогащения и переработки минерального сырья.
Обогащение сырья. Цели и задачи. Свойства минералов и горных
пород. Методы обогащения. Проблемы обогащения. Дробление,
измельчение, классификация сырья. Способы дробления и классификации.
Гравитационные
методы
обогащения.
Отсадка.
Обогащение
на
концентрационных столах, в шлюзах, в винтовых и конусных сепараторах.
Разделение в тяжёлых жидкостях. Виды тяжёлых жидкостей и работа с ними.
Магнитное обогащение. Электрическое обогащение. Понятие о флотации.
Флотационные методы обогащения. Флотационные реагенты. Роль реагентов
в подготовке минералов к флотации. Методы глубокой переработки сырья.
Понятие о металлургии и гидрометаллургии.
Тема 6. Комплексное освоение месторождений твёрдых горючих
ископаемых.
Виды твёрдых горючих ископаемых.
Запасы и добыча угля.
Комплексное освоение месторождений угля. Основные направления
комплексного использования угля, отходов его добычи, обогащения и
переработки. Методы и способы комплексной переработки угольного
топлива. Переработка угля с целью получения энергетического топлива.
Основные направления переработки золошлаковых отходов.
Лабораторное занятие № 1. Комплексное освоение месторождения
угля (по выбору).
Тема 7. Комплексное освоение месторождений торфа.
Торфяные ресурсы России и Томской области. Виды торфа. Основные
особенности торфяных залежей. Направления использования торфа. Торф в
сельском хозяйстве. Перспективы использования торфа в энергетике.
Химическая переработка торфа. Торф в металлургии, химической
промышленности, строительстве и других отраслях промышленности.
Тема 8. Комплексное освоение газоконденсатных месторождений.
Добыча и транспортировка газа. Первичная переработка газа. Очистка
газа от вредных примесей. Извлечение ценных компонентов.
Тема 9. Комплексное использование нефти.
Первичная переработка нефти. Глубокая переработка нефти.
Переработка
и
утилизация
отходов
нефтедобывающей
и
нефтеперерабатывающей промышленности. Нефтяные шламы, осадки
сточных вод, отработанные нефтепродукты. Попутные полезные ископаемые
при нефтедобыче.
5
Тема 10. Комплексное использование руд чёрных металлов.
Месторождения железа, хрома, титана и марганца. Основные типы руд.
Требования промышленности к качеству руд. Способы добычи и
переработки. Основные виды отходов. Направления повышения
эффективности использования руд. Извлечение попутных компонентов.
Утилизация металлургической пыли, шлаков, скрапа и окалины.
Лабораторное занятие № 2. Комплексное освоение железорудного
месторождения (по выбору).
Тема 11. Комплексное использование руд цветных металлов.
Промышленные месторождения алюминиевого сырья. Виды сырья.
Требования промышленности к качеству руд. Особенности руд. Особенности
переработки бокситов. Нефелиновое и псевдолейцитовое сырьё.
Особенности
переработки.
Месторождения
алунита.
Особенности
технологии. Экономическая эффективность переработки руд различных
видов глинозёмного сырья и пути её повышения.
Руды никеля, меди, свинца, цинка. Требования промышленности к
качеству руд. Перспективы их комплексного использования.
Переработка ртутных и ртутно-сурьмяных руд. Требования
промышленности к качеству руд. Экологическая безопасность и пути её
реализации. Эффективность переработки руд и отходов.
Лабораторное занятие № 3. Комплексное освоение месторождения
алюминия (по выбору).
Тема 12. Комплексное освоение месторождений руд редких и
благородных металлов.
Экономика редких и благородных металлов. Основные проблемы
комплексного освоения месторождений редких металлов.
Тема 13. Комплексное освоение радиоактивных руд.
Месторождения урана и тория. Основные типы руд. Требования
промышленности к качеству руд. Технологические схемы переработки.
Отходы добычи и переработки. Проблемы экологии.
Тема 14. Комплексная переработка горно-химического сырья.
Виды горно-химического сырья. Фосфатное сырьё. Требования
промышленности к качеству руд. Месторождения апатита и способы их
комплексной отработки. Основные технологические схемы. Фосфоритовые
руды. Способы их переработки. Основные проблемы переработки фосфатных
руд. Калийное сырьё. Способы комплексной переработки.
Лабораторное занятие № 4. Комплексное освоение месторождения
горно-химического сырья (по выбору).
Тема 15. Вторичные ресурсы полигонов бытовых и промышленных
отходов.
Виды отходов. Промышленные и бытовые отходы. Состав бытовых
отходов. Основные пути использования вторичных отходов. Технологии
переработки бытовых отходов. Технологии переработки промышленных
6
отходов. Биотехнологии. Физико-химические методы переработки.
Экономические проблемы переработки отходов.
Лабораторное занятие № 5. Выбор направления использования
твердых бытовых отходов полигона ТБО (по выбору).
4.2
Таблица 1
Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения
Название раздела/темы
Тема 1. Введение
Тема 2. Основная терминология
Тема 3. Минерально-сырьевые и энергетические
ресурсы
Тема 4. Основные аспекты безотходной технологии
Тема 5. Методы обогащения и переработки
минерального сырья
Тема 6. Комплексное освоение месторождений
твердых горючих ископаемых
Тема 7. Комплексное освоение месторождений
торфа
Тема 8. Комплексное освоение газоконденсатных
месторождений
Тема 9. Комплексное использование нефти
Тема 10. Комплексное использование руд черных
металлов
Тема 11. Комплексное использование руд цветных
металлов
Тема 12. Комплексное освоение месторождений руд
редких и благородных металлов
Тема 13. Комплексное использование
радиоактивных руд
Тема 14. Комплексная переработка горнохимического сырья
Тема 15. Вторичные ресурсы полигонов бытовых и
промышленных отходов
Итого
Аудиторная
работа (час)
Лекции Лаб. зан.
1
СРС
(час)
Ито
го
1
1
1
1
1
2
1
1
2
4
3
5
4
14
1
1
2
1
1
2
1
1
8
2
4
3
13
1
8
4
13
1
2
3
1
2
3
2
8
1
2
4
7
1
2
2
5
16
28
33
77
Таблица 2
4.3
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения
№ Формируемые
компетенции
1.
2.
3.
4.
5.
6.
З.1.
З.2.
З.3.
З.4.
З.5.
У.1.
1 2
× ×
3
4
×
×
×
5
Разделы дисциплины
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
× × × ×
×
×
×
×
×
×
× × × × × ×
× × × × × × ×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
× × × × × × ×
×
×
×
×
×
7
7.
8.
9.
10.
11.
У.2.
У.3.
В.1.
В.2.
В.3.
× × × × × × × ×
× × × × × × ×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
× × × × × × ×
×
× × × × × ×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
5. Образовательные технологии
Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины
используются следующие образовательные технологии (табл. 2):
- методы проблемного обучения;
- обучение на основе опыта;
- работа в команде;
- опережающая самостоятельная работа;
- проектный метод;
- поисковый метод;
- исследовательский метод.
Таблица 2
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО
Лекции
Методы
Методы проблемного обучения.
Обучение
на основе опыта
Работа в команде
Опережающая самостоятельная работа
Проектный метод
Поисковый метод
Исследовательский метод
×
Лаб. зан.
СРС
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов
6.1 Текущая самостоятельная работа студентов, направленная на
углубление, закрепление и получение новых знаний, а также развитие у
студентов практических умений, состоит в следующем:
- опережающая самостоятельная работа;
- изучение фактических материалов по заданной тематике, собранных
студентами во время прохождения производственной практики или
выданных преподавателем;
- подготовка к текущему контролю и зачету.
6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа,
ориентированная на развитие интеллектуальных умений, комплекса
универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций,
повышение творческого потенциала студентов, включает:
- поиск, анализ информации, ее структурирование и представление;
- выполнение лабораторных работ и реферата;
8
- исследовательская работа и участие в олимпиадах и научных
конференциях;
- поиск и анализ научных публикаций по определенным
преподавателем темам.
Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
6.2.1. Примерные темы рефератов и УИРС:
1. Комплексная переработка марганцевых руд.
2. Комплексное освоение месторождений нефелиновых пород.
3. Комплексное использование редкометальных руд Калгутинского
месторождения.
4. Перспективы переработки отвалов Сорского Cu-Mo месторождения.
5. Геохимические особенности и перспективы комплексного освоения
углей Черногорского месторождения.
6. Техногенные источники минерального сырья, формирующиеся при
разработке россыпных месторождений золота
7. Техногенные источники минерального сырья, формирующиеся при
разработке нефтяных месторождений
8. Техногенные источники минерального сырья, формирующиеся при
разработке месторождений угля
9. Техногенные источники минерального сырья, формирующиеся на
углеобогатительных фабриках
10. Техногенные источники минерального сырья, формирующиеся на
предприятиях ядерно-топливного цикла
11. Техногенные источники минерального сырья в топливноэнергетической промышленности
12. Техногенные источники минерального сырья, формирующиеся на
полигонах захоронения отходов
13. Техногенные источники минерального сырья, формирующиеся на
предприятиях черной металлургии
6.2.2. Примерные темы, выносимые на самостоятельную
проработку.
Вариант 1.
1. Дать характеристику безотходной и малоотходной технологии.
2. Основные промышленные типы месторождений алюминиевого сырья.
Вариант 2.
1. Понятие о вторичных ресурсах.
2. Фосфатное сырьё. Основные промышленные типы месторождений.
Вариант 3.
1. Методы обогащения руд.
2. Основные направления утилизации бытовых отходов.
Вариант 4.
1. Основные направления использования угля
2. Флотационные методы обогащения.
9
1.
2.
1.
2.
1.
2.
1.
2.
1.
2.
1.
2.
1.
2.
1.
2.
1.
2.
1.
2.
6.3
Вариант 5.
Основные направления переработки газа.
Что понимается под термином «попутные компоненты». Приведите
примеры.
Вариант 6.
Направления утилизации золошлаковых отходов.
Требования промышленности к качеству руд чёрных металлов.
Вариант 7.
Основные виды отходов при добыче и переработке руд железа и пути их
комплексного использования.
Что такое полный водооборот?
Вариант 8.
Чем обусловлена необходимость комплексного освоения месторождений?
Основные направления глубокой переработки угля.
Вариант 9.
Проблемы переработки руд цветных металлов.
Что понимается под термином «гидрометаллургический передел».
Вариант 10.
Что такое «техногенное месторождение»?
Основные направления использования торфа.
Вариант 11.
С какой целью производится дробление и классификация руд.
Требования промышленности к качеству фосфатного сырья.
Вариант 12.
Проблемы комплексного освоения месторождений ртути и сурьмы.
Промышленная классификация углей.
Вариант 13.
Основные промышленные типы месторождений золота.
Из чего складываются суммарные потери полезного ископаемого?
Вариант 16.
Промышленные типы месторождений тантала и ниобия.
Что понимается под термином «попутные компоненты».
Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как текущий
контроль успеваемости (контрольные работы), работа на лекциях,
выполнение лабораторных работ, написание реферата и промежуточная
аттестация (зачет).
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения
модуля (дисциплины)
Оценка текущей успеваемости студентов осуществляется проведением
контрольных работ, а также защитой лабораторных работ.
10
Промежуточная аттестация по курсу проводится в виде зачета, в
основном в устной форме по билетам.
7.1. Примерные вопросы к зачету
1. Что понимается под безотходной технологией?
2. Что такое полный водооборот?
3. Основные виды отходов при добыче и переработке руд железа и пути
их использования.
4. Охарактеризуйте основные виды алюминиевого сырья и пути их
комплексной переработки.
5. Чем обусловлена рентабельность переработки апатит-нефелиновых и
нефелиновых руд?
6. Чем обосновывается перспективность переработки сынныритов?
7. Что понимается под термином “попутные компоненты”? Приведите
примеры.
8. Что понимается под термином “вторичные ресурсы”?
9. На каких свойствах минералов основаны флотационные методы
обогащения руд?
10. С какой целью производится дробление и классификация руд?
11. Что понимается под термином “утилизация отходов”?
12. Из чего складываются суммарные потери полезного ископаемого?
13. Что означает термин “извлечение компонента”?
14. Основные направления переработки угля.
15. Основные направления переработки газа.
16. Направления утилизации золошлаковых отходов.
17. Основные направления утилизации бытовых отходов.
18. Что понимается под термином гидрометаллургический передел?
19. Основные направления комплексной переработки торфа.
20. Какие Вы видите пути сбережения природных ресурсов при
возрастающем спросе на сырьё?
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины
Основная литература
1.
Арбузов С.И., Ершов В.В., Рихванов Л.П. и др. Редкометалльный
потенциал углей Минусинского бассейна. – Новосибирск: Изд-во СО РАН,
филиал «Гео», 2003. – 347 с.;
2.
Бондалетова Л.И. Процессы переработки сырья и рациональное
использование природных ресурсов : учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ,
2007. – 148 с.;
3.
Кулиш Е.А. Месторождение руд металлов и их комплексное
использование. – Киев: Институт геохимии окружающей среды, 2008. – 275
с.;
11
4.
Ласкорин Б.Н., Барский Л.А., Персиц В.З. Безотходная
технология переработки минерального сырья. - М.: Недра, 1984. - 334 с.;
5.
Шпирт М.Я. Безотходная технология утилизации отходов добычи
и переработка твёрдых горючих ископаемых. - М.: Недра, 1986. - 255 с.;
Дополнительная литература
1.
Бент О.И. Комплексная оценка промышленных отходов в
качестве технологического сырья. – М., 1992. – 62 с.;
2.
Кравцов И.С. Комплексное использование минерального сырья
на Ачинском глиноземном комбинате // Комплексное использование и
охрана минерального сырья Сибири. – Новосибирск: Наука, 1982. – С. 62-63.;
3.
Лисиенко, Владимир Георгиевич. Топливо. Рациональное
сжигание, управление и технологическое использование : справочник: в 3 кн.
/ В. Г. Лисиенко, Я. М. Щелоков, М. Г. Ладыгичев. — М. : Теплотехник,
2004;
4.
Нефелиновые породы - комплексное алюминиевое сырьё /
Данциг С.Я., Андреева Б.Д., Пивоваров В.В. и др. - М.: Недра, 1988. - 190 с.;
5.
Спичак Ю.Н., Ткачев В.А., Кипко А.Э. Охрана окружающей
среды и рациональное использование месторождений полезных ископаемых.
– М.: Недра, 1993. – 170 с.
12
13
14
15
Учебное издание
ОСНОВЫ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
Рабочая программа для бакалавров, обучающихся по направлению 022000
«Экология и природопользование»
Разработчики АРБУЗОВ Сергей Иванович
УСМАНОВА Татьяна Вячеславовна
АЗАРОВА Светлана Валерьевна
Подписано к печати
. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка».
Печать XEROX. Усл.печ.л. . Уч.-изд.л. .
Заказ . Тираж 50 экз.
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Система менеджмента качества
Издательства Томского политехнического университета сертифицирована
NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008
. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru
16