Технология природного урана

1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания,
умения и навыки, обеспечивающие достижение целей федерального
государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования по направлению подготовки (специальности) 240501
«Химическая
технология
материалов
современной
энергетики»
квалификация (степень) «специалист».
Дисциплина нацелена на подготовку специалистов к:
- производственно-технологической деятельности в специальной и
междисциплинарных областях, связанной с эксплуатацией и модернизацией
существующих, внедрением новых наукоемких технологий материалов
современной энергетики, к активному участию в инновационной
деятельности предприятия или организации;
- поиску и получению новой информации, необходимой для решения
инженерных и научных задач в области технологии материалов современной
энергетики, интеграции знаний применительно к своей области
деятельности, к самообучению и постоянному профессиональному
самосовершенствованию;
- организационно-управленческой деятельности в специальной и
междисциплинарных областях, умению обосновывать и отстаивать
собственные заключения и выводы в аудиториях разной профессиональной
подготовленности.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к дисциплинам профессионального цикла
(ПЦ.Б.15.1.). Она связана с другими дисциплинами профессионального
(Общая химическая технология, Материаловедение, Моделирование химикотехнологических процессов, Оборудование производств редких элементов,
Методы получения чистых веществ, Учебно-исследовательская работа
студентов) и естественнонаучного и математического цикла (Химия, Химия
1.1, Химия 1.2, Органическая химия, Аналитическая химия, Физикохимические методы анализа, Основы экстракции и ионного обмена, Химия
редких элементов, Химия рассеянных элементов, Химия урана, тория,
плутония) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания
и умения. Кореквизитами для дисциплины «Технология природного урана»
являются дисциплины профессионального цикла: «Технология ядерного
топлива»,
«Лабораторный
практикум
по
гидрометаллургическим
технологиям», «Лабораторный практикум по газометаллургическим
технологиям».
3. Результаты освоения дисциплины
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания,
умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной
программы: Р1, Р3 Р4, Р6 Р8*. Соответствие результатов освоения
дисциплины «Технология природного урана» формируемым компетенциям
ООП представлено в таблице.
Формируемые
компетенции в
Результаты освоения дисциплины
соответствии
с ООП
В результате освоения дисциплины студент должен знать
З.1.1
Сырьевую базу и вещественный состав руд урана
З.1.2
Основные понятия и определения процессов подготовки урановой
руды к выщелачиванию, экстракции, ионного обмена, осаждения,
аффинажа, получения металлического урана.
З.1.3
Технологические схемы, режимы и их особенности при подготовке
урановых руд к обогащению и выщелачиванию
З.1.4
Технологические схемы, режимы и их особенности при
концентрировании урана
З.1.5
Технологические схемы, режимы и их особенности при
выщелачивании урана
З.1.6
Технологические схемы, режимы и их особенности при аффинаже
урана
З.1.7
Технологические схемы, режимы и их особенности при получении
готовых продуктов урана
Формируемые
компетенции в
Результаты освоения дисциплины
соответствии
с ООП
В результате освоения дисциплины студент должен уметь
У.6.1
Разрабатывать технологические процессы
У.4.2
Оценивать риски и определять меры по обеспечению безопасности
разрабатываемых и используемых технологий
У.6.3
Рассчитывать основные характеристики технологических процессов
У.6.4
Рассчитывать
параметры
и
выбирать
аппаратуру
для
технологических процессов
У.6.5
Выбирать рациональную схема производства для проведения
технологических процессов
У.3.6
Выявлять объекты для улучшения в известных технологиях
В результате освоения дисциплины студент должен владеть
В.8.1
Навыками работы с учебной, справочной, технической и научной
литературой
В.3.2
Выбора
оптимальных
технологических,
эксплуатационных,
экономических и безопасных параметров ведения всех видов работ
по гидрометаллургии урана
В.6.3
Методами расчета процессов: гравитационного обогащения,
выщелачивания, ионообменного
процесса, экстракционного
процесса
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций
представлена в Основной образовательной программе подготовки
специалистов по направлению 240501 «Химическая технология материалов
современной энергетики».
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие
компетенции:
1.Универсальные (общекультурные) –
- владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу,
восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;
- свободным владением литературной и деловой письменной и устной
речью на русском языке, способностью в письменной и устной речи
правильно (логично) оформить результаты мышления.
2. Профессиональные способность/готовность
- способностью представлять результаты исследования в формах
отчетов, рефератов, публикаций и публичных обсуждений, способностью
формулировать практические рекомендации по использованию результатов
научных исследований;
- осуществление технологического процесса в соответствии с
требованиями технологического регламента;
- обеспечение эффективного использования в технологическом процессе
оборудования, сырья и вспомогательных материалов;
- наладка и эксплуатация машин и аппаратов для осуществления
технологических процессов;
- освоение и ввод в эксплуатацию новых технологических процессов и
оборудования.
4. Структура и содержание дисциплины
4.1
Аннотированное содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Образование месторождений и добыча руды редких металлов.
Лекция 1. Введение. Добыча руды редких металлов. Образование
месторождений редких металлов.
Лекция 2. Методы добычи россыпных и коренных руд. Значение редких
металлов
в
ядерной
энергетике.
История
развития
урановой
промышленности.
Раздел 2. Подготовка рудного материала к выщелачиванию.
Лекция 3. Механическая обработка рудного материала (дробление,
измельчение).
Лекция 4. Физическое обогащение бедных руд. Теоретические основы и
практика гравитационного обогащения.
Лекция 5. Флотация, электромагнитная сепарация, радиометрическая
сортировка.
Лекция 6. Химизм и аппаратурное оформление окислительного,
сульфатизирующего и хлорирующего обжига; спекание или сплавление.
Раздел 3. Выщелачивание редких металлов и разделение фаз.
Лекция 7. Термодинамика и кинетика выщелачивания.
Лекция
8.
Выщелачивающие
реагенты.
Окислительновосстановительный потенциал при выщелачивании. Применяемые
окислители. Автоклавное выщелачивание.
Лекция 9. Технологический режим выщелачивания. Аппаратурное
оформление процесса выщелачивания.
Лекция 10. Кучное и подземное выщелачивание.
Лекция 11. Разделение твердой и жидкой фаз. Сгущение, фильтрация.
Раздел 4. Концентрирование, очистка редких металлов и получение их в
металлической форме.
Лекция 12. Химическое осаждение редких металлов из кислых и
карбонатных растворов. Фракционное осаждение пероксидов, гидроксидов,
фосфатов. Условия получения крупнокристаллических осадков.
Лекция 13. Применение ионообменных процессов для извлечения
редких металлов из растворов (пульп).
Лекция 14. Извлечение урана из кислых растворов катионитами и
анионитами.
Лекция 15. Извлечение урана из карбонатных растворов
сильноосновными анионитами.
Лекция 16. Аппаратура для ионообменого извлечения урана из
растворов и пульп.
Лекция 17. Катионообменная экстракция, анионообменная экстракция,
экстракция с образованием донорно-акцепторных связей.
Лекция 18. Технологические схемы, экстракции с применением
алкилфосфатов и алкиламинов.
Лекция 19. Аппаратура экстракционных процессов.
Лекция 20. Методы аффинажа. Экстракционный аффинаж.
Осадительные методы аффинажа. Получение металлического урана.
4.2.
№
1
2
3
4
Структура дисциплины по разделам, формам организации и
контроля обучения
Название
раздела/темы
Образование
месторождений и
добыча
руды
редких металлов.
Подготовка
рудного
материала
к
выщелачиванию.
Выщелачивание
редких металлов и
разделение фаз.
Концентрировани
е, очистка редких
металлов
и
получение их в
металлической
форме.
Итого
Аудиторная работа
(час)
Лек Практ./
Лаб.
ции семинар
зан.
4
8
СРС
(час)
Итого
Формы текущего
контроля и
аттестации
24
36
Опрос на лекциях
Опрос на лекциях,
Отчеты по
лабораторным
работам
Опрос на лекциях,
Отчеты по
лабораторным
работам
Опрос на лекциях,
Отчеты по
лабораторным
работам
8
8
24
40
10
8
24
42
18
8
24
50
40
32
96
168
Экзамен
4.3 Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов
обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках
данной дисциплины.
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Формируемые
компетенции
З.1.1
З.1.2
З.1.3
З.1.4
З.1.5
З.1.6
У.6.1
У.4.2
У.6.3
У.6.4
У.6.5
У.3.6
В.8.1
В.3.2
В.6.3
1
х
х
х
х
х
х
Разделы дисциплины
2
3
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
4
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов
учебной работы с методами и формами активизации познавательной
деятельности магистрантов для достижения запланированных результатов
обучения и формирования компетенций.
Методы и формы
активизации
деятельности
Дискуссия
IT-методы
Командная работа
Разбор кейсов
Опережающая СРС
Индивидуальное
обучение
Проблемное обучение
Обучение на основе
опыта
ЛК
х
х
х
Виды учебной деятельности
ЛБ
СРС
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов (CРC)
6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и
закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:
 работе студентов с лекционным материалом, поиск и анализ
литературы и электронных источников информации по заданной проблеме;
 изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
 подготовке к зачету,
 изучении теоретического материала к лабораторным занятиям,
 изучении инструкций к приборам и подготовке к выполнению
лабораторных работ,
 подготовке к экзамену.
6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине:
-Уран-плутониевый и торий-урановый циклы, цепочки деления под
действием тепловых нейтронов ядер урана, плутония и тория.
-Ядерные, физические и химические характеристики делящихся 235U,
233
U, 239Pu и воспроизводящих ядер 238U и 232Th.
-Классификация ядерного топлива по происхождению: природное
урановое, содержащее делящиеся ядра 235U, а также сырье 238U, способное
образовать 239Pu; искусственное топливо, содержащее ядра плутония 239Pu,
получаемые при захвате нейтрона ядрами 238U, а также изотопы 233U,
образующиеся при захвате нейтрона ядрами тория 232Th.
-Классификация ядерного топлива по химическому составу:
металлическое; оксидное; МОХ- топливо; карбидное; нитридное;
дисперсное.
-Сравнение свойств металлического и керамического уранового
топлива.
-Молекулярно-кинетические методы изотопического обогащения урана.
-Физико-химические процессы получения и свойства различных видов
уранового топлива.
-Физико-химические процессы при облучении ядерного топлива.
-Физико-химические процессы переработки облученного ядерного
топлива.
6.4. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство
двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей:
• опрос на лекциях, лабораторных занятиях,
• на зачете.
6.5 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
1.
Тураев Н. С. Химия и технология урана. М.: Руда и металлы,
2006.396с.
2.
Вольдман Г. М. Теория гидрометаллургических процессов:
учебное пособие для вузов - М. : Интермет Инжиниринг, 2003. - 464с.
3.
Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других
металлов: под ред. М. И. Фазлуллина. - М. : Руда и металлы, 2005. – 407с.
4.
Медведев А. С. Выщелачивание и способы его интенсификации. М.: МИСиС, 2005. - 240с.
5.
Зеликман А. Н. Металлургия редких металлов: учебное пособие. М.: Металлургия, 1991. - 431с.
6.
Липатников Г. А. Основы ядерной энергетики: учебное пособие
Дальневосточный государственный технический университет: Изд-во ДГТУ,
2004. - 124 с.
7.
Добыча урана методом подземного выщелачивания/ Под ред. В.
А. Мамилова. - М.: Атомиздат, 1980. - 248 с.
8.
Чекмарев А. М. Химия, ядерная энергетика и устойчивое
развитие - М.: Академкнига, 2006. - 288с.
9.
Набойченко С. С. Практикум по гидрометаллургии: учебное
пособие для вузов. - М.: Металлургия, 1992. - 336 с.
10.
Раков Э. Г. Процессы и аппараты радиоактивных и редких
металлов:- М.: Металлургия, 1993. - 384с.
11.
Гидрометаллургическая переработка уранорудного сырья / под
ред. Д. И. Скороварова. - М.: Атомиздат, 1979. - 280с.
12.
http://profbeckman.narod.ru/Uran.htm- учебное пособие к курсам
лекций ЯДЕРНАЯ ИНДУСТРИЯ и РАДИОХИМИЯ.
13.
http://www.atomworld.ru/dobycha_urana.htm- сайт посвященный
вопросам ядерного топливного цикла.
14.
http://profbeckman.narod.ru/RH0.files/21_3.pdf-пособие
информация по способам добычи природного урана.
7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
(фонд оценочных средств)
7.1. Средства оценки текущей успеваемости и промежуточной
аттестации студентов:
• присутствие на лекциях, лабораторных занятиях;
• конспект лекций;
• конспект материала по самостоятельной работе;
• экзамен.
8. Учебно-методическое
(дисциплины)
и
информационное
обеспечение
модуля
Основная литература
1.
Тураев Н. С. Химия и технология урана. М.: Руда и металлы, 2006.396с.
2.
Вольдман Г. М. Теория гидрометаллургических процессов: учебное
пособие для вузов - М. : Интермет Инжиниринг, 2003. - 464с.
3.
Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов:
под ред. М. И. Фазлуллина. - М. : Руда и металлы, 2005. – 407с.
4.
Медведев А. С. Выщелачивание и способы его интенсификации. - М.:
МИСиС, 2005. - 240с.
5.
Зеликман А. Н. Металлургия редких металлов: учебное пособие. - М.:
Металлургия, 1991. - 431с.
6.
Липатников Г. А. Основы ядерной энергетики: учебное пособие
Дальневосточный государственный технический университет: Изд-во ДГТУ,
2004. - 124 с.
Дополнительная литература
1.
Добыча урана методом подземного выщелачивания/ Под ред. В. А.
Мамилова. - М.: Атомиздат, 1980. - 248 с.
2.
Чекмарев А. М. Химия, ядерная энергетика и устойчивое развитие - М.:
Академкнига, 2006. - 288с.
3.
Набойченко С. С. Практикум по гидрометаллургии: учебное пособие
для вузов. - М.: Металлургия, 1992. - 336 с.
4.
Раков Э. Г. Процессы и аппараты радиоактивных и редких металлов:М.: Металлургия, 1993. - 384с.
5.
Гидрометаллургическая переработка уранорудного сырья / под ред. Д.
И. Скороварова. - М.: Атомиздат, 1979. - 280с.
Интернет-ресурсы:
http://profbeckman.narod.ru/Uran.htm- учебное пособие к курсам лекций
ЯДЕРНАЯ ИНДУСТРИЯ и РАДИОХИМИЯ.
http://www.atomworld.ru/dobycha_urana.htm- сайт посвященный вопросам
ядерного топливного цикла.
http://profbeckman.narod.ru/RH0.files/21_3.pdf-пособие - информация по
способам добычи природного урана.
9. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
Требуется проектор для демонстрации лекционного материала, а также
лабораторное оборудование.
Программа составлена в соответствии с требованиями федерального
государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования
по направлению подготовки (специальности) 240501 «Химическая технология материалов
современной энергетики» квалификация (степень) «специалист».
Авторы:
Егоров Н.Б.
Программа одобрена на заседании кафедры ХТРЭ ФТИ
(протокол № ____ от «___» _______ 2012 г.).