ВВЕДЕНИЕ

Настоящая программа охватывает следующие базовые разделы: химия редких и

радиоактивных элементов; физико-химические и технологические основы производства

редких и радиоактивных элементов; химия и технология геохимических спутников редких

металлов; экологические аспекты производства редких металлов и охрану окружающей

среды.

1. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ КАНДИДАТСКОГО ЭКЗАМЕНА

1.1. Содержание разделов и тем Раздел 1. Общие сведения Тема 1. Классификация редких элементов Основные вопросы темы 1. Роль редких и радиоактивных элементов в развитии важнейших направлений научнотехнического прогресса.

2. Области применения в народном хозяйстве.

3. Задачи редкометалльной промышленности.

4. Стоимость и объем производства редкометалльной продукции.

5. Редкометалльное сырье.

6. Распространенность элементов в земной коре.

7. Руды и минералы редких элементов.

8. Рудные месторождения.

9. Природные запасы и перспективы их увеличения.

10. Вторичное сырье.

11. Задачи комплексной переработки сырья.

12. Стоимость и объем производства рудного сырья.

13. Краткая история промышленности редких и радиоактивных элементов России.

Тема 2. Химия редких элементов Основные вопросы темы 1. Положение редких и радиоактивных элементов в периодической системе Д.И.

Менделеева и их электронное строение.

2. Редкоземельные элементы, лантаноиоды и актиноиды.

3. Явление лантаноидного сжатия.

4. Вторичная периодичность в группе лантаноидов.

5. Радиоактивные семейства.

6. Простые вещества.

7. Основные и индивидуальные физические, физико-химические и химические свойства редких элементов.

8. Соединения.

9. Строение, физико-химические и химические свойства важнейших бинарных соединений редких элементов – оксидов, фторидов, хлоридов, гидридов, сульфидов, карбидов и др., солей – сульфатов, нитратов, фосфатов и др., а также комплексных соединений.

10. Растворы соединений редких элементов.

11. Комплексообразование в растворах.

12. Константы устойчивости комплексных ионов.

13. Ряды устойчивости комплексных соединений.

14. Гидролиз и полимеризация.

15. Окислительно-восстановительные реакции в растворах.

16. Физико-химические методы анализа редких и радиоактивных элементов.

Тема 3. Технология редких элементов Основные вопросы темы 1. Специфика технологии редких и радиоактивных элементов.

2. Принципы построения технологических схем.

3. Основные переделы.

4. Гидрометаллургия, пирометаллургия и сольвометаллургия.

5. Требования к чистоте редких элементов.

6. Ядерная чистота.

7. Методы повышения прямого извлечения, снижения норм расхода сырья, энергии и воды при получении редкометалльной продукции.

8. Пути интенсификации производств.

9. Геотехнология и биотехнология металлов.

10. Обеспечение ядерной безопасности.

11. Важнейшие технологические схемы производства редких и радиоактивных элементов.

12. Основные натуральные показатели технологии.

13. Химия процессов на отдельных стадиях.

14. Поведение примесей.

15. Аппаратурное оформление.

16. Отходы и методы их обезвреживания.

17. Пути интенсификации производства.

Раздел 2. Основные технологические процессы Тема 4. Измельчение и обогащение руд Основные вопросы темы 1. Принципы организации дробления и измельчения.

2. Дробилки.

3. Мельницы и диспергаторы.

4. Гравитационное, флотационное, магнитное, электростатическое и радиометрическое обогащение.

5. Аппаратура для обогащения.

6. Химическое обогащение руд.

7. Состав и возможные пути использования хвостов.

Тема 5. Выщелачивание и растворение Основные вопросы темы 1. Разновидности выщелачивания.

2. Кинетика выщелачивания.

3. Аппаратура для выщелачивания.

4. Каскады выщелачивания.

5. Механическая переработка выщелоченных пульп - сгущение, отстаивание, декантация, гидроциклонирование.

6. Спекание концентратов как подготовительная операция к выщелачиванию.

Тема 6. Ионообменная сорбция Основные вопросы темы 1. Основы и разновидности метода.

2. Классификация ионитов.

3. Термодинамика ионного обмена.

4. Кинетика ионообменной сорбции.

5. Динамика сорбции.

6. Фронтальная, вытеснительная и элюентная хроматография.

7. Сорбционные фильтры, пачуки, колонны и контакторы.

8. Организация непрерывного процесса.

9. Примеры применения сорбционных процессов.

10. Их возможности для решения проблем защиты окружающей среды и переработки Тема 7. Экстракция Основные вопросы темы 1. Физико-химические характеристики процесса.

2. Классификация и строение экстрагентов.

3. Равновесие в экстракционных системах, влияние разбавителей на равновесие.

4. Высаливание.

5. Синергетный эффект.

6. Расчет коэффициентов активности в водной фазе.

7. Кинетика экстракционных процессов.

8. Основные типы экстракторов: смесители-отстойники, колонны, виброэкстракторы, центробежные экстракторы.

9. Примеры применения экстракционных процессов.

10. Характеристики процесса с экологических позиций.

Тема 8. Осаждение, кристаллизация, перекристаллизация и сушка осадков Основные вопросы темы 1. Закономерности процессов.

2. Растворимость оксидов, гидроксидов и фторидов.

3. Промышленные кристаллизаторы.

4. Общие закономерности сушки.

5. Непрерывно действующие сушилки.

6. Сушка пастообразных веществ.

7. Явление соосаждения.

8. Сокристаллизация, адсорбция и окклюзия.

Тема 9. Получение оксидов и галогенидов Основные вопросы темы 1. Термическое разложение гидроксидов и солей.

2. Принципы газовой металлургии.

3. Реагенты для хлорирования и фторирования.

4. Диффузионно-кинетическая теория гетерогенного реагирования.

5. Основные аппараты для высокотемпературных процессов – трубчатые и шахтные печи, реакторы кипящего слоя.

6. Процессы в солевых расплавах.

7. Вспомогательные процессы – пылеулавливание, конденсация и десублимация.

8. Возможности применения плазмотронов.

9. Примеры технологических схем производства оксидов, фторидов и хлоридов редких 10. Улавливание галогенов и галогенидов из отходящих газов.

Раздел 3. Получение и рафинирование металлов Тема 10. Общая характеристика Основные вопросы темы 1. Общая характеристика методов получения редких металлов.

2. Металлотермия, силикотермия и карботермия.

3. Восстановление газами.

4. Тепловой расчет процессов.

5. Аппаратура для металлотермии.

6. Примеры металлотермических процессов.

7. Электролитическое восстановление.

8. Кинетика процессов.

9. Требования к электролитам.

10. Конструкции электролизеров.

11. Примеры применения в технологии.

12. Химическое осаждение из газовой фазы.

13. Равновесие и кинетика восстановления летучих галогенидов из газовой фазы.

14. Порошковая металлургия.

15. Прессование и спекание штабиков металлов.

16. Электродуговая и электронно-лучевая плавка.

17. Электролитическое рафинирование.

18. Иодидное рафинирование циркония, транспортные реакции.

19. Принципы утилизации металлургических отходов.

20. Пути интенсификации процессов получения металлов.

Тема 11. Редкие металлы в ядерной энергетике Основные вопросы темы 1. Ядерный топливный цикл.

2. Ядерное топливо на основе обогащенного урана и смеси оксидов урана и плутония (МОХ- топливо).

3. Изменение изотопного состава урана, плутония при их рецикле.

4. Переработка отработавшего ядерного топлива.

5. Низко-, средне- и высокоактивные отходы.

6. Кондиционирование отходов.

7. Иммобилизация высокоактивных отходов, их хранение и захоронение.

8. Производство радиоактивных изотопов.

9. Реакторные материалы.

10. Понятие о ядерной чистоте.

11. Радиохимия, ее особенности.

12. Аналитические методы с использованием изотопов.

13. Химия и технология получения геохимических спутников редких металлов, наиболее широко представленных в технологии их получения.

14. Комплексное использование сырья.

15. Технология функциональных и конструкционных материалов на основе редких 16. Наноматериалы.

Раздел 4. Экологические аспекты производства Тема 12. Экологические аспекты производства Основные вопросы темы 1. Законодательные акты в области охраны природы.

2. Поведение сопутствующих радиоактивных элементов при переработке рудных концентратов.

3. Виды отходов, методы утилизации ценных компонентов и обезвреживания.

4. Пути снижения расхода свежей воды в гидрометаллургических производствах.

5. Понятие о малоотходном производстве и принципах его организации.

6. Воздействие предприятий ядерного топливного цикла на окружающую среду.

7. Способы его снижения.

1.2. Содержание кандидатского экзамена Кандидатский экзамен проводится в два этапа.

На первом этапе аспирант (соискатель) должен представить список научнопедагогических и научных работ, выполненных им за время учебы по теме диссертационной работы.

Второй этап экзамена проводится устно и включает в себя следующие задания:

ответ в письменном виде на билет.

беседа по вопросам, связанным со специальностью и научной работой Экзаменационный билет состоит из трех теоретических вопросов, тематика которых представлена в данной программе.

На кандидатском экзамене аспирант (соискатель) должен продемонстрировать высокий научный уровень и научные знания по дисциплине «Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов».

2. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

2.1 Основная литература 1. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. М.: Высш. шк., 1978.

2. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии. М.: Мир, 1979.

3. Кемпбел Дж. Современная общая химия. Т. 1-3. М.: Мир, 1975.

4. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1982.

5. Ария С.М., Семенов И.Н. Краткое пособие по химии переходных элементов Л.: Изд-во 6. Шварцман Л.А., Жуховицкий А.А. Начала физической химии для металлургов. М.:

Металлургия, 1974.

7. Бесков В.С., Сафронов В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. М.: Химия, 1999.

8. Соколов Р.С. Химическая технология. М.: ВЛАДоС, 2000.

9. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч. 1, 2. М.: Химия, 10. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппаратура химической технологии. М.: Химия, 11. Криворот А.С. Конструкции и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности. М.: Машиностроение, 1992.

12. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 13. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. Л.: Химия, 1981.

14. Соколов И. П., Пономарев Н.Л. Введение в металлотермию. М.: Металлургия, 1990.

15. Ритчи Г.М., Эшбрук А.В. Экстракция. Принципы и применение в металлургии. М.:

Металлургия, 1983.

16. Основы жидкостной экстракции / Г.А. Ягодин, С.З. Каган, В.В. Тарасов и др. М.: Химия, 17. Последние достижения в области жидкостной экстракции: Сб. / Под ред. К. М. Хансона.

М.: Химия, 1974.

18. Шемякин Ф.М., Стенин В.В. Ионообменный хроматографический анализ металлов. М.:

Металлургия, 1965.

19. Гидрометаллургия: Сб. / Под ред. Б.Н. Ласкорина. М.: Металлургия, 1971.

20. Болотников Л.Е. Технологическое проектирование производства редких металлов М.:

Металлургия, 1973.

21. Раков Э.Г., Хаустов С.В. Процессы и аппараты производств радиоактивных и редких металлов. М.: Металлургия, 1993.

22. Борбат В.Ф. Гидрометаллургия. М.: Металлургия, 1986.

23. Хабаши Ф. Основы прикладной металлургии. Т. 1: Теоретические основы. Т.2:

Гидрометаллургия. М.: Металлургия, 1975.

24. Очистка производственных сточных вод / Под ред. Ю.И. Турского, И.В. Филиппова. Л.:

Химия, 1967.

25. Кушелев В.П. Охрана природы от загрязнений промышленными выбросами. М., 1979.

26. Грушко Я.М. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах. Л.:

Химия, 1979.

27. Биологическая очистка производственных сточных вод. Процессы и аппараты / С.В.

Яковлев, И.В. Скирдов, В.Н.Швецов и др. М.: Стройиздат, 1985.

28. Набойченко С.С., Юнь А.А. Расчеты гидрометаллургических процессов. М.: МИСИС, 29. Методы получения особо чистых неорганических веществ / Б.Д. Степин, И.Г. Горштейн, Г.З. Блюм и др. Л.: Химия, 1969.

30. Строение и свойства адсорбентов и катализаторов: Сб. / Под ред. Б.Г. Линсена. М.: Мир, 31. Плаксин И.Н., Тэтару Г.А. Гидрометаллургия с применением ионитов. М.: Металлургия, 32. Гиндин Л.М. Экстракционные процессы и их применение. М.: Наука, 1984.

33. Иониты в цветной металлургии / К.Б. Лебедев, Е.И. Казанцев, В.М. Розманов и др. М.:

Металлургия, 1975.

34. Биотехнология металлов / Центр международ. проектов ГКНТ. М., 1989.

35. Берестовой А.М. Жидкостная экстракция в химической промышленности. Л.: Химия, 36. Зеликман А.Н., Вольдман Г.М., Белявская Л.В. Теория гидрометаллургических процессов. М.: Металлургия, 1983.

37. Новое в развитии минерально-сырьевой базы редких металлов: Сб. статей. М.: Изд-во РАН, 1991.

38. Минералогия и геохимия редких и радиоактивных металлов. М.: Энергоатомиздат, 1987.

39. Ягодин Г.А., Синегрибова О.А, Чекмарев А.М. Технология редких металлов в атомной технике. М.: Атомиздат, 1974.

40. Химия и технология редких и рассеянных элементов / Под ред. К.А. Большакова. Т. 1–3.

М.: Высш. шк., 1976.

41. Седов В.М., Завадский М.И. Технико-экономические основы развития ядерной энергетики. Л.: Изд-во ЛТИ, 1985.

42. Синев Н.М. Экономика ядерной энергетики. М.: Энергоатомиздат, 1987.

43. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда / Н.С. Бабаев, В.Ф. Демин, Л.А. Ильин и др. М.: Энергоатомиздат, 1984.

44. Бегак О.Ю., Нечаев А.Ф., Прояев В.В. Введение в радиоэкологию. СПб.: СПбТИ, 1992.

45. Мосинец В.Н., Грязнов М.В. Уранодобывающая промышленность и окружающая среда.

М.: Энергоатомиздат, 1983.