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Guia docente |
| DATOS IDENTIFICATIVOS |
2020_21 |
| Asignatura |
METALURGÍA EXTRACTIVA |
Código |
00808040 |
| Enseñanza |
| 0808 - GRADO EN INGENIERIA MINERA |
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| Descriptores |
Cr.totales |
Tipo |
Curso |
Semestre |
| 6 |
Optativa |
Cuarto |
Primero
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| Idioma |
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| Prerrequisitos |
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| Departamento |
TECN.MINERA,TOPOGRAF. Y ESTRUC
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| Responsable |
| CASTAÑÓN GARCÍA , ANA MARÍA |
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Correo-e |
amcasg@unileon.es
abers@unileon.es
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| Profesores/as |
| CASTAÑÓN GARCÍA , ANA MARÍA | | BERNARDO SANCHEZ , ANTONIO |
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| Web |
http:// |
| Descripción general |
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| Tribunales de Revisión |
| Tribunal titular |
| Cargo |
Departamento |
Profesor |
| Presidente |
TECN.MINERA,TOPOGRAF. Y ESTRUC |
CAMINO LLERANDI , MANUEL JOSE |
| Secretario |
TECN.MINERA,TOPOGRAF. Y ESTRUC |
GOMEZ FERNANDEZ , FERNANDO |
| Vocal |
TECN.MINERA,TOPOGRAF. Y ESTRUC |
VIEJO DIEZ , JULIO |
| Tribunal suplente |
| Cargo |
Departamento |
Profesor |
| Presidente |
TECN.MINERA,TOPOGRAF. Y ESTRUC |
SANZ ABLANEDO , ENOC |
| Secretario |
TECN.MINERA,TOPOGRAF. Y ESTRUC |
ALVAREZ DE PRADO , LAURA |
| Vocal |
TECN.MINERA,TOPOGRAF. Y ESTRUC |
RODRIGUEZ PEREZ , JOSE RAMON |
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| Código |
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| A16849 |
808CE2301 Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico y legal que se plantean en el desarrollo que tenga por objeto, en el ámbito de la Ingeniería de Minas, las plantas de tratamiento y beneficio y las plantas mineralúrgicas y siderúrgicas. |
| A16850 |
808CE2302 Principios fundamentales y procedimientos de beneficio y extracción de los metales a partir de los concentrados minerales obtenidos en la explotación. |
| A16851 |
808CE2303 La Termodinámica de las reacciones metalúrgicas. |
| A16852 |
808CE2304 La aplicación de los diagramas de Energía Libre-Temperatura a los procesos de extracción de los metales. |
| A16853 |
808CE2305 Los distintos tipos de operaciones pirometalúrgicas, hidrometalúrgicas y electrometalúrgicas. |
| A16854 |
808CE2306 Los procesos concretos de obtención de los principales metales a partir de los concentrados minerales. |
| B5150 |
808CG2 Comprensión de los múltiples condicionamientos de carácter técnico y legal que se plantean en el desarrollo, en el ámbito de la ingeniería de minas, que tengan por objeto, de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el apartado 5 de la orden CIN/306/2009, la prospección e investigación geológica-minera, las explotaciones de todo tipo de recursos geológicos incluidas las aguas subterráneas, las obras subterráneas, los almacenamientos subterráneos, las plantas de tratamiento y beneficio, las plantas energéticas, las plantas mineralúrgicas y siderúrgicas, las plantas de materiales para la construcción, las plantas de carboquímica, petroquímica y gas, las plantas de tratamientos de residuos y efluentes y las fábricas de explosivos y capacidad para emplear métodos contrastados y tecnologías acreditadas, con la finalidad de conseguir la mayor eficacia dentro del respeto por el medio ambiente y la protección de la seguridad y salud de los trabajadores y usuarios de las mismas. |
| B5152 |
808CG4 Capacidad para diseñar, planificar, operar, inspeccionar, firmar y dirigir proyectos, plantas o instalaciones, en su ámbito. |
| B5157 |
808CTA Capacidad de análisis y síntesis |
| B5159 |
808CTC Comunicación oral y escrita en la lengua nativa |
| B5167 |
808CTF Capacidad de gestión de la información |
| B5168 |
808CTG Resolución de problemas |
| B5169 |
808CTH Toma de decisiones |
| B5170 |
808CTI Razonamiento crítico |
| B5171 |
808CTJ Trabajo en equipo |
| B5176 |
808CTO Compromiso ético |
| B5177 |
808CTP Aprendizaje autónomo |
| B5180 |
808CTS Sensibilidad hacia temas medioambientales |
| B5181 |
808CTT Creatividad e innovación |
| B5184 |
808CTW Motivación por la calidad |
| C1 |
CMECES1 Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele
encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio. |
| C2 |
CMECES2 Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio. |
| C3 |
CMECES3 Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. |
| C4 |
CMECES4 Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado |
| C5 |
CMECES5 Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía |
| Bloque |
Tema |
| Bloque I: Introducción |
TEMA 1. INTRODUCCIÓN.- Reseña Histórica. División de la Metalurgia. Definición y Conceptos. Diagramas de Flujo de Procesos. Clasificación de los tipos de Procesos metalúrgicos
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| Bloque II: Termodinamica de las reacciones metalúrgicas. |
TEMA 2: RELACIÓN ENTRE LA VARIACIÓN DE ENERGÍA LIBRE Y LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO EN LAS REACCIONES METALÚRGICAS.- Isoterma de Van´t Hoff o Isoterma de la reacción. Presiones parciales de equilibrio. Presión de descomposición. Efecto de la temperatura sobre el equilibrio. Isócora de Vant´ Hoff. Variación de la presión de vapor con la temperatura: Ecuación de Clausius-Clapeyron.
TEMA 3.- APLICACIÓN DE LOS DIAGRAMAS ENERGÍA LIBRE-TEMPERATURA O DIAGRAMAS DE ELLINGHAN A LA EXTRACCIÓN DE LOS METALES. - Diagramas de formación de óxidos y sulfuros. Disposición general de las líneas. Cambios de pendiente. Determinación de otras líneas aplicando la Ley de Hess. Reducción directa e indirecta delos óxidos metálicos. Determinación gráfica de la constante de equilibrio. Escalas nomográficas auxiliares. |
| Bloque III: Procesos metalúrgicos generales. |
TEMA 4. TOSTACIÓN SIMPLE.- Descomposición por tostación simple de distintos compuestos. Descomposición de carbonatos y sulfatos. Diagramas ?Gº/T de descomposición de carbonatos y sulfatos. Cálculo termodinámico del equilibrio. Presión de descomposición.
TEMA 5. TOSTACIÓN A MUERTE DE SULFUROS. - Condiciones operativas: Caudal y presión de viento, caudal de alimentación, temperatura de operación . Condiciones termodinámicas de la operación. Diagramas de Energía Libre-Temperatura para la oxidación de sulfuros. Cálculo del equilibrio. Presión de escape de SO2. Tipos de hornos empleados
TEMA 6. TOSTACIÓN AGLOMERANTE Ó SINTERIZACIÓN. - Finalidad del carácter aglomerante. Descripción del proceso Hornos continuos de parrilla móvil, tipo Dwight-Lloyd.Características químicas y físicas de la carga. Parámetros de operación: Caudal y presión de viento, altura del lecho, velocidad de avance. Tostación aglomerante con nodulización previa.
TEMA 7. EXTRACIÓN DIRECTA DE UN METAL POR OXIDACIÓN DE SU SULFURO.- Fundamento termodinámico. Diferencia de afinidad del azufre por el oxígeno y por el metal. Posición relativa de las líneas en el diagrama ?Gº/T. Posibilidad de oxidación del metal obtenido. Casos de la conversión de matas de Cu y de Ni. Otras condiciones termodinámicas
TEMA 8. TOSTACIÓN SULFATANTE.- Interés de la tostación sulfatante. Obtención de óxidos o sulfatos por tostación de sulfuros según la temperatura de operación. Diagrama combinado ?Gº/T de formación de óxidos y sulfatos.
TEMA 9. TOSTACIÓN REDUCTORA. - Fundamentos y condiciones termodinámicas. Ventajas del empleo de prerreducidos. Aplicación a la obtención de esponja y prerreducidos de hierro.
TEMA 10. TOSTACIÓN CLORURANTE DE OXIDOS Y SULFUROS. - Objeto de la tostación clorurante. Obtención de un compuesto más soluble o más volátil. Agentes clorurantes. Comparación del poder clorurante de distintos cloruros metálicos según los datos termodinámicos. Tostación clorurante de Oxidos. Tostación clorurante de sulfuros. Aplicación a la eliminación de impurezas y a la recuperación de metales preciosos.
TEMA 11.- OTROS TIPOS DE TOSTACIÓN: Tostación carburante: Definición de la operación. Aplicación a la carburación del hierro en fase sólida dentro del Horno Alto.
TEMA 12. FUSIÓN SIN MODIFICACIÓN QUÍMICA. - Introducción. Separación de un metal de su ganga. Colada de un metal. Preparación de una aleación.
TEMA 13. FUSIÓN REDUCTORA. - Agentes reductores de los óxidos metálicos. Posibilidad termodinámica de reducción. Reducción del óxido y obtención del metal en fase líquida. Aplicaciones industriales: Horno Alto Siderúrgico. Water Jacket para los metales no férreos.
TEMA 14. FUSIÓN OXIDANTE. - Oxidación selectiva de las impurezas según la posición relativa en el diagrama ?Gº/T. Aplicación al afino del arrabio y al refino pirometalúrgico del Cu blister,
TEMA 15. FUSIÓN ESCORIFICANTE. - Generalidades. Gangas, fundentes y escorias. Separación por fusión escorificante de la ganga. Características operativas de las escorias Estructura ionica de las escorias silicatadas. Oxidos ácidos y óxidos básicos.Indices de una escoria. DIAGRAMAS TRIANGULARES DE ESCORIAS. Representación de las propiedades de las escorias. Isotermas de fusión y líneas de isoviscosidad Propiedades geométricas de los diagramas triangulares. Aplicación al cálculo de cargas.
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| Bloque IV: Procedimientos metalúrgicos extractivos. |
TEMA 16. SIDERURGIA. FABRICACIÓN DEL HIERRO EN EL HORNO ALTO. - Descripción y partes de que consta. Funcionamiento. Transformaciones en la columna sólida descendente y en la columna gaseosa ascendente Reacciones químicas e intercambio térmico en las tres zonas operativas Justificación físico-química de las mismas Curvas de Chaudron y Curva de Boudonard .
TEMA 17. FABRICACIÓN DEL ACERO. GENERALIDADES.- Oxidación selectiva de las impurezas según su afinidad relativa por el oxígeno. El problema de la eliminación del fósforo. Procedimientos ácidos y básicos El efecto negativo del azufre. Imposibilidad de su eliminación en el procedimiento ácido. Dificultades y limitaciones en los procedimientos básicos Otros problemas: grado de oxidación al final del periodo. Efectos negativos del oxígeno y nitrógeno. Necesidad de desoxidar. Adicción de ferroaleaciones Aceros efervescentes y aceros calmados. Adiciones de Al, Ti y otros. Microinclusiones.
TEMA 18.FABRICACIÓN DE ACERO EN CONVERTIDOR. PROCEDIMIENTOS BESSEMER, THOMAS Y LD.- Descripción del aparato y su funcionamiento. Peculiaridades distintivas. Exigencias de composición del arrabio. . Mecanismo de eliminación del fósforo. Marcha de la operación: Fases de la misma.
TEMA 19. FABRICACIÓN DEL ACERO EN HORNO DE SOLERA. PROCEDIMIENTO SIEMENS-MARTIN. - Fabricación del acero en horno de solera con precalentamiento del aire y del combustible. Disposición del horno y de los regeneradores de calor. Flexibilidad en la alimentación de chatarra y arrabio. Mecanismo de oxidación, escoria-metal, de las impurezas., Marcha de la operación: Duración del proceso. Fases del proceso. Control de la composición a lo largo de la operación. Calidad del acero. Comparación con los procedimientos de convertidor.
TEMA 20. FABRICACIÓN DE ACERO EN HORNO ELÉCTRICO DE ARCO CON DOBLE ESCORIA. - Facilidad de instalación. Flexibilidad de alimentación de materias primas. No necesidad de elementos termógenos. Ventajas del procedimiento de doble escoria. Eliminación de impurezas en la etapa de escoria básica y oxidante. Eliminación del azufre en la etapa de escoria básica y reductora. Reducción de las exigencias de desoxidantes. Reducción del contenido de microinclusiones y Nitrógeno. Aplicación a la fabricación de aceros finos.
TEMA 21. METALURGIA DE LOS SULFUROS DE COBRE Y NIQUEL. - Tostacion de concentrados. - Afinidad relativa del hierro, cobre y níquel por el oxígeno y el azufre. Descripción del proceso. Fusión para mata: Fusión escorificante de concentrados tostados. Fusión directa de concentrados crudos. Conversión de matas de cobre ó niquel: Convertidor horizontal Peirce-Smith.Fases del proceso. Obtención del metal blanco y del cobre blister. Dificultades para la obtención del níquel metálico en el convertidor horizontal. Convertidor vertical T.B.R.C.
TEMA 22. REFINO DEL COBRE Y DEL NIQUEL. Refino pirometalúrgico: Oxidación selectiva de las impurezas del cobre blister en horno de reverbero. Enfriamiento lento controlado de la mata de níquel. Refino electrolítico: Descripción general de las celdas. Disposiciones eléctricas. Sistema Walker. Parámetros y marcha de la operación. Purificación de la solución.Recuperación de lodos anódicos.
TEMA 23. METALURGIA DEL ALUMINIO.- Preparación de la alúmina: proceso Bayer. Electrolísis de la alúmina en baño fundido: Disposición de las distintas partes de la celda.Alimentación de corriente. Anodos continuos Söderberg o tipo PB. Electrolito. Reacciones electroquímicas. Descripción del proceso. Parámetros de operación. Efecto anódico. |
| Bloque VI: Prácticas |
· Cálculos termodinámicos de las reacciones metalúrgicas.
· Construcción de nuevas gráficas Energía Libre-Temperatura a partir de otras.
· Obtención gráfica de la Constante de actividad y valores de equilibrio derivados.
· Fabricación de un prerreducido metálico
· Fabricación de una aleación.
· Calculo de una carga, determinación de fundentes y fusión escorificante de la misma. |
| Básica |
JOSÉ APRAIZ, FABRICACIÓN DEL HIERRO, ACERO Y FUNDICIONES. TOMOS 1 Y 2 , URMO,
CHARLES BURROUGHS GILL, METALURGIA EXTRACTIVA NO FERROSA, LIMUSA-NORIEGA,
A. BALLESTER, J. SANCHO, J.I. VERDEJA, METALURGIA EXTRACTIVA. TOMOS 1 Y2, SINTESIS,
ABELARDO ROVIRA PEREIRA, METALURGIA GENERAL, DOSSAT,
J.J. MOORE, METALURGIA QUÍMICA, CAPÍTULO 2, EDIT. ALHAMBRA,
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Los profesores, a principio de curso indicarán a los alumnos la bibliografía recomendada para los distintos temas a tratar, procurando que esté permanentemente actualizada. Así mismo, indicarán las fuentes de información recomendadas, páginas web, etcétera, tratando que el alumno adquiera criterios adecuados de búsqueda. La documentación presentada en clases magistrales se incorporará al aula virtual o donde proceda, para que los alumnos tengan acceso a la misma. |
| Complementaria |
J.J. MOORE, CHEMICAL METALLURGY , BUTTERWORDS,
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