TITULACIÓN: INGENIERO QUÍMICO

DEPARTAMENTO: CIENCIA DE LOS MATERIALES E INGENIERÍA METALÚRGICA

CÓDIGO DE ASIGNATURA: 169

ASIGNATURA: METALURGIA EXTRACTIVA

CARÁCTER: OPTATIVA

DESCRIPTORES: Materias primas. Alto horno. Fabricación de acero. Obtención de metales no férreos. Análisis comparativo de procesos. Afino de metales. Raw materials, Blast furnace, Steelmaking, Extraction of non-ferrous metals, Comparative analysis of processes, Refining.

PROGRAMA:

Lección 1. Introducción

1.1 Definiciones

1.2 Introducción histórica

1.3 División de la Metalurgia Extractiva

1.4 Factores determinantes en la elección de un proceso de extracción

Lección 2. Preparación de menas

2.1 Trituración, molienda y clasificación

2.2 Concentración. Flotación

2.3 Secado

2.4 Calcinación

2.5 Aglomeración

Lección 3. Reducción de óxidos

3.1. Introducción

3.2. Reacciones de oxidación de metales y de reducción de óxidos

3.3. Aspectos termodinámicos

3.4. Diagramas de Chaudron

Lección 4. Electroquímica metalúrgica

4.1 Serie electromotriz

4.2 Posibilidad de depósito electroquímico. Sobretensión

4.3 Voltaje entre electrodos

4.4 Rendimientos de corriente y energético

4.5. Electrólisis de sales fundidas

Lección 5. Metalurgia de sulfuros

5.1 Generalidades

5.2 Tostación de sulfuros

5.3 Descomposición térmica de sulfuros

5.4 Obtención directa del metal partiendo de un sulfuro

Lección 6. Escorias y matas

6.1 Escorias. Definición y constituyentes

6.2 Estructura de las escorias. Teoría iónica

6.3 Propiedades de las escorias

6.4 Principales tipos de escorias

6.5 Matas

Lección 7. Metalurgia Extractiva por fusión. Procedimientos

7.1 Tipos de hornos y atmósferas

7.2 Productividad y economía de combustible

Lección 8. Fusión en horno de cuba

8.1 División del horno

8.2 Composición de los gases y reducción de óxidos

8.3 Pérdidas térmicas

8.4 Ventajas y desventajas

8.5 Descripción de hornos y de operaciones

Lección 9. Obtención del arrabio en el horno alto

9.1 Introducción

9.2 Descripción del horno

9.3 Reacciones químicas dentro del horno

9.4 Factores que afectan a la reducibilidad de la mena

9.5. Importancia de las cargas sinterizadas

9.6 Reducción de otros metales distintos al hierro

Lección 10. Fusión en horno de solera. Fusión a mata de minerales de cobre

10.1 Introducción

10.2 Diferentes tipos de operación. Fusión Aflash

10.3.Ventajas y desventajas de los hornos

10.4 Fusión a mata de minerales de cobre

10.5 Conversión de las matas de cobre

Lección 11. Fusión en horno eléctrico de arco

11.1 Generalidades

11.2 Hornos abierto y cerrado

11.3 Ventajas y desventajas del horno

11.4 Fabricación de ferro aleaciones en el horno eléctrico

Lección 12. Metalurgia Extractiva por volatilización

12.1 Generalidades

12.2 Volatilización del cinc sin fusión de la carga

12.3 Volatilización del cinc con fusión de la carga

12.4 Volatilización del cinc con reoxidación y producción del óxido

Lección 13. Electrólisis ígnea y metalotermia

13.1 Generalidades

13.2 Electrólisis de obtención del aluminio

13.3 Diferentes tipos de reacciones metalotérmicas

Lección 14. Hidrometalurgia. Generalidades y fundamentos

14.1 Definiciones

14.2 Campo de aplicación. Ventajas y desventajas

14.3 Etapas de un proceso de vía húmeda

14.4 Planteamiento de la lixiviación de una mena

14.5 Aspectos termodinámicos y cinéticos

Lección 15. Lixiviación

15.1 Operaciones preparatorias del mineral

15.2 Aspectos físicos de puesta en contacto entre mineral y solución

15.3 Aspectos químicos. Mecanismo electroquímico y reacciones más importantes

Lección 16. Purificación y/o concentración de soluciones

16.1 Hidrólisis

16.2 Cementación

16.3 Extracción con disolventes

16.4 Cambio de ion


Lección 17. Precipitación en hidrometalurgia

17.1 Electrólisis

17.2 Cementación

17.3 Reducción por hidrógeno

17.4 Precipitación química

Lección 18. Afino de metales por vía seca. Métodos físicos

18.1 Generalidades

18.2 Separación líquido-sólido o líquido-líquido

18.3 Licuación con separación de dos líquidos

18.4 Afino por formación de compuestos intermetálicos

18.5 Proceso Parkes

18.6 Afino por destilación y por vacío

Lección 19. Afino de metales por vía seca. Métodos químicos

19.1 Generalidades

19.2 Afino oxidante

19.3 Impurezas que producen óxidos gaseosos

19.4 Ejemplos de aplicación

19.5 Afino clorurante

Lección 20. Fabricación de acero en convertidores

20.1 Introducción

20.2 Proceso Bessemer

20.3 Nitrógeno en los aceros Bessemer

20.4 Empleo de oxígeno en la conversión

20.5 Proceso LD

Lección 21. Fabricación de acero en hornos eléctricos de arco

21.1 Introducción

21.2 El proceso básico

21.3 Comportamiento del cromo durante el afino

Lección 22. Afino electroquímico

22.1 Introducción

22.2 Condiciones que debe cumplir el afino

22.3 Metales que se refinan por vía húmeda

22.4 Afino del cobre

BIBLIOGRAFÍA:

1.- T. Rosenqvist. "Principles of Extractive Metallurgy".

McGraw-Hill, London. 1983 (20 Edición)

2.- F. Habashi. "Principles of Extractive Metallurgy. Vol. 1. General Principles".

Gordon and Breach Science Plush. London. 1969.

3.- M. Rey. "Cours de Metallurgie Extractive des Metaux Non-Ferreux".

E.N.S.M.P. París. 1962.

4.- R.H. Parker. "An Introduction to Chemical Metallurgy".

Pergamos Press. London. 1978 (20 Edición).

5.- J.D. Gilchrist. "Extraction Metallurgy".

Pergamon Press. London. 1989 (3a Edición).

6.- L. Coudurier e I. Wilkomirsky. "Fundamentos de los Procesos Metalúrgicos".

Universidad de Concepción (Chile). 1971.

7.- D.J.B. Ives. "Principles of the Extraction of Metals".

Monograph for Teachers no. 3. Royal Institute of Chemistry. London.

8.- J. Mackowiak. "Físico-Química para Metalúrgicos".

Editorial Tecnos. Madrid. 1972.

9.- C. Bodsworth and H.B. Bell. "Physical Chemistry of Iron and Steel Manufactures".

Longman. London. 1972 (20 Edición).

10.- G.S. Upadhyaya and R.K. Dube. "Problems in Metallurgical Thermodynamics and Kinetics". Pergamon Press. Oxford.1977.

11.- A.K. Biswas and W.D. Devenport. "Extractive Metallurgy of Copper".

Pergamon Press. Oxford. 1976.

12.- O. Kubaschewski and C.V. Alcock. "Metallurgical Thermochemistry".

Pergamon Press. Oxford. 1979.

13.- J.J. Moore. "Chemical Metallurgy".

Butterworths. London.1981.

14.- J.G. Peacey and W.G. Davenport. "The Iron Blast Furnace".

Pergamon Press. Oxford. 1979.

15.- J. Apraiz B. "Fabricación de hierro, aceros y fundiciones".

Dos volúmenes. Urmo, S.A. Editores, Bilbao (España). 1978.

16.- P. Hayes. "Process Principles in Minerals and Materials Production".

Hayes Publ. Co. Australia. 1993.

17.- B. A. Wills. "Mineral Processing Technology".

Pergamon Press Oxford. 1992 (5a Edición).

18.- E. Jackson. "Hydrometallurgical Extraction and Reclamation"

Ellis Horwood. Chichester, UK. 1986.

19.- C. K. Gupta y T. K. Mukherjee. "Hydrometallurgy in Extraction Processes".

2 volúmenes. CRC Press, USA. 1990.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Se realizará un sólo examen al final de la asignatura constituido por un número variable de cuestiones cortas relacionadas con el contenido de la misma.

La realización de las prácticas de laboratorio será obligatoria. El 25 % de la nota final será la calificación correspondiente a estas prácticas

RECOMENDACIONES:

La industria de obtención de metales es una parte fundamental del tejido productivo de un par moderno, pues en la actualidad los materiales metálicos son los más utilizados por la sociedad. Baste decir que del más importante de ellos, el acero, se consumen anualmente 700 millones de toneladas. Por tanto, un ingeniero químico debe conocer los aspectos tanto fundamentales como aplicados relacionados con la obtención de estos materiales a través de una asignatura como la Metalurgia Extractiva.

A nivel de su enseñanza, la asignatura se estructura en cuatro bloques bien diferenciados. Uno primero -lecciones 1 y 2 - en el que se estudian las operaciones de preparación (tanto física como química) de las materias primas necesarias para la obtención de un determinado metal. Un segundo bloque -lecciones 3 a 13- introduce al alumno en la vía seca o pirometalúrgica de obtención de estos materiales, haciendo especial hincapié en los hornos de fusión, y dentro de ellos en el horno alto de obtención de arrabio. A continuación, se aborda la obtención del metal a través de la otra posibilidad: la vía húmeda o hidrometalurgia -lecciones 14 a 17-. En este caso, se estudian las tres etapas fundamentales de este tipo de procesos: lixiviación, purificación/concentración de las soluciones de lixiviación y finalmente la precipitación de los metales en solución. Finalmente, el último bloque -lecciones 18 a 22- se ocupa del refino del metal una vez obtenido, lo cual se puede realizar a través de métodos físicos, químicos o electroquímicos. Entre estas lecciones destacan las de obtención del acero.

NOMBRE DEL PROFESOR: Prof. Antonio Ballester