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MACROPROCESO: DOCENCIA PROCESO: GESTIÓN DE PROGRAMAS ACADÉMICOS PROCEDIMIENTO: FORMULACION O ACTUALIZACION DEL PROYECTO ACADEMICO EDUCATIVO-PAE PARA PROGRAMAS DE PREGRADO CONTENIDOS PROGRAMATICOS PROGRAMAS DE PREGRADO Código: D-GPA-P01-F02 Versión: 02 Página 1 de 6 PRESENTACIÓN La pirometalurgia es la rama de la metalurgia extractiva que se encarga de extraer los metales a partir de los minerales o concentrados que los contiene, mediante procesos que implican calor como la tostación, fusión, conversión y refinación (electrometalurgia, química, pirometalurgia). En esta interesante materia se tratan problemas como: la explotación de los minerales y su preparación mecánica, la tostación en sus diversas formas, fusión, conversión y afino. Colombia es un país rico mineralógicamente hablando. Por tanto, se requiere que nuestros futuros ingenieros se apropien de los fundamentos teóricos y prácticos, que explican los procesos pirometalúrgicos, para que una vez asimilados pueda desde el punto de visa profesional dar soluciones e innovaciones a los problemas y situaciones que se le presenten en el área de siderurgia y en la industria de los no ferrosos. JUSTIFICACIÓN Muy raras veces los metales se encuentran en estado libre en la corteza terrestre. Generalmente se encuentran en forma de óxidos, sulfuros, carbonatos, nitratos, etc. Lo normal es que se encuentren diseminados o mezclados con otros componentes que puedan no tener interés metalúrgico y por tanto se hace necesario ejecutar diversos procesos en los que participa el calor, la electricidad y otra clase de compuestos para genera reacciones propicias para la obtención de un metal de 99,99% de pureza. La pirometalurgia, dedicada a estudiar todos aquellos procesos en los que interviene el calor, ocupa un extenso campo en la Metalurgia y resulta de vital importancia su conocimiento para el excelente desempeño profesional de nuestros egresados. Fecha: NOVIEMBRE 2021 PROGRAMA ACADÉMICO: INGENIERÍA METALÚRGICA SEMESTRE: VI ASIGNATURA: PIROMETALURGIA CÓDIGO: 8103208 NÚMERO DE CRÉDITOS: 4 MACROPROCESO: DOCENCIA PROCESO: GESTIÓN DE PROGRAMAS ACADÉMICOS PROCEDIMIENTO: FORMULACION O ACTUALIZACION DEL PROYECTO ACADEMICO EDUCATIVO-PAE PARA PROGRAMAS DE PREGRADO CONTENIDOS PROGRAMATICOS PROGRAMAS DE PREGRADO Código: D-GPA-P01-F02 Versión: 02 Página 2 de 6 COMPETENCIAS Al finalizar este curso los estudiantes estarán en capacidad de: • Conocer en forma precisa y clara las diversas teorías de la metalurgia química y la termodinámica aplicable a los sistemas pirometalúrgicos. • Conocer y poder aplicar en la industria un balance de carga o de materiales utilizados en estos procesos. • Conocer el porqué y el cómo de lo relevante en los procesos pirometalúrgicos. • Conocer sobre las teorías necesarias para la preparación, extracción y refinación de metales ferrosos y no ferrosos, vía calórico. • Disponer de las herramientas necesarias para interrelacionar procesos industriales, con los cuales tenga que ver durante su desempeño profesional. • Mejorar procesos pirometalúrgicos. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Apropiar los fundamentos teóricos que explican los procesos pirometalúrgicos, para que una vez asimilados pueda desde un punto de vista profesional, sugerir soluciones e innovaciones a los problemas y situaciones que se le presenten en esta área de la industria. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Aprehender en forma clara y precisa las diversas teorías de la Metalurgia Química y la termodinámica aplicable a los sistemas pirometalúrgicos. Emplear los conceptos sobre el balance de carga y materiales utilizados en estos procesos. Emplear los conceptos fisicoquímicos para entender los cambios que están involucrados en un proceso pirometalúrgico (calcinación, tostación, fusión, reducción y/o afino). Adquirir conocimientos sobre las técnicas necesarias para la preparación, extracción y refinación de metales por vía pirometalúrgica. Mediante el desarrollo de prácticas de laboratorio afianzar los conocimientos de tostación, fusión y reducción. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Relaciono a partir de teorías fisicoquímicas, balance de masa, cinética y termodinámica los cálculos sobre las condiciones y variables de operación en rutas pirometalúrgicas como son la temperatura, presión de atmósfera MACROPROCESO: DOCENCIA PROCESO: GESTIÓN DE PROGRAMAS ACADÉMICOS PROCEDIMIENTO: FORMULACION O ACTUALIZACION DEL PROYECTO ACADEMICO EDUCATIVO-PAE PARA PROGRAMAS DE PREGRADO CONTENIDOS PROGRAMATICOS PROGRAMAS DE PREGRADO Código: D-GPA-P01-F02 Versión: 02 Página 3 de 6 en el horno, tipo de reactor y dosificación de sustancias para el entendimiento de los procesos de obtención metálica mediante calor. Integro los conceptos de pirometalurgia dentro de diagramas de flujo en industrias a nivel mundial e identifico la importancia de los procesos pirometalúrgicos dentro de la metalurgia extractiva como un eje de desarrollo del país con el entendimiento del impacto social y ambiental que pueden generar. Diseño teóricamente procesos pirometalúrgicos sencillos para metales comunes mediante la aplicación de los conocimientos de termodinámica, fisicoquímica, estequiometría y fenómenos de transporte. Aplico los cálculos y teorías pirometalúrgicas anteriores a escala laboratorio para afianzar el entendimiento de etapas de proceso como: calcinación, tostación, fusión y reducción. METODOLOGÍA Clase teórica magistral, desarrollo de problemas aplicados a procesos industriales. Prácticas de laboratorio, presentación de informes. Conocimiento de procesos industriales aplicados en el campo de la pirometalurgia. Visitas empresariales a industrias que dispongan de los procesos de sinterización, calcinación fusión y conversión de metales ferrosos y no ferrosos (cuando sea posible). INVESTIGACIÓN Introducir al estudiante en investigación formativa con la observación, control, y análisis de las distintas prácticas desarrolladas en los laboratorios del curso. Fortalecer al estudiante en la importancia de la medición de distintos parámetros que inciden en la eficiencia del proceso estudiado. MEDIOS AUDIOVISUALES Software aplicado a la pirometalurgia. Video Beam. Videos de procesos pirometalúrgicos. EVALUACIÓN EVALUACIÓN COLECTIVA Informes de laboratorio. MACROPROCESO: DOCENCIA PROCESO: GESTIÓN DE PROGRAMAS ACADÉMICOS PROCEDIMIENTO: FORMULACION O ACTUALIZACION DEL PROYECTO ACADEMICO EDUCATIVO-PAE PARA PROGRAMAS DE PREGRADO CONTENIDOS PROGRAMATICOS PROGRAMAS DE PREGRADO Código: D-GPA-P01-F02 Versión: 02 Página 4 de 6 Desarrollo de problemas en clase. EVALUACIÓN INDIVIDUAL Presentación de parciales sobre los contenidos vistos en la materia. CONTENIDOS TEMÁTICOS MÍNIMOS UNIDAD I Minerales comunes como fuentes de metales. Menas Explotación minera. Información sobre producción pirometalúrgica a nivel mundial. La pirometalurgia en Colombia. UNIDAD II Técnicas de preparación de minerales vía pirometalurgica. Tostación, aglomeración, calcinación. Tecnología de estos procesos. Aspectos Termodinámicos. Tratamiento de las reacciones, equilibrio químico. Aplicación en los diagramas de áreas predominantes o de Kellogg. Construcción, interpretación de diagramas. Balance de materiales. UNIDAD III Extracción de metales Estabilidad de los compuestos Afinidad entre elementos metálicos por el oxígeno, carbono, azufre, etc. Diagramas de Ellingham, construcción y análisis. Termodinámica de reducción de óxidos. Ejemplos de aplicación: extracción de metales desde sulfuros, metalurgia de los haluros. Diagrama de afinidades relativas. Reducción de cloruros con carbono y gases. UNIDAD IV Aplicaciones industriales. Proceso Kroll. Producción de tungsteno. Reducción carbotérmica de la magnesia y alúmina.Extracción de Zinc. Producción de cadmio, mercurio. El proceso Mond para níquel. PRÁCTICAS DE LABORATORIO SEMANA 1 Normatividad SEMANA 2 - 3 MACROPROCESO: DOCENCIA PROCESO: GESTIÓN DE PROGRAMAS ACADÉMICOS PROCEDIMIENTO: FORMULACION O ACTUALIZACION DEL PROYECTO ACADEMICO EDUCATIVO-PAE PARA PROGRAMAS DE PREGRADO CONTENIDOS PROGRAMATICOS PROGRAMAS DE PREGRADO Código: D-GPA-P01-F02 Versión: 02 Página 5 de 6 Preparación mecánica de mineral (CALCOPIRITA) SEMANA 4 - 5 Preparación mecánica del mineral (MALAQUITA) SEMANA 6 Concentración de mineral para proceso de tostación (CALCOPIRITA) SEMANA 7 Determinación de Preparación mecánica de mineral (CALCOPIRITA) SEMANA 8 Preparación mecánica del mineral (MALAQUITA) SEMANA 9 Concentración de mineral para proceso de tostación (CALCOPIRITA) humedad (MALAQUITA) SEMANA 10 . Tostación Sulfatante (oxidación parcial) SEMANA 11 . Deshidratación y descomposición del carbonato de cobre (MALAQUITA) SEMANA 12 . Tostación Clorurante SEMANA 13 . Tostación Oxidante (CALCOPIRITA) SEMANA 14 . Fusión a Mata de Cobre SEMANA 15 . Tostación Magnetizante LECTURAS MÍNIMAS Proceso de Acerías Paz del Río. Proceso de Cerromatoso. Explotación Minera (a cielo abierto y bajo tierra). BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍA YANNOPOULOS, John. Extractive metallurgy of copper, an international symposium: pyrometallurgy and electrolytic refining v.1. Metallurgical Society of Aime. New York. 1976. 608 p. MACROPROCESO: DOCENCIA PROCESO: GESTIÓN DE PROGRAMAS ACADÉMICOS PROCEDIMIENTO: FORMULACION O ACTUALIZACION DEL PROYECTO ACADEMICO EDUCATIVO-PAE PARA PROGRAMAS DE PREGRADO CONTENIDOS PROGRAMATICOS PROGRAMAS DE PREGRADO Código: D-GPA-P01-F02 Versión: 02 Página 6 de 6 HABASHI, Fathi. Textbook of pyrometallurgy. Métallurgie Extractive Québec. Canada. 2002. 592 p. BALLESTER, Antonio, VERDEJA, Luis Felipe y SANCHO, José. Metalurgia Extractiva. Fundamentos. BALLESTER, Antonio, VERDEJA, Luis Felipe y SANCHO, José. Metalurgia Extractiva. Procesos de obtención. HONG YONG SSHN WADSWORTH, Miltón E. Cinética de los procesos de la metalúrgia extractive. DIAZ, Carlos. Pyrometallurgy of copper. PEHLKE, Robert. United processes of extractive metallurgy. 1979. HABASHI, F. principles of extractive metallurgy. 1970. CONDURIER, L.; WILKOMISKY, I. Fundamentos de los procesos metalúrgicos. 1971. JORDENS, S.Z; TORRES, R.A., I. Metalurgia no ferrosa.1984.