Pirometalurgia: Fundamentos e Aplicações

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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 
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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 
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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. 
 
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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 
 
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CONTENIDOS PROGRAMATICOS PROGRAMAS DE PREGRADO 
 
 
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 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. 
 
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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.