Programa docente de Metalurgia"

Transcripción

1 Programa docente de Metalurgia" Curso académico 2008/2009 Datos administrativos da Universidade Código da materia Nome da materia METALURGIA Centro/ Titulación E.T.S. de Ingenieros de Minas Curso 4º Tipo (Libre, Troncal, Obrigatoria, Optativa) Troncal Alumnos matriculados (totais) Alumnos novos Créditos aula/grupo (A) 3 Créditos laboratorio/grupo (L) 1.5 Créditos prácticas/grupo (P) 0 Número grupos Aula 1 Número grupos Laboratorio 4 Número grupos Prácticas 0 Anual /Cuadrimestral Cuatrimestral Departamento Ingeniería de Materiales, Mecánica Aplicada y Construcción Área de coñecemento Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica Datos do Departamento PROFESORADO DA MATERIA (segundo POD): Nome profesor/a Código Créditos Titorías (indicando A, L ou P) Marta María Cabeza Simó A+1.5 P Lugar: Despacho 238 ETSI Industriales Horario: 13:00-14:00 Lunes y Martes 13:00-15:00 Miércoles 12:00-14:00 Jueves A: Aula. L: Laboratorio. P: Prácticas. No caso de varios profesores/as indicarase o profesor/a coordinador/a da materia: Para as Aulas: Para a docencia de Laboratorio e Prácticas: de 8

2 Lugar e Horario da materia Datos do centro Luns Martes Mércores Xoves Venres Teoría/ A Teoría/ A Prácticas Practicas *Prácticas. Lugar y programación se adjunta al final del temario Data dos exames oficiais desta materia Diciembre Aula: 17/12/2008 9:00 A8 Prácticas: 17/12/2008 9:00 A8 Junio Aula: 12/06/ :00 A11 Prácticas: 12/06/ :00 A 11 Septiembre Aula: 2/09/ :00. A11 Prácticas: 2/09/ :00. A11 Tribunal extraordinario desta materia Presidente: Marta María Cabeza Simó Vocal: Carmen Pérez Pérez Secretario: Gloria Pena Uris Suplente: Salvador Villagrasa Martín de 8

3 TEMARIO da Materia: (Tipo A, Tipo L, Tipo P) Previo: Es necesario haber superado las siguientes asignaturas: Fundamentos de Química I y II.Termodinámica. Tecnología Química. Procesos Energéticos. Ciencia de los Materiales. Mineralurgia. Resulta conveniente para una mejor comprensión de la asignatura haber superado: Ingeniería de Materiales. Transmisión de Calor y Fenómenos de Transporte. Combustibles. Mecánica de Fluidos I y II. Laboreo. Obxectivo da materia: Puesto que el Ingeniero de Minas se encuentra ligado al aprovechamiento de los recursos minerales, es necesario que conozca las técnicas metalúrgicas que posibilitan la obtención de los metales a partir de sus minerales. En esta tecnología, como en tantas otras, se están produciendo importantes avances, por ello es necesario profundizar todo lo posible en los procesos básicos, ya que éstos constituyen puntos de apoyo permanentes para poder entender y seguir la acelerada evolución técnica. Se presentan, a continuación, los objetivos específicos de la disciplina formulados desde el punto de vista de capacidades, es decir, como resultado de los aprendizajes realizados en la asignatura: Conocer las reacciones químicas que intervienen en las distintas operaciones, y, a partir de los datos termodinámicos y cinéticos valorar, si es posible, su viabilidad. A partir de lo anterior, poder establecer e interpretar diagramas de obtención de metales partiendo de sus materias primas (mineral-chatarra), siendo muy crítico a la hora de establecer la viabilidad de un proceso desde el punto de vista de máxima recuperación y mínimo coste. Dominar la terminología de las operaciones básicas estudiadas que les permita comunicarse con el resto de profesionales. Utilizar lo aprendido como elemento de complemento y apoyo de la comprensión de otras disciplinas que componen los estudios de la carrera; valorando en su justa medida la importancia de la Metalurgia Extractiva, y el comportamiento final de los metales en servicio en función de la calidad obtenida en el proceso; sin olvidar los problemas medioambientales y las necesidades energéticas del proceso de 8

4 Horas Totales: 30 horas Nº de Temas: 12 Temario de Aulas Bloque I: Introducción Tema 1.- La Extracción de los Metales. (2H) Lección Generalidades y evolución histórica. Descripción de la asignatura. Justificación. Definición y metodología. Aspectos Históricos. La Metalurgia Extractiva Hoy. Lección Procesos metalúrgicos. Factores determinantes en la elección de un proceso. Diagramas de flujo. Lección Menas y metales. Menas Minerales: Tipos. Chatarra, clasificación según procedencia. Metales: clasificación. Tema 2.- Operaciones Previas. (3H) Lección Operaciones básicas de concentración. Calcinación: Termodinámica y cinética del proceso. Tostación: Tipos de tostación. Termodinámica (Diagramas de Kellogg) y cinética del la Tostación Oxidante. Lección Aglomeración de Materias Primas. Briqueteado, Sinterización, Nodulización y Pelletización. Lección Equipos metalúrgicos para operaciones previas. Reactores de intercambio térmico directo: Lecho fijo, lecho fluido. Reactores de intercambio térmico indirecto: horno de pisos (soleras múltiples), horno tubular (solera rotativa). Bloque II: Pirometalurgia Tema 3.- Extracción por fusión (I). Tratamiento de menas (4H) Lección Tratamiento de óxidos. Diagramas de Ellingham de formación de óxidos. Carbotermia. Equilibrio de Boudouard. Hidrotermia. Metalotermia. Lección Tratamiento de sulfuros Diagramas de Ellingham de formación de sulfuros. Pirometalurgia del Cu. Fusión a mata y proceso de conversión. Diagrama de Flujo. Tema 4.- Extracción por fusión (II). Escorias, refractarios y hornos. (2H) Lección Escorias. Función y propiedades. Tipos de escorias. Diagramas Ternarios. Pérdidas de metal en la escoria: Físicas y Químicas. Lección Refractarios. Propiedades. Clasificación: Ácidos, básicos, especiales. Lección Hornos de 8

5 Horno de fusión de intercambio térmico directo: Horno de cuba, horno flash, reactores neumáticos (convertidores). Hornos de fusión de intercambio térmico indirecto: Horno de reverbero, horno de retorta. Tema 5.- Volatilización.(1H) Martes 4 de Abril Lección Extracción por volatilización. Volatilización sin reacción química. Fusión y Destilación. Volatilización con reacción química. Pirometalurgia del Zn. Tema 6.- Afino pirometalúrgico. (2H) Lección Afino con reacción química. Oxigenación selectiva y desoxidación. Desulfuración. Afino por absorción de escoria. Metalurgia de carbonilos Lección Afino sin reacción química. Mecánica o Física: Decantación y Lavado por fundente. Afino por cambio de estado: Licuación. Sublimación. Destilación. Fusión por zonas. Afino por presión: Afino al vacío (Desgasificación). Tema 7.- Obtención del acero. (5H) Lección Introducción y materias primas Importancia industrial de la Siderurgia. Evolución Histórica. Materias primas férreas. Operaciones de Preparación. Materias primas combustibles. Coque. Fundentes. Lección Obtención de arrabio. Horno Alto. Descripción física. Transformaciones en el Horno Alto. Equilibrio de Boudouard. Curvas de Chaudrón. Arrabio. Lección Obtención de acero a partir de arrabio. Convertidor de Oxígeno (LD). Instalaciones. Proceso de Conversión. Lección Obtención de acero a partir de chatarra. Horno Eléctrico. Instalaciones. Tratamiento de materias primas. Proceso de una escoria. Proceso de doble escoria. Bloque III: Hidrometalurgia Tema 8.- Fundamentos. (2H) Lección Introducción. Principios físico-químicos de los procesos hidrometalúrgicos. Ventajas e inconvenientes de la Hidrometalurgia. Aspectos termodinámicos. Diagramas de Pourbaix. Aspectos cinéticos. Tema 9.- Etapas del proceso hidrometalúrgico. (4H) Lección Lixiviación. Tipos de reacciones de lixiviación. Reacciones físicas, químicas y electroquímicas. Reactivos de lixiviación. Características. Clasificación: ácidos, básicos, salinos, gaseosos. Biolixiviación. Mecanismo de actuación de los microorganismos. Lección Tecnología de la lixiviación. Lixiviación estática: in situ, en montones, en estanques. Lixiviación dinámica: con agitación, bajo presión a alta temperatura (digestión). Tratamiento de las pulpas de lixiviación. Lección Purificación y concentración del licor de lixiviación de 8

6 Precipitación de compuestos. Extracción con disolventes orgánicos. Cambio de ión con resinas sólidas. Adsorción sobre carbón activado. Lección Recuperación del metal Precipitación química. Reducción con gases. Hidrógeno. Cementación. Electrólisis. Lección Aplicación de la hidrometalurgia a la extracción de metales. Diagrama de flujo de la hidrometalurgia del cobre. Obtención de alúmina mediante el Proceso Bayer. Digestión de la bauxita. Bloque IV: Electrometalurgia Tema 10.- Procesos electrolíticos. (2H) Lección Fundamentos y parámetros. Electrólisis. Proceso anódico y catódico. Potencial de electrodo. Potencial de celda. Sobrepotencial. Potencial de descomposición. Leyes de Faraday. Rendimiento de corriente. Rendimiento energético. Tema 11.- Electrólisis acuosa. (2H) Lección Recuperación electrolítica. Campo de aplicación. Electrodos. Celdas electrolíticas. Electrolito. Recuperación electrolítica del cobre de una disolución. Lección Afino electrolítico. Comparación entre afino electrolítico y la recuperación electrolítica. Impurezas. Afino electrolítico del cobre. Tema 12.- Electrólisis ígnea. (1H) Lección Obtención de aluminio a partir de alúmina. Proceso Hall-Héroult. Estudio del electrolito. Sales fundidas. Tecnología del proceso. Cubas de electrolisis. Temario de Laboratorio Horas totais L = 6 Número de prácticas L = 5 Practica 2: Operaciones Previas (Informática) (1h) Diagramas de Kellogg: Construcción e interpretación Practica 4: Pirometalurgia (Informática) (1h) Diagramas de Ellingham: Construcción e interpretación Practica 5: Pirometalurgia (Informática) (2h) Balances de Materia y Energía de Procesos Metalúrgicos. Practica 7: Hidrometalurgia (1h) Purificación y Concentración de Licor de Lixiviación Practica 9: Electrometalurgia (1h) Afino y Electrorecuperación de Cobre. Horas totais P =9 Número de prácticas P = 4 Temario de Prácticas de 8

7 Práctica 1: Operaciones Previas. (3h) Termodinámica : Calcinación, Tostación. Balances de Materia y Energía de Operaciones Previas. Práctica 3: Pirometalurgia. (3 h) Termodinámica de Tratamiento de Óxidos y Sulfuros: Diagramas de Ellingham Termodinámica del afino pirometalúrgico. Balances de Materia y Energía de Horno Alto, Convertidores. Práctica 6: Hidrometalurgia. (2 h) Diagramas de Pourbaix Práctica 8: Electrometalurgia. (1 h) Electroquímica. Procesos Industriales. Las prácticas se realizarán en grupos (4 según POD), cuya distribución se realizará la primera semana de clase. En horario de prácticas según calendario aprobado por junta de escuela del centro. Básicas (máximo 3) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Ballester,A., Verdeja, L.F., Sancho, J., Metalurgia Extractiva Volumen 1 - Fundamentos. Madrid: Síntesis, Rosenqvist, T., Fundamentos de Metalurgia Extractiva. Mexico: LIMUSA, Equipo Técnico de La TOBA, El Proceso Siderúrgico Tomo 1. Madrid: UNESID, Complementarias (máximo 4) Ballester, A., Verdeja, L.F., Sancho, J., Metalurgia Extractiva Volumen 2 Procesos de Obtención. Ed. Síntesis. Madrid Moore, J.J., Metalurgia Química. Ed. ALHAMBRA UNIVERSIDAD, Madrid C. Chaussin, G. Hilly, Metalurgia. Tomo II. Elaboración de Metales. Ed. URMO. Bilbao La fabricación del Acero. Madrid: UNESID (Unión de Empresas Siderúrgicas) MÉTODO DOCENTE E SISTEMA DE AVALIACIÓN: Clases Teóricas. Se expondrán los temas teóricos en clase magistral proyección de transparencias con cañón. No es obligatorio la asistencia aunque resulta conveniente de 8

8 Clases Prácticas. Problemas: Se suministrarán previamente los boletines y el alumno intentará resolverlos por su cuenta, pudiendo utilizar el horario de tutorías para realizar consultas. En las clases prácticas se resolverán aquellos problemas que los alumnos tengan dificultad de resolver. Laboratorio: Con ayuda de un guión que se suministrará a los alumnos con anterioridad se realizará el montaje y se responderá a las preguntas que se encuentran al final del guión. Informática: Durante las prácticas el alumno se familiarizará con programas que facilitan los cálculos metalúrgicos y se realizarán modificaciones de algunos ejemplos suministrados para valorar resultados. Criterios de evaluación: Los alumnos matriculados en la asignatura tienen un examen escrito en la fecha señalada por jefatura de estudios. El examen consta de una parte teórica y una de prácticas (Prácticas +laboratorio) para todos los alumnos. La asistencia tanto a la clase teórica como práctica no es obligatoria en ningún caso de 8