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Dirección AcadémicaCódigo:CPE-FO-02-03

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MANUAL DE PRÁCTICAS DE PRODUCCIÓN

DE METALES NO FERROSOS (MAF-1022)

PROGRAMA EDUCATIVO:

INGENIERÍA EN MATERIALES

Calkiní, Campeche, Agosto, 2017

Revisó Aprobó Autorizó

Presidente de AcademiaMtro. Ricardo Reyes Márquez

HernándezCoordinador del PE

Dr. Emilio Pérez PachecoDirección Académica

L.I. Miguel Angel Cohuó Avila


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ÍNDICE

1. PRESENTACIÓN............................................................................................................................ 3

2. OBJETIVO GENERAL....................................................................................................................... 3

2.1. COMPETENCIA ESPECÍFICA DE LA ASIGNATURA...................................................................................32.2. COMPETENCIAS PREVIAS......................................................................................................................4

3. SEGURIDAD....................................................................................................................................... 4

4. PRÁCTICA NÚMERO 1..................................................................................................................... 5

4.1. OBJETIVO...............................................................................................................................................64.2. INTRODUCCIÓN......................................................................................................................................64.3. PROCEDIMIENTO....................................................................................................................................64.4. CUESTIONARIO......................................................................................................................................74.5. RÚBRICA DE EVALUACIÓN.....................................................................................................................84.6. BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................................................10

5. PRÁCTICA NÚMERO 2................................................................................................................... 11

5.1. OBJETIVO.............................................................................................................................................125.2. INTRODUCCIÓN....................................................................................................................................125.3. PROCEDIMIENTO..................................................................................................................................125.4. RESULTADOS.......................................................................................................................................135.5. RÚBRICA DE EVALUACIÓN...................................................................................................................145.6. BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................................................16


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1. PRESENTACIÓN

El presente manual se ha elaborado con la intención de cubrir en su forma práctica la asignatura PRODUCCIÓN DE METALES NO FERROSOS (MAF-1022), para la carrera de INGENIERÍA EN MATERIALES.

La asignatura de PRODUCCIÓN DE METALES NO FERROSOS (MAF-1022) aporta al perfil del Ingeniero en Materiales la capacidad de aplicar los fundamentos de obtención, procesamiento y refinación de los metales no ferrosos para obtener productos de calidad, aplicando las diferentes rutas de extracción como son: hidrometalurgia, pirometalúrgia y electrometalurgia, así como seleccionar tecnología para la obtención de nuevos productos cuidando siempre el medio ambiente.

Esta asignatura se ubica en los semestres intermedios ya que se han incorporado en el proceso de formación del estudiante, un nivel de conocimientos que les permite identificar y aplicar conceptos de trituración, molienda y concentración de materiales de la asignatura de Mineralogía y Obtención de Minerales, para separar y preparar como materiales concentrados y/o refinados, mediante técnicas de explotación eficiente y rentable. Es recomendable que haya cursado la asignatura de de Termodinámica, ya que debe dominar y aplicar los conceptos de energía libre en un sistema termodinámico para aplicarlos en el equilibrio entre fases condensadas.

Aplica los principios de química en el balanceo de ecuaciones que se desarrollan en los procesos hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos de obtención de metales no ferrosos.

2. OBJETIVO GENERAL

2.1. Competencia específica de la asignatura

Aplicar y seleccionar la o las tecnologías para los procesos de extracción, hidrometalurgia, pirometalurgía y electrometalurgia, así como los procesos de refinación para obtener metales no ferrosos, considerando el menor costo, tiempo y consumo el mínimo de energía, así como un bajo impacto ambiental.


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2.2. Competencias previas

Aplicar la preparación mecánica, para la concentración de las menas de minerales no ferrosos.

Aplicar y analizar los fundamentos termodinámicos del equilibrio entre fases condensadas, la termodinámica de soluciones y la cinética de reacciones.

Interpretar diagramas de Ellingham y de energía libre de Gibbs. Realizar balance de ecuaciones.

.

3. SEGURIDAD Utilizar bata y tenerla siempre abrochada. Recogerse el cabello largo. Mantener el área de trabajo limpia y ordenada.


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4. PRÁCTICA NÚMERO 1

Título de la práctica: Lixiviar minerales de cobreFecha de realización de la práctica: 04 de septiembre de 2017Fecha de entrega del reporte: 11 de septiembre de 2017

NOMBRE DEL DOCENTE: Dr. Oscar Fernando Pacheco SalazarCARRERA(S): IMAT SEMESTRE: 5 GRUPO(S): AASIGNATURA: PRODUCCIÓN DE METALES NO FERROSOS

PARCIAL: 1

NÚMERO Y NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

Numero 1Lixiviar minerales de cobre

FECHA Y HORA PROPUESTA DE LA PRÁCTICA:04 de septiembre de 2017 8:00-11:00

MATERIALES / EQUIPO REQUERIDO: Balanza Granataria Vasos de precipitado Agitador magnético Filtro de vacío Ácido sulfúrico Mineral de cobre en forma de malaquita (carbonato de cobre) con formula

CuCO3.Cu(OH)2

Dr. Oscar Fernando Pacheco SalazarNOMBRE Y FIRMA DEL DOCENTE

21/08/2017 FECHA DE ENTREGA


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4.1. Objetivo

Experimentar con la lixiviación de minerales de cobre que es la primera etapa de los procesos hidrometalúrgicos para la producción de cemento de cobre y de cobre electrolítico electrodepositado (cobre electrowon)

4.2. Introducción

El 20% de la producción de cobre electrolítico en México se obtiene por electrodepositación. En el estado de Sonora tres grandes empresas mineras están lixiviando minerales de cobre y una cuarta empresa está por iniciar producción.

El cobre se presenta en la naturaleza en diferentes especies minerales; los óxidos, carbonatos y sulfatos de cobre son fácilmente disueltos por soluciones diluidas de ácido sulfúrico; los sulfuros de origen secundario (novelita, calcocita) también son solubles, las especies minerales como la calcopirita y crisocola tienen un bajo índice de solubilidad.

Se utiliza el ácido sulfúrico por su bajo costo y alta disponibilidad por producirse como subproducto en la fundición de concentrados de cobre, también se produce en la fundición de plomo y en las refinerías electrolíticas de zinc.

4.3. Procedimiento

1. Pesar 100 gr de mineral molido a 100%-30 mallas; el mineral contiene 2.5% de cobre.2. Colocar el mineral en un vaso de precipitado de 600 mL, añadir 3 mL de ácido sulfúrico con densidad de 1.83 gramos por mililitro y 300 mililitros de agua, en estas condiciones la solución tiene una concentración de 18.3 gr por litro de ácido sulfúrico. 3. Agitar por 15 minutos con agitador magnético. 4. Filtrar en buchner.

NOTA. No olvides anotar todas tus observaciones para que puedas realizar un buen reporte.


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4.4. Cuestionario

1. ¿Cómo reacciona el cobre en la solución?

2. ¿De qué color es la solución?

3. ¿Cuánto es la concentración de cobre en la solución aproximadamente?

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4.5. Rúbrica de evaluación

Nivel de desempeño

ASPECTO A EVALUAR CRITERIOS ESPECÍFICOS (100 %) PTS

COMPETENCIAS ESPECIFICAS

BITACORA (20)REGISTRO DE ACTIVIDADES

El alumno lleva el control de manera escrita de los procedimientos, cálculos,

observaciones e incidencias en el desarrollo de las prácticas.

20

ESTRUCTURA DEL REPORTE

(30)

PORTADA

Incluye nombre de la escuela, carrera, semestre y grupo, asignatura, nombre del

docente, título del trabajo, nombre del alumno, matricula, lugar, fecha y ciclo

escolar. Se cuida la ortografía.

0.5

OBJETIVOSRealiza una redacción completa y más

clara de los objetivos. Se cuida la ortografía.

0.5

INTRODUCCION

Realiza una introducción pertinente y mas detallada, homogeneidad y originalidad del texto. Anexa antecedentes de la temática y

su aplicación en casos específicos. Se cuida la ortografía.

1

MATERIALES Y METODOS

Incluye todos los materiales utilizados incluyendo fotos, diagramas y/o

esquemas. Describe y sustenta claramente la metodología utilizada. Especifica las variables y unidades involucradas. Se

cuida la ortografía.

3

RESUTADOS Y DISCUSION

La descripción de los resultados es clara, precisa y objetiva. Critica de resultados en base a trabajos de otros autores y propone

mejoras al procedimiento. Se cuida la ortografía.

15

CONCLUSIONES

Las conclusiones son claras, puntuales y pertinentes y además están sustentadas en razonamientos y/o textos académicos.

Se cuida la ortografía. Se cuida la ortografía.

3

REFERENCIASIncluyen las citas de al menos dos libros y/o dos artículos científicos. Se cuida la

ortografía.2

CUESTIONARIO El alumno contesta correctamente al 5




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cuestionario incluido.

COMPETENCIAS GENERICAS

TRABAJO EN EQUIPO (15)

PARTICIPACIÓN GRUPAL

Los alumnos participan de manera efectiva y colaborativa en el desarrollo de la

práctica. Responden de manera colaborativa a las cuestiones generadas

durante el desarrollo de la práctica.15

PARTICIPACION POR ROLES

El alumno se integra a las actividades asignadas dentro del grupo, y responde de

manera individual a las cuestiones generadas durante el desarrollo de la

práctica.

DESEMPEÑO (35)

ASISTENCIA Y PUNTUALIDAD

El alumno asiste en tiempo y forma. Dentro de la tolerancia de 10 min iniciada la

práctica.5

DESTREZA O HABILIDAD DE

EQUIPO/MATERIALES

El alumno presenta capacidad de manejo de equipos y material de laboratorio.

20

CAPACIDAD DE ANALISIS /

RESOLUCION DE PROBLEMAS

El alumno tiene la capacidad de adaptarse a su entorno en la resolución de

problemas.10




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4.6. Bibliografía

1. Rosenquist, T., (1997). Fundamentos de Metalurgia Extractiva, Limusa.2. Szcszygiel, Z. y Torres, A. (1984). Metalurgia no Ferrosa, Limusa.3. Burroughs, C. (1989). Metalurgia Extractiva no Ferrosa, Limusa.4. Sohn, H.Y., (1998). Cinética de los Procesos de la Metalurgia Extractiva, Trillas.5. Ballester, A., Verdeja, F. y Sancho, J. (2000). Metalurgia Extractiva: Fundamentos, vol.1, SINTESIS, Madrid, España.6. Ballester, A., Verdeja, F. y Sancho, J. (2000). Metalurgia Extractiva: Procesos de Obtención, vol.2, SINTESIS, Madrid, España.7. Marcilla A., (2004). Introducción a las operaciones de separación: calculo por etapas de equilibrio, Universidad de alicante, Servicio de Publicaciones, España.




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5. PRÁCTICA NÚMERO 2

Título de la práctica: Proceso de cementación de cobre a partir de soluciones ácidas de lixiviaciónFecha de realización de la práctica: 18 de septiembre de 2017Fecha de entrega del reporte: 25 de octubre de 2017

NOMBRE DEL DOCENTE: Dr. Oscar Fernando Pacheco SalazarCARRERA(S): IMAT SEMESTRE: 5 GRUPO(S): AASIGNATURA: PRODUCCIÓN DE METALES NO FERROSOS

PARCIAL: 1

NÚMERO Y NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

Numero 1Proceso de cementación de cobre a partir de soluciones ácidas de lixiviación

FECHA Y HORA PROPUESTA DE LA PRÁCTICA:18 de septiembre de 2017 8:00-11:00

MATERIALES / EQUIPO REQUERIDO: Balanza granataria Vasos de precipitado Agitador magnético Sulfato de cobre pentahidratado Rebaba de fierro metálico Filtro de vacío

Dr. Oscar Fernando Pacheco SalazarNOMBRE Y FIRMA DEL DOCENTE

21/08/2017 FECHA DE ENTREGA


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5.1. ObjetivoObtención de cemento de cobre por precipitación química utilizando fierro metálico, su relación con la serie electromotriz de los metales y con la electrólisis de metales en solución.

5.2. IntroducciónLa producción de cobre por procesos hidrometalúrgicos se realiza por el proceso de cementación con fierro metálico o por electrodepositación. En ambos procesos es importante conocer la posición de los metales en la serie electromotriz y los potenciales de electrodo de los elementos metálicos.

Dicha posición empieza con los metales más activos y también más electronegativos y continúa en orden decreciente de su actividad.

El fierro está por encima del cobre en la serie electromotriz y por lo tanto el fierro (metal más activo que el cobre) desplaza, reduce o precipita al cobre de soluciones acuosas de acuerdo con la siguiente reacción:

El fierro se oxida, cede electrones al ion cobre

5.3. Procedimiento1. Pesar 47 gr de sulfato de cobre pentahidratado y colocar en un vaso de precipitado de 600 mililitros, añadir agua para tener un volumen de 300 mL, agitar hasta completa disolución, en estas condiciones la solución tiene una concentración de cobre de 40 gr/L.

2. Agregar 16 gr de rebaba de fierro (1.5 veces la cantidad estequiométrica) para precipitar el cobre.

3. Agitar por un máximo de 30 minutos.

4. Filtrar en el buchner


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5. Secar y pesar el precipitado conocido como cemento de cobre.

NOTA. No olvides anotar todas tus observaciones para que puedas realizar un buen reporte.

5.4. Resultados1. Se observa el cobre precipitado y la oxidación o solución del fierro.

2. Reportar el peso del precipitado con comentarios sobre el proceso.


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5.5. Rúbrica de evaluación

Nivel de desempeño

ASPECTO A EVALUAR CRITERIOS ESPECÍFICOS (100 %) PTS

COMPETENCIAS ESPECIFICAS

BITACORA (20)REGISTRO DE ACTIVIDADES

El alumno lleva el control de manera escrita de los procedimientos, cálculos,

observaciones e incidencias en el desarrollo de las prácticas.

20

ESTRUCTURA DEL REPORTE

(30)

PORTADA

Incluye nombre de la escuela, carrera, semestre y grupo, asignatura, nombre del

docente, título del trabajo, nombre del alumno, matricula, lugar, fecha y ciclo

escolar. Se cuida la ortografía.

0.5

OBJETIVOSRealiza una redacción completa y más

clara de los objetivos. Se cuida la ortografía.

0.5

INTRODUCCION

Realiza una introducción pertinente y mas detallada, homogeneidad y originalidad del texto. Anexa antecedentes de la temática y

su aplicación en casos específicos. Se cuida la ortografía.

1

MATERIALES Y METODOS

Incluye todos los materiales utilizados incluyendo fotos, diagramas y/o

esquemas. Describe y sustenta claramente la metodología utilizada. Especifica las variables y unidades involucradas. Se

cuida la ortografía.

3

RESUTADOS Y DISCUSION

La descripción de los resultados es clara, precisa y objetiva. Critica de resultados en base a trabajos de otros autores y propone

mejoras al procedimiento. Se cuida la ortografía.

15

CONCLUSIONES

Las conclusiones son claras, puntuales y pertinentes y además están sustentadas en razonamientos y/o textos académicos.

Se cuida la ortografía. Se cuida la ortografía.

3

REFERENCIASIncluyen las citas de al menos dos libros y/o dos artículos científicos. Se cuida la

ortografía.2

CUESTIONARIOEl alumno contesta correctamente al

cuestionario incluido.5


Revisión: 1


COMPETENCIAS GENERICAS

TRABAJO EN EQUIPO (15)

PARTICIPACIÓN GRUPAL

Los alumnos participan de manera efectiva y colaborativa en el desarrollo de la

práctica. Responden de manera colaborativa a las cuestiones generadas

durante el desarrollo de la práctica.15

PARTICIPACION POR ROLES

El alumno se integra a las actividades asignadas dentro del grupo, y responde de

manera individual a las cuestiones generadas durante el desarrollo de la

práctica.

DESEMPEÑO (35)

ASISTENCIA Y PUNTUALIDAD

El alumno asiste en tiempo y forma. Dentro de la tolerancia de 10 min iniciada la

práctica.5

DESTREZA O HABILIDAD DE

EQUIPO/MATERIALES

El alumno presenta capacidad de manejo de equipos y material de laboratorio.

20

CAPACIDAD DE ANALISIS /

RESOLUCION DE PROBLEMAS

El alumno tiene la capacidad de adaptarse a su entorno en la resolución de

problemas.10


Revisión: 1


5.6. Bibliografía

1. Rosenquist, T., (1997). Fundamentos de Metalurgia Extractiva, Limusa.2. Szcszygiel, Z. y Torres, A. (1984). Metalurgia no Ferrosa, Limusa.3. Burroughs, C. (1989). Metalurgia Extractiva no Ferrosa, Limusa.4. Sohn, H.Y., (1998). Cinética de los Procesos de la Metalurgia Extractiva, Trillas.5. Ballester, A., Verdeja, F. y Sancho, J. (2000). Metalurgia Extractiva: Fundamentos, vol.1, SINTESIS, Madrid, España.6. Ballester, A., Verdeja, F. y Sancho, J. (2000). Metalurgia Extractiva: Procesos de Obtención, vol.2, SINTESIS, Madrid, España.7. Marcilla A., (2004). Introducción a las operaciones de separación: calculo por etapas de equilibrio, Universidad de alicante, Servicio de Publicaciones, España.

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