Procesos de Separación y Concentración

PROCESOS DE SEPARACIÓN Y CONCENTRACIÓN 1526
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA METALÚRGICA
UBICACIÓN SEMESTRE
5o.
TIPO DE LA ASIGNATURA TEÓRICO-PRÁCTICA
NÚMERO DE HORAS/SEMANA
Teo., 2 Prac., 2 Disc., 2 CRÉDITOS 10
INTRODUCCIÓN.
Curso teórico-práctico el contenido de la materia marcará una división de los procesos de
separación y concentración de acuerdo a los estados de agregación de las fases presentes
apoyándose en sus propiedades físicas, químicas y fisicoquímicas, pero sí teniéndose en
cuenta la continuidad de las operaciones dentro de un proceso completo. La formación
obtenida por el alumno le permitirá seleccionar los procesos de separación y concentración
idóneos calcular equipos y optimizar procesos, así como obtener un criterio del grado de
separación y concentración en función de los costos y de las variables de operación en cada
proceso. Así mismo serán considerados los conceptos básicos de concentración y seguridad
industrial.
Objetivos Generales de Aprendizaje.
Al finalizar el curso, los alumnos:
Aplicarán los fundamentos y criterios para la selección de las operaciones unitarias
adecuadas a un proceso.
Aplicarán los fundamentos de mecánica de fluidos a los procesos de separación y
concentración.
Aplicarán los fundamentos de mecánica de sólidos a los procesos de separación.
Señalarán los modelos matemáticos que describen los procesos de separación y
concentración.
Conocerán los aspectos principales de contaminación y seguridad industrial.
UNIDAD
1.INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS DE SEPARACIÓN Y
CONCENTRACIÓN.
3h
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Describirán a los procesos de separación y concentración dentro de la Metalurgia.
Conocerán la importancia de los procesos de separación y concentración, así como
los factores económicos involucrados en dichos procesos.
CONTENIDO.
Materia prima involucrada en los procesos de separación y concentración. Definición de
separación y concentración. Operaciones de separación. Economía y Beneficios en los
procesos de separación y concentración.
UNIDAD 2.- DISTRIBUCIONES DE PROPIEDADES EN LOS PROCESOS DE
SEPARACIÓN Y CONCENTRACIÓN.
6h
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Aplicarán los métodos de caracterización de partícula en función de su tamaño.
Aplicará los fundamentos teóricos de funciones de densidad y distribución de las
variables (tamaño, masa) en los procesos de separación y concentración.
CONTENIDO.
Técnicas experimentales para la determinación de la propiedad tamaño. Concepto de
función de densidad, función de distribución y sus variantes. Representaciones gráficas de
las funciones y sus aplicaciones a los procesos de separación y concentración.
UNIDAD 3.-
PROCESOS DE SEPARACIÓN Y CLASIFICACIÓN.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Conocerán y aplicarán el concepto de conminución (separación).
Manejarán las teorías de conminución.
Calcularán los requerimientos de energía para la conminución.
15 h.
Calcularán los equipos y circuitos de conminución (trituradoras y molinos).
Calculará equipos y circuitos de clasificación.
Podrán proponer los procesos de separación y concentración idóneos para un
material dado.
CONTENIDO.
Definición de conminución. Teorías de conminución. Tipos de fractura. Mecánica de
fracturas. Definición de trituración. Tipos de trituración. Equipos de trituración.
Modelación matemática para procesos de trituración. Aplicación de la distribución de
variables en la trituración. Definición de clasificación (cribado). Tipos de cribado. Equipos
de cribado. Cálculo de circuitos de trituración y cribado. Definición de molienda. Tipos
de molienda. Equipos de molienda. Modelación matemática para procesos de molienda.
Aplicación de la distribución de variables en la molienda. Definición de clasificación. Tipos
de clasificadores. Principios de modelación matemática para procesos de clasificación.
Cálculo de circuitos de molienda y clasificación.
UNIDAD 4.-
P R O C E S O S D E C O N C E N T R A C I Ó N.
18 h.
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Podrán enumerar, reconocer y clasificar los procesos de concentración en base a las
variables utilizadas.
Podrán proponer los procesos de concentración idóneos para un material dado.
Podrán enumerar los diferentes tipos de concentración por flotación.
Podrán aplicar los fundamentos de la fisicoquímica a los procesos de concentración
por flotación.
Podrán reconocer las variables de diseño y operación del proceso de flotación.
Podrán distinguir los efectos que sobre la recuperación del valor que tienen las
variables de operación durante la flotación.
Distinguirán las ventajas del proceso de flotación.
Podrán seleccionar y calcular las celdas para un banco de flotación.
CONTENIDO.
Balanceos metalúrgicos y aplicación de estos a los procesos de concentración. Métodos de
concentración. Equipos de concentración basadas en la gravedad específica: Pulsadora y
separadores por medios densos. Equipos de concentración basados en el arrastre de una
partícula de fluido: Mesa Wilfley, como Reichert, espiral Humpreys y Masa Bartles
Mosley. Equipos de concentración basados en las propiedades magnéticas: concentración
electrostática y magnética. Teoría de la flotación y principios termodinámicos. Tipos de
flotación. Variables de flotación, su control y efecto sobre la eficiencia. Cinética de la
flotación. Reactivos de flotación de laboratorio e industrial. Cálculo de equipo. Pruebas de
laboratorio. Problemas frecuentes en la concentración de masas. Concentración de óxidos y
sulfuros. Técnicas de investigación. Relaciones termodinámicas en sistemas químicos y
electroquímicos. Termodinámica de adsorción en la interfase aire/líquido. Termodinámica
de adsorción en la interfase sólido/líquido. Teoría de la doble capa eléctrica. Potencial Zeta.
UNIDAD
5.OPERACIONES AUXILIARES
SEPARACIÓN Y CONCENTRACIÓN.
A
LOS
PROCESOS
6 h.
DE
Objetivos:
Al finalizar esta unidad, los alumnos:
Describirán las operaciones y equipos auxiliares más importantes relacionados con
los procesos de separación y concentración de minerales.
Calcularán equipos de espesamiento.
Calcularán equipos de filtrado.
CONTENIDO.
Floculación y Espesamiento. Cálculo de tanques espesadores. Filtrado. Disposición de
efluentes de plantas concentradoras.
BIBLIOGRAFÍA.
Taggart, Arthur,. Elementos de Preparación de Minerales. Trad. González, S.J. Ediciones
Inter Ciencia. 1a. edición en español, Madrid, 1966.
Phillip Rabone. Concentración de Minerales por Flotación Trad. de la Rosa, Norberto.
Comisión de Fomento Minero.
Kelly, E. & Spottiswood, D.Introduction to Mineral Processing, John Wiley, N.Y. 1982.
R.P. Kinng (Ed) Principles of Flotation. Souch African Institute of Mining & Metallurgy.
Joannesburg, S.A. 1982.
Thomas, R. ed. Engineering and Mining Journal. Operation Handbood of Mineral
Processing, Vol.I Mc.Graw Hill, N.Y. 1977.
Wills, S.A. Mineral Processing Tecnology. Pergamon Press. 2a.ed. Oxford, 1981.
Ranney, M. W. (ed). Flotation Agents and Process Techonlogy and aplications. Noyes
Data Corp. New Jersey 1980.
Mular & Bhappu (ed). Mineral Processing Plan Design. AIME N.Y. 1979.
Dudenkov, S.V. Shubov, L.A. Clazunov, L. A. y otros. Fundamentos de la teoría y la
práctica de empleo de reactivos de flotarion, M.I.R. URSS. 1980.
Leja, Jan. Surfase Chemistery of froth flotation. Plenum N.Y. 1981.
Govier-Azis. The flow of comples mixtures in pipes. Van Nostrand. Adamson, Arthur W.
Physical Chemistery of Surfase. John Wiley and Sons. 3a. edición, N.Y. 1976.
Perry, Robert, H. & Chiton, Cecil H. Chemical Enginneer5'1s Handbook, Mc.Graw
Hill, Book Co. 5a. edicion, 1973.
Foust, Alan S., Wenzel Leonard A., Ciump. Curtis W. & Andersen, L. Brite. Principles of
unit Operations. Johm Wiley & Sons. 2a. ed. N.Y. 1980.
Computer Methods for the 805'1s in the Mineral Industry. (ed) A. Welss. AIME. N.Y.
1979.
Laskowski, J. (ed). Mineral Processing. Vol. 2 parte Ay B. International Mineral
Processing Congress 13, Marsaw 1979.
Artículos de Consulta.
Per-Martín Sangren, Lkab. "Desarrollo de Proyectos de Beneficios de Minerales".
Minero Noticias. Agosto 1984. pág. 15-19.
Adam Zanker Kiriart, "New Method for finding particle size distribution in ground solids"
Eng & Min J. October 1981. pág 116-117.
Pred C. Bond. "Crushing and
Chalmers. January I, 1961. Part I,II.
Grinding
Circulations". Thecnical Report. Allis-
R.T. Hukki. "The Principles of conminution: an analytical summary: Eng & Min. J. May
1975.
Douglas, N. Moir. "zize reduction" Chem Eng. April 16. 1984. pág. 54-68.
Alfred, Retcliffe "Crushing and Grinding". Chem. Eng. July 10, 1972 pág. 62-75.
Chris, W. Mathews. "creening". Che,. Eng. July 10, 1973, pág 76-83.
Adam Zanker Kirist. "Quick calculation of circulating Load and classifier eficiency in
open grinding circuits. Amer Min. Congr. J. May 1981 pág 57-58
J.A. Finth et. al. "Laboratory simulation of a closed circuit grind for a heterogeneous ore".
C.T.M. Bulletin March, 1979. pág. 198-200.
Robert E. Hataway & Donald L. Guthals. "the continuous"measurement of particle size
in fine slurry processes".C.T.M. Bulletin". February 1976, pág. 64-71
A.L. Mular "Mass Balance of a ginding circuit". C.T.M. Bulletin. December 1976. pág.
124-129.
Robert E. Mc. Ivor. "A Material Balance calculation procedure for grinding circuit
hydrocyclone selection". C.T.M. Bulletin, December 1984. pág. 50-53
Helmut Trawinski "Theory Applications, and practical operation of hydeocyclones".
Eng. & Min. J. September 1976. pág. 146-158.
Norman A. Jull "Parameters for cyclone selection". Forth Annual Meeting of the Canadian
Mineral Processors. Ottawa, January, 1972.
METOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA.
Las técnicas didácticas serán expositivas e interrogativas procurando la participación del
estudiante y la aclaración de dudas e inquietudes.
EVALUACIÓN.
Exámenes objetivos al finalizar las unidades 2, 3 y 5 (50%). Reporte de prácticas de
laboratorios (30%). Asistencia a plantas industriales (10%). Investigaciones bibliográficas
(10%).
REQUISITOS PARA LLEVAR EL CURSO.
Termodinámica Metalúrgica II. Transporte de calor. Estadística. Dinámica de fluidos.
Electromagnetismo. Cálculo de funciones de una y varias variables.