El propósito principal de este MOOC es que el alumno adquiera los conocimientos prácticos básicos para el desarrollo de los procesos de extracción, tratamiento y refinado de las materias primas minerales basados en los principios de la economía circular y de la gestión minera sostenible. En concreto:

• Se aborda la importancia de las materias primas estratégicas indispensables para la innovación tecnológica, la mejora de la competitividad industrial, así como para lograr la transición energética y digital.
• Se fomenta la necesidad de aplicar tecnologías avanzadas respetuosas con el medio ambiente para obtener productos de alta calidad a lo largo de la cadena de valor minero-metalúrgica.
• Se aplican de manera reflexiva los conocimientos adquiridos mediante la sugerencia de soluciones y la resolución de problemas. Adoptando por parte del alumno un pensamiento crítico para una determinada situación o desafío identificado durante el diseño y dimensionamiento de la instalación.

Este MOOC es impartido por profesores de la Universidad Politécnica de Madrid y del Imperial College London, así como por profesionales con una amplia experiencia en la industria minera. Los integrantes del equipo formativo son docentes y coordinadores en sus diferentes departamentos de las asignaturas relacionadas con la tecnología aplicada a la industria minera, energética y medioambiental abordada. Han elaborado multitud de libros y manuales especializados, participando en numerosos congresos internacionales, cursos formativos y MOOC para estudiantes, ingenieros, técnicos y operadores de explotaciones y establecimientos de beneficio.

En esta propuesta se destaca la aplicación de metodologías innovadoras que están transformando la educación a través de la utilización de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), permitiendo el acceso personalizado a un entorno minero seguro. Se fundamenta en un enfoque de aprendizaje basado en proyectos, donde los estudiantes abordan problemas y casos reales. Además, se incorpora el uso de simulaciones virtuales para generar entornos de aprendizaje inmersivos y experiencias interactivas que faciliten la comprensión de conceptos complejos.

El desarrollo de la humanidad, ha estado siempre vinculado a la disposición de diferentes materias primas, siendo los denominados como minerales y metales los que han tenido un papel más protagonista dependiendo del uso más o menos intensivo que se hacía de un recurso existente. Hoy en día, se acepta que a nivel de nuestro Planeta donde habitan más de 8.000 millones de habitante, cuya calidad de vida se asocia al consumo per cápita de unas 6 toneladas por habitante y año. Este parámetro lejos de disminuir tiene una tendencia a aumentar.

La industria de las materias primas estratégicas, minerales críticos y de otros metales desempeña un papel fundamental para una amplia gama de sectores clave para la sociedad. Los ingenieros deben conocer las prácticas eficaces y sostenibles en la extracción, tratamiento y refinado de las materias primas minerales. Garantizando un elevado nivel de protección del medio ambiente, mediante el uso circular de los recursos, con tecnologías limpias y gestionando los residuos según las regulaciones ambientales.

• Identificar y evaluar las materias primas críticas y estratégicas para diversas industrias, centrándose en su importancia y disponibilidad.
• Evaluar las políticas y regulaciones relevantes relacionadas con la minería metálica sostenible y la economía circular, así como su impacto en la industria y la sociedad.
• Conocer soluciones innovadoras para mejorar la eficiencia y la sostenibilidad en la cadena de valor de las materias primas minerales.
• Adquirir conocimientos prácticos sobre los procesos de extracción, tratamiento y refinado de las materias primas minerales.
• Comprender la importancia del uso eficiente de los recursos naturales optimizando el consumo de reactivos mediante prácticas sostenibles para las explotaciones mineras.
• Ejercitarse de manera virtual en el diseño de una explotación minera interactuando con las diferentes instalaciones y equipos.

Módulo 0. PRESENTACIÓN DEL CURSO

Introducción al contenido y estructura del curso. Se incluye un vídeo de presentación y se hace una descripción general del curso, destacando los objetivos, lo que los alumnos aprenderán, la metodología, los requisitos y la duración.

Módulo 1. LA IMPORTANCIA DE LA MINERÍA                                                            

1.1 Minerales estratégicos                                                                                        

1.2 Minería metálica                                                                                                  

Se explora el papel fundamental que desempeña la minería como actividad del sector primario para el suministro de materias primas minerales fundamentales y estratégicas. Se analizan ejemplos de metales como el litio, el cobalto y el tantalio, cuya demanda ha aumentado significativamente debido a su aplicación en sectores como la electrónica, las energías renovables y la industria aeroespacial. Se examinan los procesos de extracción y producción de metales como el oro, la plata, el cobre y el hierro, fundamentales para numerosas industrias.

Módulo 2. EXTRACCIÓN EN MINA                                                                              

2.1 Diseño eficiente de explotaciones                                                                               

2.2 Métodos de explotación                                                                                               

2.3 Perforación y voladura                                                                                                  

2.4 Arranque mecánico                                                                                                        

2.5 Extracción por solventes                                                                                               

Dentro del área de extracción, se contemplan todo el conjunto de actividades ligadas a la exploración, así como las siguientes de explotación propiamente dichas mediante la ejecución de las operaciones básicas de arranque, ya sea de manera traumática como sucede con el uso del explosivo o mediante las técnicas mecánicas de arranque directo.

En cada una de estas fases pueden estar presentes otros procedimientos, más o menos vinculados al ciclo básico de operaciones elementales. Se proporciona una visión general sobre el diseño de explotaciones para la extracción de minerales aplicando métodos seguros y eficientes. Se analizan los diferentes métodos de explotación utilizados en la minería a cielo abierto y subterránea, resaltando las ventajas y desafíos de cada enfoque.

Se explora el proceso de extracción por solventes, que se utiliza para separar y purificar metales a partir de soluciones acuosas y orgánicas. La elección adecuada permite una recuperación más selectica y eficaz, minimizando la generación de residuos y el impacto ambiental.

Módulo 3. TRATAMIENTO Y BENEFICIO EN PLANTA                                               

3.1 Clasificación y liberación de especies minerales                                                      

3.2 Conminución. Trituración y molienda                                                                        

3.3 Técnicas de concentración                                                                                            

3.4 Flotación por espumas                                                                                                  

3.5 Modelización de plantas de tratamiento de minerales                                          

Se analizan las diferentes unidades operacionales que se necesitan para conseguir la concentración del mineral y su adecuación a las condiciones de mercado. Desde el proceso de liberación de las especies minerales (fragmentación), a los posibles métodos de concentración de las especies de interés, para finalmente conseguir el acondicionamiento de los productos obtenidos en la planta de tratamiento.

Se explora en detalle el proceso de flotación por espumas, una técnica ampliamente empleada en la minería sostenible. Este método permite la concentración selectiva de especies valiosos, desempeñando un papel fundamental en la extracción eficiente y responsable de recursos minerales.

Se explican los procesos de modelización y simulación necesarios para alcanzar los objetivos fundamentales de análisis, síntesis y evaluación para que la operación de la planta sea viable y rentable.

Módulo 4. GESTIÓN DE RESIDUOS Y ESTÉRILES MINEROS                                   

4.1 Tipos de efluentes mineros y su tratamiento                                                           

4.2 Pasivos ambientales mineros, restauración y rehabilitación                                

4.3 Valorización de residuos. Economía circular                                                             

Se discuten los riesgos asociados a la presencia de lluvias que pueden generar escorrentía ácida del drenaje de pilas de relaves, para prevenir la contaminación de cuerpos de agua como arroyos y ríos. También se examinan los efluentes mineros, los cuales pueden variar considerablemente en su composición y requieren estrategias de tratamiento que suelen implicar múltiples etapas y tecnologías.

Se describen los métodos de restauración ambiental aplicados a las explotaciones mineras para minimizar el impacto en el área circundante, de manera que la zona afectada recupere su uso original y se reintegre en su entorno.

Se exploran las oportunidades de recuperación de minerales a partir de los residuos mineros, que han sido previamente descartados en escombreras y balsas de lodos debido a la falta de interés o a la ausencia de una tecnología más avanzada.

Módulo 5. SIMULACIÓN E INTERACCIÓN EN MINA Y PLANTA                             

5.1 Inmersión en instalaciones mineras                                                                 

5.2 Interacción con plantas de concentración de minerales                              

Se desarrolla una experiencia virtual interactiva para explorar una mina a cielo abierto, donde los estudiantes podrán recorrer las instalaciones de forma segura y accesible. Se proporciona un entorno virtual interactivo para recorrer las instalaciones de una planta de concentración de minerales.

Documentos, presentaciones y videos multimedia divulgativos y formativos.

Utilización del plató SAGA (Sistema automatizado de grabación avanzada) de la ETSIME para la producción en alta calidad de los vídeos del curso.

Uso de mapas conceptuales para fomentar la utilización de los recursos disponibles durante el curso.

Desarrollo de foros de discusión para el aprendizaje colectivo.

Simulaciones y modelizaciones para la resolución de problemas. Ej. [2] Circuito cerrado de trituración.mp4

Empleo de Software libre para el diseño de instalaciones y plantas de tratamiento de minerales. http://www.mineraltech.com/MODSIM/Modsim3622DemoInstall.exe

Gamificación e inmersión en un espacio minero virtual. Ej. A unity simulation of a Lunar mining facility. https://www.youtube.com/watch?v=w0fXnNK4YwM

Estudiantes, Operarios, Técnicos, Jefes de planta, Proyectistas e Ingenieros que puedan participar directa o indirectamente en el proceso de extracción y beneficio de minerales. Los conocimientos alcanzados serán fundamentalmente de tipo práctico incluidos dentro de los campos de la minería extractiva, industria, construcción, eficiencia energética, reciclado y del medio ambiente.

Se realiza una evaluación inicial con carácter de diagnóstico del nivel de preparación de los alumnos que van a recibir el curso.

Al finalizar cada módulo se ha adoptado un modelo mixto de evaluación de los contenidos tratados mediante:

• Test de autoevaluación mediante batería de preguntas con diferente nivel de complejidad sobre los contenidos estudiados
• Cuestionarios con retroalimentación por parte de los profesores
• Resolución de problemas y casos prácticos mediante evaluación con rúbricas y, en su caso, mediante revisión por pares

Al final del curso se realiza una evaluación global que permita valorar el nivel de aprovechamiento del alumno y los conocimientos adquiridos.

Se lleva a cabo una evaluación de los resultados de aprendizaje con el objetivo de la mejora continua de la calidad del programa del curso. Durante este proceso, se consideran los siguientes aspectos:

• Identificar las áreas en las que los alumnos muestran carencias en su preparación inicial. Esto permite determinar qué aspectos necesitan ser explicados o reforzados con mayor énfasis.
• Cuantificar el nivel de participación de los estudiantes en las diferentes actividades relacionadas con el aprendizaje, tales como foros, debates, conferencias, tutorías, etc. Esto proporciona información valiosa sobre la implicación de los alumnos en su proceso de aprendizaje.
• Calcular las tasas de rendimiento, éxito y abandono de los alumnos matriculados. Esto ayuda a comprender el desempeño global de los estudiantes en el curso y a identificar posibles áreas de mejora.
• Evaluar la satisfacción de los estudiantes en relación con la calidad del programa educativo, la enseñanza y los recursos disponibles. Esta retroalimentación es fundamental para entender las necesidades y expectativas de los alumnos y mejorar su aprendizaje.
• Recopilar y valorar las sugerencias y propuestas de mejora realizadas por los alumnos y profesores del curso. Posteriormente, se implementan las mejoras acordadas para optimizar el proceso educativo.

Este enfoque integral de evaluación no solo permite identificar áreas de mejora, sino que también promueve la colaboración entre estudiantes y profesores para crear un entorno de aprendizaje más efectivo y satisfactorio.

Se incluyen conferencias realizadas por expertos y profesionales relevantes sobre los temas relacionados con el curso. A través de las Cátedras Universidad-Empresa ANEFA (Asociación Nacional de Empresarios Fabricantes de Áridos) y Fundación CEPSA (Energía y medio ambiente), el Centro Tecnológico TECMINERGY (Seguridad y Calidad en Industrias Energéticas y Minas), y el proyecto ROTATE (Circular Ecological Essential & Critical Raw Materials).

Con la aplicación Creately se elaboran los mapas conceptuales, diagramas de flujo, gráficos y diagramas del curso. Se fomenta la experiencia de aprendizaje mediante foros temáticos de discusión, impulsando la comunicación social. Se realizan sesiones de tutoría individuales o grupales, así como el desarrollo de espacios colaborativos para el intercambio de ideas y conocimientos a través de Teams.

Se integran elementos de gamificación a modo de juegos y desafíos, con apoyo de herramientas virtuales, para hacer el aprendizaje más interactivo y divertido. Con la herramienta Socrative se crean además cuestionarios con respuesta en tiempo real y feedback automático, y con Rubistar se elaboran las rúbricas de evaluación para la valoración de los resultados de los alumnos y para verificar el logro de los objetivos de aprendizaje.