Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Ingeniero Civil de Minas / Se ha investigado y desarrollado un nuevo proceso pirometalúrgico, para eliminar arsénico y antimonio de una mata de cobre compleja rica en impurezas, producida a partir de concentrados de cobre sulfurados. Para asentar las bases de esta tecnología se investigaron las relaciones de fases y la distribución de elementos entre las fases en equilibrio en el sistema Cu-Fe-S-As-Sb saturado con carbón. La investigación se llevó a cabo mediante la realización de una serie de pruebas a escala de laboratorio, evaluando cuatro niveles de impureza de 3, 6, 9 y 12 %másico total de carga (RAs/Sb = 1), en un horno eléctrico experimental a una temperatura de 1473 K, bajo un ambiente altamente reductor. Esto, seguido por un método de enfriamiento rápido por agua, permite que se formen tres fases condensadas distintas en el equilibrio termodinámico; una mata de cobre, una aleación rica en cobre y otra aleación rica en fierro. Las muestras obtenidas de los experimentos fueron analizadas mediante técnicas de análisis de plasma inducido (ICP), espectroscopia de absorción atómica (AAS), espectroscopia infrarroja (CIS) y gravimetría. Los resultados fueron comparados con los datos termodinámicos obtenidos de los sistemas Cu-Fe-S-X-C (X= As, Sb) y se discutieron sobre la base de los coeficientes de actividad de Raoult para el arsénico y el antimonio en la fase de mata para cinco distintos contenidos de cobre. Los modelos matemáticos que gobiernan dichos coeficientes de actividad se basan en los parámetros de interacción para los compuestos menores de la fase de aleación rica en hierro generada en la línea de la brecha de miscibilidad donde coexisten tres fases, y se expresan como: ln[γAs]= -6 + 13 NAs + 7.3 NCu + 9.7 NC + 23.3 NS + 38.1 NSb ln[γSb]= -1.4 + 3 NSb + 23.1 NCu + 18.3 NC - 348.6 NS + 99.8 NAs Donde γX es el coeficiente de actividad para el elemento X = As, Sb y NY es la fracción molar del elemento Y = As, Sb, Cu, C, S. Mediante el análisis de los datos obtenidos se realizaron cálculos de balances de masa relativos al tratamiento de limpieza de una mata de cobre rica en arsénico y antimonio por medio de la adición de arrabio. Los resultados indicaron que, al utilizar una técnica de separación de fases, es factible limpiar hasta un 60% del contenido de As y Sb en una mata de cobre compleja, recuperar cobre valorable tanto en la mata como en la fase de aleación rica en cobre, la eliminación de hierro, arsénico y una aceptable cantidad de antimonio hacia la fase rica en hierro, la cual se podría descartar como un desecho inofensivo y ambientalmente estable.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Para optimizar la explotación de recursos mineros se requiere del conocimiento mineralógico del yacimiento y de la abundancia del metal de interés. Estudios de mineralogía y de análisis químico pueden realizarse para obtener mayor comprensión de la composición mineralógica. Estos análisis pueden realizarse mediante disolución selectiva de minerales, donde la extracción secuencial se ha utilizado para este propósito. Sin embargo, la eficiencia de la extracción depende de la selectividad de los agentes lixiviantes, de los cuales existe poca información para diferenciar sulfuros de cobre en pórfidos cupríferos. En este trabajo se presenta la posibilidad de disolver selectivamente sulfuros supérgenos, diferenciándolos de hipógenos e interpretando su distribución según ensayos de extracción secuencial. Concentrados de calcosina, calcopirita y enargita, junto con una muestra de pirita se evaluaron por extracción en medios ácidos oxidantes (H2O2; HCl/H2O2) y básicos en presencia de cianuro. Las condiciones en medio ácido oxidante disolvieron preferentemente calcosina, sin alcanzar completa disolución. Adicionalmente, calcopirita y pirita aumentaron su disolución al incrementar la concentración de oxidante, impidiendo la disolución selectiva de calcosina respecto a sulfuros primarios. Por el contrario, la extracción por cianuración mostró disolver completamente la calcosina dentro de diez minutos, mientras que pirita, calcopirita y enargita mostraron una recuperación de cobre del 1; 10 y 35% respectivamente. La cianuración fue aplicada en un protocolo de extracción secuencial en muestras de tranque de relaves de un pórfido cuprífero, mostrando mejor capacidad de interpretación de sulfuros de cobre que las extracciones en medio oxidante. Adicionalmente se evaluaron las soluciones de cianuración mediante electroforesis capilar para estudiar la especiación de complejos, especies sulfuradas en el sistema y el equilibrio redox durante la extracción. La disolución selectiva de sulfuros secundarios, en conjunto con otras técnicas de evaluación mineralógica, proporcionan una herramienta para interpretar la composición mineralógica, incrementando la predictibilidad del procesamiento metalúrgico del material extraído y a la vez posibilitando una predicción más certera de la generación de aguas ácidas de minas al considerar el aporte diferencial de acidez de sulfuros en el cálculo del balance ácido-base.

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniero Agrónomo Mención: Manejo de Suelos y Aguas / El presente trabajo formó parte de una serie de estudios efectuados por la Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi para disminuir problemas operacionales vinculados al riego en pilas para la lixiviación de cobre. Se recreó el proceso de riego de una pila de lixiviación, controlando las condiciones de flujo y la dinámica del ordenamiento de las partículas. Se llenaron columnas con roca aglomerada y se probaron cuatro formas de aplicación de soluciones de lixiviación en base a refino para determinar los cambios físico-mecánicos en la matriz del material a lo largo del proceso, para luego contraponerlos con la recuperación de cobre. Cada forma de aplicación de la solución de riego correspondió a uno de los tratamientos. De los tratamientos probados, el riego intermitente se presentó como la mejor alternativa para lixiviar el tipo de minerales ensayados (oxidados con componentes sulfurados en aumento), pues aceleró los tiempos de extracción al propiciar la lixiviación de los compuestos sulfurados. Esta técnica provocó extracciones totales mayores, sin embargo, en las primeras etapas de la lixiviación no generó diferencias en las extracciones con el resto de los tratamientos, por lo que se plantea buscar técnicas que aumenten la superficie irrigada en las fases iniciales del riego, manteniendo un mayor contacto solución-roca y un control apropiado del pH de las soluciones que reaccionan con la roca. No se detectaron problemas de drenaje ni efectos claros que podrían hacer inviable el proceso de lixiviación producto de las tasas de riego, sin embargo los principales efectos físico-mecánico se originaron en superficie (0-33 cm). La anticipación del comportamiento en este sistema de partículas poli dispersas no es posible basada sólo en el análisis granulométrico y se puede inducir a error por no considerar la aglomeración de las partículas, por lo que su análisis resulta más completo incorporando otros criterios que pueden ser de fácil medición. / This work was part of a study, conducted by “Doña Ines de Collahuasi” Mining Company, to reduce operational problems of copper leaching heaps management, linked to its irrigation. The irrigation process was recreated controlling flow conditions and dynamics of particle system. Columns were filled with crushed rocks which were previously agglomerated with sulfuric acid and water. Four criteria of irrigation based on refino solution were implemented, in order to determine the mechanical and physical changes in the matrix material along the process, and then contrasted with chemical parameters involved with copper recovery process. Intermittent irrigation was the best alternative for treating this type of material (oxidized with increasing sulfur compounds), accelerating extraction time by promoting sulfur compounds leaching, however, this technique caused no differences in the initial extractions, being necessary to implement techniques to increase the irrigated area in early stages, maintaining closer solution-rock contact and a proper control of pH in solutions that react with the rock. We detected no drainage problems or effects that could do unworkable the leaching with the irrigation rates, however the main physical effects were originated in surface (0-33 cm). The prediction of the behavior in this system of poly-dispersed particles cannot be solely based on particle size analysis, because it can fail by do not consider the agglomeration, being possible to incorporate other criteria easy to measure in the input materials.

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo principal de este trabajo fue estudiar de manera experimental la coalescencia de burbujas durante su formación en un tubo capilar en presencia de sales, espumantes, mezclas de ambos y partículas sólidas, usando una técnica acústica. Para ello se monta un arreglo experimental que comprende una celda de acrílico de 5 litros equipada con un tubo capilar (con un diámetro interno de 254 micrones) conectado a un cilindro de aire comprimido. El flujo de aire inyectado a la celda a través del tubo capilar desde el cilindro, se mide y regula con un flujómetro. Las emisiones acústicas generadas durante la formación y coalescencia de burbujas son captadas con un hidrófono. La señal acústica es amplificada y grabada en un computador usando el software de audio Audacity 1.3 beta. Para cada condición (tipo de agente y concentración), se utiliza la señal acústica para determinar cuál es el máximo flujo de aire que puede ingresar al sistema sin producir coalescencia. El flujo de aire al que se inicia la coalescencia es registrado. El resultado es un gráfico de flujo de aire vs concentración en donde la curva divide la figura en una región de coalescencia y no coalescencia. La construcción de estos gráficos para cada condición probada fue parte importante de este trabajo. A partir de la técnica implementada y los resultados obtenidos se concluye que los espumantes tienen la capacidad de prevenir la coalescencia en etapas tempranas después de la formación de burbujas. Las sales, por otro lado, presentan un efecto en la prevención de la coalescencia, aunque no tan importante como en el caso de los espumantes. El comportamiento observado en las mezclas de espumantes y mezclas de espumantes y sales, sugiere que los sistemas multicomponentes tienen un efecto positivo en la prevención de la coalescencia. Los resultados obtenidos de las pruebas con partículas sólidas, sugieren que su presencia en el sistema disminuye la prevención de la coalescencia de los espumantes.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Es bien sabido que el tamaño de burbuja en flotación es una variable importante, sin embargo, no es monitoreada debido a lo complejo que es su medición. En la actualidad la técnica utilizada para determinar los diámetros de burbujas se basa en la medición a través de la captura de imágenes y posterior análisis, pudiéndose utilizar sólo con fines de diagnóstico operacional. En este trabajo se utilizan las propiedades acústicas de las burbujas para desarrollar una técnica de medición alternativa al análisis de imágenes. La técnica desarrollada consiste en la excitación de burbujas con una fuente de ultrasonido de intensidad fija y frecuencia variable. De este modo, se realiza un barrido de frecuencias con el fin de estimular todo el rango de tamaños que compone la distribución de tamaños de burbujas. Con este procedimiento se logró relacionar la intensidad de respuesta promedio de las burbujas con el diámetro de Sauter (d32) de la distribución. La relación entre intensidad y diámetro de Sauter es lineal, pero no única. Para pruebas en sistema bifásico, agua-aire, y trifásico, agua-aire-partículas, se observa que las curvas tienen igual pendiente, pero se encuentran desplazadas una respecto de la otra, esto es, presentan diferente coeficiente de posición. El coeficiente de posición también varía al cambiar la intensidad de señal aplicada, por lo tanto, el equipo debe ser calibrado contra análisis de imágenes (que es considerado como el estándar hoy en día), antes de realizar las mediciones. No obstante lo anterior, la técnica acústica de medición de tamaños de burbujas presenta ventajas respecto a la medición por análisis de imágenes: la medición se puede automatizar y el procesamiento se puede realizar en línea sin mayor dificultad. La técnica desarrollada se utilizó para estudiar el comportamiento de espumante (MIBC) y sal (NaCl) en la prevención de coalescencia de burbujas. Se estudió el parámetro CCC95 y los tamaños límites (d32 límite) generados en la celda de flotación de laboratorio. Se concluye que el tamaño mínimo depende de la velocidad de agitación mientras que el parámetro CCC95 resulta ser un resultado único para el tipo de reactivo utilizado y las condiciones probadas.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión para la Globalización / Minera Licancabur S.A. desea evaluar una posible ampliación de sus productos. Actualmente, produce cátodos de cobre de alta pureza y ve una oportunidad en la producción y comercialización de hojas madre para el proceso de electro-obtención empleado en la producción de los mismos cátodos. En particular, busca evaluar la alternativa de atender el mercado chileno, así como los de los países vecinos. El objetivo principal de esta Tesis, es determinar el mercado más apropiado para esta iniciativa, ya sea el local o un mix local extranjero. Además, se busca determinar la mejor estrategia de posicionamiento y entrada. Con este fin se consideraron los factores internos y externos de la industria. En primer lugar se dimensiona el mercado local y luego el mejor mercado extranjero a evaluar. Se concluye que después de Chile, Perú es la mejor alternativa por el mayor tamaño de su industria minera, menor inestabilidad, aunque luego se observó que el mercado de producción de cobre era menor al chileno. Sin embargo, dado que Chile es el principal productor de cobre del mundo y Perú el segundo, se continua evaluando la opción de Perú. Tras la evaluación financiera del proyecto, se pudo apreciar que el retorno esperado en el mercado local supera con creces el retorno del mercado extranjero. Se observa, que evaluando el proyecto en Chile se obtiene un VPN de US$ 42,1 MM, pero con flujos positivos a partir del primer año de operación. Mientras que, el proyecto que contempla la venta en Perú, presenta un VPN de US$ -5,72; pero con flujos positivos a partir del tercer año de operación. Por esto, se recomienda abordar solamente el mercado Chileno. Dentro de este análisis, también se observa que el principal factor que afecta el retorno es el de costo de producción. Razón por la que hay que poner énfasis en el control de estos. Finalmente, en vista de los antecedentes estudiados, se puede concluir que el mercado se encuentra en expansión y que la producción de cobre en Chile es tal que para este producto el mercado local es apropiado para incursionar y desarrollar la línea de hojas madre. Considerando además, flujos positivos, se recomienda proceder con la iniciativa local por sobre la mixta de local y extranjera.

Ingeniero Civil Mecánico / Se aborda el desarrollo de la Industria de Ánodos de Plomo en Chile, desde la perspec-tiva de un emprendedor involucrado en el negocio desde su génesis hasta la fecha. Durante el periodo el suscrito, junto a otros emprendedores, ha contribuido a desarrollar la industria en Chile y en la región a través de múltiples actividades de Ingeniería. Inppamet Ltda. nace en 1987 a raíz de un proyecto donde la división Chuquicamata de CODELCO le adjudica un contrato para la provisión de 28.000 ánodos de Pb-Ca-Sn laminados, siendo el suscrito el líder del proyecto. A partir del año 1989 CODELCO Chuquicamata comenzó a mostrar una tendencia creciente hacia los ánodos laminados. Inppamet Ltda., reconoció en ello un negocio de gran potencial considerando las perspectivas cada vez más realistas de futuros proyectos que utilizarían el proceso SX-EW. En 1994 Inppamet Ltda. logra un acuerdo de asistencia técnica con RSR Corp. lo cual junto al constante desarrollo interno le ha permitido acceder a una alta participación del mercado mundial de ánodos de Pb-Ca-Sn. El modelo de negocios de la compañía ha evolucionado con las condiciones de merca-do para adaptarse a los cambios de estrategias de los consumidores y a las condicio-nes de entorno. No obstante ello, las componentes básicas del modelo incluyen los siguientes productos y servicios: Ánodos nuevos para proyectos iniciales y para reposición de inventarios. Provisión de fungibles y componentes para mantenimiento de ánodos en opera-ción. Servicios para instalación y mantenimiento de ánodos en faenas productivas. Los principales aspectos del proceso productivo de ánodos laminados de Pb son: i. Fundición de aleación para la plancha de plomo, ii. Laminación de planchas, iii. Prepa-ración de barras de Cu, iv. Dimensionado de planchas de Pb, v. Armado de ánodos, vi. Electro deposición de plomo (en unión barra cobre - plancha plomo) y vii. Verticalizado y embalaje. Consecuentemente, la planta productiva incluye las siguientes principales células de manufactura: i. Fundición de aleación, ii. Laminación, iii. Preparación de barras, iv. Dimensionado de planchas, v. Armado de ánodos, vi. Electrodepositación, vii. Verticalizado y embalaje y viii. Reciclado de materias primas. En un análisis crítico, a gran escala, del proceso y de las operaciones técnicas de la compañía, este trabajo aborda el desarrollo de las bases de un manual de operaciones y de calidad; a la luz de la experiencia acumulada en estos casi 30 años de operacio-nes, considerando las regulaciones vigentes que aplican a esta industria. A la fecha de emisión de este documento, el manual referido ha sido desarrollado internamente en la compañía y difundido ampliamente.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / La industria minera está siendo afectada por la escasez de agua en las regiones del norte chileno. Una solución es buscar nuevas fuentes de agua, como por ejemplo el agua de mar. Existen dos tipos de suministro de agua de mar para las plantas concentradoras: agua de mar salada y agua de mar desalinizada. El método más utilizado para la desalinización de agua de mar en el mundo es el proceso de separación por membranas llamado osmosis inversa. Las plantas de tratamiento que utilizan este método son bien aceptadas en la industria, y sus costos de inversión y operacionales dependen principalmente de la capacidad de producción de cada una. Este trabajo consiste en realizar una evaluación económica comparativa de ambos tipos de suministro de agua de mar; incluyendo las plantas de tratamiento, el sistema de impulsión de agua y el efecto de ambos tipos de agua en la flotación rougher de un mineral sulfurado de cobre y molibdeno. Como hipótesis se espera que en sistemas con calcopirita, pirita y molibdenita, la recuperación metalúrgica de Mo disminuya y aumente el consumo de cal para estabilizar el pH en presencia de agua de mar. Para analizar y cuantificar este efecto, se realizaron pruebas experimentales de flotación a escala de laboratorio bajo parámetros estándar. Con respecto al sistema de impulsión de agua de mar, se realizó una optimización del diámetro de tuberías según los costos energéticos en operación y el consumo de acero en la inversión. Con respecto a las plantas de tratamiento se determinó un CAPEX y OPEX, gracias a la información recolectada mediante benchmarking, para incluir un aspecto esencial y diferencial en la evaluación económica. Los resultados obtenidos son los siguientes: en la flotación batch se obtuvo mínimas diferencias aleatorias en la recuperación de cobre, y una gran diferencia manifiesta en la recuperación de molibdeno. En el sistema de impulsión de agua se obtuvo diferentes diámetros nominales para cada tipo de agua que optimizan el VPN de los costos. La evaluación económica comparativa, que se confecciona con las diferencias de beneficios y costos con cada tipo de agua, arroja el resultado de un VPN igual a 700 [MUS$], en un período de evaluación de 20 años y con una tasa de descuento del 10%, en favor al suministro de agua de mar desalinizada. Se concluye que es conveniente desalinizar el agua para la flotación de este mineral dados los factores incluidos en la evaluación. Se recomienda incluir costos de mantención y reinversión en la planta para constituir un estudio más acabado.

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo de este trabajo es evaluar metalúrgicamente y estudiar la dispersión de gas de los bancos rougher 100 y 200 del circuito de flotación colectiva presentes en la faena Minera Valle Central. Ambos bancos tienen idéntico número de celdas, están dispuestos en paralelo y tratan relaves antiguos provenientes del tranque Cauquenes. Para realizar la evaluación, se realizó una campaña de muestreo el día 5 de julio de 2017. Un análisis de ley de alimentación indicó que el banco 100 tiene mayores leyes de Cu y Mo que el banco 200 (0.35% y 0.035% versus 0.29% y 0.022%, respectivamente). Respecto a la recuperación metalúrgica de Cu y Mo, el banco 100 presenta los mayores valores en el circuito (63% y 67.5% versus 42.1% y 36.9% del banco 200). Sin embargo, la distribución granulométrica del mineral alimentado a ambos bancos tiene un P50 de 44 μm. La disminución de la recuperación de Cu y Mo en el banco 200 puede ser explicada en términos de la dispersión de gas: (i) el diámetro de Sauter de burbujas es aprox. un 50% mayor en el banco 200 logrando valores de 4.55 mm, (ii) el gas hold-up del banco 200 es 25% equivalente a un 150% mayor al del banco 100, (iii) la velocidad superficial de gas en el banco 200 es 2.86 cm/s equivalente al doble del observado en el banco 100. Lo anterior permite concluir que se está introduciendo demasiado flujo de aire en el banco 200. Probablemente podría ser necesario añadir más espumante Desacoplando la eficiencia de espuma y la eficiencia de la zona de colección mediante la técnica de Alexander (2003), en la celda 101 (banco 100) se observan eficiencias de zona de colección de 59.4% y 55.1% para minerales de cobre y molibdeno, respectivamente. Las eficiencia de espuma para minerales de molibdeno es 99.1% consistente con lo observado por Alexander (2003) mientras la eficiencia de espuma para minerales de cobre es menor (61.8%) lo que podría indicar posibles mejoras utilizando reactivos específicos en espuma. La tendencia observada es consistente con los valores obtenidos de eficiencia de espuma mediante la técnica de Seaman (2006). Estudios de recuperación nodal indica que un aumento de la recuperación en R1 y R2 aumenta la recuperación global en un 25% con respecto a variaciones de R3 y R4. Adicionalmente, estudios cinéticos indicaron la existencia de tres componentes de flotación. Analizando las alimentaciones y recuperaciones de cada banco por separado, el componente no flotable corresponde a alrededor del 50% del material en el banco 200 el cual disminuye a 30% en el banco 100. La predominancia de los componentes de flotación rápido y lento se observan en contraposición. El componente rápido tiene porcentajes de 45 y 22% para los bancos 100 y 200, respectivamente; mientras el componente lento tiene valores de 21 y 29% para los mismos bancos. / 18/01/2023

Ingeniero Civil / Gran parte de la gran minería del cobre se ubica en el desierto o en zonas de escases de recursos hídricos, ya sea por falta de lluvias o sobreexplotación. El uso de agua para el proceso de extracción del cobre es de vital importancia. Actualmente, la falta de este recurso es un factor relevante en los niveles de explotación y costo de expansiones proyectadas en la gran minería de cobre y nuevas minas de oro. Por lo anterior, un número importante de proyectos está evaluando, o se encuentran operando con agua de mar en sus procesos productivos. Este cambio en el proceso, implica conocer el comportamiento a corto y largo de plazo de los relaves, tanto en sus propiedades de resistencia al corte como geo-hidráulicas, ya que la presencia de sales podría afectar el comportamiento geotécnico de estos materiales. En este trabajo de título se estudiará la consolidación de los relaves tratados con agua de mar, para determinar posibles cambios en su permeabilidad, compresibilidad y disipación de presiones de poro por efecto del contenido de sales del agua de mar. Con este fin se efectuaron ensayos de caracterización geotécnica de los relaves, ensayos de sedimentación, ensayos edométricos y ensayos de permeabilidad saturada en permeámetro de pared flexible. Los ensayos se realizaron en muestras de relave con 2 contenidos de finos, utilizando agua de mar como fluido. Los ensayos además se repitieron con agua potable para efectos de base de comparación. Para las muestras con un 33% de finos, se determinó que las permeabilidades obtenidas a través de los ensayos edométricos no presentan diferencias significativas dependiendo del tipo de agua infiltrada. Para las muestras con un 55% de finos se observó un aumento de hasta un orden de magnitud para las muestras ensayadas con agua de mar. Los resultados obtenidos con los ensayos de permeabilidad en permeámetro de pared flexible no entregaron diferencias significativas en ninguno de los estudiados. En cuanto a los parámetros de consolidación, se obtuvo que el coeficiente de consolidación Cv es similar para índices de vacíos bajos, pero se observa que las muestras ensayadas con agua de mar, consolidan ligeramente más rápido.