Ingeniero Civil de Minas / La presencia de enargita en reservas de cobre asociadas a sistemas porfíricos es un problema conocido, el cual radica en la gran cantidad de cobre, sumado a la presencia de arsénico en su estructura. La presencia de arsénico dificulta el procesamiento de este mineral debido a su emisión al entorno durante el proceso. Entre muchas vías de procesamiento planteadas por diferentes autores, la lixiviación mediante sulfhidrato de sodio en medio alcalino se muestra prometedora, debido a que permite la separación selectiva del arsénico, dejando un residuo sólido con alto contenido de cobre y bajo en arsénico. El propósito de este trabajo es dar a conocer detalles de la lixiviación de concentrados de cobre enargíticos. Para lo cual, el trabajo investigativo comprende una serie consecutiva de análisis teórico como experimental para seleccionar las mejores condiciones para el procesamiento del concentrado dispuesto y posteriormente para dilucidar un posible mecanismo de reacción, como es detallado a continuación. i.- En primer lugar se realizó una revisión crítica del estado del arte respecto a los procesos de lixiviación de enargita, el cual se encuentra enfocado en sus fortalezas y debilidades con especial énfasis en los productos formados en la superficie del sólido. Es de esperar, hasta cierto punto, que las especies formadas en la superficie del mineral condicionen el desempeño del proceso y sean fundamentales si se quieren lograr conversiones cercanas al 100%. En el caso de la lixiviación en medio ácido, la estructura más reportada es azufre elemental, el cual dificulta en cierta medida el avance de la reacción. Por otro lado en medio alcalino se reportan resultados alentadores, razón por la cual se escogió para realizar los experimentos de laboratorio. ii.- La lixiviación en medio alcalino se llevó a cabo utilizando una muestra de concentrado de cobre con calcosina, enargita y calcopirita como especies principales, proveniente de una mina en Chile. El desempeño del proceso fue evaluado mediante una cinética de reacción a 60°C y a 90°C. El proceso de lixiviación estudiado resultó ser altamente dependiente de la temperatura. A 60°C las extracciones de arsénico no superaron el 10%, mientras que para 90°C la recuperación se encuentra en torno al 80%. A su vez la energía de activación del proceso es 99.5 [kJ/mol] y el mejor ajuste cinético corresponde con un control mediante reacción química. A continuación se presenta el mecanismo de reacción propuesto para el sistema estudiado. Cu_3 As〖S_4〗_((s) )+8OH_((aq))^-→As〖O_4^(3-)〗_((aq) )+1.5 Cu_2 S_((s) )+2.5 S_((aq))^(2-)+4 H_2 O_((l) ) As〖O_4^(3-)〗_((aq) )+4H_2 O_((l) )+4S_((aq))^(2-)→As〖S_4^(3-)〗_((aq) )+8OH_((aq))^- Tanto reacciones de oxidación de calcosina o calcopirita como de sulfidización de oxi-hidróxidos de cobre pueden ocurrir paralelamente. Adicionalmente, de manera inesperada, se midió la liberación de ácido sulfhídrico, alcanzando una concentración de 40 [ppm] en un recipiente de 55,7 [l] de volumen efectivo. Lo anterior puede deberse a la saturación de H2S en la solución, inhibiendo su redisolución. Teniendo en cuenta que esto reviste un problema para la implementación industrial del punto de vista de la seguridad operacional, se vislumbra como posible abatimiento de dichas emisiones, la implementación de un sistema mecánico que fuerce la redisolución del gas. Lo anterior surge de la disminución en 10 [ppm] (25%) de las emisiones de ácido sulfhídrico emitido mediante la implementación de un mecanismo de abrasión. Dicho sistema logra recuperaciones similares con respecto del tanque agitado pero la cinética de reacción es diferente.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / La minería subterránea presenta varios problemas operacionales que limitan la capacidad de procesamiento de mineral. Uno de estos es el manejo de elementos inchancables metálicos, los que producen atollos en los chancadores primarios, ocasionando largas paradas de planta que repercuten aguas abajo en la producción de cobre. Una solución para este problema está actualmente en desarrollo en las oficinas de CodelcoTech, en el marco del proyecto 18-17 nombrado Sistema integrado de detección y extracción de inchancables en chancador primario Este proyecto busca encontrar un método para la detección temprana de los inchancables, además de idear un sistema de remoción del material indeseado antes de que este produzca atollos en la máquina. Considerando el subsistema de extracción, CodelcoTech ha desarrollado varios dispositivos de extracción los que serán puestos a prueba mediante el método de Diseño de Experimentos. El uso de este método espera reducir el tiempo necesario en la toma de pruebas y así encontrar una solución de extracción óptima en un tiempo acotado. Además, con este método se pueden manipular los experimentos y factores que se tomarán en cuenta para obtener un resultado válido luego de haber realizado el análisis adecuado. Mediante la metodología de Diseño de Experimentos se puede medir el entrenamiento del operario, debido a que se presume que el efecto de esta covariable sea influyente en el resultado experimental. Por esto, se plantea un entrenamiento práctico para obtener conocimiento acerca del funcionamiento del sistema. Posteriormente se realizaron las pruebas definitivas y luego de esto, se tabularon los resultados obtenidos y se entregó una recomendación acerca de que método de extracción es el más adecuado de utilizar en un prototipo de validación industrial a escala real. Se logró discernir que diseño de cada dispositivo era el más efectivo frente a cada situación de extracción. A partir de las pruebas mencionadas anteriormente se concluyó que el segundo diseño del Dispositivo 1 en conjunto con el primer diseño del Dispositivo 2 son los que tienen mejor rendimiento frente a todos los candidatos.

El impacto de las actividades mineras en el agua subterránea es un tema de considerable interés, en especial en nuestro país donde la minería es una de las actividades económicas principales. Los procesos mineros incluyen diversas actividades que pueden generar algún impacto en las aguas subterráneas. En este Trabajo de Titulo se busco identificar aquellos aspectos críticos que se deben considerar para llevar a cabo una evaluación hidrogeológica ambiental de un proyecto minero de sulfuros de cobre, para posteriormente aplicar estos aspectos críticos en una evaluación conceptual de un proyecto real. Para llevar a cabo esto se realizó una revisión de distinto material bibliográfico, como memorias, estudios y declaraciones de impacto ambiental, líneas bases de proyectos mineros y otros documentos que abordan el tema. Se describieron los distintos procesos mineros y se identificaron los posibles impactos que pueden producirse en las aguas subterráneas. Luego, empleando toda esta información, se propusieron metodologías que permiten evaluar estos impactos. Los impactos evaluados en el Trabajo de Titulo son los generados por la posible disminución de los niveles de aguas subterráneas (alteración en otros pozos, interacción rio-acuífero, interacción humedal-acuífero e intrusión salina), los generados por la formación de un lago de mina, los generados por la posible ocurrencia de drenaje ácido y los generados por posibles infiltraciones de agua. Una vez detalladas las metodologías para realizar la evaluación hidrogeológica ambiental se aplicó a un proyecto minero de sulfuros de cobre real. Este proyecto pertenece a la minera Xstrata Copper Chile S.A, se llama Antapaccay y se ubica en el sur del Perú.

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Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / En general, la secuencia de extracción de un yacimiento de Cu se define a partir de un modelo de bloques de ley de Cu in situ, sin embargo esto no significa que aquella secuencia se traduzca en el mejor resultado para el negocio, ya que muchas veces los materiales con mayores rendimientos en planta difieren de aquellos que poseen las mayores leyes de Cu in situ. Por lo tanto, en vez de estimar la ley de Cu in situ, es más conveniente estimar la ley de Cu de concentrado rougher resultante de los procesos desarrollados en la planta de flotación, y posteriormente realizar el secuenciamiento correspondiente. Con tal propósito, en la presente memoria se espera construir un modelo de bloques de ley de Cu de concentrado rougher a partir de ensayos de flotación a escala de laboratorio para el yacimiento de Escondida Norte, para lo que se proponen dos metodologías. La primera de ellas, aplicable sólo a variables aditivas, plantea el uso de cosimulaciones de la ley de Cu rougher (variable no aditiva) en conjunto con otras variables correlacionadas, a las que se les llama variables explicativas. Mientras que el otro procedimiento, independiente de la aditividad de la variable, consiste en modelar una función multivariable de la ley de Cu rougher a partir de las variables explicativas, con la cual se calcula un modelo de ley de Cu rougher evaluando en ella el resultado de las cosimulaciones de la primera metodología para las variables explicativas. La función multivariable se define mediante un enfoque no paramétrico llamado kernel smoothing. Mediante una validación por jack-knife llevada a cabo entre los datos estimados y los datos reales, se constata la obtención de buenos coeficientes de correlación y R^2, de 0.86 y 0.75 respectivamente. Sin embargo, el error porcentual de la media no es despreciable, ya que es cercano al 10%. A continuación, se construyen modelos de bloque a escala puntual con ambas metodologías, de tal manera que la aditividad de las variables no se vea involucrada en el proceso, estos son los modelos M1 y M2. De esta forma los resultados son favorables para el modelo M1 calculado cosimulando la ley de Cu rougher, mientras que para el modelo M2 calculado con la función de varias variables, el resultado es menos satisfactorio, pero sigue dentro de los rangos aceptables. Finalmente, se obtienen modelos a escala de bloque con las dos metodologías, estos son los modelos M3 y M4. Para la primera metodología se obtiene el modelo M3, para el que desciende la representatividad de la realidad comparada con el modelo M1, no obstante sigue siendo un modelo aceptable, obteniéndose coeficientes de correlación de 0,58 en el jack-knife realizado y una reproducción de la incertidumbre local levemente subestimada. Al contrario, para el modelo M4 la desviación de la realidad deja de ser adecuada para un modelo de bloques de este tipo, ya que presenta una sobreestimación porcentual de la media cercana al 30% y la incertidumbre local es excesivamente subestimada. Lo anterior se atribuye a la función de varias variables definida, la cual sobreestima demasiado los valores de la ley de Cu rougher, además de no representar su dispersión de manera correcta.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva. Ingeniero Civil de Minas / Los minerales arcillosos tales como la caolinita y montmorillonita, son silicatos de aluminio/magnesio hidratados, que generalmente están presentes en la ganga asociada a yacimientos sulfurados de cobre. Durante el procesamiento de minerales son arrastrados hacia el concentrado debido a su bajo tamaño y estructura planar. Posteriormente, forman parte de la escoria fundida en la operación unitaria de fusión, donde generan cambios importantes en las propiedades reológicas de la escoria. Un cambio en la viscosidad tiene implicancia directa sobre el atrapamiento mecánico de cobre en la escoria y en el desgaste de la mampostería refractaria del reactor de fusión. Con respecto a esta última, existe un sinfín de estudios relacionados a los mecanismos de corrosión, sin embargo, el efecto de la composición de la escoria sobre el desgaste del ladrillo refractario es un tema aún en desarrollo. En el presente estudio, el desgaste de ladrillo refractario en contacto con escorias fayalíticas con presencia de otras especies menores provenientes de ganga de minerales arcillosos, fue investigado. Se utilizaron escorias sintéticas tipo fayalita dopadas con 0, 2, 5 y 8% de caolinita y montmorillonita por separado. La escoria dopada fue finalmente cargada en un crisol fabricado a partir de material refractario y fundida en un horno eléctrico, en condiciones de equilibrio termodinámico acorde a aquel industrial, 1250 y 1300°C, presión parcial de oxígeno igual a 〖10〗^(-8) atm. Al cabo de 8 horas, se enfrió el crisol súbitamente por medio de queching y se caracterizó mediante microscopía óptica, XRD, XRF y EDS-SEM. De acuerdo a los resultados obtenidos, fue posible establecer que un aumento en la temperatura del sistema promueve la infiltración de la escoria libre de minerales arcillosos cercano a un 80%. Trabajando a 1300°C, la escoria dopada con caolinita infiltra cerca de un 20% más que aquella dopada con montmorillonita. Esta última en cambio, resulta ser un promotor de la disolución superficial del ladrillo refractario, mientras que la presencia de caolinita en escorias fayalitica retrasa, hasta en un 9.5%, la disolución del refractario a 1300°C. A una menor temperatura, ocurre el efecto contrario y la disolución aumenta a causa de la presencia de caolinita en un 15%, con 2% de dopaje. Por otro lado, la presencia de caolinita y/o montmorillonita, entregan al fundido óxidos que disminuyen la zona líquida de escoria. Mayor contenido de magnetita se registró en aquellas escorias dopadas con montomorillonita pues presentaron mayor contenido final de óxidos disueltos en su estructura. El estudio representa una primera aproximación al desarrollo de un modelo geometalúrgico predictivo del desgaste de ladrillos refractarios, durante la fusión de concentrados sulfurados de cobre con presencia de ganga arcillosa rica en caolinita y montmorillonita a escala laboratorio.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / El proyecto que va a ser presentado, indaga en el mejoramiento de la gestión sobre los recursos y procesos, para entregar una mayor continuidad de marcha en las líneas de producción, esto a través de absorber las pérdidas de valor, que se producen por una deficiente sincronización entre la gestión de la operación y el mantenimiento. Esto permitiría reducir el desperdició de los activos y bajar uno de los costos más altos de la operación (el consumo de Liners ). Esto sin duda alguna, es vital para sostener el desempeño y la rentabilidad en el lago plazo, sobre todo en una línea de proceso crítica (Línea única sin redundancia). Pero además, puede ser una oportunidad significativa para maximizar producción y minimizar costos en líneas con redundancia. Este trabajo fue desarrollado para Minera Centinela, una mina que produce cobre y como subproducto oro y plata, ubicada en la comuna de Sierra Gorda, perteneciente a Antofagasta Minerals. Las líneas de proceso que se verán incorporadas en este trabajo corresponden a la planta concentradora (líneas de Chancado, Molienda y Remolienda). Las estructuras internas que son parte de este proyecto, comienzan con el área de metalurgia que define cual es el esquema de impacto en la producción y como maximiza la obtención de valor, seguida por la coordinación con las áreas de mantenimiento y operación, que exponen como las interacciones pueden ser administradas. Finalmente el área de gestión de costos que permitirá incorporar este esquema a los procesos presupuestarios. Este trabajo gestionará los activos mantenibles que más impactan las interacciones entre el mantenimiento y la operación, que para nuestro caso son los desgastes y cambios de Liners de los equipos principales del proceso, ya que su continuidad de marcha y tiempos de cambio, deberán dar la línea base para la definición de la estrategia de mantención, producción y costo anual de la Planta Concentradora, a través de la correcta sincronización de sus interacciones. Para dar contexto a la problemática que este trabajo abarca, se debe mencionar que la ineficiente sincronía entre los procesos de mantenimiento y operación, impactan directamente en una perdida virtual de producción o una pérdida de captura de valor latente (1.417.200 [ton] de procesamiento posible de capturar). Es en base a esto que se establecieron los impactos de las interacciones, llevando dichos impactos a toneladas procesadas en un año presupuestario. Es en esto ya mencionado, es donde este trabajo toma importancia, debido a que se puede lograr un captura de valor significativa que apalanque en cerca de un 4% la producción anual. Finalmente el objetivo es desarrollar una metodología que permita mediante el análisis de sincronía e impacto de una línea crítica, definir la mejor estrategia (método) de interacción entre el mantenimiento y la operación que optimice la utilización de los activos y maximice el tratamiento de una línea de proceso.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo de tesis, Caracterización del transporte de pulpa de cobre en tuberías, mediante simulación , representa uno de los primeros esfuerzos desarrollados en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile por entender las principales características teóricas y prácticas de los flujos de pulpa de cobre. Estos flujos se utilizan como una gran alternativa para transportar mineral en las faenas mineras, aprovechando el agua como fluido de transporte. Los beneficios de utilizar este método de transporte van desde su eficiencia energética y su bajo impacto ambiental hasta su gran capacidad de transporte referida a distancias y toneladas por día. El principal objetivo de esta tesis es caracterizar la fluidodinámica presente en el transporte de pulpa de cobre por tuberías mediante simulaciones computacionales, contrastando los resultados con la teoría que rige estos flujos. Con este fin se realiza un estudio de las principales expresiones teóricas y correlaciones empíricas que se utilizan para el diseño de estos sistemas de transporte y luego un set de 17 casos simulados. Se implementa un modelo monofásico y cuatro multifásicos (modelo de mezcla, modelo de mezcla granular, modelo Euleriano y modelo Euleriano granular) sobre dos geometrías: una tubería lineal de 10 metros de largo y 16 pulgadas de diámetro, y una tubería con una expansión de 14 pulgadas. Utilizando un flujo de 6,9 m/s de velocidad con fracción volumétrica de 33% de sólidos, distribuidos en cuatro fases (cada fase con un diámetro de partículas correspondiente), se determina que el modelo de mezcla simple es el más preciso para predecir pérdidas de carga y además se comporta de manera correcta bajo otros criterios como velocidades de partícula, niveles de sedimentación, estratificación de las fases sólidas y distribución de dichas fases en el eje vertical de las tuberías. Se logra también incorporar la revisión de los criterios teóricos para corroborar que este modelo se comporta de manera suficientemente aceptable en los casos propuestos. Finalmente se pone a prueba el modelo de mezcla utilizando criterios de estrés. Para ello se realizan cinco simulaciones para determinar el efecto del tamaño de partícula sobre el modelo, obteniéndose resultados correctos desde el punto de vista de lo esperado. También se realizan otras tres simulaciones donde se cambia le geometría tipo expansión, se prueba disminuir la velocidad del flujo hasta la velocidad de sedimentación y se aumenta la fracción volumétrica de la fase sólida. Los resultados que arroja este nuevo set de casos son buenos y determinan que el modelo de mezcla es capaz de adaptarse a casos extremos.

Ingeniero Civil / En Chile la extracción, refinación y venta de cobre es una de las principales actividades económicas del país y su industria está localizada principalmente en toda la zona centro-norte del país. Además, las grandes faenas suelen ubicarse en territorios cercanos a la cordillera y estas deben llevar su producción a los puertos para ser exportados, por lo que una forma usual de transporte del cobre, es en su fase líquida, como concentrado de cobre, a través de concentraductos, que pueden extenderse por cientos de kilómetros. Estos concentraductos a menudo presentan fugas que producen la contaminación de suelos y cauces. Si los derrames ocurren en cauces, son situaciones graves ya que extienden rápidamente la contaminación hacia canales de sistemas de regadío, captaciones de agua potable y turbinas generadoras de hidroelectricidad. Por otro lado parte del derrame se deposita en lechos de ríos, que luego de crecidas de periodos de deshielo o grandes tormentas, pueden resuspender y movilizar el concentrado de cobre depositado en algún derrame previo. El trabajo consiste en estudiar la simulación de un derrame de concentrado de cobre en un río de montaña, en cuanto al trasporte, depositación y estratigrafía del lecho. Para esto se cuenta con un canal el cual es implementado con un lecho de grava, instrumentos de medición de la velocidad del flujo, cámaras y estanque dosificador para el concentrado de cobre, entre otros. El objetivo es poder cuantificar la evolución de la estratigrafía del lecho de grava debido al trasporte y/o depositación de concentrado de cobre. Para esto se cuantifica los fenómenos de trasporte hidráulico de sólidos presentes en el problema, adaptando el canal del laboratorio Francisco Javier Domínguez con un lecho mixto de grava y arena, e implementando instrumentos de medición de velocidad (Particule Image Velocimetry PIV) para así estimar esfuerzos de corte actuando en el lecho, y poder relacionarlo con la suspensión e infiltración del concentrado de cobre derramado. Como resultado se obtiene que la forma dominante de transporte (a lo largo del canal utilizado) de concentrado de cobre es mediante la suspensión (63%) debido a su granulometría fina (D_50=22.4μm). Los fenómenos advectivos y turbulentos no permiten la depositación total del concetrado que viaja en suspensión a pesar de su alto peso específico (4,2 ton/m^3), el mayor porcentaje de concentrado de cobre que sedimenta en el lecho lo hace muy cerca de la zona de derrame por lo que el momentum del derrame es importante ya que incide en los porcentajes suspensión/depositación. Toda partícula de concentrado de cobre que logre llegar al lecho no logrará un transporte por arrastre ni saltación y la única forma de que este se movilice con el flujo, es debido a socavaciones de lecho. Finalmente la infiltración del concentrado de cobre está afectada, por lo caudales que escurren y por la granulometría presente en el lecho obteniendo relaciones en las cuales mayores caudales implican mayores infiltraciones, mientras que granulometrías más gruesas permiten mayor infiltración del concentrado de cobre en el lecho. / Esta memoria cuenta con el financiamiento del Proyecto Fondecyt 1140767