El presente trabajo de título tiene como objetivo esclarecer la acción química del oxigeno en la lixiviación de calcopirita (CuFeS2) promovida por ión ferroso a 70C, como agente oxidante y como posible catalizador, observando su efecto en el conjunto de reacciones que se establecen en el sistema y contrastando con los antecedentes que se tienen para la biolixiviación del mineral. La metodología implementada consistió en experimentos de lixiviación de calcopirita molida, los que se realizaron en medio Norris a pH 1,5 variando la concentración de ión ferroso inicial. Tres series experimentales se llevaron a cabo bajo distinta presión parcial de oxigeno, con un caso anaeróbico (100% N2), un caso aireado (20% O2) y un caso enriquecido en oxigeno (100% O2), todos con presión total de ~1 [atm]. Una cuarta serie experimental bajo atmósfera 100% oxigeno se realizó a pH 1 con el objetivo de eliminar la precipitación de jarositas. Se incluyó una serie de experimentos sin calcopirita para el estudio de la oxidación de ión ferroso en el seno de la solución. Para cada condición se tomaron muestras periódicamente para medición de cobre, fierro, Eh y pH. Los datos se analizaron mediante el modelo de núcleo sin reaccionar usando los datos de cobre como índice de conversión, y el mineral residual se caracterizó mediante difracción de rayos X. El agente oxidante en la lixiviación de calcopirita con ión ferroso inicial se infiere es ión férrico, y los resultados indican que se alcanzan mayores porcentajes de recuperación en la lixiviación férrica aireada, donde se establece naturalmente un potencial electroquímico de 430 [mV vs Ag/AgCl]. A potenciales superiores, alcanzados por los sistemas con mayor poder oxidante, se desfavorece notablemente la velocidad de disolución del mineral. Esto explicaría la menor eficiencia que se tiene en la biolixiviación de calcopirita que opera a potenciales sobre los 600 [mV vs Ag/AgCl]. El mecanismo de lixiviación férrica a potenciales electroquímicos bajos (<450 mV) sería promovido por ión ferroso al reducir a la calcopirita a calcosina (Cu2S) la que luego es oxidada disolviéndose el cobre. A potenciales altos (>450 mV) el mecanismo es por oxidación directa con posible formación intermedia de covelina (CuS), con mayor energía de activación asociada y pasivación por precipitados de jarosita. Se reconoció un efecto catalítico del oxigeno en la lixiviación férrica, el que estaría dado por la adsorción química del oxigeno en el mineral. La polarización provocada en el sólido debilita los enlaces covalentes que sostienen la red, y la polarización del oxigeno adsorbido en la superficie aporta una lámina negativa que atrae iones positivos. La propiedad paramagnética del oxigeno también generaría inestabilidad en la banda de energía, al provocar tensión en la estructura por interacción de los electrones desapareados del oxigeno adsorbido con los electrones en el mineral. La acción catalítica resulta en el cambio de control de la velocidad global desde difusional en ausencia de oxigeno, a control por reacción química en presencia de oxigeno. Además el coeficiente cinético ks se ve incrementado a mayor solubilidad del gas, equivalente a una relación inversa entre energía de activación y concentración de oxigeno disuelto. La catálisis por oxigeno no se puede potenciar debido a que su presencia también repercute en el potencial electroquímico y cambio de mecanismo del ataque férrico. E Resumen González Aravena, Arely Carolina 5 aire es un buen ambiente para la lixiviación férrica a 70C y pH 1,5; aunque se acumula azufre elemental, por lo que se recomienda el estudio de biolixiviación de calcopirita con microorganismos sulfooxidantes (no ferrooxidantes)

La elaboración de planes de producción de largo plazo debe considerar la mayor cantidad de información posible desde la operación, para que de esa manera la planificación de reservas considere fehacientemente los factores operacionales propios del proceso productivo del negocio minero, para así acortar las brechas entre la operación y la planificación. La problemática a tratar en el presente caso de estudio, es la incorporación de la recuperación en el proceso de lixiviación como una variable dependiente del tiempo y no como una constante dentro del plan minero. En la actualidad la recuperación de un bloque mineralizado se considera inmediata, y por lo tanto, el posterior cálculo de ingresos proveniente de ese bloque también. Esto no es así, ya que cada bloque que forma parte del modelo de recursos posee su propia curva de recuperación en el tiempo en función de su composición. En base al problema anteriormente planteado, el objetivo general de este trabajo, es desarrollar una metodología que permita el cálculo de leyes de corte para un plan de producción que incorpore la temporalidad de la recuperación metalúrgica, parámetro que las metodologías actuales de planificación minera de largo plazo no incorporan de manera formal. En el desarrollo, se estudian las cinéticas de lixiviación, se establecen los valores de largo plazo, se incorpora la recuperación en el cálculo del beneficio. Por otro lado, se elaboran perfiles de transporte y se calcula un costo mina variable según destino, se elabora un plan de producción y se optimiza en función del VAN. Al concluir el estudio se elabora una herramienta que presenta la ventaja de no sesgar a priori el destino del bloque, sino que evalúa todos los destinos posibles y se queda con el que entregue el mejor beneficio económico en el intervalo de tiempo que se procesará ese bloque.

Ingeniero Civil Químico / La biolixiviación de minerales de cobre en pilas es una tecnología establecida en la industria minera del cobre. Sin embargo, la rentabilidad de estos procesos se puede aumentar considerablemente si se aumenta la temperatura de operación de lechos minerales lixiviados, ya que esto puede activar la acción de microorganismos termófilos con el consecuente aumento en la eficiencia y la rapidez con que se extrae el cobre desde el mineral. El objetivo de este trabajo de título es evaluar preliminarmente la factibilidad técnica económica del calentamiento de pilas de biolixiviación mediante el uso de energía solar. Se analizó en particular un esquema tecnológico novedoso mediante el cual las pilas de biolixiviación se calientan mediante la incorporación de vapor de agua en el flujo de aire usado para la oxigenación del proceso. Para ello se desarrolló un modelo matemático que permitió evaluar el efecto del aumento de la temperatura, humedad y flujo del aire de alimentación sobre los perfiles de temperatura de la solución lixiviante a lo alto del lecho mineral. Se modeló el caso de una pila de biolixiviación de 10 metros de altura, altura promedio a las usadas industrialmente. En una primera etapa se modeló el caso en que el lecho es irrigado con un flujo de solución, L, de 12,060 lt/m2 hr y el flujo de aire, G, es 10,188 m3/m2 hr, y se estudió el efecto del aumento de la temperatura del aire entre 20 y 315ºC y las variaciones de humedad entre 0 y 0.1 Kg agua/Kg aire. Los resultados de esta etapa indicaron que es posible obtener un aumento en la temperatura de la solución lixiviante de 18 a 60 ºC cuando se aumenta la temperatura de entrada del aire a 100 y 315 ºC. Esto prueba que con este método sería posible activar los microorganismos termófilos, pero evitando la creación de zonas de calentamiento local que puedan dañar a los microorganismos lixiviantes. En una segunda etapa se modeló el sistema para L= 10 lt/m2 hr y G = 0.6 m3/m2 hr, valores más cercanos a los usados industrialmente. Los resultados de esta etapa indicaron que para mejorar la eficiencia del calentamiento hacia el interior del lecho es necesario subir 10 veces el flujo de aire y además aumentar la humedad del aire a valores sobre 0.05 Kg agua/Kg aire. Se efectuó un evaluación económica preliminar del uso de la energía solar para calentamiento de pilas de biolixiviación considerando un costo de inversión de 106 €/MW, un precio del cobre de US$ 3/lb, una pila de 2 hectáreas de superficie y 10 metros de alto, y un aumento de la recuperación de cobre del 29.29%. La que entregó un VAN = USD$ 9,695,251 una TIR = 34%, un IVAN = 58%, una potencia de planta termosolar necesaria del 11.13 MW y 1.85 hectáreas de superficie para estos equipos solares. Estos resultados demostraron un potencial económico existente en este proyecto, el cual debe ser objeto de mayores estudios a futuro.