No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / La lixiviación en pilas es una de las técnicas más utilizadas en el mundo para la extracción de cobre en minerales de baja ley. Sobre la pila se vierte una solución ácida que separa el cobre de la roca, dicha solución percola hacia los sistemas de drenaje ubicados en la base de la pila compuestos por material granular permeable (denominado “overliner”) y tuberías ranuradas de HDPE (polietileno de alta densidad). El objetivo de la memoria es estudiar el impacto del overliner sobre las tuberías e identificar el parámetro del suelo que tiene mayor influencia sobre la deflexión vertical de éstas al aplicar presiones de hasta 3.6 [MPa] equivalentes a una pila de 200[m] de altura. Para lograr lo anterior, se desarrolló un modelo de diferencias finitas en FLAC 2D, el cual fue calibrado con resultados de ensayos de aplastamiento de gran escala a tuberías de 4” de HDPE. El análisis de sensibilidad permitió concluir que el parámetro más determinante en la deformación vertical de la tubería corresponde al Módulo de Young del material granular protector que recubre las tuberías (overliner). Además se observó que el uso de zanjas para la colocación de las tuberías disminuía la deformación de éstas, facilitando la generación de efecto arco.

Ingeniera Civil Química / Ingeniera Civil en Biotecnología / En el presente informe se detalla el estudio desarrollado como trabajo de título, denominado Integración y Optimización del Proceso Químico y Bacteriológico para la Recuperación de Fósforo a partir de Residuos Minerales , el cual se enmarca en el proyecto "Recovery of phosphorous from Vale phosphate ore tailings applying bioleaching with autotrophic microorganisms". Se plantea un sistema compuesto por dos reactores, un reactor de biolixiviación de azufre en el cual se produce ácido sulfúrico por acción de la bacteria Acidithiobacillus thiooxidans, y un reactor de lixiviación de relave mineral en el cual se realiza la lixiviación química del relave por acción de dicho ácido sulfúrico. Ambos operan en conjunto en ciclo cerrado. La base de diseño son 100 ton/día de relave mineral. En base a este sistema se desarrolla un modelo matemático con el fin de simular la extracción de fósforo. Para desarrollar el modelo se plantean los balances de masa de cada especie implicada de cada reactor, así como las ecuaciones estequiométricas de producción y consumo de cada una de ellas. Se selecciona el modelo del núcleo sin reaccionar para modelar la lixiviación de fósforo, debido a lo cual es necesario ajustar manualmente curvas experimentales provenientes de publicaciones externas al proyecto, con el fin de determinar la etapa controlante de la lixiviación. También se selecciona la expresión cinética bacteriana a utilizar en la biolixiviación de azufre, escogiendo una que depende únicamente del pH del reactor. Se utilizan 17 parámetros, de los cuales 3 son variables: el pH del reactor de lixiviación cuyo valor varía entre 1 y 5; el parámetro p_(sólido/sol) (masa sólido dividida por masa de la solución del reactor de lixiviación) cuyo valor es 0,1-0,25-0,4; y el parámetro ε (volumen de azufre dividido por volumen del reactor de biolixiviación) cuyo valor es 0,01-0,05-0,1. Se obtuvo que lo óptimo es trabajar con un valor de porcentaje p/p de sólido versus solución (en el reactor de lixiviación química) de 25%; con un valor de volumen de azufre versus volumen del reactor de biolixiviación de 0,05 (equivalente a 10% de p/p de azufre versus solución del reactor), y de pH de operación del reactor de lixiviación química entre 1,4 y 1,5; con lo cual se obtiene un pH de operación del reactor de biolixiviación entre 1,1 y 1,2; un volumen para el reactor de lixiviación de 5 [m3], y un volumen para el reactor de biolixiviación de 17 [m3] aproximadamente. Los tiempos de residencia obtenidos para cada reactor son de aproximadamente 33 [min] y 21 [min], respectivamente.

La lixiviación en pilas es uno de los métodos mineros utilizados para extraer cobre desde la roca chancada en minerales de baja ley. El método consiste en formar pilas de gran extensión, y en algunos casos de gran altura, con el mineral chancado que contiene cobre, las que son regadas en su parte superior con soluciones cuyo compuesto principal es ácido sulfúrico. El flujo descendente genera así una solución rica en cobre en la parte inferior de la pila, la que es extraída mediante un sistema de tuberías previamente instaladas para estos efectos. La práctica ha mostrado que existen cambios de permeabilidad de estos depósitos durante el proceso de lixiviación, lo cual afecta la colección de las soluciones y la estabilidad estática y sísmica de las pilas. En este contexto, la presente investigación se ha centrado en los aspectos asociados a la evaluación de la permeabilidad para lograr un buen desempeño de las pilas desde el punto de vista de flujo de las soluciones. Se realizaron ensayos de permeabilidad en laboratorio a tres diferentes materiales provenientes de tres obras mineras, incluyendo ensayos con soluciones compuestas de ácido sulfúrico y agua, a fin de analizar los efectos de éstas en la permeabilidad de los depósitos. Para realizar estos ensayos se construyó un permeámetro de pared flexible cuyos componentes son resistentes a la acción del ácido sulfúrico. Los resultados de los ensayos permiten concluir que no existen significativas variaciones en la permeabilidad al utilizar soluciones ácidas respecto a los ensayos convencionales realizados con agua. Resultados deficientes o contradictorios que pudieran haberse obtenido en experiencias anteriores en este tipo de suelos, se estima están asociadas a la utilización de equipos inadecuados construidos con piezas de metales lixiviables al contacto con ácido sulfúrico. Por otra parte, dos de los materiales estudiados presentan granulometrías que propician inestabilidad interna frente al flujo. Consistentemente, en los ensayos realizados sobre estas muestras se ha observado migración de partículas. Estos resultados permiten concluir que la mayoría de los cambios globales de permeabilidad en las pilas se debe a la localización de partículas finas en determinados planos, constituyendo subestratos de menor permeabilidad dentro de los depósitos.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / División Salvador perteneciente a la corporación CODELCO que está ubicada en la tercera región del país, específicamente en el campamento de el Salvador, posee en la actualidad una producción de 54.000 Ton de cobre fino por año, lo que la sitúa en la gran minería, los niveles de producción descritos son obtenidos por dos líneas productivas que hoy posee la división, que son la línea de operación de sulfuros y óxidos. El año 2013 la DSAL declaro el cierre total de operaciones en una de sus líneas productivas, óxidos, debido a la falta de reservas y los altos costos incurridos en años posteriores, para la cual se declaró un plan productivo que contemplaba aproximadamente un 25% de su capacidad nominal y asumiendo costos de cierre que bordeaba en promedio los 350 CuS$/Lb Cu. Esta decisión conlleva sus consecuencias en que DSAL que si se concretaba el cierre de la línea productiva podría pasar a ser de la mediana minería (Bajo niveles productivos de 50.000 Ton de cobre fino por año) por lo cual se realizaron los esfuerzos por entregar alternativas viables de producción por la línea mencionada, sin dejar de lado la componente de negocio que es vital para la continuidad del mismo en el tiempo. Fue así como se realizaron esfuerzos el año 2014 obteniendo un 217% sobre programa de producción y conteniendo los costos que bordearon en promedio los 145 Cus$ esto principalmente resultado en base a una operación de lixiviación de material OBL ROM y el ciclo de vida que contenía las pilas de alta ley. Para el año 2015 la línea óxidos tiene contemplado una producción de 1.540 Ton de cobre fino, pero la DSAL ha puestos los esfuerzos en estudiar y evaluar diferentes recursos disponibles en la división para obtener una mayor producción, esta tesis busca aportar para entregar parámetros y evaluaciones solidas de cada uno de estos materiales que puedan entregar viabilidad a cada uno de los sub-proyectos propuestos, se acotara en tres tipos de materiales debido al tiempo requeridos para las pruebas y el costo asociado a las pruebas industriales necesarias para minimizar el error de los modelos de negocios, los cuales serían : materiales de baja ley de óxidos y mixtos, material de ripios denominados históricos y material circulante (Proveniente de Potrerillos), para esto se realizaron estudios del tipo técnico (Metalúrgico y operativo) y evaluaciones económicas con diferentes escenarios y entregando análisis de sensibilidad acorde a la factibilidad, esto se espera sea un aporte para extender la vida de la línea Óxidos y un eje fundamental de la producción de DSAL en la búsqueda de maximizar su producción y disminuir sus costos en el corto y largo plazo. Con los resultados obtenidos en el presente trabajo, técnicamente es factible obtener cátodos de cobre por vía lixiviación de los 3 tipos de materiales estudiados en la división salvador, además se entregaron análisis la viabilidad económica de los posibles escenarios de acuerdo a los recursos con que cuenta la división, donde se da un horizonte de 3 años en el corto plazo, con operación de solo estos materiales como OBL, Circulante y OBL ROM, el análisis final entrega costos competitivos que según los resultados de modelación económica como plan integrado, se encuentran en costos de operación bajo los 126,5 Cus$/lb, rentable considerando que la evaluación contempla una operación mina-planta, sumado a la logística de transporte y comercialización del mismo.

La evaluación de la velocidad de lixiviación del cobre de 10 pinturas antiincrustantes se realizó en aguas frías del mar peruano (en la rada de San Lorenzo) durante 4 meses. Los ensayos para encontrar la cantidad de cobre liberado en un tiempo dado se hizo mediante el burbujeo con aire a presión en una solución lixiviante. El análisis de la solución se efectuó mediante absorción atómica. De acuerdo a las pruebas efectuadas, se puede deducir que los antiincrustantes de matriz soluble (plástico frío) tienen mayor velocidad de lixiviación de cobre que los antiincrustantes de matriz insoluble (vinílica), por lo que las incrustancias serán prevenidas con mayor eficiencia por los antiincrustantes de matriz soluble. Los espesores de película de pintura requeridas por los antiincrustantes de matriz soluble es del doble que los antiincrustantes de matriz insoluble. / Tesis

El presente trabajo aborda un procedimiento para la problemática de la determinación de la geometría y extensión de las zonas de fracturamiento inducido en un macizo rocoso de origen ígneo considerando los estados previo y posterior a la realización de tronaduras con el objeto de aumentar el fracturamiento del macizo. Lo anterior permite el aumento de la porosidad, mejorando así la conductividad hidráulica de la roca necesario para el proceso de Lixiviación In Situ Confinada (LISC). El interés principal es evaluar el efecto de la intervención con explosivos mediante un método no invasivo y determinar variables claves para la LISC como lo son la existencia de acuíferos y dispersividad de los fluidos inyectados, lo que permitiría evaluar de mejor manera los mejores sitios para la realización de LISC en una futura etapa de extracción de cobre a escala industrial en yacimientos marginales de CODELCO-Chile como lo es la División El Salvador, lugar donde se realizó el estudio. Con el fin de elaborar la caracterización geofísica del macizo rocoso se realizaron mediciones de resistividad eléctrica mediante un método electromagnético de alta frecuencia usando el instrumento GEM-2 que genera un campo electromagnético primario, compuesto por la suma de campos sinusoidales a distintas frecuencias entre los 300[Hz] y 47[kHz]. Este campo magnético primario induce corrientes de Focault en el terreno que generan un campo secundario, que a su vez es medido por el instrumento. Con la información de los campos primario y secundario se procede a determinar los valores de conductividad aparente (σa) y susceptibilidad aparente (χa) del subsuelo para cada frecuencia y punto de medición. Para la determinación de la profundidad de medición se propone la utilización de la profundidad referencial que se define a partir de la idea del centroide de la capa en un modelo de tierra estratificada por capas horizontales y que se basa en la determinación del skin depth. Debido al ruido de alta frecuencia existente en los datos se procedió a realizar un filtrado pasabajos con un filtro gaussiano de longitud de onda de corte igual a 5[m] de los datos de línea, luego se procedió a realizar un filtrado de los datos en planta por medio de un filtro gaussiano pasabajos 2D con la misma longitud de onda de corte que el filtro de datos en línea, lo que permite eliminar los lineamientos ocacionados por la interpolación. Con los resultados de conductividad y profundidad se pudieron realizar modelos de conductividad en 3D de las celdas de prueba para cada uno de los registros realizados. Los modelos 3D de conductividad permiten caracterizar las zonas estudiadas hasta una profundidad de aproximadamente 40[m] en promedio. Entre los aportes del presente trabajo se puede destacar la caracterización exitosa de la geometría de las zonas fracturadas, la identificación de las zonas preferenciales del desplazamiento de fluidos y la evaluación del efecto del uso de los explosivos, que pueden considerarse metodologías válidas para zonas de baja conductividad hidráulica. Sin embargo el mayor aporte lo constituye el hecho de proponer una metodología para el tratamiento de datos en el método de prospección electromagnética, que puede ser extrapolable para su uso en cualquier problema geofísico atingente.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 30/9/2020. / Ingeniero Civil de Minas / Se ha desarrollado el modelamiento fenomenológico de la fluidodinámica de la fase gaseosa y del balance de oxígeno, en una dimensión, al interior de una pila de biolixiviación. Estos modelos pueden igualmente ser aplicados a columnas y botaderos. Los modelos fueron integrados a un modelo general de biolixiviación, ya existente y desarrollado por la empresa BioSigma. Se utilizaron las ecuaciones de conservación de masa y conservación de movimiento en los modelos de balance de oxígeno y fluidodinámica del aire, respectivamente. Para la discretización y resolución numérica de estas ecuaciones se empleó el método de volumen de control, el algoritmo SIMPLER y el algoritmo de Thomas. Se introdujo una modificación en la ecuación de movimiento para considerar el régimen de movimiento del aire por convección natural. También se desarrolló una expresión matemática para determinar el coeficiente global volumétrico de transferencia de oxígeno, a partir de la tasa de riego, el contenido de humedad, el tamaño promedio de partícula y la temperatura de la pila. Se realizó una calibración del modelo general con datos experimentales de una pila de biolixiviación, proporcionados por BioSigma. Al contrastar los resultados del modelo con las mediciones experimentales, se pudo verificar que la simulación generó una buena reproductibilidad de los datos reales. Una vez obtenidos los parámetros de ajuste, se realizaron estudios de sensibilidad del modelo general (considerando como caso base los parámetros de entrada y de operación de la pila de BioSigma) respecto a la tasa de aireación, temperatura, granulometría, ciclos de riego y reposo, y a los tamaños de pila, para analizar los cambios en los valores de recuperación de cobre, temperatura, actividad bacteriana, y tasa de transferencia de oxígeno y flujo de aire (en convección natural) al interior de la pila. Como principales conclusiones, los resultados del modelo general muestran que: 1) La tasa de aireación utilizada en la pila de BioSigma está sobredimensionada, dado que el modelo indica que al utilizar una inyección de aire 100 veces menor se lograría una recuperación de cobre similar; 2) El aumento de la tasa de aireación incrementa la temperatura promedio de la pila; 3) Un leve incremento de la tasa de aireación, en una pila sin inyección de aire, puede generar un mayor aumento de la recuperación de cobre en comparación a una pequeña alza de la temperatura del lecho; 4) El flujo de aireación al interior de la pila afecta de forma importante la actividad bacteriana; 5) El aumento de la tasa de transferencia de oxígeno es más significativo cuando se incrementa el flujo de aire que aumentando el valor del coeficiente global volumétrico de transferencia en la pila; 6) El coeficiente de transferencia de oxígeno es muy sensible a la tasa de riego; 7) Y para pilas de pequeñas dimensiones, en convección natural, el control de oxigenación del lecho mediante ciclos de riego y reposo no es efectivo.

Magíster en Minería / Usualmente los yacimientos son separados en distintos dominios geológicos, en los cuales las propiedades de las variables a simular son espacialmente y estadísticamente homogéneas. Sin embargo, cuando se consideran casos multivariables, la partición del yacimiento normalmente es llevada a cabo de acuerdo a los criterios de la variable cuyo estudio es más relevante, induciendo un criterio que no necesariamente se ajusta a las otras variables. Esto es particularmente problemático cuando las variables involucradas tienen distinta naturaleza, como lo son las leyes de elementos, que son resultados de procesos geológicos, y consumo de ácido, que es el resultado de procesos metalúrgicos dependientes de la naturaleza geológica. El objetivo principal de esta tesis es cuantificar la incertidumbre y variabilidad del consumo de ácido y de leyes de carbonato en un yacimiento mediante modelos geoestadísticos de simulación que utilizan la información de sondajes de exploración. Para la definición de dominios se propone una metodología que define los dominios de acuerdo a cada variable de interés, pudiendo ser iguales, traslapados o disjuntos para las distintas variables. Adicionalmente, se considera la dependencia espacial de los datos que pertenecen a distintos dominios, permitiendo aportar información a otros dominios, lo cual es particularmente significativo en zonas de transición entre dos dominios. El enfoque propuesto es aplicado a un caso de estudio, utilizando la base de datos del depósito Antucoya del norte de Chile, donde se simulan las leyes de carbonato y el consumo de ácido para distintas unidades mineralizadas. Distintos escenarios de la distribución de unidades mineralizadas son generados mediante simulaciones plurigaussianas, para obtener la variabilidad de las unidades en el yacimiento. Posteriormente, se realizan cosimulaciones multigaussianas de la ley de carbonato y del consumo de ácido, para poder cuantificar su incertidumbre. Estos resultados fueron validados mediante validación cruzada, donde no se observaron diferencias significativas, en términos globales, entre los distintos modelos de simulación puestos a prueba. Sin embargo, se observa diferencias locales en las simulaciones para los sitios que se encuentran cercanos al contacto entre los distintos dominios.

Realiza pruebas de biolixiviación aplicada hacia minerales sulfurados refractarios de cobre mediante cepas bacterianas aisladas de drenajes ácidos de mina. / Tesis

En el presente Trabajo se ha investigado la biosorción de Cu(II) a partir de soluciones diluidas mediante la utilización de las perlas alginato de calcio obtenidas a partir de un gel de alginato de sodio. Los experimentos sobre el efecto del pH en el proceso de biosorción de Cu(II) por las perlas de alginato de calcio, mostraron que el rango óptimo de pH se encontraba entre 4.5-5.1. Del estudio de la cinética de biosorción de Cu(II) por las perlas húmedas y secas de alginato de calcio, se determinó que el equilibrio se alcanzó más rápidamente con las perlas húmedas que con las perlas secas; pues las perlas húmedas se saturaron a las tres horas del inicio del proceso de biosorción y sólo lograron un porcentaje de remoción de Cu(II) del 18.03%, mientras que las perlas secas se saturaron a las veinticuatro horas del inicio del proceso de biosorción logrando un porcentaje de remoción de Cu(II) del 87.79%. Por esta razón en los estudios siguientes se utilizaron las perlas secas de alginato de calcio. Los resultados de los experimentos en batch se procesaron con la ayuda de las ecuaciones de Langmuir y Freundlinch. La máxima capacidad de biosorción de Cu(II) de las perlas secas de alginato de calcio (Qmáx) fue de 80.645 mg/g. También se estudió el proceso de biosorción de Cu(II) en una columna empaquetada con perlas de alginato de calcio. El análisis de los resultados preliminares demostró que las perlas de alginato pueden ser usadas para la purificación de las aguas de efluentes industriales, además la columna puede ser regenerada múltiples veces con una concentración adecuada de HCl(ac). / --- In the present work the biosorption of Cu(II) from diluted solutions by using calcium alginate beads obtained from sodium alginate gel has been investigated. The experiments about the effect of pH on the biosorption process of Cu(II) by Calcium alginate beads showed that the optimun pH was between 4.5-5.1. From the study of biosorption Kinetic of Cu(II) by calcium alginate weat beads and calcium alginate dry beads, was determined that the equilibrium was obtained faster by calcium alginate wet beads than by calcium alginate dry beads, because calcium alginate wet beads got saturation first at three hours from the beginnnig of biosorption process and they only removed 18.03% of Cu(II), while calcium alginate dried beads got saturation at twenty four hours from the beginning of biosorption process and they removed 87.79% of Cu(II). For this reason in the next studies calcium alginate beads were used. The results of batch experiments were processed by the help of Langmuir and Freundlinch ecuations. The maximun biosorption capacities for Cu(II) of calcium alginate dry beads was 80.645 mg/g. The biosorption process of Cu(II) was also studied in a column packed with calcium alginate beads. The analysis of preliminar results showed that calcium alginate beads can be used to purify the industrial wastewater, furthermore the column can be regenerated many times with an adequate concentration of HCl(ac).