Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva. Ingeniero Civil de Minas / Uno de los principales problemas operacionales en el procesamiento de minerales es el alto consumo de insumos, pudiendo llegar a representar entre el 30 y el 50% del OPEX de una operación minera. Los principales insumos dentro del proceso de molienda húmeda son el agua, la energía eléctrica y el acero, utilizado en medios de molienda y en revestimiento de los molinos. Al respecto, los medios de molienda podrían llegar a reflejar entre el 40 y 45% de los costos de la operación y en el contexto minero nacional, han sido declarados como un insumo crítico para la minería del futuro, debido a que la oferta no podría satisfacer la demanda proyectada al año 2025. El objetivo principal del presente estudio es obtener un modelo geometalúrgico predictivo del consumo de medios de molienda, basado en el pH de molienda, el tiempo de conminución, la abundancia másica porcentual de minerales sulfurados y la dureza del mineral expresada en términos del Bond Work index. La presente investigación se enmarca en el proyecto Innova Corfo CSIRO CHILE 10CEII 9007 , desarrollado por CSIRO Chile Research Foundation y el Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Para cumplir con los objetivos se utilizaron tres muestras minerales distintas, las cuales se caracterizan en forma elemental y mineralógica (cualitativa y cuantitativamente) mediante caracterización hiperespectral, difracción de rayos X y fluorescencia de rayos X portátil. El consumo de acero es medido a partir de pruebas de cinética de molienda realizadas en un molino a escala de laboratorio. Para el modelamiento matemático se considera la aplicación de regresiones multilineales y un proceso de validación estadística (R2, criterios de información, entre otros) y experimental. A partir de los resultados, se encuentra una fuerte correlación entre la presencia de minerales sulfurados y el consumo de acero, ya que un aumento de estas especies no sólo incrementa el poder corrosivo de la pulpa, sino que también potencia los efectos del mecanismo físico de desgaste, como respuesta a un efecto sinérgico entre los mecanismos. Al respecto, también se pudo determinar que la dureza es el principal factor en el consumo físico de acero y que ella tiene directa correlación con la presencia de minerales duros (tectosilicatos) y con el tamaño y la disposición de los granos. El modelo final obtenido alcanzó un R2 de 0.93 y en promedio, un error absoluto medio de 13.5% y fue validado en forma experimental, en donde el mayor error obtenido fue menor a 5%. Para futuras investigaciones se recomienda encontrar factores de escalamiento del modelo para su aplicación industrial y se sugiere evaluar el vínculo que tiene el consumo de acero, expresado por el modelo geometalúrgico, con el proceso de flotación y sus propiedades (oxígeno disuelto y potencial químico de pulpa), para así poder predecir en forma indirecta el comportamiento de una pulpa de características definidas.

El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Los proyectos mineros, que implican la extracción de valiosas materias primas de la tierra, los cuerpos mineralizados y las vetas son fundamentales a medida que aumenta la demanda mundial. El material parcialmente procesado en las operaciones mineras es el fluido slurry, su transporte mediante tuberías de las cuales en gran porcentaje son líneas corta o mediana, optimizan el proceso en las mineras. Por lo tanto las bombas centrifugas son una opción clara para este tipo de aplicaciones, en donde trasportar por bombas y tuberías el slurry es más rentable que el uso de vagones o cintas transportadoras. A diferencia de fluidos como aguas servidas o aguas claras, la pulpa altera el desempeño de la bomba y por ende también sus partes internas. En el trasporte de slurry es de suma importancia el análisis de las velocidades en la tubería, evitando la deposición y bloqueos en el transporte para que la bomba funcione satisfactoriamente. El slurry por lo general es altamente abrasivos y si no analizamos los principales parámetros como sus características o propiedades físicas y reológicas con una aproximación a la realidad, no tendremos un diseño óptimo para un sistema de transporte hidráulico del fluido Slurry. En la presente monografía tiene como objetivo optimizar el sistema de bombeo del fluido slurry mediante el uso de electrobomba de última generación efectuado para una empresa del sector minero, la cual por razones de confidencialidad, será llamada Empresa Minera. / Trabajo de suficiencia profesional

Ingeniero Civil Mecánico / En el contexto de un estudio de creep en cobre reforzado con carburo de titanio nanométrico producido por pulvimetalurgia, es necesario conocer el valor del aporte del refinamiento de grano al esfuerzo de fluencia a temperatura ambiente. Durante tal estudio se han observado discrepancias entre lo predicho en la teoría y lo observado en el laboratorio para el aporte del tamaño de grano a una escala nanométrica. El endurecimiento por refinamiento de grano se modela a través de una ley de potencia, donde el aporte del tamaño de grano es igual a una constante por el tamaño de grano elevado a la menos un exponente. Tanto la constante como el exponente de la ley de potencia generan diferencias. Por esta razón, se busca estudiar el caso de cobre puro a temperatura ambiente, con tamaño de grano nanométrico, replicando el proceso de manufactura de pulvimetalurgia. El objetivo principal de este trabajo es encontrar la relación que existe entre el tamaño medio de grano y el límite de fluencia del cobre a temperatura ambiente. Para alcanzar el objetivo principal, se plantean los objetivos específicos de encontrar la constante y el exponente de la ley de potencia, junto con identificar el mecanismo de interacción dislocaciones-límite de grano y comparar los resultados obtenidos con la bibliografía. Para lograr los objetivos específicos, la metodología corresponde a realizar una extensiva revisión bibliográfica, manufacturar cinco probetas con distintos tamaños de grano nanométrico y evaluar el esfuerzo de fluencia de cada una de ellas. Se debe determinar el tiempo de molienda de los polvos de cobre para manufacturar las probetas, extruirlas en caliente y finalmente recocerlas para lograr distintos tamaños de grano, con densidad de dislocaciones constante. Las probetas se analizan con SEM para verificar el tamaño de grano y defectos de manufactura, DRX para evaluar el tamaño de cristalita y microdeformación, y con la máquina de ensayos de compresión para determinar el límite de fluencia. Los principales resultados corresponden a que el exponente es igual a 1, coincidiendo con el modelo de Pande y Masumura. La constante a temperatura ambiente es de 2,6Gb, la cual está influenciada por los defectos de manufactura del proceso de pulvimetalurgia, como poros y contaminación con la cápsula de extrusión. El mecanismo predominante es el de apilamiento de dislocaciones, el cual, dado el tamaño nanométrico de los granos, poseen una menor acción en el grano contiguo.

Ingeniero Civil de Minas / Hoy en día, el negocio minero se sitúa en un escenario bastante negativo, producto de una prolongada tendencia a la baja en el precio de los metales. Frente a esto, es de vital importancia potenciar los sectores productivos, en particular la pequeña y mediana minería, donde esta última mantiene un aporte anual a la producción de cobre de aproximadamente el 5.3% del total nacional, lo que se traduce en cerca de 300 kt/año de cobre. Frente a este escenario, se propone la incorporación de una metodología enmarcada en la noción del Mine to Mill, concepto que ha presentado una muy positiva aplicación en los procesos de gran minería en superficie. Para llevar a cabo esta metodología, se trabajó inicialmente con una base de datos con información histórica de tronadura de una mediana mina subterránea operada por medio del método de Sub-Level Stoping. En la base de datos se destacan 7 sectores productivos, que cuentan con información de la operación de tronadura, caracterización de la roca y parámetros del modelo de distribución granulométrica resultante (Gaudin-Schuhmann). A partir de la información de tronadura, se desarrolló un modelo predictivo de granulometría, orientado a la determinación de los tamaños característicos P80 y P100. Dichos modelos, fueron validados por medio de la metodología de Montecarlo para asegurar la aleatoriedad requerida del proceso, siendo aceptados ambos modelos con correlaciones mayores al 99%, error relativo de ajuste del orden del 5% y errores relativos de validación cercanos al 17% y 11% para el modelo de P80 y P100, respectivamente. En base a los modelos desarrollados, se han generado 3 casos de estudio correspondientes a distintas distribuciones de granulometría: fina, intermedia y gruesa. Estos casos fueron combinados a su vez con tres tipos de minerales, clasificados con diversos niveles de durezas. De esta manera, se generaron 9 escenarios de simulación en estado estacionario para una planta con circuito de conminución típico en mediana minería, obteniéndose diferencias en el consumo energético de 18% para minerales duros y -21% con el caso blando con respecto al caso base. Una vez determinadas las variables de operación de mina y planta de cada uno de los escenarios, estos fueron englobados en un contexto de mercado y estructuras de costos de un caso particular de faena de mediana minería, con el objetivo de realizar una evaluación económica, la cual indicó que para el caso de estudio, los casos de granulometría ROM gruesa obtienen mayor beneficio, cerca del 12% por sobre los casos finos, comparándose con el caso base de cada tipo de mineral. Sin embargo, existen casos en que se puede aprovechar el aumento de aproximadamente el 25% de la capacidad de acopio de gruesos con mantenciones a los equipos aguas abajo. De esta manera, se concluye que la metodología planteada y aplicada al caso de estudio, no genera valor económico utilizando el concepto de Mine to Mill, pero se observa la posibilidad de generar flexibilidad operacional y aprovechar las tasas de acopio, en las diferencias de rendimiento, en mejores limpiezas, mantenciones, u otras alternativas que aumenten la confiabilidad de los procesos. Por otro lado, la implementación en alguna otra faena es factible si se conoce la información requerida para realizar la evaluación económica indicada en el presente estudio.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Ingeniero Civil de Minas / El procesamiento de escorias de fusión, mediante molienda y flotación, se inicia con el enfriamiento de la escoria fundida, etapa durante la cual existe sedimentación y coalescencia de gotas de especies de cobre. Como resultado del enfriamiento controlado, precipita y solidifica una fase sulfurada de mata de cobre que se retorna a la operación unitaria de conversión; igualmente se forma una escoria sólida que se envía a molienda y flotación. Es así como la velocidad de enfriamiento determina la generación de distintos productos, en términos de masa y composición. El presente trabajo tiene como objetivo investigar el efecto de la etapa de enfriamiento controlado en el consumo de energía y la recuperación de especies valiosas en el procesamiento de escorias de fusión por molienda y flotación. Para ello, se generaron diversas escorias mediante pruebas de enfriamiento controlado a escala de laboratorio, considerando una escoria industrial de fusión, tecnología Convertidor Teniente, como alimentación. El consumo energético se estudió por medio del desarrollo de tests de Bond y la recuperación de valiosos mediante pruebas de flotación, ambas a escala de laboratorio. Igualmente, se efectuaron simulaciones integradas del proceso molienda-flotación y conjunto fundición, clarificando la operación y la optimización técnica-económica del estudio. En relación al test de Bond, el work index de la escoria de fusión, sin una etapa previa de enfriamiento controlado, fue de 27.88 [kWh/t]. En cambio, las escorias obtenidas por enfriamientos controlados rápido y lento presentaron work index de 18.23 y 17.12 [kWh/t], respectivamente. Lo anterior, sumado a la recuperación másica obtenida durante el enfriamiento controlado representan un ahorro energético, con respecto a la escoria de fusión, de 44.34 [%] para el enfriamiento rápido y de 47.83 [%] para el enfriamiento lento. Respecto a los resultados de las pruebas de flotación, en el caso de la escoria de fusión, sin una etapa previa de enfriamiento controlado y un P80 de 48.4 [μm], se alcanzó una recuperación de cobre de 89.99 [%] con un contenido de cobre en el relave de 1.90 [%]. En cambio en las pruebas de flotación aplicadas a las escorias enfriadas controladamente, se generaron relaves con contenidos de cobre entre 0.59 y 0.40 [%], alcanzando recuperaciones conjuntas de cobre entre 97.23 y 98.11 [%] al considerar las etapas de enfriamiento controlado y de flotación. Finalmente, las simulaciones integradas, considerando la etapa de fusión y de procesamiento posterior de las escorias por molienda y flotación (solo flotación rougher), revelaron que la recirculación de los concentrados rougher de escorias al conjunto fundición, conlleva la necesidad de incorporar algún tipo de combustible en la etapa de fusión para asegurar el balance térmico del reactor.

Este trabajo aborda un análisis experimental de los factores energéticos y mineralógicos en un proceso de molienda de cobre respecto a variaciones en las condiciones de operación. Para ello, se implementó una planta piloto a escala de laboratorio en la que se realizaron experimentos con diferentes porcentajes de sólidos en la alimentación del circuito. Esta planta fue establecida en el laboratorio de Mineralurgia de la PUCP. La metodología se desarrolló para evaluar 3 niveles de porcentaje de sólidos y su influencia en los factores de consumo energético del molino de bolas, tamaño y tasa de producto y Work Index de Operación. Se realizaron estudios preliminares para caracterizar el mineral a moler y se siguió la metodología del Diseño de Experimentos (DOE) para el desarrollo de los ensayos. Tras la recopilación de data y muestras, se procesaron los resultados tanto de manera gráfica como estadística, siguiendo el análisis de varianza propuesto por el DOE. Los resultados mostraron que al disminuir el porcentaje de sólidos de 75% a 66% se puede lograr una disminución en el consumo de energía del molino y un aumento en la tasa del producto; aunque, en contraparte, también un aumento en el tamaño de partículas del producto. La interacción de estos 3 parámetros, relacionados por medio del Work Index de Operación, dio como conclusión que en ambas réplicas el menor Work Index de Operación fue a la concentración de sólidos de 66%; mientras que para la de 70%, fue la mayor. Por otro lado, los resultados fueron comparados con referencias bibliográficas y se verificaron comportamientos similares. Así como, al comparar con el estándar de laboratorio hallado mediante el método de Bond, se reveló que el circuito puede continuar siendo optimizado. El documento concluye en que, si se realiza un compromiso entre bajo consumo energético, pero un mayor tamaño de producto; en una molienda húmeda, de cobrecalcopirita, en circuito cerrado y flujo continuo, evaluado en este estudio, se identificaría como la opción a recomendar el porcentaje de sólidos de 66%.

Ingeniero Civil Electricista / El objetivo del presente trabajo de título es analizar y diseñar un sistema que permita monitorear los costos operaciones de los procesos mineros y controlarlos de forma indirecta a través de la supervisión y manipulación de variables críticas del proceso en estudio. Además el sistema tiene que ser capaz de recolectar automáticamente lo datos relevantes provenientes del sistema de control y de plantas, como también ser capaz de generar reportes con la información generada. Este trabajo se enmarca en el estudio que se realizó en la mina Chuquicamata de la empresa estatal Codelco Chile, en particular en el proceso de molienda semiautógena de la Planta Concentradora. Para el desarrollo de este trabajo se considera una etapa de estudio y recolección de información tanto de la empresa y la industria de las mineras cupríferas como también de los procesos relacionados a la investigación. Posteriormente se analiza los costos operacionales de la Planta Concentradora, relacionando aquellos provenientes de las actividades de la molienda con las variables operacionales críticas. A continuación se realiza un diseño del sistema y la aplicación teniendo en cuenta los requerimientos de los usuarios, en este caso, profesionales y especialistas de la empresa, y las restricciones existentes del sistema de control. Como herramienta de diseño se utiliza UML, que es un lenguaje de modelamiento de sistemas de software. Finalmente se implementan algunos módulos, relacionados con el diseño, de la plataforma RtPM que utiliza actualmente Codelco para la recolección, manejo y repositorio de la información de planta. Como resultado hoy en día la Planta Concentradora posee un diseño de una herramienta de gestión para controlar los costos operacionales de la molienda semiautógena y además posee datos bases que alimenten el sistema. En consecuencia, es posible calcular y generar los indicadores presentados en este trabajo como también aquellos que se consideren a futuro necesarios para apoyar la administración y gestión de los procesos.

Ingeniero Civil Mecánico / Este trabajo de título corresponde a una investigación en la cual se busca mejorar las propiedades mecánicas del cobre. La forma de lograrlo consiste en incorporar una dispersión nanométrica de partículas cerámicas, mediante molienda reactiva, las cuales dificultan el movimiento de dislocaciones y límites de grano. El objetivo de esta memoria es estudiar la influencia de la composición de aleaciones Cu-Mo-C (específicamente Cu - 0%v Mo2 C, Cu - 5%v Mo2 C y Cu - 10%v Mo2 C), sobre el límite de fluencia a temperatura ambiente. Se realizaron moliendas reactivas de 40 y 80 horas, a partir de polvos elementales de Cu y Mo, para luego consolidar los polvos molidos mediante extrusión en caliente. Se determinó la resistencia al ablandamiento de 6 aleaciones en base Cu, empleando microdureza Vickers (300 [g]), a temperatura ambiente. Para cada una de las aleaciones se midió la microdureza de una probeta sin recocer y de otras recocidas durante una hora a 400, 500, 600, 700, 800 y 900 [°C]. Se realizaron ensayos de compresión a temperatura ambiente a una velocidad de 1 [mm/min], para determinar el límite de fluencia de las aleaciones. Se estableció que efectivamente el material que tiene mayor límite de fluencia y mayor resistencia al ablandamiento es el que contiene la mayor cantidad de Mo, lo cual valida la tesis de que se forman precipitados, que mejoran las propiedades mecánicas. Además se estimó el límite elástico mediante el modelo de Besterci, llegándose a resultados muy similares a los obtenidos experimentalmente. Por otra parte, en el caso de las muestras molidas 40 horas se apreció un descenso en la conductividad eléctrica al aumentar la cantidad de molibdeno presente. Así para Cu - 5%v Mo2C y Cu - 10%v Mo2C, obtuve valores de %IACS = 95,2% y %IACS = 85,6%, respectivamente.

Ingeniero Civil Mecánico / Parte importante del trabajo de investigación científica en ciencia de materiales trata sobre el mejoramiento de las propiedades mecánicas de materiales y aleaciones, así como de procesos de manufactura. Uno de los procesos utilizados para este fin es la molienda reactiva de polvos elementales, que permite la generación de materiales compuestos al insertar una segunda fase en una matriz, gracias a la reacción de uno de los polvos con el medio de molienda. En este trabajo se utiliza la molienda reactiva de cobre y titanio en distintos medios de molienda que aporten carbono con el propósito de formar TiC (Carburos de titanio), para luego extruir los polvos obtenidos y generar una aleación de matriz cúprica con dispersoides cerámicos que entorpecen el avance de dislocaciones. Estas aleaciones son posteriormente analizadas para observar el efecto de los medios de molienda en el material final. Para obtener un material de mejores características se diseñó una experiencia que permite estudiar los cambios de propiedades mecánicas en función de parámetros como el tiempo de molienda y el medio de aporte de carbono. Los tamaños de cristalito muestran una tendencia a decrecer mientras se aumenta el tiempo de molienda para todos los medios de molienda. Para todos los medios de molienda se observaron mejores propiedades mecánicas. La tendencia a incrementar dichas propiedades es considerablemente mayor en el hexano que en el tolueno o carbono activado y metanol, llegándose a observar esfuerzos de fluencia dos o tres veces más altos. Estos resultados pueden explicarse, entre otros factores, por una pobre densificación de las muestras realizadas bajo medio de molienda tolueno, y por una menor afinidad a la formación de cerámicos duros a bajo tiempo de molienda para el carbono activado y metanol.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 31/8/2020. / Las posibilidades de incrementar el potencial económico de un proyecto minero incorporando de manera coordinada aspectos de geología, minería y metalurgia ha cobrado especial énfasis en la última década. En este contexto, mediante el ensayo de muestras representativas, la caracterización geometalúrgica permite capturar la variabilidad espacial de ciertas propiedades metalúrgicas consideradas intrínsecas de la roca. Minera Escondida Ltda. emplea modelos geometalúrgicos para sus depósitos y prospectos, estimando espacialmente características metalúrgicas del mineral que soportan los modelos de proceso para: Capacidad de Procesamiento, Recuperación Final y Ley de Concentrado Final. El actual modelo de capacidad de procesamiento corresponde a uno basado en fenómenos, mientras que los modelos de recuperación y ley de cobre en el concentrado final no se encuentran vinculados y son de naturaleza empírica. Por lo tanto, su capacidad de simular diversas condiciones operacionales es limitada. La motivación del presente trabajo es llevar los modelos de Recuperación Final y Ley de Concentrado Final desde su carácter empírico a uno fenomenológico, lo cual permitirá simular de manera integrada las etapas de molienda y flotación, entregando una herramienta adecuada para optimizar el rendimiento del sistema. Usando la información histórica disponible, proveniente de pruebas de flotación rougher cinéticas (cuatro concentrados parciales) fue posible determinar los parámetros del modelo de Klimpel, los cuales son la base de la modelación y capturan el comportamiento de las mezclas minerales en el proceso. El modelo estima de manera satisfactoria el comportamiento mensual de la Concentradora Laguna Seca para un periodo de siete años. Las simulaciones de T80max y P80 presentan un coeficiente de variación del 6% en relación a la información planta, mientras que recuperación final y ley de concentrado final muestran coeficientes de variación de 2% y 6%, respectivamente. La modelación basada en fenómenos para la etapa de flotación fue relacionada al modelo de conminución, permitiendo simular de manera integrada la respuesta del sistema molienda flotación frente a cambios en el tonelaje de entrada, mostrando que es posible determinar el rendimiento del proceso a partir de atributos metalúrgicos deducidos a escala de laboratorio. Todo el desarrollo se realiza empleando la información que se genera durante el ciclo anual de actualización del modelo Geometalúrgico y dado que este enfoque no requiere un cambio profundo en la metodología de trabajo, tiene un alto potencial de ser desarrollado e implementado como una herramienta de uso rutinario al interior de la Compañía.