Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de memoria tuvo como objetivo proponer un diseño preliminar de planta de producción de cobalto a partir de relaves de cobre. Para ello, se llevó a cabo una revisión del estado del arte de los procesos de producción de cobalto en el mundo y de la información disponible sobre los distintos depósitos de relaves de cobre existentes en Chile. A partir de esta información, se analizaron depósitos con contenidos altos de cobalto y estabilidad en la composición, seleccionándose el depósito Hamburgo de Minera Escondida como caso de estudio, por ser el depósito no activo con mayor contenido de cobalto (7.840 t Co aproximadamente). Se fijó como caso base una extracción a 12 años del contenido total del relave, con un procesamiento de aproximadamente 104.700td^-1, en una operación continua 24/7, para producir aproximadamente 2 td^-1 de hidróxido de cobalto (Co(OH)2), como producto de valor. El proceso constaría de 15 operaciones unitarias, divididas en dos grandes partes: concentración e hidrometalurgia. La primera incluye la etapa de flotación en 14 celdas de 200 m^3 cada una, la filtración y espesado del concentrado obtenido, y la tostación de este en un reactor de lecho fluidizado de 5.190 t. La segunda contempla la lixiviación en un reactor continuo de 7,4 m^3, una extracción por solvente de dos etapas en mezcladores-sedimentadores de 7,3 y 17 m^3 respectivamente, la obtención de precipitado de Co(OH)2, y su posterior secado en una cámara spray de 3,7 m^3. Además, se requerirían 2 espesadores con áreas de 1.620 y 160 m^2, y 4 filtros de áreas de entre 96 y 164 m^2. Los equipos dimensionados serían en su mayoría técnicamente factibles de implementar, a excepción del tostador y los reactores de purificación final de producto, los cuales estarían sobredimensionados y requerirían ajustes en sus condiciones de operación para tener dimensiones más adecuadas. La planta generaría 186.000 td^-1 de relaves, magnitud representativa de la mediana minería, además de flujos menores de ripios de lixiviación y precipitados (hidróxidos) de metales. También, se generan cerca de 554.000 m^3 h^-1 de gases de tostación procesables para obtener ácido sulfúrico y una corriente de orgánico cargado en cobre para stripping y electroobtención de cátodos de cobre. A modo de conclusión, es posible recuperar cobalto a partir de relaves de cobre mediante el proceso propuesto, aunque las leyes del depósito escogido son muy bajas para su actual aprovechamiento económico. Sin embargo, el proceso podría ser aplicable a minerales de cobalto con mayor ley, pudiéndose obtener mayores flujos de producto, y con la oportunidad de generar subproductos de valor como ácido sulfúrico o cátodos de cobre.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 24/3/2020. / Ingeniero Civil Químico / Anualmente, la gran minería chilena genera millones de toneladas de material de desecho denominado relave, disponiéndolos en tranques acondicionados para este propósito. Se espera un aumento progresivo en el volumen de este residuo, puesto que las leyes de los yacimientos son cada vez más bajas. Esto ha motivado al Centro de Investigación JRI (CI-JRI) a fabricar un modificador reológico capaz de disminuir el área de depósito utilizada por los relaves. En el marco de este proyecto, se exhibe la presente memoria, la que tiene como objetivo principal diseñar el proceso de fabricación industrial de los nuevos reactivos y realizar una evaluación técnica - económica de la planta. Se definieron tres casos bases distintos, para abastecer a tres mineras de distintos tamaños. De esta forma se diseñó la planta para tres capacidades diferentes; 1.800 [Ton/año], 10.500 [Ton/año] y 22.800 [Ton/año]. El diseño del sistema productivo contempla una planta ubicada en Calama e instalaciones en faena. Estas últimas tienen el propósito de suministrar dosificadamente el aditivo, incorporándolos al relave durante su espesamiento, transporte o depósito. En relación al capital necesario para tratar 10.500 [Ton/año], se estimaron los costos de inversión y los costos operacionales, tanto para la producción simultánea de todos los aditivos estudiados (planta multiproducto) como para la fabricación individual de estos. En el caso de la planta multiproducto, se estimó una inversión de 60.630 [M USD] (miles de dólares) y un gasto anual de 20.130 [M USD], mientras que en 5 de los 6 aditivos analizados se obtuvieron inversiones entre los 5.330 y 7.550 [M USD] y costos operacionales entre los 1.770 [M USD] y 4.430 [M USD]. Para el último aditivo, se calculó una inversión aproximada de 31.900 [M USD] y un gasto operacional de 8.100 [M USD]. Se realizó una evaluación económica de los casos mencionados anteriormente, obteniéndose el Valor actual Neto de estos. Para la planta multiproducto se calculó un valor de 49.110 [M USD], mientras que para los aditivos individuales se tuvieron cifras entre los 9.270 [M USD] y 12.800 [M USD]. Sólo para el aditivo con el mayor costo operacional y de inversión se tuvieron pérdidas, ya que su Valor Actual Neto fue de -13.680 [M USD]. El análisis de sensibilidad del proyecto mostró que este depende principalmente del costo de materias primas, equipos y traslado de productos, por lo que se recomienda estudiar más a fondo el emplazamiento final de la planta. Finalmente, se sugiere realizar una evaluación ambiental del proyecto, descartar los aditivos con bajo rendimiento y llevar a cabo pruebas a escala piloto con el fin de cuantificar la disminución en la superficie de deposición de relaves.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / Este trabajo aborda el problema de escasez de agua e impacto ambiental de los relaves mineros, temas que han trascendido a nivel país, lo que queda demostrado al ser incluidos los relaves como un núcleo central en la discusión de la hoja de ruta de la minería 2035 o roadmap minero , desarrollado por el programa Alta Ley de Corfo en conjunto con el Ministerio de Minería. Se presenta una alternativa de tratamiento de relaves que permite mejorar la recuperación de agua desde los relaves mineros y generar un menor impacto ambiental que los sistemas tradicionales de depositación de relaves. Se analizan las alternativas de filtrado más usadas en relaves en Chile y el mundo, que corresponden a filtrado de banda y filtrado de prensa con placas verticales. Existe un paradigma respecto de los relaves filtrados, asumiendo de forma muy simplista que presentan altos costos de inversión y operación, además de presentar una compleja operación y dudosa disponibilidad, por lo que se descartan fácilmente de las evaluaciones. Se propone una alternativa de evaluación que compara un sistema con relaves espesados, que es la tecnología más usada por los proyectos en la actualidad, versus un sistema con relaves filtrados con filtros de prensa de placas verticales, considerando en ambos casos abastecimiento de agua de mar en distintas cantidades en función del requerimiento de cada caso. Como la diferencia entre ambos casos viene dada por la cantidad de agua de mar que requiere cada caso, se analiza 4 alternativas de ubicación de la planta concentradora a distintas distancias de la costa y elevaciones sobre el nivel del mar. El resultado indica que a partir de los 50 km de la costa y una elevación de 1.100 msnm se hace más atractivo el proyecto con relaves filtrados que con relaves espesados. Respecto de la regulación actual se puede decir que es deficiente y no aborda bien los relaves filtrados, por lo que se recomienda realizar una actualización mediante mayor investigación y revisión de la normativa internacional. Ambientalmente se puede decir que los relaves filtrados generan un menor impacto potencial que las otras formas de depositación de relaves, sin embargo, existe un aspecto que puede llegar a ser crítico, que es la generación de material particulado. Finalmente se analizó un caso de negocio, mediante un sistema BOT, donde alguna empresa proveedora de filtros pueda desarrollar un proyecto de relaves filtrados que considere ingeniería, suministro, construcción y operación de una planta de filtrado y la empresa minera aporte los relaves y pague una tarifa por el agua recuperada.

Tesis para optar al grado de Magíster en Administración / Autores no envían autorización, para ser publicada en el Portal de Tesis Electrónicas de la U. de Chile. / obar Valenzuela, Pablo [Parte I Análisis estrátegico y de mercado], Venegas Padilla, Tiburcio Antonio [Parte II Análisis organizativo - financiero] / Los relaves mineros son un problema latente para el medioambiente. Si no se considera un manejo posterior a su abandono, pueden ser fuente de diversos inconvenientes de salud para las comunidades aledañas, ya que pueden incidir negativamente en la flora, fauna y cursos de agua disponibles del lugar donde estén insertos. Esto se debe a que aumentan su incidencia negativa por: actividad eólica, lo que provoca inhalación directa de los contaminantes; eventos climáticos lluviosos, que contaminan el agua de riego con la posterior ingesta de alimentos contaminados; movimientos telúricos, que infiltran contaminantes a napas subterráneas, entre otros eventos naturales. La empresa FitoMine tiene por objetivo resolver esta necesidad que tienen hoy las empresas mineras, de manejar adecuadamente los depósitos de relaves provenientes de sus operaciones, con una visión de futuro que cumpla con la actual legislación minera y que vaya aún más allá, generando una propuesta de valor sustentable para la industria en Chile. Este plan de negocios, se enfoca en aportar una solución integrada de gestión y de innovación tecnológica, para la mitigación y manejo medio ambiental de estos depósitos, a través de la técnica de fitoestabilización, que consiste básicamente en la implantación de especies arbóreas nativas en los depósitos terminados (no activos). La fitoestabilización utiliza especies vegetales nativas capaces de resistir y sobrevivir en suelos con altos niveles de metales, con el fin de estabilizar física y químicamente sustratos ricos en metales como es el caso de los depósitos de relaves. Esta opción, al compararse a la tradicional vitrificación o cementación, tiene notables ventajas en cuanto a servicios ambientales y eco sistémicos, pues genera belleza paisajística; aumento de áreas verdes, que con el tiempo se pueden usar para recreación; mayor captura de CO2, recuperación de la cobertura vegetal y hábitats de flora y fauna, generando valor para los clientes, trabajadores y comunidades. Este aspecto es fundamental, dado que los nuevos desarrollos mineros, están y seguirán estando fuertemente condicionados por el trabajo conjunto con las comunidades, otorgando grados cada vez mayores de asociatividad. En este estudio, se muestran las condiciones para la creación de esta empresa, dado el ambiente del mercado y los factores externos complementarios. Especialmente relevante es el marco legal, que obliga a las mineras a dar manejos sustentables a sus operaciones, incluyendo el manejo final y cierre de los tranques de relaves. El servicio ofrecido, considera el estudio de la zona de los relaves e identificación de las especies arbóreas nativas, evaluación del rendimiento de las especies escogidas, plantación de árboles y mantención por los primeros años. Mediante un trabajo riguroso y responsable, se pretende que FitoMine sea reconocida como la empresa líder y de mayor prestigio en fitoestabilización de tranques de relave en Chile. En el estudio se ha determinado, que esta es una buena oportunidad de negocio, en un entorno propicio para su implementación, arrojando valores de TIR de 35.1%, VAN sobre los $1.853 millones, muy positivos avalando su retorno. Un aspecto relevante, es el nivel de capital financiero necesario para iniciar la operación ($600 millones), que estimamos es el principal riesgo para su lanzamiento. La generación de proyectos dependerá en gran medida del acercamiento directo a los ejecutivos del área de sustentabilidad de los potenciales clientes, aportando una solución integral a los requerimientos de cierre de los depósitos de relaves.

Ingeniero Civil Mecánico / Para lograr el transporte de relaves en la minería del cobre a través de la accidentada geografía del norte de Chile, en algunos casos se opta por utilizar una configuración de canaletas y cajones disipadores. El propósito de los cajones es amortiguar caídas bruscas de elevación y cambiar la dirección del flujo. Estos sistemas de transporte en canaletas y cajones disipadores han sido estudiados en las últimas décadas obteniendo una metodología de diseño medianamente probada, que es el resultado de la experiencia adquirida en proyectos desarrollados en Chile. Sin embargo, la mayoría de estos estudios y los datos obtenidos son de carácter privado y no son del todo generalizables, dependiendo cada caso de las condiciones de operación y las características del relave a transportar. Se cuenta con datos de un cajón que presentó fallas en el pasado debido al desgaste acelerado provocado por un mal diseño. El desgaste es un tema fundamental a la hora de diseñar estos sistemas, debido a las características abrasivas del relave. Se quiere estudiar más en profundidad la fluidodinámica detrás del funcionamiento de este tipo de cajones, y en este contexto, una metodología que viene siendo desarrollada con gran fuerza en el último tiempo es la simulación computacional, la cual será aplicada en este trabajo. El objetivo del presente trabajo de título es analizar, mediante la simulación fluidodinámica computacional, el flujo de relaves de minería en un cajón disipador de canaleta, y su relación con el desgaste en las paredes. Para esto, se utilizará el software comercial CFX 14.0, parte de la suite ANSYS. Se generará un modelo 3D del cajón a estudiar, se realizará un análisis de sensibilidad de mallado y se simulará para cuatro caudales de operación distintos. Se analizarán los datos obtenidos, poniendo énfasis en variables de interés como la trayectoria del chorro, el campo de velocidades del relave y los esfuerzos de corte y presiones, tanto en el fondo como en las paredes del cajón. Se espera encontrar condiciones propicias para la aparición de desgaste acelerado, como altas velocidades y concentración de esfuerzos de corte cerca de la zona de desgaste observada en la realidad. Además, se propondrán modificaciones al diseño de acuerdo a los resultados y se simulará para las mismas cuatro condiciones de caudal que el caso base. Finalmente, se concluirá respecto de la fluidodinámica detrás de la disipación del chorro dentro del cajón estudiado y su vinculación con el desgaste observado, y de la efectividad de las modificaciones propuestas para este caso.

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.

Ingeniera Civil Eléctrica / La presente memoria de titulo explora el potencial de generación eléctrica existente en la Gran Minería del Cobre, sobre la base de “Recuperación Energética” a partir de fuentes cinéticas y térmicas presentes en sus procesos, considerando para ello el incremento en la aplicación de iniciativas ya existentes como la exploración de nuevas opciones. Lo anterior, se enmarca en la consciencia del impacto que la Minería Nacional tiene sobre la matriz energética país y sobre las condiciones medioambientales. En términos específicos, el estudio atiende el análisis en torno a la factibilidad técnico-económica de la generación eléctrica a partir del flujo de relaves, tanto desde la aplicación de la generación mini hidráulica como de la generación mecánica a partir de correas regenerativas, en nueve faenas de las principales compañías mineras cupríferas nacionales. El análisis considera la proyección operacional de ambas soluciones, la evaluación económica durante su vida útil, las potenciales fuentes de financiamiento y los modelos de negocio asociados. Los resultados establecen que el aporte de la solución mini hidráulica a la demanda local es muy bajo (<1% del consumo de cada minera), presentando una TIR negativa y tiempos de recuperación de inversión muy altos que inviabilizan la solución desde un punto de vista financiero. La principal causa radica en los costos de recambio de piezas reforzadas de las bombas por concepto de desgaste, costo que no es amortizado por el ahorro de energía y los ingresos derivados de los bonos de carbono. En contraste, se establece que la implementación de correas regenerativas es más efectiva, tal que los niveles de generación se sitúan entre un 0,2% y un 12% de las demandas locales, habilitando el autoabastecimiento en 5 de las faenas estudiadas. Estos proyectos recuperan su inversión en periodos entre 7 a 10 años con una tasa de descuento del 6% y una TIR15 años que oscila entre el 8 y 20% (valores que son sensibles al nivel de la inversión y configuración de la correa).

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGÍSTER EN ADMINISTRACIÓN / Carrera Radic, Patricio, [Parte I], Muñoz Oyarzún, Juan, [Parte II] / Todas las compañías de la gran minería del cobre cuentan con plantas de conminución1 seca (Chancado primario, secundario, terciario) que son generadoras de polvo y derrames de mineral que, en caso de no ser controlados, provocan discontinuidades operacionales y pérdidas de producción. Se correlacionan condición de aseo y disponibilidad de la planta. La necesidad de controlar el polvo acumulado y los derrames y una política transversal dirigida a concentrar su capital humano propio en actividades y funciones asociadas a su core bussines, conducen a que las compañías contraten servicios externos para la realización del aseo industrial en tales plantas. En estos contratos siempre existen brechas entre lo contratado y lo recibido, es decir, la calidad o los esfuerzos realizados por el prestador de servicio distan de lo contratado o esperado por el cliente o mandante, con dificultades para cuantificar la correlación servicio de aseo con la disponibilidad de la planta. Plant Inspection & Improvement SpA (PI&I SpA) responde a un modelo de negocios consistente en un servicio de inspecciones técnicas enfocado en mejorar la productividad de plantas de chancado, a través del incremento de la disponibilidad de sus equipos y sistemas productivos, mediante la maximización del rendimiento de sus contratos de aseo industrial. Inspecciones técnicas con la perspectiva de una extensa experiencia en plantas de chancado y contratos de aseo industrial sumado a un modelo de gestión maduro y sustentado en una plataforma robusta de tecnologías de información otorgarán al cliente un control completo de su planta en cuanto a aseo industrial. Es un servicio diferenciado, no disponible en el mercado, sin competidores directos y vinculados a una industria minera creciente, que debe encontrar disposición a pagar por parte del cliente. Comenzando por las regiones de Tarapacá y Antofagasta se espera lograr al menos 6 contratos en 5 años. Con una tarifa mensual que es función del tamaño de planta y de la envergadura del contrato a inspeccionar. Financieramente, los indicadores claves del proyecto son: Indicador Valor VAN $ 176.053.103 TIR 33.6% PayBack 4.12 años TD 16,9% Tabla N°1: Indicadores Financieros Proyecto. En síntesis, una iniciativa que genera una nueva necesidad en un mercado importante, con buenos indicadores financieros y de riesgo, lo convierten en un proyecto potencialmente exitoso y atractivo.

La reología de suspensiones concentradas es un tema complejo tanto en la experimentación como en la teoría. La correcta caracterización de estas mezclas es un campo de investigación activo que tiene gran relevancia científica e industrial y donde la aplicación de la mecánica matemática permite desarrollar diseños de ingeniería más seguros y eficientes. El presente Trabajo de Título es un estudio teórico dividido en dos secciones, ambas en el marco de la reología aplicada a relaves mineros. La primera parte está dirigida al estudio de la construcción adecuada de la curva reológica de un material a partir de mediciones experimentales obtenidas utilizando un Reómetro de Cilindros Coaxiales. El procedimiento matemático involucrado se denomina Problema Inverso de Couette y en esta Memoria se prueba que es un problema mal puesto en el sentido de la estabilidad. Además, se revisan distintas estrategias que han sido utilizadas históricamente para buscar soluciones numéricas, a saber, la aproximación newtoniana, la norma DIN, la fórmula de Krieger y Elrod, la fórmula de diferencias finitas y la regularización de Tikhonov. Estos métodos de aproximación fueron implementados computacionalmente para ser aplicados tanto al estudio de modelos teóricos como a información experimental de relaves. En general, los resultados obtenidos fueron muy similares para todas las suspensiones de variada concentración de sólido que se analizaron. En la segunda parte de esta Memoria se propone un modelo reológico original que da cuenta de la compleja fenomenología observada a partir de las curvas construidas en la sección anterior. El comportamiento tixotrópico que se desprende de los experimentos sugiere la existencia de un parámetro de microestructura cuya variabilidad temporal con- trola la superposición relativa entre un régimen viscoelástico inicial y un comportamiento posterior viscoso tipo Bingham. El modelo resultante es de difícil empleo dada la gran cantidad de parámetros libres. Mediante la integración de los ensayos reológicos Vane y los de cilindros coaxiales es posible reducir el problema a la estimación numérica de sólo una o dos constantes. La validación de este modelo se lleva a cabo contrastando con amplia información experimental. Para el rango de datos estudiados, se observa en todos los casos un ajuste satisfactorio y resultados consistentes físicamente.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / 06/07/2020