Geóloga / Chile es un país minero, destacado por ser uno de los mayores productores de Cu en el mundo, los cuales provienen de yacimientos explotados principalmente en la 2°, 3° y 4° Región. Sin embargo, como consecuencia de esta explotación del mineral se producen los relaves, los cuales a la fecha noviembre de 2016 SERNAGEOMIN ha visitado y muestreado 605 depósitos de relaves, de los cuales 100 están activos, 266 inactivos y 239 abandonados. En este trabajo se analizan y estudian alrededor de 12 elementos químicos considerados como estratégicos por la Unión Europea (2014) con el fin de determinar si existe o no una potencial fuente de elementos traza de valor en los relaves chilenos. Sumado a estos 12 elementos, se suman algunos encontrados en concentraciones interesantes en los relaves de Chile. Es por esto que este trabajo pretende entregar una metodología para la caracterización de la génesis y distribución de estos elementos traza categorizados como críticos por la Unión Europea en conjunto con algunos elementos que se encuentran en concentraciones interesantes en los relaves chilenos. Para ello en primera instancia se hace un análisis del catastro de relaves realizado por SERNAGEOMIN, el cual entrega los resultados de los análisis químicos realizados a todos los relaves chilenos. Esta primera fase entrega información acerca de la distribución de estos elementos traza, y como se relacionan con otro elementos u óxidos mayores En conjunto con estos datos se realiza una compaña de terreno en la cual se muestrean 7 relaves distintos. A estos relaves se les hace un análisis químico y mineralógico. Por tanto, los resultados de los análisis químicos se comparan con los obtenidos por Sernageomin para comprobar la congruencia a nivel regional como local, y esta información se contrasta con los análisis mineralógicos en busca de una relación entre ambos análisis para encontrar la génesis de los elementos seleccionados, respaldados a la vez por la bibliografía recopilada. Por lo tanto, se concluye que en los relaves de la 3° y 4° Región ubicados dentro de la Franja Ferrífera las REE (principalmente La, Ce, Nd, Pr) se encuentran asociadas al apatito, el Co a la pirita y posiblemente hematita, el Cr y Ge a la hematita, y el Ga a minerales como las micas (especialmente biotita) y feldespato potásico. Lo cual atribuye un potencial económico a estos depósitos de relaves. Además, elementos con concentraciones interesantes como el Ba y Rb pueden ser encontrados en minerales como feldespato potásico, sericita y biotita, y el V posiblemente en óxidos de hierro como la hematita; lo cual puede incrementar el potencial económico de estos depósitos de relaves. / Programa Tecnológico Estratégico "Recuperación de elementos de valor en depósitos de relaves" de Corfo, Código 16PTECME 66527

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva. Ingeniero Civil de Minas / El manejo de relaves es un tema crucial en minería por el impacto ambiental y los riesgos asociados a largo plazo. Además, el manejo de éstos dentro de la mina implica el uso de sistemas de bombeo que pueden enfrentar detenciones y fallas por cambios en su reología. Por lo anteriormente expuesto, se hace necesario establecer un control sobre la reología de relaves, con el objetivo de tomar acciones que eviten o mitiguen cambios bruscos de ésta y sus efectos adversos. El objetivo de este trabajo es cuantificar reológicamente la incidencia del contenido de sólidos en volumen, contenido de arcillas (filosilicatos) en la fase sólida y tamaño de partículas en la viscosidad y límite de fluencia de relaves ricos en filosilicatos. Además, se evaluó el uso de técnicas de caracterización avanzada de minerales como herramienta de apoyo para el control predictivo de la reología de relaves. El trabajo desarrollado se enmarca en el proyecto Innova-Corfo CSIRO-CHILE 10CEII-9007 desarrollado por CSIRO-Chile y el Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile. Se realizaron 108 experimentos de reometría sobre relaves con diferentes contenidos de sólidos, arcillas y granulometría de fase sólida, para luego ajustar los resultados a modelos reológicos de Bingham. Posteriormente se ajustaron modelos de regresión lineal para la viscosidad y límite de fluencia de relaves, que consideran como variables explicativas las siguientes: contenido de sólidos en volumen (entre 25% y 40%), contenido de arcillas (filosilicatos) en la fase sólida (0% - 25%), tamaño de partículas (d80 entre 43.79µm y 86.43µm) y tipo de arcillas (caolinita y montmorillonita). Dichos modelos fueron luego evaluados con información obtenida de técnicas de caracterización avanzada (QXRD, análisis hiperespectral en HyLogger3 y granulometría por difracción láser) y se evalúa la calidad del ajuste. Los modelos de regresión obtenidos poseen una buena calidad de ajuste sobre la viscosidad y límite de fluencia (R2>0.9). Posteriormente, su implementación con información obtenida de técnicas de caracterización avanzada entregó resultados que muestran una sobreestimación de la viscosidad y límite de fluencia, debido a la detección de contenidos mayores a los reales de filosilicatos. Se determinó que la influencia del pH es fundamental en el comportamiento de relaves con filosilicatos, pues regula la formación de estructuras en estos minerales, afectando de gran manera la viscosidad y límite de fluencia de las suspensiones. Esta propiedad debiese ser considerada como una variable explicativa en futuros trabajos. Se puede concluir que las variables propuestas como determinantes del comportamiento reológico de relaves ricos en filosilicatos efectivamente son útiles para estimar con buena precisión la viscosidad y límite de fluencia de éstos, haciendo posible la implementación de sistemas de control predictivo de la reología de relaves a partir del uso de técnicas de caracterización avanzada de minerales.

Ingeniero Civil / En el presente trabajo de título se desarrollaron metodologías para determinar propiedades de suelos parcialmente saturados mediante un equipo triaxial fabricado por GDS Instruments. Una vez establecido el procedimiento correcto, se redactaron manuales que detallan el uso del equipo triaxial para implementar tres distintos ensayos geotécnicos: ensayo triaxial convencional, determinación de la curva característica suelo-agua y ensayo triaxial de suelos parcialmente saturados. Inicialmente, se llevaron a cabo ensayos triaxiales convencionales en el equipo GDS Instruments y en un instrumento equivalente marca Humboldt, con el objetivo de establecer el correcto desempeño del primero, y a su vez, analizar el comportamiento saturado de una arena de relaves. Dicho material, corresponde a la fracción gruesa de un relave integral, con un bajo contenido de finos no plásticos. Se utilizaron probetas confeccionadas por el método de apisonamiento húmedo (wet tamping), a densidades relativas del 40% y 60%; ensayadas a confinamientos isótropicos efectivos de 1, 2 y 4 kgf/cm2, en condición drenada y no drenada. Posteriormente, se ejecutó un primer ensayo parcialmente saturado, correspondiente a la determinación de la curva característica suelo-agua, también denominada curva de succión, que relaciona el contenido de agua en la muestra de suelo, con la succión matricial generada. Se utilizó una probeta fabricada por apisonamiento húmedo, a una densidad relativa del 60% y confinada isotrópicamente a 1 kgf/cm2. Los resultados experimentales fueron comparados con un modelo teórico desarrollado por Fredlund et al. (2002), desarrollado a partir de la curva de distribución granulométrica del material. Por último, se efectuaron ensayos triaxiales parcialmente saturados drenados, utilizando una muestra armada por apisonamiento húmedo a una densidad relativa del 60%. Las muestras fueron sometidas a confinamientos isótropicos de 1, 2 y 4 kgf/cm2 y a una succión matricial de ua-uw = 0,02 kgf/cm2 y 0,2 kgf/cm2, constante durante la etapa de aplicación del esfuerzo desviatórico, cuya duración se estableció en 2 días y 12 hrs, para asegurar el drenaje de las presiones de poro. Los ensayos triaxiales en las muestras parcialmente saturadas de la arena de relave, arrojaron resistencias mayores a las determinadas en las muestras saturadas. Como consecuencia, se puede anticipar que evaluar el comportamiento geomecánico de suelos con saturación parcial, puede resultar favorable para el diseño de tranques de relave.

Ingeniero Civil / La contaminación de sistemas fluviales, particularmente ríos con lechos de grava, genera múltiples efectos tanto sobre la sustentabilidad de las formas de vida como sobre el régimen sedimentológico y comportamiento hidráulico natural del río. En las últimas décadas han sido diversos los accidentes que ha sufrido la industria de la minería; la rotura de presas de relave tiene directa relación con la contaminación de ríos con lechos de grava. La naturaleza cohesiva de los sedimentos de tranques de relave los hace sumamente nocivos para sistemas fluviales, sumados a los distintos metales pesados que poseen y los largos tiempos de permanencia en los lechos de ríos sobre los que han sido depositados. El objetivo principal del presente trabajo de título es estudiar experimentalmente la respuesta de un canal con lecho de grava bajo presencia de contaminación de relaves mineros, obteniendo un primer acercamiento a los fenómenos de transporte de sedimentos que se desarrollan en sistemas fluviales de este tipo. El estudio se basa en el desarrollo de una serie de experiencias de laboratorio para obtener información necesaria para caracterizar y describir el transporte de sedimentos en la columna de agua, la intensidad de la turbulencia del flujo y estratigrafía depositacional del lecho. Las experiencias se desarrollaron en un canal de acrílico de sección cuadrada de 30 cm de ancho y un largo de 12 m, el que se encuentra ubicado en el Laboratorio de Hidráulica Francisco J. Domínguez, en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile. Sobre éste y en el inicio se ubica una tolva consistente en un tornillo sin fi n que vierte relaves mineros arti ciales fabricados manualmente en base a relaves naturales. Dentro del canal se construye en cada experimento un lecho de grava con un D50 = 0:45 mm. La tolva vierte el sedimento al canal a distintos gastos s olidos de entrada. El per l de velocidad del flujo en la zona estudiada se registra a través de la técnica PIV, por otra parte, el per fil de sedimentos se registra con un arreglo de cámaras fotográ ficas localizadas longitudinalmente, mientras que la concentración del sedimento en suspensión se mide con una instrumentación desarrollada por técnicos especializados. Los resultados muestran una dependencia entre la granulometría de los relaves arti ficiales y el tipo de arrastre que se genera para las condiciones del flujo. Además, se corrobora que no existe arrastre de fondo a lo largo del canal, debido a que operan fenómenos electroquímicos y de adsorción entre las partículas del sedimento vertido y el lecho de grava que impiden que estas se despeguen del fondo y sean transportadas por el flujo. Se calcula el arrastre de sólidos en suspensión y se veri fican las curvas de Rouse de concentración de sedimentos en suspensión. Se desarrollan parcialmente formas de fondo incompletas, tanto meso como microformas. / Esta memoria cuenta con el financiamiento del Proyecto Fondecyt 1140767

La minería es una de las actividades económicas más importantes de nuestro país. Las pastas de relaves son los principales desechos generados por las faenas mineras, y su disposición suele ser un problema complejo para esta industria. En general, estas pastas tienen un comportamiento reológico no-Newtoniano, tipo plástico de Bingham. Esta memoria de título aborda el problema del comportamiento hidráulico de las pastas de relaves al fluir sobre una superficie inclinada. Las pastas son representadas por mezclas de bentonita con agua, las que se comportan como un plástico de Bingham. Se experimentó con una descarga puntual sobre un plano inclinado, en una instalación experimental especialmente diseñada para este estudio, ubicada en el Laboratorio de Hidráulica del Departamento de Ingeniería Civil. Previo a los experimentos, los lodos bentoníticos fueron caracterizados reológicamente, en ensayos realizados en las dependencias de la empresa Brass Chile S.A., determinándose sus parámetros reológicos, en función de la concentración de bentonita. Los experimentos cubrieron cinco concentraciones de bentonita, cuatro pendientes del plano, y cuatro caudales, sumando alrededor de ochenta experiencias, registrándose perfiles longitudinales y transversales de altura, y el ancho máximo alcanzado por el escurrimiento. Los perfiles fueron determinados a partir de la variación que presenta la intersección de un plano de iluminación láser con la superficie libre, respecto al fondo. El procesamiento y posterior análisis de los resultados permitió identificar las leyes de resistencia del flujo, tanto para la condición estable como con la presencia de ondas rodantes, resultando en una relación entre el número de Froude y el número de Reynolds, este último caracterizado a partir de una viscosidad equivalente, la que incorpora el esfuerzo de fluencia y el coeficiente de consistencia. Se encontró que la condición de inestabilidad está bien representada por el criterio de Coussot. También se determinó que el ancho máximo alcanzado por el flujo escala con la altura máxima de la sección.

Ingeniero Civil Matemático / El primer objetivo de este trabajo es desarrollar un algoritmo que resuelva la EDP asociada al modelo de Bingham, en un dominio particular, una canaleta. La dificultad se centra en que este modelo introduce una no linealidad al problema. Como segundo objetivo, una vez obtenido este algoritmo, se quiere validar usando mediciones obtenidas mediantes experimentos sobre fluidos que se cree se comportan como el modelo de Bingham indica. Con esto en mente, se estudia el modelo de Bingham y problemas asociados equivalentes en formulación débil. Esto permite concluir características de las soluciones y también encontrar un algoritmo, que nace de la formulación del problema como punto silla. El algoritmo resuelve la no linealidad de las ecuaciones de Cauchy mediante una simplificación nacida de la geometría especial de las canaletas, y la no linealidad de Bingham mediante un astuto algoritmo iterativo debido a Glowinski, que resuelve en cada paso un problema lineal. Se utilizó Matlab para el desarrollo de los algoritmos puesto que debemos utilizar matrices y operaciones de matrices de forma repetida, y Matlab está optimizado para ello. Una vez obtenido un algoritmo, se usan los datos de la tésis de Jorge Martínez, para validar el modelo, y reobtener algunos datos intrínsecos del fluido, a saber, su tensión de fluencia $\tau$ y su viscosidad $\mu$ y compararlos con las versiones obtenidas experimentalmente. Esto se hace mediante una minimización de cuadrados de la diferencia entre datos locales de la velocidad y la solución obtenida por el algoritmo.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / La minería en Chile presenta muchos desafíos en el área de la ingeniería, y uno de ellos es el comportamiento de relaves y concentrados minerales durante el transporte de los mismos a través de canaletas o tuberías. En el caso de los sistemas de transporte por tuberías, cuando hay detenciones de la impulsión la velocidad media de la fase líquida es nula, produciendo la sedimentación del material sólido, el que genera un lecho en el fondo de los ductos. En particular, este proceso de sedimentación tiene una serie de características distintivas producto de la topografía por donde se instalan las tuberías y por los diferentes tamaños y/o concentraciones de las partículas presentes en la mezcla.\\ El presente trabajo, de carácter experimental, está orientado en esclarecer el efecto del contraste de diámetros y concentraciones de mezclas bi-dipsersas en la formación de lechos. También se ha estudiado el efecto de la pendiente del fondo en las características de sedimentación. El estudio experimental se realizó en el laboratorio de Hidráulica Francisco Javier Domínguez del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile. Los experimentos se realizaron en un conjunto de cajas de fondo horizontal o inclinado, situadas dentro de un cuarto oscuro. Dentro de estas cajas se realizaba la mezcla de glicerina diluida en agua con partículas de vidrio a distintas concentraciones y diámetros. Mediante una cámara y un sistema de iluminación apropiado, fue posible capturar fotos cada 1 y/o 3 minuto, por varias horas. Producto de las diferentes intensidades de luz en las imágenes se determinaron las alturas de sedimentación con sus respectivos tiempos.\\ Comparando los resultados experimentales de concentraciones finales de cada capa formada en el proceso de sedimentación ($\phi_{sed,ij}$), con los teóricos obtenidos por Stamatakis \& Tier (1988), se determinó que la teoría es válida para rangos de $d_2/d_1<6.44 $ y $\phi_1/\phi_t<0.8 $ (subíndice 1 corresponde a finas y 2 a gruesas). La diferencia entre los resultados experimentales y dicho modelo para $d_2/d_1<6.44 $ y $\phi_1/\phi_t>0.8 $ se explica, mediante argumentos de escala, por la presencia de la difusión hidrodinámica entre las fracciones. Este efecto genera un aumento del 45\% de partículas finas en la capa inferior, en comparación con la obtenida teóricamente. Además para valores de $d_2/d_1>6.44 $ ocurre un fenómeno de percolación que modifica la composición del primer lecho sedimentado, independiente de las concentraciones de partículas. Se determinó que es posible modelar la percolación de finas a través de un medio formado por gruesas, cómo una sedimentación de partículas finas en un medio equivalente. Finalmente mediante un análisis de balance de masa, se logró modelar la variación del lecho de partículas finas, como también el comportamiento de las concentraciones de partículas finas que van percolando

Memoria para optar al título profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / Los sitios potencialmente contaminados en Chile han constituido un problema que crece en conjunto con la industrialización del país, y particularmente en el sector minero nacional. Hoy en día, algunas de estas faenas mineras se encuentran en estado de abandono quedando a merced de las condiciones del medio ambiente que las rodea y pudiendo ser un foco de contaminación para la población. En la presente investigación se desarrolló el método utilizado por el Ministerio del Medio Ambiente para la evaluación de sitios con potencial presencia de contaminantes, enfocándose específicamente en los pasivos ambientales mineros presentes en la Región Metropolitana de Santiago. Para ello se contó con información del Servicio Nacional de Geología y Minería, el cual mediante un catastro, describía la ubicación y nombres de las faenas mineras abandonadas y/o paralizadas. La información disponible fue clasificada y evaluada de acuerdo a criterios previos aprobados por el Ministerio. Se obtuvo un total de 20 pasivos mineros ordenados en un ranking según su potencial peligro, de acuerdo a factores relacionados con las fuentes, rutas y receptores asociadas a cada sitio en específico. La jerarquización arrojó como resultado que la Faena Minera Refimet, con sus depósitos arsenicales en la localidad de Rungue en Tiltil, resultó tener un 72% de jerarquía, conformándose como aquella con la mayor relevancia, y por tanto, aquella que debía ser investigada más a fondo. De la revisión de cuatro estudios realizados en el lugar respecto de la situación de la contaminación que había en sus aguas subterráneas, no fue posible determinar el origen exacto de dicha contaminación, puesto que además de los tranques con residuos arsenicales del sector de estudio, se encuentra la Formación Las Chilcas cuyo contenido rico en arsénico podría ser una fuente adicional de contaminación de las aguas subterráneas.

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo de este trabajo es evaluar metalúrgicamente y estudiar la dispersión de gas de los bancos rougher 100 y 200 del circuito de flotación colectiva presentes en la faena Minera Valle Central. Ambos bancos tienen idéntico número de celdas, están dispuestos en paralelo y tratan relaves antiguos provenientes del tranque Cauquenes. Para realizar la evaluación, se realizó una campaña de muestreo el día 5 de julio de 2017. Un análisis de ley de alimentación indicó que el banco 100 tiene mayores leyes de Cu y Mo que el banco 200 (0.35% y 0.035% versus 0.29% y 0.022%, respectivamente). Respecto a la recuperación metalúrgica de Cu y Mo, el banco 100 presenta los mayores valores en el circuito (63% y 67.5% versus 42.1% y 36.9% del banco 200). Sin embargo, la distribución granulométrica del mineral alimentado a ambos bancos tiene un P50 de 44 μm. La disminución de la recuperación de Cu y Mo en el banco 200 puede ser explicada en términos de la dispersión de gas: (i) el diámetro de Sauter de burbujas es aprox. un 50% mayor en el banco 200 logrando valores de 4.55 mm, (ii) el gas hold-up del banco 200 es 25% equivalente a un 150% mayor al del banco 100, (iii) la velocidad superficial de gas en el banco 200 es 2.86 cm/s equivalente al doble del observado en el banco 100. Lo anterior permite concluir que se está introduciendo demasiado flujo de aire en el banco 200. Probablemente podría ser necesario añadir más espumante Desacoplando la eficiencia de espuma y la eficiencia de la zona de colección mediante la técnica de Alexander (2003), en la celda 101 (banco 100) se observan eficiencias de zona de colección de 59.4% y 55.1% para minerales de cobre y molibdeno, respectivamente. Las eficiencia de espuma para minerales de molibdeno es 99.1% consistente con lo observado por Alexander (2003) mientras la eficiencia de espuma para minerales de cobre es menor (61.8%) lo que podría indicar posibles mejoras utilizando reactivos específicos en espuma. La tendencia observada es consistente con los valores obtenidos de eficiencia de espuma mediante la técnica de Seaman (2006). Estudios de recuperación nodal indica que un aumento de la recuperación en R1 y R2 aumenta la recuperación global en un 25% con respecto a variaciones de R3 y R4. Adicionalmente, estudios cinéticos indicaron la existencia de tres componentes de flotación. Analizando las alimentaciones y recuperaciones de cada banco por separado, el componente no flotable corresponde a alrededor del 50% del material en el banco 200 el cual disminuye a 30% en el banco 100. La predominancia de los componentes de flotación rápido y lento se observan en contraposición. El componente rápido tiene porcentajes de 45 y 22% para los bancos 100 y 200, respectivamente; mientras el componente lento tiene valores de 21 y 29% para los mismos bancos. / 18/01/2023

El presente trabajo tiene por objetivo principal la evaluación técnica y económica a nivel de prefactibilidad de una planta productora de concentrados de hierro en la IV región. Para el desarrollo del presente proyecto se investigó las características del producto y las aplicaciones, la cual es principalmente la producción de acero, el cual indica el nivel de consumo que tiene el hierro. Luego se estudio el mercado del hierro a nivel mundial, para luego enfocarse a nivel nacional, se estudio la normativa ambiental aplicable al proyecto y se estudió el proceso para producir concentrados de hierro. Por ultimo se realizó una evaluación económica a nivel de prefactibilidad junto al análisis de sensibilidad de las variables que podrían afectar el proyecto. La información fue obtenida a partir de diversas fuentes bibliográficas, juicio de expertos e información entregada por la Sociedad Contractual Minera Tambillos (SCMT). Dado el estudio de mercado y a la cantidad de materia prima o material a procesar para extraer los concentrados de hierro, se decidió estudiar tres escenarios de producción: 17.000 ton/año, 34.000 ton/año y 50.000 ton/año de magnetita. La forma de extraer la magnetita del material será a través de una concentración magnética vía húmeda, dadas las características del material. Del estudio ambiental se concluyó que el proyecto debe someterse al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), pero se debe analizar si es que se debe entregar una Declaración de Impacto Ambiental (DIA) o una Evaluación de Impacto Ambiental (EIA), siendo más sencillo un DIA. Con la evaluación económica se eligió el escenario de producir 50.000 ton/año de magnetita, cuya evaluación económica sin financiamiento, utilizando una tasa de descuento de un 15% y un horizonte de tiempo de 3,7 años, arrojo un VAN de $641.392.196 y una TIR de 139%. El proyecto financiado con préstamos bancario (60% de la inversión con el capital de trabajo) arrojó un VAN de $723.547.942 y una TIR de 303% con una tasa de descuento de 10,73%, resultando esta alternativa más atractiva. El monto de la inversión es de $173.021.008. De los resultados obtenidos se concluye que este proyecto es viable a nivel de prefactibilidad, por lo que se recomienda comenzar con el estudio de factibilidad.