Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título consistió en el estudio de la reacción de lixiviación de la calcopirita bajo condiciones no-oxidativas a una temperatura de 70 °C y atmosfera inerte (N2), con el objetivo de caracterizar la cinética del proceso de pasivación del mineral. Para ello se realizaron experimentos de lixiviación ácida no-oxidativa de calcopirita usando soluciones con concentraciones de ácido sulfúrico iguales a 50 g l-1 y 100 g l-1, en donde se sumergió un electrodo de calcopirita por un total de 5 horas y se obtuvieron datos mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (gráficos de Nyquist y Bode), los cuales fueron analizados mediante ajustes de modelos de circuitos equivalente. En base a los resultados obtenidos y el modelo generado se concluye que la reacción de lixiviación no-oxidativa ocurren 3 reacciones: (5.2) (5.3) (5.4) Estas tienen completa relación con el modelo planteado dado que se logró desarrollar un circuito equivalente capaz de reproducir los datos experimentales y que a su vez los elementos tuvieran un sentido fenomenológico, es decir se produce covelina y calcosina, que generan un cambio en la superficie del electrodo y debido a sus propiedades de resistencia y semiconductor, respectivamente, explica lo estipulado mediante el modelo. Además, se corrobora la formación de ácido sulfhídrico y azufre elemental postulado por estudios anteriores. Se pudo establecer que a mayor concentración de ácido la reacción de lixiviación ocurre de manera más rápida por lo que a tiempos elevados el modelo propuesto ya no se ajusta dado que comienzan a ocurrir fenómenos que no se alcanzan a dilucidar en el alcance de este trabajo de título.

Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geólogo / El grado de liberación de los sulfuros de mena de Cu es uno de las principales incógnitas del procesamiento mineral. Como la flotación está fuertemente influida por la superficie libre de los minerales económicamente importantes, poder cuantificarlo sería de gran utilidad para optimizar los circuitos de molienda, y estimar la recuperación del mineral. La herramienta de uso común para cuantificar la liberación es QemSCAN, pero su costo elevado, junto a la no-aditividad del parámetro de liberación, no permiten la creación de un modelo confiable. Esta tesis se enfoca en determinar los parámetros mineralógicos y texturales, y los parámetros de ensayos geometalúrgicos de dureza (SPI, BWI) más influyentes en determinar el grado de liberación de los minerales sulfurados de Cu. Las relaciones encontradas pueden servir de mejorar la precisión de un modelo de liberación, sin incrementar sustancialmente el costo. Se disponen de 120 ensayos QemSCAN de Escondida y Escondida Norte, datos de ensayos SAG Power Index (SPI) y Bond Work Index (BWI) y 20 cortes transparentes y pulidos de Escondida Norte. Se muestra que la liberación >90% en las zonas de sulfuros secundarios, Cc+Py es menor que la liberación >90% de las zonas de sulfuros primarios y mezclados. Esto es concordante con las relaciones directas entre liberación y tipo de sulfuro, asociación con Pirita, asociaciones con minerales de forma lateral y asociaciones complejas. Al mismo tiempo, se detecta que la diseminación y la oclusión en otros minerales, no es un problema mayor de liberación. Se evidencia además la relación negativa entre liberación y mayor contenido de Arcillas, y una relación positiva con el mayor contenido de Qz+Feldespatos. Se identifica que un mayor tamaño de grano de los sulfuros de Cu también contribuye a una mejor liberación. Se muestra que los ensayos SPI y BWI tienen poca influencia en el grado de liberación, y se infiere que esto se debe a su metodología. Los cortes transparentes/pulidos de Escondida Norte permitieron observar las asociaciones mineralógicas presentes y sus relaciones texturales. Se observó que el tamaño grano del sulfuro y los bordes de asociación simples y rectos pueden contribuir a la fácil liberación. Esto se ve principalmente en sulfuros primarios y en vetillas.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Para optimizar la explotación de recursos mineros se requiere del conocimiento mineralógico del yacimiento y de la abundancia del metal de interés. Estudios de mineralogía y de análisis químico pueden realizarse para obtener mayor comprensión de la composición mineralógica. Estos análisis pueden realizarse mediante disolución selectiva de minerales, donde la extracción secuencial se ha utilizado para este propósito. Sin embargo, la eficiencia de la extracción depende de la selectividad de los agentes lixiviantes, de los cuales existe poca información para diferenciar sulfuros de cobre en pórfidos cupríferos. En este trabajo se presenta la posibilidad de disolver selectivamente sulfuros supérgenos, diferenciándolos de hipógenos e interpretando su distribución según ensayos de extracción secuencial. Concentrados de calcosina, calcopirita y enargita, junto con una muestra de pirita se evaluaron por extracción en medios ácidos oxidantes (H2O2; HCl/H2O2) y básicos en presencia de cianuro. Las condiciones en medio ácido oxidante disolvieron preferentemente calcosina, sin alcanzar completa disolución. Adicionalmente, calcopirita y pirita aumentaron su disolución al incrementar la concentración de oxidante, impidiendo la disolución selectiva de calcosina respecto a sulfuros primarios. Por el contrario, la extracción por cianuración mostró disolver completamente la calcosina dentro de diez minutos, mientras que pirita, calcopirita y enargita mostraron una recuperación de cobre del 1; 10 y 35% respectivamente. La cianuración fue aplicada en un protocolo de extracción secuencial en muestras de tranque de relaves de un pórfido cuprífero, mostrando mejor capacidad de interpretación de sulfuros de cobre que las extracciones en medio oxidante. Adicionalmente se evaluaron las soluciones de cianuración mediante electroforesis capilar para estudiar la especiación de complejos, especies sulfuradas en el sistema y el equilibrio redox durante la extracción. La disolución selectiva de sulfuros secundarios, en conjunto con otras técnicas de evaluación mineralógica, proporcionan una herramienta para interpretar la composición mineralógica, incrementando la predictibilidad del procesamiento metalúrgico del material extraído y a la vez posibilitando una predicción más certera de la generación de aguas ácidas de minas al considerar el aporte diferencial de acidez de sulfuros en el cálculo del balance ácido-base.

El Perú, país rico en minerales y reservas de oro en cantidades apreciables, tiene un sector minero metalúrgico atractivo al mundo y de gran importancia en el desarrollo económico nacional. Sin embargo, en la metalurgia del oro existen minerales llamados refractarios o complejos donde el oro fino libre se encuentra atrapado o asociado a los sulfuros (pirita y arsenopirita), problemas presentes en la planta concentradora Tamboraque, el cual utiliza procesos metalúrgicos convencionales poco eficientes y de altos costos operativos. En este sentido, el presente trabajo de investigación encontró una alternativa para el tratamiento de este tipo de minerales complejos que consiste en una flotación total en una primera etapa y luego una flotación diferencial especial en la segunda etapa, obteniendo como resultados una reducción de 76.82% del volumen de tratamiento, 78.31% del consumo de reactivos, 63.64% de presencia de reactivos tóxicos en el relave general, 55.85% del volumen de agua utilizado para los circuitos de flotación y 55.04% en gastos operativos de los mismos. Además se determinó que con una inversión mínima de 406,160.73 US$ se podrá implementar esta propuesta utilizando sus mismas instalaciones y recursos, generando un ingreso anual de 222,486.01 US$, y con ventajas significas en el aspecto ambiental, técnico y económico. Palabras clave: Minerales refractarios, cianuración, flotación, arsenopirita / --- Peru, which is a rich country in amount of ores and gold reserves, moreover; it has an attractive minerals sector to the world and of great importance in national economic development. However, in the metallurgy of gold ores, there are minerals called refractory or complex, where free fine gold is trapped or associated with sulfides (pyrite and arsenopyrite), this problem can be seen in the concentrator Tamboraque, which uses inefficient conventional metallurgical processes and of high operating costs. Hence, the present research found an alternative treatment for this type of complex mineral, consisting in a total flotation in a first stage and then a special differential flotation in the second stage, obtaining as a result a reduction of 76.82 % treatment volume, 78.31 % the consumption of reagents, 63.64 % presence of toxic reactive in general tailings, 55.85 % and 55.04 % the volume of water and operating expenses used in flotation circuits in thereof. Furthermore, it was determined that a minimum investment of U.S. $ 406,160.73, this proposal can be implemented using only their own facilities and resource, generating an annual income of U.S. $ 222,486.01, and significant advantages in the environmental, technical and economic aspect. Keywords: Refractory ores, cyanidation, flotation, arsenopyrite

La extracción de minerales, conocido también, como la explotación de minerales; tienen una trayectoria histórica muy tradicional; con el avance de la tecnología en los últimos 20 años se ha incluido a esta extracción los modelos digitales o denominados también modelamiento. Establecer la Cadena Productiva para obtener mineral aurífero en las Minas del Perú es un reto que enfrentan los directivos de la Empresas Mineras que producen este metal precioso. Desde los parámetros de control de los minerales económicos en un yacimiento hasta la valorización comercial para la venta final, una adecuada gestión de procesos de extracción de minerales auríferos para el abastecer a la planta de beneficio es de mucha importancia por su fácil interacción entre los procesos en la actividad clave de extracción del mineral. El modelamiento geológico y el manejo de la gestión por procesos con de leyes económicas de corte, litología y las dimensiones del yacimiento que facilita el modelamiento contribuyen a la mejora de la gestión de los procesos de extracción de minerales sulfurados de oro, garantizando el abastecimiento continuo y uniforme del mineral con su ley económica de corte para ser concentrado y refinado en la planta de beneficio como producto final, denominado dore. La distribución de los minerales sulfurados de oro o mineral aurífero en un yacimiento está clasificada según su ley en onzas por tonelada o gramos por tonelada llegándose a cuantificar como recurso mineral probable, mineral posible y mineral probado, este último es la que se conoce como reserva de mineral. Con el mineral probado cuantificado, la geología económica hace la valoración del yacimiento, el mismo que es empleado para el planeamiento de minado, el diseño de extracción a través de los procesos del ciclo de minado, el tipo de maquinaria y equipo a utilizar para la extracción del mineral aurífero.

Tesis para optar al grado de Magíster en Minería / La minería enfrentará en el futuro nuevos y distintos desafíos, siendo una de las principales dificultades no el agotamiento de los recursos, sino la falta de tecnologías adecuadas y a tiempo que permitan la recuperación de metales desde depósitos de baja ley. El aumento de los costos capitales y operacionales experimentados por la industria, dificulta la extracción de cobre de manera económicamente eficiente. Esto ha llevado a la búsqueda constante de nuevas tecnologías que complementen o reemplacen los métodos de explotación convencional y que permitan recuperar metales a menores costos. Con este objetivo se busca desarrollar los fundamentos de un nuevo método: la Minería in situ (MIS), método que integra la minería convencional y la lixiviación in situ (LIS). Esperando mejorar de esta forma la recuperación metalúrgica observada en LIS mediante la incorporación de parámetros mineros y el control de variables metalúrgicas como: temperatura, aireación y la compresión/extracción de material en la Minería in situ. Para la evaluación de estas variables en la recuperación de cobre, un modelo de laboratorio y un protocolo experimental fueron desarrollados. Las pruebas realizadas a minerales sulfurados de cobre, indican que la eficiencia de lixiviación disminuye con la compresión del material (de 19.9% obtenido en el caso base a un promedio de 14.9%) y aumenta con el alza de la temperatura y más aún con la aireación (de 19.9% a un 29.8% y 33.8% respectivamente). En cuanto al efecto de la extracción de material, no se obtienen resultados concluyentes. A partir de los resultados experimentales obtenidos, se concluye que la compresión debiese ser considerada en el dimensionamiento de los caserones. Caserones de mayor altura, implicarían una mayor compresión del mineral contenido, reduciendo la permeabilidad y la eficiencia de la lixiviación. Por otro lado, los beneficios de la temperatura y de la aireación debiesen incorporarse mediante el proceso de calentamiento de la solución lixiviante y a través de la operación de ventilación. Con el fin de comparar en términos económicos MIS y la minería convencional, se consideró un caso de estudio de Sublevel Stoping (SLS). Los costos e inversiones de MIS fueron estimados a partir del caso de estudio y de benchmarking de procesos de lixiviación, mientras que las recuperaciones metalúrgicas empleadas fueron estimadas a partir de los resultados experimentales utilizando el modelo cinético del núcleo sin reaccionar. De acuerdo a la evaluación realizada, MIS efectivamente registra costo mina, planta e inversiones inferiores a la minería convencional. En el caso estudiado, con una recuperación metalúrgica de MIS de 30% el primer año y de un 60% máximo, MIS y SLS presentan un VAN cercano a los 61 MUS$. De mantener el límite de recuperación, pero aumentar la recuperación de MIS en el tiempo mediante la aplicación de aire, el VAN alcanza los 77.9 MUS$ (incremento de 27.9%). De acuerdo a lo anterior y al análisis de sensibilidad realizado, el VAN de MIS es más sensible a la recuperación metalúrgica que a los costos. Lo que hace posible maximizar el VAN mediante el incremento de la recuperación aun cuando las operaciones requeridas para esto, impliquen el alza de los costos operacionales y capitales. Sin embargo, esta relación entre costos, recuperación y VAN no es constante en el tiempo ni equivalente entre distintos depósitos ya que depende de la cinética de lixiviación. La relación entre estos parámetros será variable considerando que existe un límite máximo de recuperación. Este límite deberá ser definido con el objeto de establecer el límite de costos bajo el cual es posible maximizar el beneficio de MIS.

No description available.

Magister en Bioquímica área de especialización en Bioquímica Ambiental / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / Anualmente se producen en Chile más de cinco millones de toneladas de cobre fino, convirtiendo al país en el mayor productor de cobre del mundo. Si bien actualmente el proceso de fundición da cuenta de más del 70% de la producción mundial de cobre, su mayor impacto ambiental así como sus desventajas económicas para la refinación de cobre desde sulfuros de bajo contenido metálico (baja ley) y altamente refractarios como la calcopirita (CuFeS2), que representan el grueso de las reservas mineras, pone el énfasis en el desarrollo de tecnologías alternativas donde destaca la biohidrometalurgia o biolixiviación, proceso que involucra la disolución de metales mediada por microorganismos. La tecnología de biolixiviación de sulfuros primarios de baja ley del tipo calcopirita comprende la disolución asistida por microorganismos presentes en el mineral en procesos ambientalmente más sustentables. Sin embargo, la cinética de biolixiviación de sulfuros primarios de cobre a temperatura ambiente se ve atenuada por fenómenos que disminuyen la tasa de disolución de metales que limitan la recuperación de cobre, esto podría deberse a la acumulación de compuestos orgánicos que tienen un efecto inhibitorios en el crecimiento de microorganismos biomineros. En este estudio se realizó primero la caracterización fisiológica de tres cepas heterotróficas de los géneros Acidiphilium sp. cepa BRL-109, Ferroplasma sp cepa BRL-115 y Sulfobacillus sp. cepa BRL-114, estableciendo sus condiciones óptimas de crecimiento y principales fuentes de energía y carbono. Posteriormente, se estableció la incidencia que estos microorganismos tendrían al ser agregados a ensayos de biolixiviación de concentrado de calcopirita, donde la adición de la cepa BRL-109 en conjunto con especies de Acidithiobacillus ferrooxidans y A. thiooxidans demostró tener un efecto positivo con respecto de la condición sin adición de dicha cepa. Este trabajo aborda aspectos fundamentales de la microbiología de procesos de biolixiviación, centrándose en la caracterización fisiológica de cepas heterotróficas aisladas desde ambientes extremos y analizando el impacto de la composición microbiológica de un consorcio microbiano, en la recuperación de cobre en procesos de biolixiviación de calcopirita. / Chile produces more than five million tons of fine copper annually, making the country the world’s largest copper producer. While the smelting process now accounts for more than 70% of worldwide copper production, its biggest environmental impact as well as the economic disadvantages for copper refining from low metal content sulfides (low grade), that are highly refractory like chalcopyrite (CuFeS2), which represent most of the mine reserves, call for the development of alternative technologies. Biohydrometallurgy and bioleaching are two outstanding technologies that involve the dissolution of metals by microorganisms (Rohwerder y col., 2003). The technology for bioleaching a low grade primary sulfide like chalcopyrite, involves dissolution assisted by microorganisms that are present in the mineral using a more environmentally sustainable process. However, the kinetics of copper bioleaching at room temperature is reduced by phenomena that lower the metal’s rate of dissolution limiting the recovery of copper. This could be due to the accumulation of organic compounds that have an inhibiting effect on the growth of bio-mining microorganisms. This study first characterized the physiology of the three heterotrophic strains of the genuses Acidiphilium sp. strain BRL-109, Ferroplasma sp strain BRL-115 and Sulfobacillus sp. strain BRL-114, by establishing the optimum conditions for their growth and the main sources of energy and carbon. Then, the effect that these microorganisms would have when added to the bioleaching trials of chalcopyrite concentrate was established. The addition of Acidiphilium sp. strain BRL-109 together with the species A. ferrooxidans sand A. thiooxidans had a positive effect compared to the condition without the addition of this strain, recovering 61.8% of the copper. This work discusses the fundamental aspects of the microbiology of bioleaching processes, focusing on the physiological characterization of heterotrophic strains isolated from extreme environments and analyzing their impact when present in microbial consortiums.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / En estos últimos años en el área minera de los recursos metálicos, la ley baja y la fineza de las partículas están siendo un problema más grande. Ante este problema, para mejorar los resultados de flotación de cobre, en este estudio se llevó a cabo una serie de experimentos modificando parámetros hidrodinámicos, que son la agitación y el flujo del aire, con las muestras de un yacimiento que se ubica en la cuarta región de Chile. Las muestras se componen de cuatro distintas especies minerales de cobre, tales como bornita, calcosina, calcopirita y tennantita. Por los estudios anteriores sobre este mineral se sabe que la calcopirita se flota lento. Dado esta situación el objetivo de los experimentos es aclarar las reacciones del mineral de cobre contra la variación de agitación y aireación y la diferencia de comportamiento entre las especies minerales, y mejorar el resultado de flotación. Los experimentos se llevaron a cabo con una máquina de flotación en laboratorio de Denver con la celda de 1 L. Aunque normalmente la celda Denver se opera con el aire autoaspirado por la presión negativa generada por la rotación del impeller, se conectó un compresor a la entrada del aire para poder modificar el flujo del aire independientemente de la velocidad de impeller. Los experimentos de flotación se llevaron a cabo en 16 minutos y los concentrados se sacaron en los tiempos de 1, 2, 4, 8 y 16 minutos. El número de las muestras utilizadas es cuatro y las cuatro se componen de distintas composiciones mineralógicas. Los experimentos se llevaron a cabo modificando el flujo del aire y la velocidad de impeller. Los flujos del aire utilizados son 1,6, 5,2 y 7,2 L/min y las velocidades de agitación son 900, 1100 y 1300 rpm. Los productos se analizaron con ICP-MS para calcular las recuperaciones y las constantes cinéticas y con MLA para obtener las composiciones mineralógicas. Con la medición por MLA se hizo posible analizar los comportamientos de cada especie mineral en flotación. Por los experimentos se aclararon los siguientes. Primero, se mostró que las partículas finas flotan muy lento. Aunque el grado de liberación (o el área superficial liberada) es suficiente la velocidad de flotación de las partículas finas como 18,4 µm fue lento. Segundo, el aumento del flujo del aire y la agitación fue útil para aumentar la velocidad de flotación aunque la condición óptima y el grado de mejoramiento fueron distintos para cada muestra. Tercero, la flotabilidad fue diferente por especies minerales y el orden fue calcosina>tennantita>bornita>calcopirita. Y además, se indicó que las partículas fáciles de flotar (calcosina) hacen lento las velocidades de flotación de las partículas difíciles de flotar (calcopirita, bornita y finas).

Estudia los controles metalogenéticos de los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS) de la sub-cuenca Cañete (Cuenca Casma) en la costa sur de Perú; ya que hospeda importantes depósitos como Cerro Lindo, Perubar y Palma. Se consideraron tres aspectos geológicos fundamentales; contexto tectónico, controles estructurales y características vulcanológicas-sedimentarias; las cuales se estudiaron mediante petroquímica, cartografiado y microscopia. El contexto tectónico corresponde a un arco volcánico submarino poco profundo, donde se depositaron las secuencias volcánico-sedimentarias del Grupo Casma asociadas a los depósitos VMS, caracterizadas por una signatura calco-alcalina, enriquecimiento de elementos de tierras raras ligeras (LREE) y anomalías negativas en Nb y Ti; además de acuerdo a la razón Ce/Y estas secuencias se depositaron en una corteza de ~20-30 km de espesor. Los controles estructurales estuvieron relacionados a la convergencia oblicua entre la placa oceánica Farallón y la placa continental Sudamericana durante el cretácico, lo que genero esfuerzos extensivos oblicuos a lo largo del sistema de fallas Ocros-Conchao-Cocachacra, y permitió la formación de cuencas locales. Las rocas volcánicas están caracterizadas por una composición bimodal y metaluminosa. A escala distrital, la mineralización se asocia a niveles félsicos, por lo que estos depósitos corresponden al tipo bimodal-félsico, y esta clasificación es congruente con el contexto tectónico de arco submarino. / Tesis