Geóloga / El depósito IOCG de Barreal Seco se ubica en la zona sur del Desierto de Atacama en el distrito minero de Altamira. Este yacimiento se encuentra en operación por la Compañía Minera Las Cenizas, la cual explota oxidados de cobre dispuestos en los primeros 90 metros de profundidad del yacimiento. Los minerales de cobre presentes en esta zona oxidada, corresponden principalmente a atacamita, paratacamita y clinoatacamita, siendo estas últimas dos, un polimorfo de la atacamita (Cu2Cl(OH)3). El objetivo principal de este estudio es caracterizar los eventos que dan origen a las asociaciones paragenéticas observadas en la zona oxidada del depósito de Barreal Seco, identificando la naturaleza y condiciones físico-químicas de los fluidos supérgenos asociados a cada etapa, con la finalidad de establecer un modelo de la evolución supérgena del yacimiento. A través del estudio petrográfico de un sondaje subvertical de 100 metros dispuesto en la zona de oxidados de cobre del depósito de Barreal Seco se propone la ocurrencia de dos eventos de enriquecimiento supérgeno: el primer evento, desarrollado entre los ~33 a los ~9 Ma bajo un régimen semiárido, está asociado a fluidos meteóricos lixiviantes de pH ácido a neutro que poseen un flujo descendente; el segundo evento, registrado en un periodo más reciente bajo un clima hiperárido, está asociado a fluidos mineralizadores de pH neutro con altas concentraciones de cloruro (con respecto a aguas meteóricas), que poseen un flujo ascendente con participación de aguas profundas relacionadas al basamento marino del Jurásico Superior. Adicionalmente, se analizan las signaturas de isótopos estables de cloro (δCl37) obtenidos en atacamita (y polimorfos de ésta) de un tramo superficial (<50 m) y de un tramo profundo (>50 m) del sondaje estudiado. El primer tramo presenta una tendencia de disminución progresiva en los valores de δCl37 hacia valores más negativos en función de la profundidad, tendencia interpretada como el resultado del fraccionamiento isotópico por difusión iónica, que sería responsable del enriquecimiento de Cl35 a mayores profundidades. El segundo tramo, asociado espacialmente a fluidos más profundos, posee valores de δCl37 similares a la signatura de sedimentos marinos del Jurásico Superior que afloran en la Región de Antofagasta, permitiendo caracterizar una naturaleza de origen sedimentario marino para los fluidos del segundo evento de enriquecimiento supérgeno, causantes de la abundante ocurrencia de atacamita (y polimorfos de ésta). Este estudio aporta nuevos antecedentes consistentes con un modelo de evolución supérgena caracterizado por una etapa meteórica prolongada desarrollada en un clima semiárido, seguida por una etapa tardía caracterizada por el ascenso de fluidos profundos y salinos bajo un régimen climático hiperárido. Este modelo concuerda con otros estudios sobre la ocurrencia de atacamita en depósitos ubicados en el núcleo central del Desierto de Atacama. / Este trabajo ha sido financiado por el Núcleo Milenio “Trazadores de Metales en Zonas de Subducción” NC130065

La lixiviación ácida es el proceso más utilizado para la recuperación de cobre desde minerales oxidados. La rentabilidad de esta operación va a estar determinada por el consumo de ácido sulfúrico y el grado de extracción de cobre. Se sabe que un aumento en la concentración de ácido en las soluciones lixiviantes impulsa una mayor recuperación de cobre, pero también se produce un elevado consumo de ácido por especies reactivas de la ganga, lo que repercute negativamente en la economía del proceso. De estudios anteriores se sabe que con una adecuada selección del nivel de concentración de ácido es posible optimizar el consumo de ácido en el proceso. De esta forma, el objetivo principal de este trabajo de título es identificar y estudiar los mecanismos involucrados en las cinéticas del consumo de ácido y de disolución del cobre de un mineral al variar la concentración de ácido sulfúrico en la solución lixiviante. Se estudió el comportamiento de un mineral oxidado con una ley de 1,2% de cobre principalmente presente como cuprita (), con un diámetro de partícula entre 0,93 y 1,4 [cm]. Se realizaron pruebas experimentales de lixiviación ácida en columnas diferenciales inundadas con circulación de la solución inducida mediante un agitador. Se analizó el efecto de la concentración de ácido sobre la velocidad de lixiviación utilizando las siguientes concentraciones: 2, 3, 5, 10, 15 y 20 [g/l]. Luego, para la interpretación de los datos experimentales se ajustó el modelo del núcleo sin reaccionar, con el fin de identificar los mecanismos involucrados en los procesos de lixiviación. Como resultado principal de este estudio se estableció que la velocidad de consumo de ácido y de disolución de cobre aumentó a medida que la concentración de ácido crecía en el rango 2 - 20 [g/l]. Se comprobó que la cinética de estos dos procesos está controlada por la difusión de protones () en el interior de las partículas en el todo el rango de acidez estudiado. El valor del tiempo de reacción completa (), está dado por la expresión: [h] = 52.549 ⁄ ([] [g⁄l]), para el caso de la cinética de consumo de ácido y por la expresión: [h] = 19.503 ⁄ ([] [g⁄l]), para el caso de la cinética de lixiviación de cobre. En base a estudios anteriores de lixiviación de minerales oxidados de cobre se esperaba que la velocidad de lixiviación de cobre no aumentara con la concentración de ácido a concentraciones sobre los 5 [g/l]. Por lo tanto, el comportamiento observado con este mineral indica que en la lixiviación de la cuprita interviene también el ión férrico como agente lixiviante, ion producido por la lixiviación de hematita () y limonita ()) presentes en la ganga de este mineral. Este mecanismo impide que en este caso se pueda controlar el consumo de ácido durante la lixiviación de este mineral sin afectar la disolución de cobre. Se logró estudiar detalladamente las cinéticas de consumo de ácido y disolución de cobre, y se determinó el mecanismo que controla estos procesos, encontrándose los parámetros claves que caracterizan al mineral. Un estudio cinético como el que se realizó en este trabajo brinda información relevante sobre el comportamiento de un mineral bajo condiciones controladas, que puede ser aplicada en el diseño de las soluciones en los procesos se producción de cobre mediante la vía hidrometalúrgica, aumentando la lixiviación de cobre y disminuyendo el consumo de ácido sulfúrico, es decir, mejorando la economía de todo el proceso.

Magíster en Ciencias, Mención Física / La resistencia eléctrica de las superficies de cobre de espesor cercano al camino libre medio electrónico (~39 nm) no es constante en el tiempo, debido a procesos de oxidación que disminuyen el espesor efectivo de la película metálica en una proporción importante [1]. Esto es un problema que limita las posibles aplicaciones de este material en cualquier dispositivo nanométrico. Existe evidencia de que los tioles protegen los metales de ligandos adventicios y, en el caso del cobre, también actúan como una barrera contra la oxidación. Por otro lado, abren la posibilidad de funcionalizar las superficies metálicas añadiendo a la molécula un grupo terminal con propiedades específicas. Se ha encontrado evidencia de que algunos tioles aromáticos se ensamblan más compactamente que los alcanotioles y por lo mismo se espera que formen barreras más efectivas. En este trabajo se presenta la evolución temporal de la resistencia eléctrica del sistema tiol aromático-Cu, en condiciones de laboratorio, para 2 moléculas de tamaño parecido pero diferente polaridad. A través de varios experimentos se comparó la efectividad de la monocapa formada en proteger de la oxidación. La resistencia de películas delgadas metálicas (~50 nm de espesor inicial) se midió con la técnica de 4-contactos y amplificadores sintonizados para mediciones de bajo ruido como una forma complementaria de caracterizar el crecimiento de óxido de cobre. Es bien sabido que la resistencia y la resistividad tienen ambas una fuerte dependencia en el espesor de la película [2] así que el efecto del crecimiento de óxido debe ser cuantificable y se comprobó que lo es. Además, las muestras preparadas son distinguibles por su evolución tanto mediante caracterización eléctrica como topográfica (por medio de STM y AFM) y elemental (a través de ARXPS). También resultan distinguibles por su estado inicial mediante caracterización elemental. La evolución de la resistencia y del porcentaje de óxido presente durante 30 días sugiere que en el cobre sin recubrir el óxido crece más rápido que en las otras dos muestras. La muestra recubierta por bifenil-4-tiol presenta ventaja frente a la muestra sin recubrir en la etapa inicial, pero finalmente la molécula se degrada. La muestra recubierta por ácido 4-mercaptobenzoico muestra el comportamiento más estable desde el punto de vista de la evolución de la caracterización elemental (la monocapa se degrada menos) y de la caracterización eléctrica (el valor de su resistencia sufre una variación porcentual menor). Sin embargo, en los primeros días de exposición al ambiente sufre profundas transformaciones en su topografía, que se reflejan en la evolución del tamaño de grano y la rugosidad. Se corroboró mediante el programa Gaussian que la molécula que conduce a los mejores resultados es aquella cuyo momento dipolar indica que la nube electrónica se ha desplazado hacia el átomo de azufre. [1] I. Platzman, R. Brener, H. Haick and R. Tannenbaum. Oxidation of Polycrystalline Copper Thin Films at Ambient Conditions. The Journal of Physical Chemistry C, 112(4):1101 1108, 2008. [2] W. Zhang, S.H. Brongersma, Z. Li, D. Li, O. Richard and K. Maex. Analysis of the size effect in electroplated fine copper wires and a realistic assessment to model copper resistivity. Journal of Applied Physics, 101(6):063703, (2007).