Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 23/6/2020. / Ingeniero Civil Químico / Ingeniero Civil en Biotecnología / El objetivo de este trabajo es diseñar estrategias de proceso que conduzcan a la implementación de mejores prácticas operacionales para los procesos de Cementación de cobre y Cloración de soluciones ferrosas para la producción de soluciones lixiviantes en la Planta de Lixiviación Férrica de Minera los Pelambres (AMSA). Para llevar a cabo lo anterior, la metodología del trabajo se dividió en las siguientes tres etapas independientes: (i) análisis estadístico histórico de los datos industriales de ambos procesos durante los meses de junio, julio y agosto del año 2014, (ii) realización de experimentos de cementación para evaluar el efecto de utilizar 4 materiales cementantes distintos (en geometría y composición) en la eficiencia y cinética del proceso, (iii) desarrollo de un modelo semi-empírico del proceso de Cloración basado en los datos industriales mediante un ajuste de parámetros. Posteriormente, se realizó una integración de la información obtenida para generar rangos de operación óptimos de variables relevantes para aumentar la eficiencia del proceso global. Se determinó que las principales causas en la disminución de la eficiencia del proceso de cementación de cobre corresponden a: (a) un exceso de la concentración de ion férrico en la solución de alimentación a cementación sobre 22 [g/L ] y a (b) una masa insuficiente de material cementante que no asegura una razón [(kg Cu)/(kg Fe^0 )] de 0,84. El estudio experimental de Cementación indica que los materiales que poseen mayor área superficial específica permiten obtener mejores resultados y mantienen su reactividad luego de 30 [min] de reacción. Estos materiales funcionarían bien aún a bajas concentraciones de cobre inicial en solución. Adicionalmente, se estableció que es posible cementar cobre utilizando chips de bolas de acero, desechos provenientes del proceso de Molienda, lo que genera una oportunidad interesante para la reutilización de este material. Existe una dependencia estadística entre la eficiencia de los procesos de Cementación y Cloración y la razón entre la concentración de ion férrico y la concentración de ion ferroso ([Fe^(+3) ]/[Fe^(+2) ] ). Los rangos operacionales recomendados para esta variable que conducen a la implementación de mejoras operacionales, pues logran eficiencias en los procesos de Cementación y Cloración de [80%-100%] y [92,5%-100%], respectivamente, son: Lixiviación Cementación Cloración [13,1 - 39,5] [0,00 - 0,14] [0,00 - 0,02]

Ingeniero Civil Mecánico / En los últimos años ha existido una marcada tendencia a llevar al límite los materiales actualmente conocidos, debido a las diferentes aplicaciones en ingeniería. Es por esto que se han desarrollado diferentes métodos de fabricación de aleaciones con el objetivo de aumentar las propiedades de los materiales. En particular, se ha desarrollado la molienda reactiva como medio de manufactura de aleaciones de cobre con el objetivo de mejorar sus propiedades mecánicas a alta temperatura, manteniendo su conductividad térmica y eléctrica. El principal objetivo de este trabajo es estudiar y comprender la influencia de la cantidad de elemento aleante en relación a la cantidad de TaC formada de una aleación de Cu-Ta, fabricada por molienda reactiva y posterior extrusión en caliente. En experimentos previas con probetas generadas por molienda reactiva y posterior extrusión en caliente, se ha encontrado que las partículas de TaC son capaces de mejorar las propiedades mecánicas de la aleación de Cu debido a la formación de precipitados incoherentes con la red de Cu, lo que dificulta el deslizamiento de las dislocaciones. La metodología consiste en variar la cantidad de elemento aleante (Ta). También se utilizarán tres tiempos de molienda diferentes: 30, 40 y 50 horas. Se plantea como hipótesis de trabajo de título que: I) La concentración y distribución de carbono en los polvos provenientes de la molienda reactiva de aleaciones Cu-Ta depende de la cantidad del elemento formador de carburos, Ta en este caso. II) La diferente concentración y distribución de carbono en los polvos molidos afecta la cantidad y distribución de TaC formado en la molienda y en la extrusión. III) Las aleaciones molidas y extruidas posean una estructura cristalina nanométrica; una alta densidad de dislocaciones; y una fina dispersión de TaC. IV) Debido a estos factores, la dureza de la aleación extruida será superior a la del cobre puro. El resultado más relevante encontrado en el presente trabajo es que la cantidad de C absorbida en la matriz de Cu, depende mayormente de la cantidad de Ta agregada a la mezcla, más que del tiempo de molienda reactiva utilizado para fabricar la aleación; además, el carácter nanoestructural de estas aleaciones permite alcanzar propiedades mecánicas superiores a la del cobre puro.

Geólogo / En el presente trabajo se realizó una caracterización mineralógica del proceso de obtención de concentrados de Cu y Mo en la Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi para determinar si el comportamiento real de las especies minerales encontradas en el yacimiento es el mismo que el comportamiento esperado. Se tomaron muestras en 8 puntos de tal forma de representar un flujo de material a lo largo de todo el proceso. Para conocer la mineralogía se realizaron análisis de XRD, XRD-XRF, Qemscan y extracción parcial, para la geoquímica se utilizaron datos de ICP-OES y absorción atómica. Las concentraciones obtenidas para los minerales mayores fueron similares para todas las técnicas, por este motivo, y la mayor resolución en las especies minerales menores, se utilizaron los resultados de Qemscan para los análisis posteriores. Es así como se determinó que las menas de Cu (calcopirita, bornita y calcosina/covelina) y Mo (molibdenita) tienen un comportamiento real que es igual al esperado, lo mismo se aplica para los principales minerales de ganga (cuarzo, pirita, muscovita, biotita, plagioclasas y feldespatos). Sin embargo, la pirofilita; perteneciente a la familia de los filosilicatos, tiene un comportamiento que se escapa del esperado, ya que luego de abandonar el proceso hacia el tranque de relaves su concentración aumenta notoriamente en el concentrado de Mo. La diferencia en el comportamiento de este mineral en comparación a los otros filosilicatos estaría determinada por la asociación de estos últimos a los sulfuros de Cu y poseer una estructura interna que presenta mayor cohesión entre las capas que los forman. Se encontró que la calcopirita controlaría el comportamiento del Zn, el Pb y el Sb, 3 penalties para el concentrado de Cu, al igual que el Bi el que estaría controlado por reemplazos en la estructura de la tenantita. La pirita por su parte controlaría parte del comportamiento del As, otro penalty para el concentrado de Cu. Con el factor de concentración, se calculó la concentración inicial máxima de cada penalty para que esté bajo el límite permitido en el concentrado final. Con esta información se pueden determinar bloques potencialmente problemáticos y prever su impacto antes de ser procesados.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / Ingeniero Civil Químico / Las películas delgadas cerámicas se pueden utilizar como recubrimiento y como membranas para la separación de gases. Por otro lado, nanopartículas de cobre poseen variadas funcionalidades, como propiedades anti-bacterianas o capacidad catalítica para el reformado de metanol, que aportarían a las películas estas propiedades específicas. En este contexto, el objetivo del presente trabajo es desarrollar una metodología capaz de producir películas delgadas de sílice, con nanopartículas de cobre metálico en el material resultante. La síntesis de estas películas delgadas se logra por medio de la técnica Sol-Gel, utilizando tetraetilortosilicato (TEOS) como precursor de la sílice y basándose en el método de dos pasos: hidrólisis del TEOS y envejecido del Sol. Durante este segundo paso se realizan modificaciones que afectan a la película resultante: presencia de un surfactante (CTAB) para producir mesoporos, y síntesis in-situ de nanopartículas de cobre metálico. Se utilizó un proceso de dip-coating, el cual fue corregido debido a que los soportes no eran recubiertos en toda su superficie. Para ello, se adoptó la aplicación de recubrimientos múltiples en cada muestra junto con la optimización de la viscosidad del Sol. También se eliminó la presencia de micropartículas, presentes debido al uso de soluciones básicas en la síntesis. A pesar de esto las membranas aún presentan grietas en su superficie, asociadas a defectos internos presentes debido al mayor espesor de película, limitando su uso en separación de gases. Las películas de sílice obtenidas cuentan con un espesor controlado del orden de los 1-3 μm. En cuanto a las nanopartículas de cobre, se comprobó por medio de UV-vis que en el Sol estas se encuentran en estado reducido, presentando un pico en los 570 nm. Por medio tanto de SEM como de TEM se observó la distribución de tamaño de estas partículas, entre los 50 y 600 nm. Con respecto a las membranas nanocompuestas, por medio de Reducción por Temperatura Programada (TPR) se estimó su potencial catalítico. Este indicó que cerca de un décimo del cobre cargado en la síntesis sería cobre activo en el nanocompuesto. Sin embargo, en las pruebas de reformado no se logró medir hidrógeno como producto de reacción, indicando baja o nula actividad, que puede deberse al corto tiempo de contacto con el catalizador dentro del reactor. Por otro lado, se realizaron pruebas para conocer su capacidad anti-bacteriana. En la prueba de liberación de iones de cobre se observó potencial actividad, sin embargo la prueba de halo inhibitorio no indicó diferencia medible entre las muestras cargadas con cobre y las de control. Se concluye que, aunque la cantidad de cobre resultante sea muy baja para las aplicaciones planteadas (en su máximo de 340 µg, 3,6% de la masa de las películas), la metodología planteada es apropiada para formar películas de 1 μm de sílice con nanopartículas de cobre metálico con la metodología planteada.

Seminario para optar al título de Ingeniero Comercial, Mención Economía / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento / Para capturar el efecto que tiene el precio del cobre en las acciones chilenas se busca una metodología que determine como afecta el precio de este mineral sobre las acciones que son transadas en nuestro país. En particular, para poder considerar todas las acciones que se transan en el mercado, debemos analizar de una forma agregada las transadas en la Bolsa de Comercio de Santiago1, para ello se ocupará el índice de Precios Selectivo de Acciones (en su sigla IPSA) y el índice General de Precios de Acciones (en su sigla IGPA). A su vez se busca una mirada actualizada de los datos de manera de tener en cuenta posible cambios estructurales en la serie afectados por crisis, por ejemplo, en el caso de la Subprime del 2008 o el efecto del terremoto en el 2010. Para esto se hará una subdivisión de la muestra; en prim er lugar desde el comienzo de los datos de la muestra hasta el comienzo de la crisis y la segunda parte desde el inicio de la crisis hasta el final de la muestra que se presenta en este trabajo. Los datos de las variables se obtuvieron de Bloomberg y del Banco Central, de manera de generar una base de datos de periodicidad semanal. Como se dijo en el párrafo anterior, la principal variable explicativa que se utiliza en este trabajo es el precio del cobre, que se obtuvo de las transacciones realizadas por Bolsa de Metales de Londres2 y que se encuentran registradas en las terminales Bloomberg. Vale destacar que se utiliza el retorno de la variable o en su efecto la variación porcentual con respecto al período anterior de la variable, ya que buscamos capturar el efecto que posee la variación del precio del cobre sobre la variación en el precio del IPSA o IGPA. Para que los resultados obtenidos tengan significancia estadística, como hablamos de series de tiempo, analizamos la estacionariedad de todas las series de retornos con test como Dickey-Fuller además de complementar con la inspección gráfica de la serie. Comprobamos que todas las series rechazan la hipótesis nula de raíz unitaria, lo que confirma la estacionariedad de las series. Una vez que se ha comprobado que las series son estacionarias, se analiza el efecto que posee el precio del cobre sobre los índices accionarios, para esto se utiliza la herramienta de MCO, que es controlada por heterocedasticidad. Además se genera una división de la muestra post- crisis subprime, de manera de eliminar retornos anormales característicos de este tipo situaciones macroeconómicas. Para la muestra completa como para la subdivisión se encuentran efectos significativos. Este documento se estructura de la siguiente forma, la sección 2 se analiza lo que dice la literatura previa sobre el precio del cobre y la influencia de este en el mercado accionario chileno. La sección 3 se propone un modelo para testear la hipótesis de los efectos del precio del mineral rojo, además de desarrollar un estudio sobre el comportamiento de las series de tiempo. La sección 4 se muestra básicamente la fuente de donde se obtuvieron los datos y una breve estadística descriptiva de esto. La Sección 5 representa los principales resultados de este trabajo. Finalmente la Sección 6 muestra las principales conclusiones del trabajo.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Este trabajo tiene por objetivo estudiar experimental y teóricamente la lixiviación de sulfuros de cobre de baja ley en columnas unitarias enchaquetadas, aplicando el protocolo CuproChlor®, actualmente implementado en Minera Michilla (Antofagasta Minerals S.A.). Se evaluó el impacto de cambios en el tiempo de pretratamiento aglomeración-curado sobre la cinética de extracción de cobre. Los experimentos de lixiviación se realizaron a 40°C en las columnas unitarias enchaquetadas y consistieron en pruebas realizadas en dos etapas: (i) 45 días de riego con solución ILS (solución intermedia de lixiviación), y (ii) 10 días de riego con solución de refino. La estimación de la extracción de cobre desde un mineral de baja ley (0,3% Cu), involucró un desafío significativo a nivel de las técnicas de análisis utilizadas, así como también en la estrategia de manejo de datos experimentales. Se formularon dos vías para la estimación de la extracción de cobre vía balances de masa y, en forma separada, se determinó la extracción global de cobre usando el análisis de ripios de cada una de las columnas. La extracción global de cobre obtenida por balances de masa sobreestimó la extracción global obtenida usando el análisis de ripios. Utilizando el análisis de error por propagación, se obtuvo que dicha sobreestimación está dentro del rango de incerteza de los cálculos. Con respecto al ácido durante el proceso, en un comienzo este se consumió pero luego existió generación del mismo, probablemente debido a la liberación de protones provocada por reacciones paralelas que se espera que ocurran dentro del sistema tales como la reducción de azufre elemental y la oxidación de la calcosina, ambas con reducción de férrico. Con la extracción de cobre corregida, se construyó un modelo de componentes cinéticos de lixiviación utilizando el modelo del núcleo sin reaccionar controlado por reacción química. Lo anterior se consideró debido a que las entalpías de reacción de los sulfuros de cobre presentes en el sistema son del orden de 20kJ/mol o mayor. Se obtuvo una buena correlación entre la composición asociada a cada componente cinético de lixiviación con la mineralogía inicial presente en el sistema: el componente de lixiviación rápida tiene una fracción másica de cobre de 1,73% aprox. (promedio) lo que concuerda con los bajos porcentajes en masa de cobre asociados a óxidos de cobre en el mineral, que son cercanos al 4,5%. Los sulfuros de cobre presentes en el sistema, poseen un alto porcentaje en masa de cobre (57%) y un alto grado de liberación (principalmente la calcopirita). Dichos porcentajes corregidos con la liberación correlacionaron bien con los porcentajes másicos de los componentes intermedios y lentos obtenidos con el modelo, que juntos representan cerca del 30% en el mejor de los casos. Se observó que el tiempo de pre-tratamiento del mineral no tiene un efecto importante sobre la extracción final de cobre, pero sí sobre la cinética inicial de extracción. En efecto, a mayor tiempo de aglomeración-curado mayor la cinética de extracción durante las primeras horas. Adicionalmente, estudios termodinámicos de las reacciones electroquímicas y de la especiación del sistema acuoso del protocolo CuproChlor® permitieron concluir que el ión férrico no se regenera por la presencia de iones cúpricos libres en solución. Solo la presencia de iones mono-clorurados permitiría la regeneración del oxidante solo si se trabaja con una razón baja de férrico/ferroso y concentración controlada de la especie oxidante.

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales / En la presente investigación se estudió la influencia de la aleación mecánica, de la composición de los polvos molidos de Mo y Cu, y de los elementos aleantes Ti y Al, sobre los mecanismos de sinterización en fase líquida, densidad, microestructura, propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas de estas aleaciones base Mo-Cu. Las aleaciones Mo-Cu tienen muchas aplicaciones en el ámbito industrial, en particular en el área de la electrónica, donde se utilizan principalmente como disipadores de calor y embalaje para circuitos electrónicos. El problema que presentan estas aleaciones radica en la mutua insolubilidad, tanto en estado sólido como en estado líquido, del Mo y del Cu, lo que impide que ocurra la etapa de solución-reprecipitación durante la sinterización en fase líquida. Esto se traduce en la presencia de porosidad en las microestructuras obtenidas y, por lo tanto, en una baja densificación. En la presente tesis se estudiará la factibilidad de que ocurra esta etapa si se parte con polvos de soluciones sólidas fuera del equilibrio de Mo y Cu, obtenidos mediante aleación mecánica. La investigación se llevó a cabo mediante tres etapas. La primera consistió en el desarrollo de aleación mecánica, para determinar la influencia de las condiciones del proceso sobre la composición de los polvos molidos de Mo-Cu. En la segunda etapa, tras compactar los polvos, se realizó la sinterización en fase líquida de los compactos Mo-Cu, para determinar la influencia de la aleación mecánica y de la composición de los polvos sobre la solución-reprecipitación. En la tercera etapa, se adicionaron dos elementos activadores, Ti y Al, a los polvos de Mo-Cu para establecer su efecto sobre la sinterización y densificación. Por último, se analizó el efecto de la microestructura de las diferentes aleaciones Finalmente, tras la caracterización de las muestras se observó que el tiempo de molienda fue insuficiente y se obtuvo una solución sólida parcial entre el Cu y el Mo, un incremento en el tamaño del parámetro de red para ambos, así como conductividades térmicas mayores a las alcanzadas en otras investigaciones, contraponiéndose a los bajos valores de la conductividad eléctrica. Se incrementaron también los valores de la dureza, producto de añadir Al y Ti.

Se estudió la morfología y composición química de la superficie de ánodos de Pb-Ca-Sn luego de ser sometidos a electro obtención de cobre, en una celda a escala de laboratorio. El objetivo fue determinar la morfología y composición química de la superficie de los ánodos luego de ser sometidos a distintas condiciones de densidad de corriente, temperatura y concentración de manganeso en el electrólito. Para la caracterización de la morfología y composición química de la superficie de los ánodos se utilizó un microscopio electrónico de barrido (SEM) que tenía acoplada una microsonda (EDS). Dichos equipos permiten realizar un análisis cualitativo y cuantitativo. La corrosión se cuantifica tomando la cantidad de plomo contenida en la capa superficial de óxidos sobre los ánodos. A menor intensidad de plomo del análisis EDS, corresponde a un más bajo contenido de dicho elemento en la capa de óxidos y se tendrá un ánodo con menor corrosión. Entre las variables estudiadas, densidad de corriente (250 y 1000 A/m2 ), temperatura (40 y 70°C) y concentración de manganeso (0, 20 y 100 mg/l) se encontró que la de mayor influencia en la corrosión de los ánodos es la temperatura. A menor temperatura, mayor es la corrosión que presentan los ánodos. El manganeso, según las condiciones, puede ayudar a proteger o a corroer el ánodo. La formación de compuestos amorfos de manganeso (MnOOH) en la capa de óxidos de Pb ayuda a la protección del ánodo. La corrosión se produce por la formación de permanganato, el que a su vez permite la formación de MnO2 sobre el ánodo que limita la formación de MnOOH protector. Para impedir lo último se debe evitar la formación de permanganato, lo que se consigue con un agente reductor, como por ejemplo con Fe2+ . Sin embargo, la mayor protección de los ánodos se da por una oxidación preferencial del Mn hasta Mn3+ en solución sin formación de precipitados sólidos. La temperatura y altas concentraciones de Mn protegen al ánodo, mientras que la densidad de corriente ejerce un efecto protector dispar, en general ayudando a la protección del ánodo a bajas temperaturas. El mejor resultado se obtuvo a 70°C, 1000 A/m2 y 100 mg/l de Mn en el electrólito, donde no se formó una capa de compuestos de Mn sobre el ánodo.

El cobre se utiliza para aplicaciones que buscan una buena conductividad eléctrica y térmica, pero el problema radica en su resistencia mecánica a altas temperaturas, esta se puede mejorar al endurecer el material con una dispersión de elementos cerámicos, así la resistencia mecánica disminuye poco a altas temperaturas y no afecta de sobremanera la conductividad ni térmica ni eléctrica. Este trabajo tiene por objetivo fabricar una aleación con dispersión de carburos de titanio y vanadio, en particular (Cu - 2,5%v TiC -2,5%v VC, determinar como afecta esta composición en la compresión en caliente y creep y compararla con otras aleaciones anteriormente investigadas, además de su textura en la molienda y la variación de la microdureza con la temperatura de recocido y de extrusión. La dispersión se puede lograr a través de la molienda reactiva que consiste en someter al polvo a grades deformaciones plásticas para lograr la formación in situ de carburos. El proceso se inicia llenando el molino atritor con bolas de acero, el líquido de molienda (en este caso tolueno) y los polvos homogenizados. Luego se consolidan en caliente extruyéndolos a dos temperaturas diferentes: 750 y 850 °C. La caracterización de la aleación es a través de difracción de rayos X, de microscopía electrónica de transmisión y microdureza. Las probetas son recocidas una hora a rangos de temperaturas establecidos entre 400 y 900 oC, son medidas sus resistencias al ablandamiento en función de la temperatura de recocido y determinado microdureza Vickers para una carga de 100 [gr]. El ensayo de termofluencia se realiza para un rango entre 500 y 850 °C y las cargas aplicadas, de los 60 a los 100 [MPa].

Ingeniero Civil de Minas / El hidrógeno gaseoso se utiliza principalmente para la producción de amonio, materia prima fundamental para la fabricación de fertilizantes en la industria de la agricultura, lo que se relaciona directamente con la producción de alimento. Además de esto, el hidrógeno ha sido objeto de estudio como elemento transportador de energía, es decir, puede producirse y almacenarse para luego ser aprovechado en la generación de electricidad o de calor mediante celdas de combustible. Dichas celdas han sido de principal importancia para aplicaciones fuera de la red eléctrica, resolviendo así problemas de distribución de energía. El presente trabajo se enfoca en la investigación de la producción electrometalúrgica usando la técnica de electrodeposición con corriente pulsante de óxidos de renio, cobre y nanotubos de carbono sobre un sustrato de vidrio conductor de óxido de indio-estaño (ITO). El objetivo radica en la fabricación de un material electrocatalizador de la reacción de evolución de hidrógeno (REH), y para esto se estudian 4 sistemas diferentes: (a) ITO + Cu, (b) ITO + Re, (c) ITO + Re + Cu y (d) ITO + Re + Cu + Nanotubos de carbono. La primera etapa de investigación se desarrolló en base al proceso de electrodeposición de estos 4 sistemas, obteniendo así 2 tipos de depósitos usando condiciones experimentales diferentes: (i) Tipo A, donde se usó una corriente catódica de 10 A/m2, pH=5, agitación ultrasonido y tiempo de deposición de 5 min, y (ii) Tipo B, donde se aumentó tiempo de proceso a 20 min y se cambió a agitación magnética. La segunda etapa se enfocó en el análisis de la composición y morfología de los materiales, para esto se utilizaron las técnicas de caracterización de microscopía de barrido electrónico (SEM), espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (EDS), difracción de rayos X en modo rasante (GI-XRD) y espectroscopía UV-Visible. Se evidenciaron diferencias importantes entre ambos tipos de depósitos, presentando en ambos casos una formación de cristales en el sustrato en lugar de una película continua. La tercera etapa consistió en el estudio electroquímico de los materiales tipo B y el cálculo de parámetros cinéticos de la reacción de evolución de hidrógeno. Destaca el electrodepósito ITO-Re con una densidad de corriente de intercambio de 1.47 A/m2, mientras que en el resto de los casos los valores fueron inferiores a 0.2 A/m2. Se encontró una baja concentración de Re en el material cuando hay presencia de Cu en el sistema, lo que refleja que la reducción del ion Cu+2 en la electrodeposición se ve favorecido frente a la reducción de ReO4-. Bajo las condiciones de trabajo de la presente investigación no se evidenció un efecto real de los nanotubos de carbono en la electrocatálisis de la REH.