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.

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.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / El mayor ganancial de un negocio se encuentra en el valor agregado que damos a sus productos. Por lo cual es clave, explotar aquellos sectores en donde se posean ventajas comparativas naturales. Considerando que las reservas de cobre que poseemos son mayoritariamente sulfuros (Aprox. 85%), la mirada país es contar con instalaciones que sean patrón en la industria metalúrgica fortaleciendo la producción de cátodos de cobre. Hoy las fundiciones tienen como desafío el cumplimiento de la nueva normativa medio ambiental con un costo de implementación por sobre 1.500 MUSD. Por lo cual enfrentan un escenario en donde se podrían poner en práctica los planes de cierre de estas instalaciones, dada la inversión y falta de competitividad que no aseguran el retorno de la inversión a sus mandantes. En contraparte, el mercado de concentrados de cobre corre el riesgo de quedar expuesto a un aumento de descuentos por ventas concentrados más sucios (As y Si), posible clasificación REACH de concentrados como cancerígenos por contenido de sílice respirable (MP 2,5) mayor a 0,1%, descuentos por lavado de barcos y falta de infraestructura logística, entre otros efectos menores. El análisis realizado indica que existe una gran cantidad de minerales de alto contenido de impurezas que serían inexplotables por las multas asociadas a su tratamiento y/o las restricciones del mercado en los próximos 50 años en la zona norte del país. Se concluye que las fundiciones son necesarias, pero con el nivel de inversión que requieren para la implementación de la normativa es inviable para las que posean tamaño de procesamiento inferior a las 1000 kt/a de concentrado fundido. Una fundición es siempre mucho menos rentable que una explotación minera, por lo cual se propone cambiar el modelo de negocios de las operaciones integradas (Mina hasta Refinería), ya que el negocio metalúrgico es diferente al minero. Una nueva fundición en Chile de alta tecnología, que trate de forma muy eficiente concentrados complejos puede cobrar la maquila internacional habitual más una parte relevante del delta de transporte marítimo y de la proyección de multas por impurezas. El productor tendría un mercado seguro y el fundidor marginaría algo razonable en contratos de largo plazo.

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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.

Doctor en Ciencias con mención en Biología Molecular, Celular y Neurociencias / Copper is an essential micronutrient for life, it is required by a wide range of species, from bacteria to yeast, plant and humans. Copper essentiality is based in the capacity of the metal to be an intermediary in the transfer of electrons; thus, redox active enzymes that participate in physiological process like cellular respiration, iron transport and metabolism, and neurotransmitter synthesis utilize it. On the other hand, as a consequence of its redox properties, copper is potentially toxic to membranes, DNA and proteins through a Fenton´s type reaction. To prevent excess or deficit, living organisms have developed mechanisms that regulate copper in plasma and tissue stores, through specialized tissues such as intestinal mucosa and hepatic tissue. A number of molecules at a cellular level regulate the uptake, efflux, storage and utilization of the metal. The evidence indicates that copper handling is tightly regulated, thus, under normal conditions it is almost impossible to find a free copper ion inside the cell. Metallothioneins (MTs) are proteins involved in the regulation of intracellular copper metabolism. MTs are found in all eukaryots as well as some prokaryots; the structure is highly conserved across species. Physical-chemical properties allow MTs to coordinate the binding of multiple atoms of copper with a high affinity, and at the same time since these are kinetically labile they can be transferred to other molecules. Copper induces MT expression, thus intracellular MT content is related to an increase in cell resistance to copper toxicity. These properties suggest that MTs have an important role in cellular copper metabolism, storage and/or delivery of copper ions to specific cupro-enzymes. Since the role of MT has not been fully characterized, the goal of this doctoral thesis was to evaluate MT function in copper metabolism of cells maintained in sub, iso- and supra- physiological concentrations of copper. The results of this thesis indicate that in the absence of MT, cultured cell grown in low and normal concentration of copper have a decreased capacity to store copper; moreover they are more sensitive to an increment in intracellular copper, decreasing their viability. The increment in intracellular copper relative to wild cells is not explained by an increase in copper uptake, suggesting a difference in the efflux rate. The analysis of efflux of newly incorporated copper showed that in absence of MT, the retention of this copper is slightly lower; this may explain in part, the lower copper content observed in these cells. Finally, I have demonstrated that in the absence of MTs, the capacity of copper to induce gene expression of MT, SOD1 and Ccs1 its chaperone is lost. This observation could partially explain the increased vulnerability of MT null cells to lower intracellular copper concentrations. I propose as conclusions of this thesis that the presence of MT is important to maintain an appropriate regulation of intracellular copper homeostasis in cells grown at physiological copper concentrations and especially in response to extracellular copper excess. This response is dependent on the capacity of MT to store copper under physiological conditions and in response to excess, sequester intracellular copper in a safe form.

Arqueólogo

El presente trabajo fue desarrollado en las instalaciones del departamento de Metalurgia de la Universidad de Santiago de Chile entre los meses Septiembre 2000 a Febrero 2001. El mineral extraído de la Minera Candelaria (tamaño 4”) fue sometido a preparación mecánica para obtener muestras de 1000 gr. mediante ensayos sucesivos de chancado y zarandeo hasta obtener una granulometría 100 % - malla 10 Tyler. Se realizó la caracterización mineralógica para analizar el grado de asociación del mineral de cobre y otros minerales con la ganga, la mayor parte de calcopirita se encuentra asociada con la ganga cuarcífera y no se aprecia encapsulamiento alguno; aquello facilitará su completa liberación en las etapas posteriores de conminución. Se realizó curvas de moliendabilidad a través de pruebas sucesivas de molienda para controlar la granulometría del producto de la molienda a ser investigada en la flotación. Además de la granulometría, el pH de la pulpa, los colectores (SF-323, y Hostaflot LIB-C), el espumante MIBC y la velocidad de agitación son las variables de flotación a investigar. El principal objetivo del presente estudio es la obtención de la recuperación óptima de cobre en flotación a nivel de laboratorio; el cual fue llevado a cabo mediante el empleo de los diseños experimentales. El estudio fue realizado en 3 fases. En la primera fase, mediante diseños factoriales fraccionados 2K-1 (k = 6) se obtuvo la ecuación a escala natural de primer orden: Donde la recuperación de cobre (Yest) está en función de las dos variables más influyentes, como son el grado de molienda (% pasante a malla 100 Tyler), Z2 y la velocidad de agitación de la pulpa en rpm, Z6. Aquello fue el resultado de una evaluación de seis variables indicadas para la investigación. En la segunda fase se determinó las regiones óptimas mediante la técnica de pendiente del máximo ascendente. En esta fase se obtuvo 91.64 % como la recuperación máxima de cobre con una granulometría de 94.48 % - malla 100 Tyler (Z2) y 900 rpm de agitación (Z6). En la tercera fase se realizó la optimización final del proceso mediante un diseño rotable hexagonal. Dado que por debajo de 900 rpm de velocidad de agitación fue imposible la formación de espumas necesarias para la flotación, se tomó como centro del diseño final agitación de 925 rpm y granulometría de 92 % -malla 100 Tyler, puesto que según los resultados de la etapa anterior la máxima recuperación de cobre estaría alrededor de estos rangos. Realizado los análisis de esta fase se observó que la máxima recuperación de cobre fue 92.57 %, con granulometría de 94% - malla 100 Tyler (Z2), y agitación de 915 rpm (z6). Esta recuperación es significativamente mayor al de la planta concentradora que reporta 87 %.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Ingeniero Civil de Minas / La conversión de mata a Blíster, es una etapa tradicional e indispensable del proceso productivo de cobre metálico a partir de concentrados sulfurados, sin embargo, sus costos asociados por concepto de energía son crecientes y las normas medioambientales resultan ser cada vez más estrictas respecto a las emisiones de gases fugitivos e impurezas, lo anterior, ha motivado el desarrollo de procesos continuos y de menor costo. Es así como el grupo de pirometalurgia de la Universidad de Chile ha investigado y desarrollado un nuevo proceso de conversión continua basado en la oxidación de mata de cobre con un flujo de aire o aire enriquecido con O2 en contracorriente en un reactor de lecho empacado con una capacidad de 80 [g/min]. En este estudio, se investigó, mediante pruebas experimentales a escala de laboratorio, la cinética de oxidación de mata y la distribución de impurezas de As, Sb, Pb y Zn en relación a cuatro variables: ley de cobre en la alimentación [%Cualim], flujo de gas de reacción [Qg], enriquecimiento de O2 del gas de reacción [%O2], y altura de lecho empacado [H]. Las pruebas experimentales se llevaron a cabo a una temperatura de 1250°C y una tasa de alimentación de 20 [g/min] de mata de cobre, variando %O2 desde 21 (aire atmosférico) hasta 40%, Qg entre 20 y 40 [l/min], H de 12 a 21 [cm] y %Cualim de 62 a 73% en peso. La oxidación de la mata de cobre, en términos de la desulfurización, resultó ser gobernada por una cinética de primer orden en donde el contenido de azufre en el Blíster, [S], depende del %O2 y de los parámetros de diseño del reactor de lecho empacado: En el proceso, se observó una alta cinética de oxidación debido al incremento del área de reacción generada por la mayor dispersión de la mata de cobre dentro del lecho empacado, reportando una tasa de desulfurización estandarizada mínima de 5.67x10-3 [mol/g/min], lo que equivale a 4 veces su correspondiente en los procesos convencionales. De manera paralela se determinó que la difusión del gas oxidante controla la cinética de la reacción. Los resultados relativos al comportamiento de impurezas indicaron que la eliminación desde la mata de cobre hacia las fases de escoria y gas es fuertemente dependiente del %O2 y de H. Un aumento de esta última contribuye a prolongar la residencia de las impurezas en el lecho empacado, mejorando el contacto con el gas de reacción, mientras que un mayor %O2 favorece la oxidación de las impurezas y su posterior escorificación y volatilización. En comparación al proceso convencional, las eliminaciones de As y Sb fueron similares, mientras que aquellas para Pb y Zn resultaron ser mayores. Los resultados del estudio indican una concreta y promisoria utilización de la novedosa tecnología de conversión continua en reactor de lecho empacado como reemplazo de aquellas tradicionales. Finalmente, se proponen algunos temas relacionados con este estudio en los que se debe ahondar a futuro para complementar y mejorar la tecnología.