Demuestra la influencia de aumentar la concentración de oxígeno en forma de microburbujas en la solución de cianuro para la optimización en el proceso de lixiviación para minerales de oro y plata en Minera La Zanja de la Compañía de Minas Buenaventura. / Tesis

Cierto grupo de servicios de ingeniería está desarrollando el proyecto minero Inmaculada, el cual consta de una planta concentradora de oro y plata. Este proyecto se encuentra en su etapa de ingeniería. Uno de los procesos de esta planta es la lixiviación, el cual se lleva a cabo en 7 tanques agitadores de 3336 m³ de capacidad, 15.9m de diámetro y 16.8 m de alto. Sobre cada uno de estos tanques se monta una plataforma en la cual se instalará un agitador. Este tipo de diseño tanque-plataforma presenta un riesgo estructural y requiere de una evaluación para asegurar su correcto desempeño. En el presente trabajo se realizó la evaluación del diseño estructural de un sistema tanque-plataforma usado para un proceso de lixiviación; con la finalidad de garantizar que el conjunto cumpla con las solicitaciones requeridas, tanto en resistencia, servicio y bajo cargas dinámicas. La evaluación se realizó según la normativa aplicable y se empleó para el análisis el Método de los Elementos Finitos (MEF). La primera parte de esta tesis incluyó condiciones de sitio e información técnica necesaria para la evaluación estructural. Se incluyó también el marco teórico que comprende la metodología ASD (Allowable Stress Design) empleada en el análisis del tanque, el método LRFD (Load and Resistance Factor of Design) utilizado para la evaluación de la plataforma, teoría de vibraciones e información sobre el Método de Elementos Finitos (MEF); y luego se describió un procedimiento general de simulación. Para el análisis estático del conjunto, se elaboró un modelo conceptual y se modelaron las cargas a las cuales estarán sometidos el tanque y la plataforma. Luego se realizó una evaluación del tanque de acuerdo a la norma API 650; los resultados mostraron que se encontraron elementos sometidos a esfuerzos que superan en un 14% a los esfuerzos admisibles (136 MPa). Posteriormente se realizó una verificación de la plataforma de acuerdo a la AISC 360; en los resultados se observó que la carga no se distribuía uniformemente, ya que una de sus vigas principales soportaba 91% más de carga que la otra. Se realizó también un análisis modal del conjunto para determinar sus frecuencias naturales; y se observó que no presentaría problemas de resonancia. En consecuencia, el diseño original no cumplió los requerimientos de diseño. Finalmente se realizaron modificaciones al diseño original en las cuales se redujo la concentración de esfuerzos en el tanque. Para la plataforma, se distribuyeron mejor las cargas; con ello se logró reducir el peso de la estructura, y se optimizó el diseño. El análisis modal mostró que el nuevo diseño tampoco entrará en resonancia. En conclusión, aplicando la metodología de diseño y la normativa vigente, el diseño final cumplió con los requerimientos del proyecto. / Tesis

La minería es una actividad extractiva muy importante en el Perú y tiene un gran impacto en nuestra economía. Sin embargo, no hay suficiente tecnología para procesar minerales refractarios, es decir, aquellos que son inertes a reactivos y procesos convencionales. Este estudio se centra en el entendimiento de las bases químicas de refractoriedad de un sulfuro polimetálico complejo que contiene plata proveniente de los Andes Centrales del Perú durante la extracción sólido-líquido (lixiviación), pues es necesario diseñar nuevos procesos químicos capaces de facilitar la lixiviación y entender los cambios ocurridos durante la misma. A través de un conjunto de pruebas de lixiviación, este estudio muestra el comportamiento metalúrgico del sulfuro polimetálico durante el proceso de lixiviación con cianuro y la caracterización del mismo antes, durante y después de la lixiviación mediante el análisis por espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). El resultado muestra la composición compleja del sulfuro polimetálico, siendo el componente principal la pirita y en menor cantidad la covelita, esfalerita y galena, en los ensayos metalúrgicos se obtuvo una baja recuperación de Ag 19 % y Cu 22% afirmando el comportamiento refractario del mineral, además se comprueba mediante el análisis por EDS del mineral antes y después de la lixiviación que el porcentaje de Ag y Cu restante queda encapsulado en el mineral. Se identificaron los cambios específicos de los minerales mediante la combinación de microscopia de polarización (MP) y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) donde se observa que el óxido de plomo se readsorbe en la superficie de los minerales después de ser lixiviados, y el plomo que proviene de la galena se transforma de PbS a una especie oxidada. La oxidación gradual de la pirita de Fe(II)- (S) a Fe(II/III)-(O/OH), la readsorción de óxido de plomo en la superficie de los minerales y el cambio de color y textura de los minerales fueron las reacciones más importantes que se identificaron. Basado en los resultados, se postula que la readsorción del compuesto de plomo sobre la superficie del mineral actúa como una capa pasivante la cual disminuye la eficiencia en la recuperación de plata. / Tesis

Ingeniero Civil en Biotecnología / Este trabajo de título se enmarcó en el diseño de un calentador sumergido para en el calentamiento de soluciones con miras a evaluar su utilización para el riego de pilas de biolixiviación. El primer objetivo de este trabajo fue diseñar, construir y poner en marcha un calentador de petróleo Diesel que trabaja en base a una llama sumergida. El segundo objetivo tiene relación con la caracterización del equipo, con el fin de encontrar la ecuación de diseño de éste, en particular, el coeficiente de transferencia de calor en las burbujas (hla). El tercer objetivo tiene relación con la determinación del efecto de los desechos de combustión y el intenso calor que el quemador irradia sobre la solución, sobre la proliferación y actividad de las bacterias que están presentes en las soluciones de biolixiviación. El equipo consistió en un contendedor de agua de 60[cm] de diámetro y 60[cm] de alto, en cuyo centro se encontraba el tubo de llama de 20[cm] de diámetro, sumergido 8[cm] en la solución acuosa. El quemador se ubica en la parte superior de este tubo. Para la evacuación del agua desde el tubo, se utilizó un compresor de aire que se fijó en 3[L/seg]. El equipo, por su parte, tiene la capacidad de de operar con un flujo continuo de agua, además incorpora cinco termocuplas que miden la temperatura de los gases dentro del tubo de llama, en el borde de éste, en la chimenea, en el agua de entrada y de salida. Para realizar pruebas, el equipo se operó con tres flujos continuos de agua 0,5; 1; 1,5 [L/min] donde se registró la temperatura en cada minuto por un periodo de 30 minutos. Se determinó el valor de hla para los tres flujos estudiados, obteniéndose valores similares en cada caso con un valor promedio de [kW/(m3*ºC)]. Se registró una eficiencia máxima del calentador de un 74% y una mínima del 64% en contraste con una caldera que alcanza una eficiencia de 82,5%. No obstante, se demostró que se puede aumentar la eficiencia del quemador sumergido por sobre la de una caldera, a un 90%, si el tubo del quemador se sumerge hasta 12,1[cm]. Por otra parte, se determinó que el uso del quemador sumergido para calentar soluciones conteniendo bacterias lixiviantes resulta en un serio daño de su actividad. El calentamiento directo de una solución conteniendo 4,8 x 105redujo la población a 2,1 x 104bacterias/ml. El efecto más nocivo está relacionado con la incorporación de orgánicos residuales productos de la combustión del Diesel, que se refleja en un aumento del contenido de carbono orgánico de 1,25 a 17[mg/l]. Esta contaminación resultó en una completa inhibición de la actividad oxidativa bacteriana sobre el ión ferroso. Los resultados de este estudio indican que el uso de un quemador sumergido de Diesel para el calentamiento de soluciones de biolixiviación, es atractivo por su buena eficiencia energética, pero se recomienda efectuar el calentamiento indirectamente a través de la generación de vapor de agua, de modo de minimizar la incorporación de orgánicos contaminantes en la solución lixiviante.

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.

Memoria para el título de Ingeniero Civil de Minas / La División Radomiro Tomic de CODELCO Chile genera residuos con contenido de cobre provenientes de la lixiviación primaria de óxidos llamados ripios, mientras que por otro lado se lixivian óxidos de leyes bajo ley de corte (OBL), pero que son atractivos de tratar sin chancado primario, debido a los costos de este proceso. Para ambos casos es necesario el deposito en un botadero especial, adecuado a las características propias del material para luego ser sometidos a relixiviación en el caso de ripios y una lixiviación primaria para el caso de los OBL. El objetivo principal de este trabajo ha sido revisar el diseño y planificación de vaciado de ripios y OBL de manera tal de maximizar la producción de cobre fino provenientes de estos materiales. Se realiza un análisis económico que indica cuál es el beneficio con el enfoque mencionado y cuál es el impacto en la División en al menos un año. Al planificar la maximización de cobre por sobre la maximización de áreas de regadío, se obtiene mejores resultados. Para ello se requiere un mayor nivel de información previa del lugar a depositar, dado por una caracterización del material vaciado, en cuanto a leyes, unidad geológica y solubilidad, datos que fueron fundamentales para la toma de decisión del secuenciado. Además, cada diseño debe cumplir con los requisitos impuestos, tales como, parámetros geomecánicos, metalúrgicos y operativos, y considera proyectos futuros de ampliaciones y modificaciones. Cambios en parámetros actuales, como distancia equivalente, fueron utilizados para nuevos cálculos de los factores afectados, como por ejemplo, en este caso, decisión de envío a botadero de baja ley o botadero lastre. El principal resultado de esta nueva metodología ha sido un aumento de beneficio económico para ambos diseños (ripio y OBL). Para ripios se obtuvo 5 MUS$ por sobre el valor del plan anual de la División en un año, y para OBL se obtuvo un beneficio de 6,9 MUS$ por sobre el del plan anual de la División también para un año. La explicación del importante aumento de beneficio se fundamenta en la implementación de una planificación acuciosa, en que el foco fue la maximización de cobre fino y no la máxima disponibilidad de áreas para regadío.

Magíster en Gestión para la Globalización / El presente estudio corresponde al plan de internacionalización de AguaMarina S.A., una empresa chilena de biotecnología con foco en la biominería, específicamente, en biolixiviación de pilas. Este plan abarca distintos aspectos para el negocio, como son los análisis estratégicos para la selección del país con mayores condiciones favorables para invertir, los análisis Porter y FODA, las estrategias de entrada al mercado escogido y sus respectivas proyecciones de venta y análisis financiero. Cabe destacar el alto desempeño y reconocimiento que ha tenido AguaMarina en el mercado chileno, donde ha sido premiada por BHP Billiton dentro de su programa Clúster Minero, reconocida como el primer proveedor de servicios en la etapa de Innovación e I&D, lo anterior sumado con el reducido número de competidores internacionales, le ofrece una gran ocasión para su expansión en nuevos mercados. De acuerdo a los distintos parámetros evaluados como índices de inversión en minería, facilidad de hacer negocios, corrupción, ubicación entre otros, el mercado recomendado para invertir es el peruano, el cual entre otras características, es el segundo productor mundial de cobre y posee sobre MUSD$22.000 como inversión estimada en minería hasta el 2017. El análisis de competitividad de Porter muestra que en la biominería en Perú no existen participantes privados locales y solo presencias esporádicas de participantes internacionales y universidades. La estrategia recomendada es asociarse con un local, como por ejemplo Laboratorios Analíticos del Sur (LAS), quién ya tiene una cartera de clientes y una red de contacto que pueden ser futuros clientes. LAS posee los servicios e infraestructura de un laboratorio de minerales y está acreditado al igual que AguaMarina con altos estándares de calidad, como por ejemplo la acreditación en ISO17025.Of2005. Por otro lado, LAS está ubicado en Arequipa, el cual corresponde a una ubicación estratégica por tiempos de respuesta y por poseer el 52% de la producción de cobre de biolixiviación y/o flotación que es el proceso alternativo. Las estrategias recomendadas son mantener su batería de productos, haciendo énfasis en la calidad y las ventajas de estos con respecto a la competencia y a los procesos alternativos. Con respecto a la promoción se recomienda ingresar a una entidad como Promisur, quien se encarga de la participación de sus miembros en ferias, exposiciones, congresos y revistas especializadas. Considerando una intervención de 1/3 del volumen de servicios al quinto año para 3 unidades mineras, se proyectan ventas de MUSD$ 2,5 y los parámetros de análisis VAN con una tasa de 20% de MUSD$ 1,92 y un TIR al quinto año de 296%, lo que refleja la alta rentabilidad de este proyecto. Los valores mostrados corresponden a resultados antes de proyectar una asociación con algún local y el margen de asociación entre estos debe ser menor a 1/3 de los ingresos por venta, con lo cual se alcanza un TIR de 63%.

Estudia la lixiviación del relave de un mineral piritoso con alto contenido de plata, denominado mineral pirita-plata. El relave se encuentra en el depósito de relaves de la empresa Administradora Cerro S.A.C. (en adelante, la empresa). El relave es un material antiguo como resultado del proceso de flotación en los años 2011 y 2012 con alto contenido de plata (mayor a 5 oz/t). El interés por recuperar el metal valioso de este relave conlleva al proceso de lixiviación como alternativa inmediata, por lo tanto, se presenta como objetivo continuar con los experimentos y estudios realizados por la empresa, de allí que se considera lixiviar este material teniendo en cuenta los mejores resultados obtenidos como antecedentes. La lixiviación del relave se llevó a cabo a la granulometría en la que se encuentra en el depósito, sin incurrir a mayor liberación para fines de factibilidad de tratamiento en el mediano plazo. Los experimentos de lixiviación se orientaron a encontrar una recuperación óptima de plata determinando la concentración ideal de cianuro de sodio y con ello interactuar en condiciones diferentes de temperatura, para ello, entre estas dos variables se utiliza el diseño hexagonal para determinar un óptimo, teniendo como resultado la recuperación plata de 50,06 % con un consumo de NaCN de 4,8 kg/t a 5 500 ppm de concentración y a una temperatura de 40 ºC. La importancia de los aportes de investigación para su mejor tratamiento a este relave obedece a que existe como stock un millón de toneladas con un promedio de ley de por encina de 5,0 oz/t. / Tesis

Ingeniero Civil Químico / Durante el presente trabajo de título se estudió la factibilidad técnica y económica de un nuevo plan de riego de los sectores de lixviación (en pilas/heap y botaderos/dump) en la Operación Mantoverde de Anglo American, bajo el supuesto que aumenta el caudal de PLS (pregnant leaching solution) procesado desde 1.150 m3 h-1 hasta 2.000 m3 h-1. Esta modificación se analizó teniendo presente el objetivo general de aumentar en el caudal de refino generado, dado que su magnitud actual es insuficiente para regar la totalidad del mineral disponible. Durante la primera etapa de este trabajo, se realizó el balance volumétrico actual de agua, el que sirvió para generar la estrategia de riego a adoptar en caso de implementar el proyecto, la cual generaría una buena distribución de las soluciones lixiviantes. En una segunda etapa, se definieron las modificaciones que se deberían implementar en la etapa de lixiviación y se estudiaron la variación en la composición de las soluciones a riego, y sus efectos sobre la recuperación de cobre. Finalmente, se realizó una evaluación económica del proyecto y se determinó su rentabilidad en diversos escenarios. Como resultado del trabajo descrito en el párrafo anterior, se determinaron una estrategia de riego, la que considera en aumentar los módulos regados con refino en el sector heap (de 10 a 19) y aumentar los módulos en riego en los sectores dump sur (de 12 a 14) y dump norte (de 17 a 20), lo cual permitiría emplear un mayor volumen de refino minimizando el agua de reposición que se debe agregar al sistema. Por otra parte, los cambios a realizar disminuyen la concentración de cobre y ácido sulfúrico en el refino a riego, por lo que éste debería ser acidulado. En el aspecto económico, para esta etapa de evaluación del proyecto se tiene que éste es rentable, presentando para una inversión de US$ 3.000.000 un VAN de -US$ 3.600.000 en un horizonte de evaluación de 4 años. Esto se debe a que los principales ingresos del proyecto consisten en traer producción futura (que se debería realizar al final de la vida útil de la planta) al presente, lo cual no es conveniente debido al bajo precio del cobre, Sin embargo, existen otras posibilidades de emplear el mayor caudal de refino (como el aumento de las tasas de riego) que pueden ser estudiadas, para lo cual, se requiere un mayor conocimiento sobre la dinámica del proceso.

Este trabajo muestra el diseño de sistemas de riego, utilizados tanto en el riego agrícola como en la lixiviación de minerales, basado en el método de volumen de control utilizando el procedimiento de paso hacia atrás. El método numérico propuesto consiste en delimitar un volumen elemental del lateral, que incluya un emisor, llamado “volumen de control”, en el cual las ecuaciones de conservación de la fuidodinámica son aplicadas. El método de volumen de control es un método iterativo para calcular la velocidad y presión paso a paso a través de un sistema de riego, teniendo como dato la presión al final de la línea. Un programa computacional es utilizado para realizar lo cálculos, con una convergencia muy rápida. Sin embargo, el programa es útil una vez que se conoce la tasa de riego promedio por unidad de área, es decir, conocidos los resultados de los diseños agronómicos ó metalúrgicos. El diseño consiste en la exploración tanto económica como eficiente de un sistema de riego que sea capaz de entregar uniformemente la tasa de riego a todos los emisores. Este programa permite el diseño de un complejo sistema de riego que incluya miles de emisores rápidamente. Dos subrutinas del programa permiten calcular la velocidad y la presión a lo largo de una tubería lateral y de una submatriz, entregando como resultado final la presión que se requiere a la entrada de dicha submatriz. El método de volumen de control ha sido probado en diseño de tuberías laterales, de lo cual resultó la validación con otros métodos como el método de elementos finitos, por lo tanto, es posible determinar el diseño óptimo para cada sistema de riego. Finalmente, una vez desarrollado y validado el software de diseño, este se utilizó para comparar el desempeño de diferentes arreglos de cañerías en las mismas condiciones geográficas. El resultado de esta comparación entrega una propuesta de diseño valida sólo para las condiciones del problema y este no puede ser extendido universalmente. Esto le da al sistema desarrollado la flexibilidad necesaria para ser utilizado para cualquier sistema de riego.