Contexto Económico y Social

Producto Geográfico Bruto (PGB o GDP): Es una medida del valor de mercado de todos los bienes y servicios finales producidos en una economía durante un cierto período de tiempo. Debe corregirse por poder adquisitivo. No contabiliza el trabajo en casa, voluntarios, etc. Ayuda en la estimación de costos de proyectos mineros.

Índice de Desarrollo Humano (IDH o HDI): Sirve para medir el desarrollo. Depende de: Esperanza de vida, Niveles educacionales, Estándar de vida promedio.

Fortalezas de la Minería en Chile

• Recursos minerales en abundancia y de buena calidad (especialmente cobre)
• Aproximadamente 1/3 de reservas mundiales de cobre
• Institucionalidad eficiente y marco jurídico claro
• Infraestructura desarrollada. Cercanía a puertos
• Proyectos en zonas desérticas
• Mano de obra especializada y profesionales calificados
• Costos razonables

Debilidades de la Minería en Chile

• Requerimiento de grandes inversiones
• Fuertes fluctuaciones de los precios de los metales
• Escasa comprensión de la comunidad, tanto local como del país
• Baja inversión en investigación y desarrollo
• Imagen negativa en relación al medio ambiente y seguridad
• Proyectos en zonas remotas (sobre 3000 msnm)
• Disponibilidad restringida de energía y agua

Exploración Minera

Actividades relacionadas con la evolución de un prospecto geológico para determinar su tamaño, forma, ley y potencial de beneficio. Para ello, debe cumplir dos objetivos:

• Identificar muy claramente los objetivos del trabajo a realizar
• Minimizar los costos sin que ello suponga dejar espacios

Se debe definir en una primera etapa cuál es el objeto u objetivo a ser explorado.

Tipos de Empresas en Exploración

• Grandes: Ingresos brutos de más de US$ 500 millones
• Intermedias: Ingresos brutos anuales de entre US$ 50 millones y US$ 500 millones
• Junior: Ingresos brutos de menos de US$ 50 millones; su principal mecanismo de financiamiento para proyectos de exploración es el equity financing. La categoría incluye principalmente compañías exploradoras, pero también a varias aspirantes a productoras que no han alcanzado aún el umbral para ser consideradas intermedias.
• Gubernamentales: Entidades controladas totalmente por el Estado que operan con interés nacional o provincial, más que como entidades privadas. CODELCO es considerada como “grande” más que “gubernamental”, ya que opera como una privada, a pesar de que entrega sus utilidades al Estado.

Modelos Geológicos

Permitirá identificar las técnicas que se usarán en el proceso de búsqueda. Se revisarán tres casos:

• Pórfidos cupríferos
• Yacimientos de Hierro
• Estratoligados

Herramientas Geológicas

Aquellas que a través de información tomada en superficie nos permiten establecer hipótesis de trabajo sobre la existencia de potenciales cuerpos mineralizados en profundidad.

• Mapeo geológico y temáticos. Formulación de modelos geológicos de trabajo, seguimiento de franjas metalogenéticas
• Muestreo geoquímicos: Rocas, Suelos, Aguas, Plantas
• Levantamientos geofísicos
• Técnicas no convencionales
• Uso de la toponimia

Métodos Directos

Son aquellas técnicas que permiten “cortar o cruzar” los cuerpos mineralizados y obtener muestras directas de dichos cuerpos:

• Sondajes o perforaciones
• Diamantina
• Aire reverso
• Túneles de exploración (Geología directa y para muestras metalúrgicas)
• Piques de exploración

Sondajes de percusión (o actualmente aire reverso): Ventajas: Rapidez y bajo costo. Desventajas: Información geológica pobre.

Sondaje de perforación diamantina: Ventajas: Información geológica directa. Desventajas: Costos y mayor tiempo de ejecución.

El Problema de la Certificación

Cada día se hace más necesario, sobre todo a la hora de buscar inversionistas, estar en condiciones de probar que la información es fidedigna y ha sido tratada con estándares aceptados y reconocidos internacionalmente.

• Análisis químicos
• Sondajes (% Recuperación de testigos)
• Muestreos en general

Evaluación de Recursos

La estadística se ocupa de los métodos científicos para recolectar, organizar, resumir, presentar y analizar datos, así como obtener conclusiones válidas y tomar decisiones razonables sobre la base de dicho análisis.

La geoestadística es una rama de la estadística aplicada que pone énfasis en:

• El contexto geológico de los datos
• La relación espacial entre los datos
• Datos medidos con un soporte volumétrico y precisión diferentes

La geoestadística es útil para:

• Cuantificar aspectos geológicos
• Estimación / Simulación
• Cuantificación de la incertidumbre
• Diseño de muestra
• Análisis de riesgo

Para Estimación de Leyes (Modelo de Recursos/Reservas)

• Combinación de poblaciones litológicas, de alteración y mineralización
• Se deben agrupar de modo de combinar datos con:
  • Características geológicas relevantes (depende del uso que se le dará al modelo)
  • Número de datos razonable para inferencia de parámetros estadísticos de la población
• Dificultades:

Análisis de Datos

En esta etapa, se busca:

• Caracterizar las poblaciones a partir de las muestras
  • Representatividad
  • Valores aberrantes
• Definir un soporte adecuado de trabajo (compositación), de modo de tener compósitos igualmente representativos (las muestras pueden ser de distintos largos à no “pesan” todas lo mismo)
• Definir qué combinaciones de unidades geológicas son válidas para la estimación
• Definir el tipo de contacto entre las unidades: límite duro/blando

Definiremos Estimadores con Ciertas Características

• Lineal: el valor estimado es una combinación lineal de los datos disponibles (usualmente en una vecindad del punto a estimar)
• Insesgado: en promedio, el estimador entrega el valor correcto, sin sesgo sistemático (pero con cierta imprecisión)
• Óptimo: el estimador será tal que minimice la varianza del error de estimación (será por lo tanto el más preciso)

¿Qué Factores Podrían Considerarse en la Asignación de los Ponderadores?

• Cercanía a la posición que está siendo estimada
• Redundancia entre los valores de datos
• Continuidad anisótropa (dirección preferencial)
• Magnitud de la continuidad / variabilidad

Kriging es una colección de técnicas generalizadas de regresión lineal para minimizar una varianza de estimación definida de un modelo a priori de covarianza. Es el mejor estimador lineal insesgado.

El “mejor” solamente en el sentido del error de mínimos cuadrados para un modelo dado de covarianza / varianza.

Mecánica de Rocas

Roca como Material de Ingeniería

Supuestos Comunes del Comportamiento Mecánico de Sólidos (Teóricos)

• Homogéneo: De un solo tipo específico
• Continuo: No posee discontinuidades o fallas
• Isótropo: Propiedades iguales en todas las direcciones

(Reales)

• Heterogénea: De más de un solo tipo de roca
• Discontinua: Con fallas y discontinuidades
• Anisótropa: Propiedades varían según dirección

Material natural que ya se encuentra cargado, las excavaciones mineras disturban los esfuerzos in-situ.

Factores geológicos que afectan al macizo rocoso:

• Estructura del macizo rocoso (roca intacta y discontinuidades)
• La roca ya se encuentra sometida a un estado de esfuerzos in-situ
• Superpuesto a esto, existe influencia del fluido de poros/flujo de agua y tiempo

Las discontinuidades pueden provocar inestabilidades de origen estructural. La intersección de varias juntas pueden formar bloques que son cinemáticamente libres a caer o deslizar desde la periferia de la excavación como resultado de la gravedad.

Rock Quality Designation (RQD): Señala qué tan juntas están las discontinuidades. Limitaciones:

• No aporta información de los trozos menores a 10 cm
• No es un buen indicador de un macizo rocoso mejor

RmR (Rock Mass Rating): Tabla de datos que considera aspectos y características del macizo rocoso para determinar su calidad (Roca intacta, UCS, RQD, estructura, agua, va de 0-100).

Esfuerzos In-Situ

Al considerar las condiciones de carga impuestas en el macizo rocoso, debe reconocerse que existe un estado de esfuerzos in-situ pre-existente. Esfuerzos totales = esfuerzos in-situ + esfuerzos inducidos.

Clasificación del Macizo Rocoso

Beneficios:

• Mejorar la calidad de la investigación de terreno solicitando datos de entrada mínimos para realizar la clasificación
• Proveer información cuantitativa para el diseño
• Permitir un mejor juicio ingenieril y una comunicación más efectiva en un proyecto

Objetivos:

• Identificar los parámetros más importantes que influencian el comportamiento del macizo rocoso
• Dividir una formación rocosa en grupos de comportamiento similar
• Relacionar experiencia de condiciones de rocas de un sitio a otro
• Derivar datos cuantitativos y guías para el diseño ingenieril
• Proveer una base común de comunicación entre geólogos e ingenieros

Métodos de Explotación

Criterios de Selección

1. Características Espaciales: Dimensiones, geometría, disposición, profundidad
2. Condiciones Geológicas e Hidrológicas: Drenaje, mineralogía, composición química, estructuras, planos de debilidad, uniformidad, aguas subterráneas e hidrología
3. Consideraciones Geotécnicas: Propiedades elásticas, comportamiento plástico o elástico del macizo, estado de los esfuerzos in situ e inducidos, consolidación, compactación, competencia, otras propiedades físicas de la roca
4. Consideraciones Económicas: Reservas, tasa de producción, vida de la mina, productividad, costo de mina de métodos posibles de aplicar
5. Factores Tecnológicos y de Riesgo: Recuperación, dilución, flexibilidad a cambios en la interpretación o condiciones de explotación, selectividad, mecanización, automatización, riesgos inherentes a la explotación
6. Factores Medioambientales: Control de excavaciones para mantener integridad de las mismas, subsidencia y efectos en superficie, control atmosférico, fuerza laboral. Ambiente social, económico y político.

Explotación de Superficie

• Cielo abierto, rajo abierto o tajo abierto (Open Pit): Es el método que más se ve en Chile, particularmente en la explotación de yacimientos de metales básicos y preciosos. Excavación hecha desde la superficie con el propósito de extraer mineral, el cual está expuesto a la superficie durante la vida de la mina.
• Cantera (Quarry): Explotación minera, generalmente a cielo abierto, en la que se obtienen rocas industriales, ornamentales o áridos. Los productos obtenidos en las canteras, a diferencia del resto de las explotaciones mineras, no son sometidos a concentración. Las principales rocas obtenidas en las canteras son mármoles, granitos, calizas y pizarras.
• Lavaderos o placeres: Corresponde a la explotación de depósitos de arena en antiguos lechos de ríos o playas, con el fin de recuperar oro, piedras preciosas u otros elementos químicos valiosos.

Explotación Subterránea

• Métodos auto-soportantes o de caserones abiertos: Dejan la cavidad que el mineral ocupaba vacía à caserón estable en forma natural o escasos elementos de refuerzo.
  • Room and Pillar
  • Stope and Pillar
  • Shrinkage Stoping
  • Sublevel Stoping
  • Vertical Crater Retreat
• Métodos soportados o de caserones que requieren elementos de soporte para mantenerse estables y/o que se rellenan con algún material exógeno:
• Cut and Fill Stoping

Métodos de hundimiento: Las cavidades generadas por el mineral extraído son rellenas con el material superpuesto (mineral, mientras dura la explotación, y estéril, una vez finalizada). El hundimiento y consecuente relleno de las cavidades se produce simultáneamente a la extracción del mineral.

• Longwall Mining
• Sublevel Caving
• Block / Panel Caving

Ángulo de cara de banco: Medido en grados desde la pata a la cresta de un banco, 70 u 80°.

Límites del rajo: Extensión hasta donde el rajo es económicamente viable.

Bermas: Extensión horizontal dejada entre bancos, razonamiento: evitar o detener rodados.

Ángulo de talud final: Ángulo que va desde la cresta del banco más alto a la pata del banco más bajo del rajo.

Rampa: Permite el acceso y transporte del material extraído. Varios sistemas: espiral, zigzag.

Sobrecarga: Estéril que debe ser removido antes de empezar a producir y que permite acceder al mineral más superficial de la mina.

Conminución

Proceso en el cual un mineral degrada su tamaño con el fin de separar un mineral de otro, o bien alcanzar un tamaño ideal para un proceso industrial. El consumo de energía puede ser del orden del 40-60% del total de una planta. 50% del costo de operación total.

Chancado

El chancado es la primera parte de los procesos de conminución. Generalmente es una operación en seco y usualmente realizada en 1, 2 o 3 etapas.

Chancado Primario

Los chancadores primarios son máquinas de trabajo pesado, usados para reducir de tamaño al mineral proveniente de la mina, hasta un tamaño apropiado para su transporte y posterior tratamiento. Para realizar el chancado primario hay básicamente dos tipos de equipos: chancadores de mandíbulas y chancadores giratorios.

Chancador de Mandíbulas

Los chancadores de mandíbula operan comprimiendo las rocas entre dos placas, una fija y la otra móvil, montadas en ángulo agudo. La mandíbula móvil está pivoteada y se mueve como un péndulo contra la que está fija.

Chancador Giratorio

Cono rota excéntricamente. Al rotar se acercará y alejará de las paredes, chancando cualquier roca atrapada en su interior.

El giratorio chanca en todo el ciclo, no como el de mandíbulas, por lo que tiene una mucho mayor capacidad a igual abertura. Para tamaños de alimentación y producto dados, el giratorio tendrá 3 a 4 veces mayor capacidad.

Chancado Secundario / Terciario

En el chancado fino, el chancador de conos es el equipo utilizado en todas las aplicaciones con roca dura. La principal diferencia con el giratorio radica en que el eje del cono (más corto) no está suspendido, sino que está sujeto en un soporte universal curvo bajo el cono.

El chancador de conos estándar es el más utilizado como secundario y el chancador de conos de cabeza corta (short head) el más usado como terciario. Ambos difieren principalmente en la forma de sus cámaras.

Harneo

Separan mediante mallas. El harneo se realiza con materiales relativamente gruesos. Funciones: Evitar la entrada del bajo tamaño a los chancadores. Preparar una alimentación, en un rango granulométrico estrecho. Generar un producto final de granulometría estricta.

Molienda

La molienda es la segunda parte de los procesos de conminución. Generalmente es una operación en húmedo y usualmente realizada en 1 o 2 etapas.

El mineral chancado proviene normalmente de las etapas de chancado primario o terciario (con granulometrías del orden de 20 cm o 1 cm) y el producto final requerido variará, según sea la liberación requerida del mineral de que se trate, entre 100 y 300 mm. Se hace en molinos rotatorios.

Hidrociclón

El hidrociclón clasifica entonces por masa, pero en ella afecta mucho más el tamaño que la densidad, por lo que es posible utilizar este equipo como clasificador por tamaños.

Planificación Minera

Proceso de Ingeniería de Minas que transforma el recurso mineral en el mejor negocio productivo. Define una promesa productiva: vida de la mina, reservas mineras, valor del negocio, perfil de inversiones, costo. Es un documento bancable.

Modelo de Recursos

• Modelo de bloques: sólidos representando una geometría de una determinada ley
• Muestreo aleatorio: contiene propiedades físicas de la roca que han sido interpoladas de acuerdo a métodos matemáticos (posición, densidad, tipo de roca, mineralización, leyes)
• Inventario de recursos: se interpreta a través de una curva tonelada v/s ley

Envolvente Económica

Es aquel material que económicamente conduce al mejor negocio productivo del recurso, la envolvente económica define lo que es mineral.

Definición de UBMs

UBMs: Unidad básica minera. Es función del nivel de selectividad a aplicar en la explotación de un yacimiento, este también dependerá del método de explotación a utilizar.

A mayor tamaño de UBMs, generalmente el costo de producción disminuye, pero el nivel de flexibilidad y selectividad disminuyen también. En minería a cielo abierto se reflejará en el tamaño de las fases. En minería subterránea se hablará del tamaño del caserón, del panel, etc.

Medición de la Dilución

• La dilución planificada es el material que se encuentra fuera de la definición económica de mineral y se incorpora como parte del diseño minero.
• La dilución actual u operativa es aquella que se extrae por sobre las reservas mineras, puede ser económica o no dependiendo de su contenido de producto.

Recuperación Minera

• La recuperación minera planificada es aquella porción de la envolvente económica que se extrae como parte de un diseño. En algunos métodos la recuperación es baja producto de pilares, losas y también la contaminación de minerales económicos con estéril.
• La recuperación actual u operativa toma en consideración la extracción con respecto a las reservas mineras definidas en el plan de producción, podría incluir materiales estériles en su definición, ya que estos son parte de las reservas mineras.

Utilización

El porcentaje de tonelaje que se extrae por día en relación al tonelaje preparado en las diferentes UBMs que componen el sistema minero.

Confiabilidad

Tiene relación con la probabilidad que un determinado diseño minero opere para producir una determinada cantidad de mineral. Es función de la tasa de falla intrínseca de los componentes del sistema minero y del estado tensional presentado en la infraestructura minera.

Topografía Minera

Topografía: Opera sobre porciones pequeñas de terreno. Considera la superficie terrestre como un plano.

Geodesia: Opera sobre grandes extensiones de tierra. Considera la superficie de la tierra como parte de la superficie de un elipsoide.

Áreas de la Topografía

1. Teoría de errores y cálculo de compensación: Métodos matemáticos que permiten minimizar los inevitables errores cometidos en las mediciones. Permiten también establecer los métodos e instrumentos idóneos a utilizar en los trabajos topográficos, para obtener la máxima calidad en los mismos.
2. Instrumentación: Estudio de los diferentes tipos de equipos usados en topografía para llevar a cabo las mediciones, angulares o de distancias, para establecer sus principios de funcionamiento, llevar a cabo su mantenimiento y lograr su óptima utilización.
3. Métodos topográficos: Conjunto de operaciones necesarias para obtener la proyección horizontal y las cotas de los puntos medidos en el terreno. Las proyecciones horizontales se calculan en forma independiente de las cotas de los puntos, diferenciándose entonces en dos grandes grupos:
   • Métodos planimétricos: Considera la proyección del terreno sobre un plano horizontal imaginario que supone que es la superficie media de la Tierra.
   • Métodos altimétricos: Tiene en cuenta las diferencias de nivel existentes entre los diferentes puntos del terreno.

Escala: Se llama a la relación constante que existe entre la longitud de una recta en el plano y la de su homóloga en el terreno (Escala = plano/terreno).

• Plano topográfico de toda la superficie afectada por la explotación minera. Escala mínima 1:5.000. Deben figurar en él las obras exteriores y edificaciones de la mina, los poblados, carreteras, líneas eléctricas, cauces de agua, etc. En este plano figurarán, asimismo, los límites del grupo minero.
• Plano general de labores: Escala 1:2.000. Debe representar las labores ejecutadas y en ejecución, identificando claramente aquellas que se encuentren abandonadas.
• Plano de detalle de caserones y refugios: Escala 1:1.000, normalmente. Se emplean secciones longitudinales y transversales. Cuando existen plantas distintas, se emplean colores distintos para diferenciarlas.
• Plano general de ventilación: Escala 1:5.000. Debe figurar la dirección de la corriente de aire y su distribución, caudales en litros/seg., etc.

Equipos Topográficos

• Mira taquimétrica: Regla graduada. Se utiliza para estadía en los taquímetros o para nivelación en los niveles.
• Prismas: Prismas formando un triedro que reflejan señales electromagnéticas.
• Jalones: Bastones metálicos pintados cada diez centímetros de colores rojo y blanco. Sirven para visualizar puntos en el terreno y hacer bien las punterías.
• Cintas metálicas: Se utilizan para la medida directa de distancias.
• Plataforma nivelante: Los instrumentos topográficos llevan como base plataformas nivelantes constituidas por tres brazos horizontales atravesados, cada uno en su extremo, por un tornillo vertical.
• Nivelantes: Son necesarios para nivelar y poner en estación los aparatos topográficos.
  • Nivel esférico: situado en la base nivelante y que se utiliza para definir un plano horizontal previo de aproximación.
  • Nivel tórico: colocado sobre la alidada y que sirve para hacer una nivelación precisa del instrumento.
• Niveles (para la nivelación): Compuesto por una plataforma nivelante y un nivel esférico. Instrumentos dedicados a la medida directa de diferencias de altura entre puntos o desniveles.
• Teodolito y taquímetro: Instrumento para medir ángulos horizontales y verticales. Compuesto por una plataforma nivelante, nivel esférico y tórico, y dos discos graduados (vertical y horizontal) denominados limbos. Si el retículo del anteojo dispone de hilos estadimétricos se denomina taquímetro.
• Estación total: Si a los teodolitos o taquímetros se les incorpora un aparato de medición de distancia electrónico, se empieza a hablar de estación total. Permite determinar la distancia horizontal o reducida, la distancia geométrica, el desnivel, la pendiente, los ángulos horizontal y vertical, así como las coordenadas cartesianas del punto de destino.
• Sistema de Posicionamiento Global (GPS): Los satélites transmiten señal de tiempo sincronizado, los parámetros de posición y la información de su estado.

Curvas de nivel: Se definen como «isopletas» que en un mapa representan la línea de intersección de un determinado plano horizontal con la superficie del terreno.

Minería y Medio Ambiente

Desarrollo sustentable (art. 2, Ley de Medio Ambiente): “El proceso de mejoramiento sostenido y equitativo de la calidad de vida de las personas, fundado en medidas apropiadas de conservación y protección del medio ambiente, de manera de no comprometer las expectativas de las generaciones futuras”.

Se entenderá por proyectos de desarrollo minero aquellas acciones u obras cuyo fin es la extracción o beneficio de uno o más yacimientos mineros y cuya capacidad de extracción de mineral es superior a cinco mil toneladas (5000 t) mensuales.

Por exploraciones, al conjunto de obras conducentes al descubrimiento, caracterización, delimitación y estimación del potencial de una concentración de sustancias minerales, que pudiesen dar origen a un proyecto de desarrollo minero.

Por prospecciones, al conjunto de obras a desarrollarse con posterioridad a las exploraciones mineras, conducentes a minimizar las incertidumbres geológicas, asociadas a las concentraciones de sustancias minerales, necesarias para la caracterización requerida y con el fin de establecer los planes mineros.

Art. 11: Se requerirá de un EIA si se presentan los siguientes riesgos: para la salud de la población debido a efluentes, emisiones o residuos; efectos adversos significativos en cantidad y calidad de recursos naturales; reasentamiento de comunidades humanas o alteración de sistemas de vida; localización próxima a población, recursos y áreas protegidas; alteración de paisaje, zonas turísticas o de monumentos o de valor.

Reglamento SEIA: Contiene los contenidos mínimos para la elaboración de los EIA y DIA. Lista de los permisos ambientales sectoriales, de los requisitos para su otorgamiento y de los contenidos técnicos y formales necesarios para acreditar su cumplimiento.

EIA: Corresponde a un documento que describe pormenorizadamente las características de un proyecto que se pretenda llevar a cabo. Debe proporcionar antecedentes fundados para la interpretación de su impacto ambiental y describir las acciones que ejecutará. Considera a la comunidad en el proceso de calificación.

DIA: Corresponde a un documento descriptivo de una actividad o proyecto que se pretende realizar o modificaciones que se quieran introducir. Otorgado bajo juramento por el titular, cuyo contenido permite evaluar si su impacto ambiental se ajusta a las normas. No considera a la comunidad en el proceso de calificación.

Pirometalurgia

Estudio conjunto de procesos fenomenológicos y físico-químicos que ocurren a alta temperatura y que permiten la extracción y/o el refino de una especie metálica a partir de una o varias fuentes minerales.

Altas tasas de reacción: Llevados a cabo a Po atmosférica y To entre 800 y 1600 °C, en donde la velocidad de las reacciones químicas son altas.

Equilibrio termodinámico: La libertad de seleccionar To proc., hace posible controlar la ocurrencia y dirección de las reacciones, alcanzando un equilibrio termodinámico y favoreciendo un resultado deseado.

Reacciones exotérmicas: Los minerales sulfurados de metales base, constituyen la materia prima de los procesos pirometalúrgicos. La oxidación del azufre contenido en estos minerales a anhídrido sulfuroso, SO₂, es una reacción exotérmica que libera calor y favorece el tener procesos térmicamente autógenos o semi-autógenos.

Inmiscibilidad: Propiedad selectiva que existe entre el metal fundido y la escoria oxidada.

Flujos concentrados: Ya sea a la forma de mezcla de concentrado y fundente, o mezcla metal-escoria, los flujos de los procesos piro son altamente concentrados con respecto al metal (500 – 2000 gpl).

PGM, PM: La solubilidad preferencial de los metales preciosos en los metales fundidos base, comparada con su solubilidad en las otras fases condensadas.

Presiones parciales de vapor: Debido a la alta To proc., las presiones de vapor de los metales y compuestos metálicos son apreciables.

Estabilidad de fases: Los desechos sólidos, scraps, escorias de descarte, etc., generados por los procesos piro, presentan una composición cercana a las rocas naturales.

SECADO: Eliminación parcial o total del agua contenida en los concentrados. Secadores rotatorios.

FUSIÓN: Operación cuyo objetivo es concentrar el cobre contenido en el concentrado a una fase sulfurada líquida, llamada mata o eje (50-75% Cu), y eliminar otros elementos a una fase oxidada líquida llamada escoria y a una fase gaseosa de SO₂. 1200-1300 °C.

• Concentrado: Producto principal de la etapa de flotación.
• Mata de cobre: Corresponde a la fase condensada metálica-sulfurada en donde se concentra el cobre (solución sólida entre Cu₂S-FeS). Está compuesta también por sulfuros de hierro. 50 y 75%.
• Escoria: Solución iónica y mezcla de cadenas de silicatos, fase fundida condensada menos densa y más viscosa.
• Reactores para la fusión: Calentamiento directo, de fusión flash y de fusión en baño.

CONVERSIÓN: Tiene por objetivo eliminar el Fe y el S remanente desde la mata, produciendo fases condensadas de cobre blíster (~98,5% de Cu) y escoria, y una fase gaseosa de SO₂. La oxidación se logra mediante la inyección de aire ó aire enriquecido con oxígeno. Convertidores Pierce-Smith.

La conversión se lleva a cabo en 2 etapas:

1. Soplado a escoria
2. Soplado a cobre

REFINACIÓN: Objetivo: reducir las impurezas, principalmente S y O disueltos en el cobre blíster y, en menor grado, otras impurezas metálicas, con el fin de generar ánodos de buena calidad física, química y mecánica. Esta etapa se lleva a cabo a temperaturas entre 1150 y 1200 °C. (Cobre anódico (+99,5% Cu)).

Flotación

Maximización de la ley: Debido a que no todas las partículas se encuentran totalmente liberadas, la máxima ley obtenible se obtiene a una recuperación muy baja, i.e., la máxima ley se da a la mínima recuperación.

Maximización de la recuperación: Debido a la liberación, para recuperar el máximo del mineral de interés (100%) se tiene presencia de ganga en el concentrado, i.e., para la máxima recuperación la ley es mínima.

La flotación de minerales corresponde a la separación de especies mineralógicas por diferencia de mojabilidad o hidrofobicidad. Se dice que una partícula es hidrofóbica cuando no tiene afinidad por el agua, a diferencia de partículas hidrofílicas, que sí tienen. Al introducir aire en forma de burbujas en una pulpa que contiene partículas, las partículas hidrofóbicas se adhieren a las burbujas para así minimizar su contacto con la fase líquida. Para que ocurra la flotación deben coexistir dos zonas: colección y espuma. La pulpa entra en contacto con la fase gaseosa (burbujas) en la zona de colección, lugar donde se produce la unión partícula(s)-burbuja. Estos agregados ascienden hasta llegar a una zona de espuma.

Reactivos en Flotación

• Espumantes: Se utilizan para generar una espuma estable y un tamaño de burbuja apropiado.
• Colectores: Su función principal es la de proporcionar propiedades hidrofóbicas a las superficies de los minerales.
• Modificadores: Sirven para crear condiciones favorables para el funcionamiento selectivo de los colectores.

Una máquina de flotación es esencialmente un reactor que recibe el nombre de celda de flotación. Ahí se produce: el contacto burbuja-partícula, la adhesión entre ellas y la separación selectiva de especies.

Celdas Mecánicas o Convencionales

Son las más comunes y las más usadas en la industria. Se caracterizan por tener un impulsor o agitador mecánico (rotor o impeler). Alrededor del eje del rotor se tiene un tubo concéntrico hueco que sirve de conducto para el ingreso del gas al interior de la pulpa, lo que ocurre en el espacio entre el rotor y un estator o difusor, donde es dispersado en pequeñas burbujas (1 – 3 mm). Según el tipo de aireación se tiene: • Celdas auto aspirante, que utilizan el vacío creado por el movimiento del rotor para inducir o succionar el aire desde la atmósfera hacia abajo, por el tubo concéntrico alrededor del eje del rotor. • Celdas con aire forzado, que reciben el aire desde un soplador. Las celdas de columna son los equipos neumáticos más usados en flotación, en especial en etapas de maximización de la ley. Se caracterizan por la producción de concentrados de mayor ley que las celdas mecánicas, aunque con una recuperación menor. Típicamente tienen una altura de 9 a 15 m. Pueden ser cilíndricas o secciones cuadradas o rectangulares. Agua de lavado Se utiliza para limpiar la espuma de partículas de ganga arrastradas con el agua que llega a la espuma desde la zona de colección. Distintas etapas en un circuito de flotación Flotación primaria o rougher: es la primera etapa de separación a la que se enfrenta el mineral, su función es maximizar la recuperación, generando un relave “libre” de especies de interés. Produce además una disminución de los flujos a tratar en etapas posteriores. Flotación de limpieza o cleaner: destinada a incrementar (maximizar) la ley de concentrado. En esta etapa se genera el producto final de la planta. Flotación de repaso, barrido o scavenger: destinada también a maximizar la recuperación. Suele ir después de alguna de las etapas anteriores, retratando sus relaves para evitar pérdidas.

Hidrometalurgia

 Rama de la metalurgia extractiva encargada de extraer los metales,desde los materiales que los contienen, mediante métodos físico-químicos en fase liquida.

ETAPAS Aglomeración:El material, previamente chancado, es transportado haciatambores aglomeradores donde se mezcla con ácido sulfúrico concentrado y agua.  En este proceso las partículas más finas se adhieren a partículas gruesas mejorando la porosidad, oxigenación, permeabilidad y el escurrimiento de la solución de lixiviación en la pila. Lixiviación en PilasLa lixiviación en pilas es un proceso que permite disolver el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una solución de ácido sulfúrico y agua.  e la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CuSO4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro denominadas PLS (pregnaDnt leach solution) que son llevadas a diversas piscinas donde se decantan para eliminar las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas.

Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solventes. Extracción por Solventes – SX  En esta etapa la solución que viene de las pilas de lixiviación, se libera de impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9 a 45 gpl, mediante una extracción iónica. Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución orgánica. La fase orgánica de esta solución captura los iones de cobre (Cu+2) en forma selectiva. De esta reacción se obtiene por un lado un complejo orgánico-cobre (fase orgánica cargada) y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino. Esta última se retorna a la etapa de lixiviación. La fase orgánica cargada pasa a una segunda etapa en que se contacta con una solución acuosa rica en ácido, la que provoca la descarga de cobre desde el orgánico hacia la fase acuosa, logrando una concentración del cobre en esta solución de 45 gpl.  Electrometalurgia Rama de la metalurgia extractiva encargada de extraer los metales, desde los materiales que los contienen, mediante métodos electrolíticos

Minerales Oxidados:   chancado ->aglomeración-> lixiviacion en pilas->extracción por solventes->electrobtencion-> catodo de Cu(99.9 % pureza)

Electro Obtención: La fuente de Cu es la solución proveniente de SX. El Cu se  deposita en forma de cátodo de 99,99 % de pureza.

La electro-obtención ocurre en celdas electrolíticas

El cobre contenido en las soluciones se deposita sobre cátodos de acero o de cobre.

Este proceso ocurre por aplicación de corriente

Minerales Sulfurados: chancado->molienda->flotación->fundición->eletro-refinacion

Electro Refinación: La fuente de Cu es un ánodo de cobre “impuro” (99,5 %), se disuelve en electrólito ácido y se deposita “puro” (99,99 %) sobre un cátodo.

La electro-refinación también ocurre en celdas electrolíticas

Este proceso ocurre por aplicación de corriente

La refinacion se lleva a cabo en 2 etapas:

1. Oxidación: Eliminación del Fe, S y otras impurezas remanentes presentes en el cobre por oxidación y escorificación

2. Reducción ó desoxidación: Eliminación del O disuelto en el cobre oxidado desde 1% a 1200-1800, mediante la inyección de reductores.

MOLDEO Enfriamiento del cobre anódico en moldes con el fin de formar ánodos

sólidos, se realiza en “ruedas de moldeo” que son plataformas rotatorias con moldes.

ELECTRO REFINO Disolución electroquímica del cobre. Electro-deposición de cobre puro sobre cátodos de acero inoxidable desde el electrolito. El cobre se deposita entre 7 y 14 días.

ETAPAS AUXILIARES: Tostación, Limpieza de escorias, Tratamiento de gases.