PROYECTO FONDEF DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO 

INFORME FINAL COPIA Nº <Nº de la Copia> 

TITULO  DEL  PROYECTO:  "Influencia de Gases Oxidantes en la Flotación de Minerales y en el Agua de Proceso "

     CÓDIGO DEL PROYECTO: D02i1101   FECHA DE EMISION : 31   / 07  /2009     FIRMA DEL (DE LA) DIRECTOR(A) DEL PROYECTO:  

 

TABLA DE CONTENIDOS  

I.  ACTA DE TÉRMINO DEL PROYECTO.   1.1.  IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO.   1.2.  EJECUCION DEL PROYECTO.   1.3.  PLAN DE CONTINUIDAD.   1.4.  TABLA DE CONFORMIDAD. __________________________________________________  

II.  INFORME EJECUTIVO.   2.1.  RESUMEN EJECUTIVO (CASTELLANO E INGLÉS).   2.2.  CUADRO DE SÍNTESIS DE RESULTADOS Y DE OBJETIVOS.   2.3.  INFORME FINANCIERO A LA FECHA DE TÉRMINO.   2.4.  EVALUACIÓN DE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO.   2.5.  PROPUESTA DE CONTINUIDAD DE CADA INSTITUCIÓN BENEFICIARIA.    

III.  INFORME DE GESTIÓN.   3.1.  OBJETIVOS DEL PROYECTO.   3.2.  RESULTADOS DEL PROYECTO.   3.3.  GESTIÓN DEL PROYECTO.    

IV.  INFORME CIENTÍFICO TECNOLÓGICO Y ECONÓMICO SOCIAL.   4.1. INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO REALIZADOS POR EL PROYECTO.   4.2.  NEGOCIOS TECNOLOGICOS Y PRODUCTIVOS.   4.3.  IMPACTOS PRODUCIDOS Y ESPERADOS.    

V.  ANEXOS.   ANEXO 1.  EVALUACIÓN ECONÓMICA SOCIAL Y PRIVADA.   ANEXO 2.  PLAN  DE  MANTENCIÓN  DE  LA  INFRAESTRUCTURA  HABILITADA, 

BIENES, EQUIPOS Y OTROS ELEMENTOS ADQUIRIDOS.   ANEXO 3.  SOLICITUDES  Y  REGISTROS  DE  PROTECCION  DE  PROPIEDAD 

INTELECTUAL.   ANEXO 4.  PUBLICACIONES.   ANEXO 5.  DOCUMENTOS  DE  CONFORMIDAD  DE  lAS  EMPRESAS  (O  DE  OTRA 

ENTIDAD SOCIA).   

I.  ACTA DE TÉRMINO DEL PROYECTO 1  

1.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO  TITULO DEL PROYECTO 

 ʺINFLUENCIA DE GASES OXIDANTES EN LA FLOTACIÓN DE MINERALES Y EN EL AGUA DE PROCESOʺ   

CÓDIGO FONDEF  D02i1101 

DIRECTOR(A) DEL PROYECTO 

Dr. Gerardo A. Cifuentes Molina

INSTITUCIÓN(ES) BENEFICIARIA(S) 

 Universidad de Santiago de Chile  

EMPRESAS Y OTRAS ENTIDADES SOCIAS 

 Air Liquide S.A.   

 

1.2. EJECUCIÓN DEL PROYECTO 2  FECHA DE TOMA DE RAZON POR LA CONTRALORÍA GENERAL DE LA REPÚBLICA 

30/04/2003

PLAZO CONTRACTUAL (indicado en el convenio, en meses) 

24 meses

FECHA EFECTIVA DE INICIO  01/06/2003FECHA EFECTIVA DE TÉRMINO. 31/07/2009DURACIÓN EFECTIVA (desde la fecha efectiva de inicio hasta la fecha efectiva de término, en meses) 

74 meses

 

1 Se solicita al(a la) Director(a) del Proyecto que responda esta sección con información oficial del proyecto.  Esta  acta  debe  ser  firmada  en  el  punto  1.3  por  los  representantes  legales  de  las instituciones beneficiarias de FONDEF y en el punto 1.4 por los representantes de las instituciones, empresas y de las otras entidades socias del proyecto.  2 Cualquier  diferencia  entre  la  duración  contractual  y  la  duración  efectiva  se  explica  por  las prórrogas autorizadas. 

1.3. PTAN DE CONTINUIDAD.

Las Wtuciones se comprometen = a;. La mantencih y ronsolidacih de las iíneas de inmtigaci6n asociadas al proyectoI

por un plazo no inferior a 3 &OS.

El uso de la infraestructura y equipamiento asociado al proyecto en e1 apoyo a proyectos de I&D o servidos CgtT con alto impacto econdmico social. La valorizacidn, comercialización y transferencia de los resultados del proyecto que se requiera para maximizar los impactos. La protección de los muitados asi como el beneficio en términos razonablemente onerosos para ia institud6n a partir de las rentas que de ellos se obtengan.

LAS INSTITUCIONES BENEFICIARIAS DECLARAN ESTAR EN CONOCIMIENTO Y DE ACUERDO CON EL CONTENIDO TOTAL DE ESTE INFORME Y QUE LOS DATOS REGISTRADOS EN ESTA DECLARACI~N CORRESPONDEN A UN RESUMEN DE LOS DETALLADOS EN k ~ .

=%l

4

1.4. TABLA DE CONFORMIDAD 3  

Nº Nombre Institución, 

Empresa u Otra Entidad Socia 

Nombre Representante Legal 

¿Se adjunta Documento de Conformidad en Anexos? 4 

1  Air Liquide S.A.  Pedro Adell S. Si 

2     

3     

4     

5     

6     

7     

8     

9     

10     

 

3  Sólo  se  debe  incorporar  a  las  instituciones,  empresas  u  otras  contrapartes  que  efectivamente hayan realizado aportes al proyecto, sean estos incrementales o no.  4 Los (las) Representantes Legales de cada institución, empresa u otra entidad socia del   proyecto declaran estar en conocimiento y de acuerdo con el contenido total de este informe. 

5

II.  INFORME EJECUTIVO  

2.1. RESUMEN EJECUTIVO 5  

Versión en castellano. Este proyecto consistió en analizar, entender y desarrollar mecanismos de flotación selectiva  para  la  mayor  cantidad  de  especies  sulfuradas,  utilizando  ozono  y mezclas  con  oxígeno  y  aire,  tanto  en  el  acondicionamiento  como  en  la  flotación propiamente tal. El  desarrollo  del  proyecto  constó  de  etapas  de  estudio  a  nivel  básico  (del  tipo electroquímico),  experiencias de  laboratorio de  flotación batch  en  celdas Denver, hasta llegar a etapas de pilotaje de flotación (planta piloto de 5 ton/día) pilotaje este realizado en la Planta Chileno‐Rumana ubicada en Chancón cercano a la ciudad de Rancagua. En todas esas experiencias se estudió el efecto de  la  inyección de gases en el medio en estudio. Por otro  lado, en el pilotaje mismo se estudiaron también las  variables  operacionales  involucradas  en  el  proceso,  se  desarrolló  además modelos matemáticos tipo sensores virtuales. En el estudio se  logró  identificar zonas de potencial‐pH específicas para cada una de las etapas de Recuperación y Concentración respectivamente. En  paralelo  se  realizaron  experiencias  de  flotación  con  agua  industrial  de recirculación de la flotación tratada con ozono, lográndose una diferenciación clara en los resultados de recuperación y ley del concentrado final obtenido. Se consolidó además el área de análisis de sistemas particulados en el Laboratorio de  Electrometalurgia  y  Corrosión  del  Depto.  de  Ingeniería  Metalúrgica  de  la USACH.  Ya  que  dicho  laboratorio  posee  equipamiento  para  la  caracterización avanzada de sistemas de partículas, a saber: Análisis de tamaño de partículas (0,3 a 300  micrones)  por  metodología  Laser  en  ambientes  húmedos  como  secos, cuantificación  del  potencial  zeta  de  sistemas  particulados,  caracterización  y modelación de  sedimentación de  sistema de pulpa mineral, determinación de  la concentración en sistemas líquidos de sólidos en suspensión, entre otros. Se  pretende  seguir  con  el  ofrecimiento  de  estudios  de  sistemas  particulados  en procesos minero‐metalúrgicos, así como en procesos similares. 

5 A partir del proyecto ejecutado, en no más de una página describa  lo realizado, destacando  los resultados  y  sus  impactos.  Este  resumen  debe  ser diferente  al  resumen  ejecutivo  incluido  en  el proyecto reformulado.  (ATENCIÓN: ESTE RESUMEN EJECUTIVO SERÁ PÚBLICO). 

6

Versión en inglés.  This  project  consisted  of  to  analyze,  understand  and  develop  mechanisms  for selective flotation for the sulphur species present using ozone and oxygen and air mixtures, in the conditioning and the flotation step.   The  stages  of  the  project  consisted  of  a  baseline  study  (in  electrochemical), experiences in laboratory batch flotation cell Denver, to pilot flotation stages (pilot plant of 5  tons/day)  localized  in  the Chilean‐Romanian plant  located  in Chancón near  the city of Rancagua.  In all  these experiments we studied  the effect of gases injection  in  the  flotation process. On  the other hand,  in  the same pilot plant were also  studied  variables  involved  in  the  process,  developed mathematical models type virtual sensors.   The  study  identified  areas  of  potential‐pH  for  each  stage  of  recovery  and concentration respectively.  Parallel  experiments were  performed with  industrial  recirculation water  treated with  ozone,  achieving  a  clear  distinction  in  the  outcomes  of  recovery  and  final copper low concentrate obtained.   It  also  consolidated  the  analysis  area  at  the Laboratory of Electrometallurgy  and Corrosion  at  Metallurgical  Engineering  Department  of  USACH.  Since  the laboratory  has  equipment  for  the  characterization  of  advanced  particle  systems, namely: Analysis of particle size (0.3 to 300 microns) by Laser methodology in wet and dry media, quantifying the zeta potential of particle systems, characterization and modelling  of mineral  sedimentation  pulp  system,  characterization  of  solids suspended in fluid systems, etc.  It  is  intended  to  continue  the  studies  offer  on  particular  system  in  mining‐metallurgical processes, as well as similar processes.    

7

2.2. CUADRO DE SÍNTESIS DE RESULTADOS Y DE OBJETIVOS 6  

Objetivos del proyecto  Objetivo(s) general(es) 

 

Estudiar  el  efecto de  gases  oxidantes  en  la  flotación  selectiva de minerales  y  en  el  agua de proceso de flotación y su impacto en la flotación de minerales.   

  Objetivos específicos 

1   Efecto del ozono en el agua de proceso y pulpa en flotación de minerales. 

2   Efecto de gases oxidantes en procesos metalúrgicos alternativos. 

3   Implementación de servicios de laboratorio y proyectos asociados. 

4  Desarrollo de nuevas tecnologías y conocimiento en el área de la flotación de minerales y uso de sistemas oxidantes. 

   

Resultados de Producción  Objetivos asociados 7 

Nombre  Ozonización  de  pulpa  de minerales  sulfurados  en  flotación  de minerales. 

1 Descripción  Ozonización de pulpas de minerales sulfurados a fin de mejorar la recuperación y selectividad del proceso de flotación. 

Descripción de logro  

Aumento  de  recuperación  y  selectividad  en  el  proceso  de flotación de minerales. 

            

6 Los resultados deben corresponder a todos aquellos resultados comprometidos  y vigentes en el sistema de Seguimiento y Control (S+C) de proyectos FONDEF.  7 Indique el numeral identificador del(de los) objetivo(s) relacionado(s). 

8

Resultados de Producción  Objetivos asociados 8 

Nombre  Ozonización de agua de proceso de flotación de minerales 

1 Descripción  Ozonización de aguas industriales con el fin de controlar la carga 

residual de orgánicos a flotación. Descripción de logro  

Disminución  de  la  carga  residual  de  orgánicos.  En  etapa  de redacción de patente 

  

Resultados de Producción Objetivos asociados 9 

Nombre Implementación  del  Laboratorio  de  Electrometalurgia  y Corrosión. 

3 Descripción  Nuevos equipos y servicios de Laboratorio 

Descripción de logro  

Los  nuevos  equipos  han  permitido  la  prestación  de  nuevos servicios  de  laboratorio  y  además  la  realización  de  nuevos proyectos de asistencia técnica y desarrollo, específicamente en el área de sistemas particulados y oxidación avanzada. 

  

Resultados de Protección Objetivos asociados  

Nombre Método para disminuir el contenido de antimonio soluble desde electrólitos 

2 y 4 Resultados de producción asociados 

Aplicación de gases oxidantes en aguas de proceso. 

Descripción de logro 

Método  de  precipitación  de  Sb  con  adición  de  PbO2  activado previamente con agente oxidante. 

  

Resultados de Transferencia y Negocios Objetivos asociados  

Nombre Implementación  del  uso  de  gases  oxidantes  en  la  flotación  de minerales. 

4 Resultados de producción asociados 

Vistas técnicas para la exposición de resultados del uso de gases oxidantes. 

Descripción de logro  Reuniones y contactos para evaluación de tecnología propuesta. 

 

8 Indique el numeral identificador del(de los) objetivo(s) relacionado(s). 9 Indique el numeral identificador del(de los) objetivo(s) relacionado(s). 

9

 Resultados de Producción Científica 

Categoría Cantidad LogradaEvento  3 

Publicación  1 

Tesis o Proyecto de título  11 

Cooperación Internacional recibida o entregada  1 

Nuevo Proyecto Generado  2 

    

Resultados de Formación de Capacidades Categoría Cantidad Lograda

Capacidades profesionales desarrolladas o fortalecidas  11 

Capacidades de formación de redes o de equipos de trabajo  1 

Capacidades materiales o de infraestructura  1 

 

10

2.3. INFORME FINANCIERO A LA FECHA DE TÉRMINO 10  

 Montos 

Comprometidos por Convenio (1) 

Montos Efectivamente Aportados (2) 

Gastos Totales del Proyecto (3)  % (5) 

FONDEF  220.000.000   211.104.331   211.104.331    47% 

Institución(es) Beneficiaria(s) 

1.  Universidad  de Santiago  de  Chile: 107.240.000    

1.  Universidad  de Santiago  de  Chile: 109.386.668     

1.  Universidad  de Santiago  de  Chile: 109.386.668    

24%.  

Empresas y otras entidades socias 

 1. Air Liquide  S. A.: 128.798.000 

1.  Air  Liquide  S.  A.: 128.798.000  

1.  Air  Liquide  S.A.: 128.798.000    

29% 

Totales   $ 456.038.000   $  449.288.999               $   449.288.999     100% 

 

Monto Reintegrado a FONDEF (6)  (  4.713.317 ) 

 

Costo Final del Proyecto (4)  $ 449.288.999 

 

10 1)  Montos  Comprometidos  por  Convenio:  Son  los  montos  señalados  como  aportes comprometidos en el convenio firmado entre CONICYT y la(s) institución(es) beneficiaria(s). 2) Montos Efectivamente Aportados: Es la suma de las remesas de fondos o aportes realizados al proyecto por FONDEF, por la(s) institución(es) beneficiaria(s)  y por las empresas y otras entidades socias al proyecto. 3) Gastos Totales del Proyecto: Es la suma de los gastos informados por el proyecto y aprobados por FONDEF. 4) Costo Final del Proyecto: Es la suma de las remesas de fondos y aportes realizados al proyecto, menos el monto reintegrado a FONDEF. 5) %: Porcentaje de participación en el Gasto Total del Proyecto, por fuente de financiamiento. 6)  Monto  Reintegrado  a  FONDEF:  Fondos  girados  por  FONDEF  a  la(s)  institución(es) beneficiaria(s), que no fueron utilizados en el proyecto, por lo cual fueron devueltos a CONICYT. Es  la  diferencia  entre  el monto  efectivamente  aportado  por  FONDEF  y  los  gastos  aprobados financiados por FONDEF. 

11

2.4. EVALUACIÓN DE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO 11  

2.4.1. El Representante Institucional de cada Institución Beneficiaria El desarrollo de este proyecto, sumado a la experiencia acumulada por el grupo de investigación en proyectos de investigación anteriores, así como la capacidad de prestación de servicios desarrollada en  base  al  conocimiento  adquirido,  ha  permitido  posicionar  a  la  Universidad  de  Santiago  en posiciones privilegiadas en investigación aplicada en procesamiento de minerales.   Así  también,  el  equipo  de  trabajo  y  la  infraestructura  lograda  por  la  realización  del  proyecto, permite proyectar que el conocimiento adquirido sea proyectado, tanto a  ingenieros en formación (cursos  de  pregrado),  investigadores  en  formación  (cursos  de  posgrado)  como  al  personal  de empresas asociadas a la investigación.   La  presentación  y  adjudicación  de  la  patente  nacional  N°519‐05  “Método  para  disminuir  el contenido  de  antimonio  soluble  desde  electrólitos”  refleja  la  importancia  de  la  investigación propuesta y los resultados alcanzados.    Lo anterior implica, para la institución, un capital humano y de conocimientos que debe mantener su  vigencia  y  productividad,  que  será  respaldado  en  el  desarrollo  de  nuevas  iniciativas  de investigación aplicada y proyección de estos hacia las empresas.    

2.4.2. El Director(a) del proyecto Los resultados del proyecto han permitido el desarrollo de conocimiento y tecnología nacional en lo que  a  uso  de  gases  oxidantes  y  de  oxidación  avanzada  se  refiere  junto  con  el  desarrollo  de  la caracterización de sistemas particulados en diversos procesos y con ello el aumento en la oferta de servicios a las empresas.   Los resultados de este proyecto han dado lugar a una patente de invención ya otorgada por DPI, a más de 10 trabajos de titulación con la respetiva formación de recursos humanos, presentaciones en Eventos Internacionales y en una publicación en revista de divulgación científica, entre otros.   De esta manera se han cumplido  los objetivos del proyecto, y se espera aun seguir consolidando diversos  negocios  asociados  a  estos  resultados  en  función  de  una  estrategia  de  divulgación  y transferencia de resultados en conjunto con a empresa asociada la cual también se vio potenciada con este proyecto.  

11 Realice  un  resumen  del  punto  3.3.5,  análisis  realizado  después  de  terminar  la  ejecución  del proyecto,  el  cual  tiene  como objetivo  revisar  los  resultados,  considerando  aciertos y dificultades ocurridos durante el proyecto. Para este caso se solicita un análisis por las siguientes personas. 

12

 Claramente además de muchos aciertos, también existieron muchas dificultades sobre todo para la parte final del proyecto y la entrega del informe final. Y esto se vio reflejado en el excesivo desfase en la entrega del informe final. 

13

2.5.  PROPUESTA  DE  CONTINUIDAD  DE  CADA  INSTITUCIÓN BENEFICIARIA  

 Los  principales resultados del proyecto son:  

‐ Mejoramiento de la Recuperación y Selectividad del proceso de Flotación de Minerales sulfurados de cobre. 

‐ Reducción del nivel de orgánicos en las agua de proceso del proceso de flotación. ‐ Uso e Implementación de gases oxidantes en metalurgia extractiva. ‐ Implementación del Laboratorio de Electrometalurgia y Corrosión. 

 Estos resultados permiten prever fuertes impactos en:  

‐ Uso de gases oxidantes en diferentes áreas de la metalurgia extractiva. ‐ Apertura de proyectos acerca de nuevos usos de la oxidación avanzada en el tratamiento de 

efluentes de proceso.  ‐ Patentamiento de resultados y procesos. ‐ Comercialización de procesos patentados  ‐ Apertura de servicios y/o proyectos de asistencia técnica y desarrollo.  

 Al respecto, ya se están haciendo gestiones y reuniones de presentación de resultados y de técnicas de aplicación de gases oxidantes en diferentes empresas del área minera, así como de servicios. Ya se  ha  logrado  el  interés  de  una  empresa minera  la  cual  se  ha materializado  en  un  proyecto  de asistencia  técnica y a  través del Laboratorio de Electrometalurgia y Corrosión, una patente ya ha sido obtenido y algunas están en etapa de redacción; y con los equipos y know out adquiridos se ha logrado la realización de numerosos servicios de laboratorio y trabajos de titulación en temas afines.  Además,  desde marzo  de  este  año  se  han  establecido  nexos  con  la  Dra.  Andrea Moura  de  la Universidad  Federal Río Grande Do  Soul‐Brasil,  para  la  cooperación  y  realización  de  proyectos conjuntos en lo que se refiere al uso de gases oxidantes y potenciar la técnica de oxidación avanzada. Al  respecto,  la  Dra. Moura  visitó  nuestra  casa  de  estudios  y  dictó  charlas  acerca  de  oxidación avanzada  para  académicos  y  alumnos  de  pre  y  post  grado  del  Departamento  de  Ingeniería Metalúrgica.    De esta manera, la Institución pretende consolidar y mantener la línea de investigación desarrollada en este proyecto y promover el uso en diferentes entidades  industriales en donde el uso de gases oxidantes en el tratamiento de efluentes les pueda ser necesario e importante.   

 

14

III.  INFORME DE GESTIÓN  3.1. OBJETIVOS DEL PROYECTO 12  

3.1.1 Objetivo(s) General(es) Objetivo General (Indicado en el proyecto reformulado) Estudiar el efecto de gases oxidantes en  la  flotación selectiva de minerales y estudiar el efecto de gases oxidantes en el agua de proceso de flotación y su impacto en la flotación de minerales.  De  acuerdo  a  los  resultados  del  proyecto  estos  objetivos  se  cumplieron  a  cabalidad  destacando importantes  resultados  y  mejoras  al  ingresar  gases  oxidantes  ya  sea  en  la  pulpa  de  minerales sulfurados así como en las aguas de proceso del proceso de flotación de minerales.   

 

3.1.2 Objetivos Específicos Objetivo  Específico N°1:  Caracterización  fisicoquímica  del  sistema  líquido‐mineral  utilizando gases oxidantes.   Este  objetivo  se  logró  en  función  de  diversos  análisis  y  técnicas  que  formaron  parte  de  pruebas experimentales y trabajos de titulación.      

Objetivo  Específico  N°2:  Recopilar  información  de  planta  y  análisis  estadístico  referente  a parámetros  operacionales,  calidades  de  agua  de  proceso  y  respuestas metalúrgicas  de  plantas concentradoras.  Este objetivo se logró en función de análisis estadístico y benchmarking logrado. Sirviendo esto de base  para  la  visualización  industrial,  estado  del  arte  de  la  problemática  y  punto  de  inicio  para algunos trabajos de titulación.    

12 Señale  los  objetivos  generales  y  específicos  programados.  Informe  los  LOGRADOS,  los NO LOGRADOS,  así  como  los NUEVOS  objetivos  incorporados  durante  el  desarrollo  del  proyecto. Señálelos  como  tales.  (Deben  estar  debidamente  visados  por  el  respectivo  comité  de  área  de FONDEF). 

15

Objetivo  Específico  N°3:  Caracterizar  físicoquímicamente  las  aguas  de  proceso  de  diferentes plantas  concentradoras  del  país,  determinando  especies  iónicas  en  solución, DQO  y  especies orgánicas presentes. 

Este  objetivo  se  logró  en  función  de  la  determinación  y  aplicación  de  gases  oxidantes  en  la degradación de elementos nocivos en aguas de proceso, profundizando de esta manera en la técnica de oxidación avanzada.   Objetivo Específico N°4: Correlacionar matemáticamente  la caracterización  físicoquímica de  las aguas  de  proceso  (representada(s)  por  alguna(s)  especie(s)  en  solución)  con  respuestas metalúrgicas medidas en planta (consumo de reactivos, recuperación, ley, etc)  Se pudieron encontrar relaciones empíricas de la influencia de determinadas especies en respuestas metalúrgicas del proceso de flotación.   

 Objetivo Específico N°5: Caracterizar el comportamiento electroquímico de minerales en diversas aguas de proceso, para diferentes mezclas de gases oxidantes 

 A  través de  técnicas electroquímicas se  logró el cumplimiento de este objetivo cuyos resultados se presentaron en evento internacional y fueron parte importante de un trabajo de titulación. . 

 Objetivo  Específico N°6:  Confección  de  programa  computacional  que  realice  balance  por  los multiplicadores de  lagrange de  cinéticas de  flotación,  realice gráficas,  calcule  tiempo óptimo y calcule otros parámetros metalúrgicos.  Este objetivo se  logró cabalmente obteniendo programa computacional en visual basic que  realiza balances  de masa  utilizando  los multiplicadores  de  lagrange  y  entrega  las  respuestas  adecuadas según objetivo planteado.   

      

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Objetivo Específico N°7: Confección de programa computacional para simular mediante la técnica de los splits factors circuitos de flotación.  Este objetivo se  logró cabalmente obteniendo programa computacional en visual basic que simula circuitos de flotación utilizando la técnica de los Split factors.      Objetivo  Específico  N°8:  Estudiar  a  nivel  laboratorio  la  inyección  de  gases  oxidantes  en  la flotación de minerales y en el agua de proceso.  Este objetivo se logró con cabalmente obteniéndose resultados que reflejan la existencia de zonas de potencial‐pH en donde se mejoran la recuperación y selectividad de los procesos.      Objetivo Específico N°9: Correlacionar matemáticamente la inyección de gases con las respuestas metalúrgicas  de  la  flotación  de  minerales  y  desarrollar  teóricamente  un  sensor  virtual  para controlar la selectividad del proceso de flotación.  Se  logró desarrollar un  sensor virtual para determinar y  controlar  las  respuestas metalúrgicas de interés.     Objetivo Específico N°10: Consolidar una nueva línea de investigación en el Depto. de Ingeniería Metalúrgica  de  la  Universidad  de  Santiago  de  Chile,  que  consiste  en  la  aplicación  de  gases oxidantes en diversos procesos metalúrgicos.  Mediante los equipos adquiridos, las experiencias realizadas y el know out adquirido se ha podido consolidar una nueva línea de investigación con extrapolación a diversas áreas afines.       

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 Objetivo Específico N°11: Promover  la formación de estudiantes de Postgrado y  la  titulación de profesionales de pregrado, mediante su incorporación al grupo de trabajo a través del desarrollo de tesis.  Este objetivo  se  logró cabalmente y al  término del proyecto  se  realizaron 11  trabajos de  titulación para  formación de profesionales de pregrado  y  actualmente  se  encuentra  en desarrollo una  tesis doctoral en oxidación avanzada.  

  Objetivo Específico N°12: Promover la Transferencia Científica‐Tecnológica entre Universidad y Empresa mediante reuniones técnicas y visitas a terreno entre ambos estamentos.   Este objetivo solo se ha logrado parcialmente, pudiéndose mejorar gradualmente. Pese a ello se han realizado diversas reuniones y visitas, y se ha realizado un proyecto de asistencia técnica a minera escondida.  

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3.2. RESULTADOS DEL PROYECTO   

3.2.1. Resultados de Producción  Nombre  Ozonización de pulpa de minerales sulfurados en flotación de minerales Categoría  Proceso Descripción  La  inyección  de  ozono  permitirá  actuar  sobre  las  propiedades 

fisicoquímicas  de  la  pulpa  mineral,  mejorando  los  parámetros operacionales  debido  a  que  este  proceso  es  de  fuerte  naturaleza electroquímica y el ozono es un gas oxidante.  

Calidad  Mejorado Descripción del logro (refiérase a los atributos) 

Con  la  inyección  de  ozono  a  la  pulpa mineral  se  logró  la  detección  de zonas de potencial‐pH  lo cual permitirá controlar estos parámetros y así mejorar la recuperación y selectividad del proceso. 

  Nombre  Ozonización de aguas de proceso de flotación de minerales Categoría  Proceso Descripción  La  inyección  de  ozono  a  las  aguas  de  proceso  podrá  neutralizar  los 

contenidos  de  reactivos  orgánicos  residuales  permitiendo  controlar  la carga residual de estos. 

Calidad  Mejorado Descripción del logro (refiérase a los atributos) 

Co la inyección de ozono a las aguas residuales del proceso de flotación se logró la oxidación y con ello la transformación de los orgánicos residuales del  proceso  de  flotación  lo  que  permite  una mejora  en  el  proceso.  Este proceso se encuentra en etapa de redacción de patente. 

  

Nombre  Implementación del Laboratorio de Electrometalurgia y Corrosión Categoría  Servicio Descripción  Adquisición de equipamiento especializado. Calidad  Nuevo Descripción del logro (refiérase a los atributos) 

La adquisición de equipamiento especializado ha permitido el apoyo a las labores de investigación en temas referentes al proyecto, y a la prestación de diversos servicios antes no existentes y también al desarrollo proyectos de asistencia técnica. 

        

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3.2.2. Resultados de Protección  Categoría  Patente Nombre  “Método  para  disminuir  el  contenido  de  antimonio  soluble  desde 

electrólitos” Descripción  Se  inyectarán  gases  oxidantes  al  electrolito  de  cobre  para  producir  la 

activación  de  PbO2  y  con  ello  la  disminución  del  antimonio  soluble  en electrolitos de cobre provenientes de refinería electrolítica. 

Resultado de Producción asociado 

Aplicación de gases oxidantes en aguas de proceso.  

Nivel de desarrollo  Obtenido Ámbito  Nacional Descripción del logro  Se  logró  establecer  un  proceso  que  permite  el  control  del  antimonio  en 

electrolitos de cobre provenientes de refinería electrolítica, el cual consiste principalmente  en  la  activación  con gas oxidante  el  cual  se  inyecta  en  el electrolito.  

 Método de precipitación de Sb con adición de PbO2 activado previamente con agente oxidante. 3.2.3. Resultados de Transferencia y Negocios  Categoría  Ventas Nombre  Implementación del uso de gases oxidantes en la flotación de minerales Descripción  Uso de ozono en  la neutralización de NaSH en el proceso de flotación de 

molibdenita. Resultado de Producción asociado 

Ozonización de pulpa de minerales sulfurados en flotación de minerales 

Nivel de desarrollo  Contratado Ámbito  Nacional Descripción del logro  Se logró realizar proyecto de asistencia técnica con Minera Escondida S. A., 

en  donde  se  inyectaron  diversos  gases  oxidantes  a  pulpas minerales  de flotación de molibdenita con objeto de neutralizar el NaSH contenido. Los resultados  fueron  my  exitosos  destacando  el  ozono  como  un  fuerte oxidante del NaSH.  

            

20

3.2.4. Resultados de Producción Científica Categoría  Cantidad Comprometida Cantidad Lograda

Eventos nacionales     

Eventos internacionales  ‐  3 

Publicación: artículo científico en revista nacional 

‐  1 

Publicación: artículo científico en revista internacional de corriente principal 

   

Publicación: libro o capítulo de libro     

Tesis o Proyecto de título (Magíster)     

Tesis o Proyecto de título (Doctorado)     

Cooperación Internacional recibida o entregada 

‐  1 

Nuevo Proyecto Generado  ‐  2   

3.2.5. Resultados de Formación de Capacidades Categoría  Cantidad Comprometida Cantidad Lograda

Capacidades profesionales desarrolladas o fortalecidas 

‐  11 

Capacidades de formación de redes o de equipos de trabajo 

‐  1 

Capacidades materiales o de infraestructura 

‐  1 

 

21

3.3. GESTIÓN DEL PROYECTO   

3.3.1. Plazos efectivamente utilizados vs. plazos considerados inicialmente  El proyecto inicialmente tenía una duración de 24 meses. En cuanto a la ejecución del proyecto este se retrasó alrededor de 12 meses debido principalmente a la implementación y puesta en marcha de una planta piloto ubicada en Chancón – VI Región. También existieron problemas en la operación y control de  la  planta. Estos  resultados  eran de  suma  importancia  para  la  obtención de  resultados prácticos  que  permitieran  corroborar  los  estudios  de  laboratorio  y  los  datos  suficientes  para  la elaboración de software y sensor virtual y la validación de estos.    

3.3.2. Gasto ejecutado vs. presupuesto inicial  El  monto  gastado  en  la  ejecución  del  proyecto  fueron  $449.288.999  y  el  monto  inicial  fue  de 456.038.000. Las diferencias  radican  en que  la  entidad beneficiaria  aportó  alrededor de  $2.000.000 más y se devolvieron a FONDEF $ 4.713.317 debido a la no realización del Seminario de término del proyecto.    

3.3.3. Participación de las Instituciones y Empresas (u otras entidades socias)  La Universidad de Santiago de Chile    fue  la  institución beneficiaria y principal. Bajo  este aspecto aportó  los  recursos  económicos  comprometidos  al  proyecto,  la  infraestructura  necesaria  y  los recursos  humanos  para  la  obtención  de  los  resultados  obtenidos. Además  presó  la  colaboración,  apoyo y asesoría necesaria para los trámites de patentamiento. Se ha contado también con el apoyo en el establecimiento de redes y vinculación con expertos extranjeros, y el apoyo en  la asistencia a eventos tanto para la exposición de resultados como para el aprendizaje en temas afines al proyecto.  La  empresa  Air  LIQUIDE  S.  A.,  fue  la  entidad  socia  en  este  proyecto.  Aportó  los  recursos económicos  comprometidos  así  como  la  experiencia  en  el  uso  de  gases  industriales  y,  estuvo dispuesta a apoyar toda iniciativa que se desprendió del proyecto en cuanto a reuniones de negocios, aporte  de  know  out  e  instrumentación  ad‐hoc  a  la  implementación  de  sistemas  de  inyección  de gases.   

 La  Institución  principal  creó  en  sus  dependencias  una  nueva  línea  de  investigación  en  temas relacionados al uso de gases oxidantes y la utilización de la técnica de oxidación avanzada. A través de los resultados del proyecto se creó una patente de invención y están otras en etapa de redacción con lo cual se ha fortalecido su capacidad de gestión tecnológica; y por medio de la infraestructura adquirida  se ha logrado el interés de diversas empresas en la contratación de servicios tecnológicos, 

22

ensayos y análisis, que no se realizaban antes de este proyecto.  La  empresa  asociada  ha  fortalecido  el  vínculo  con  la Universidad  para  desarrollar  tecnología  y buscar nuevos usos de gases  industriales  en  la minería y  el  tratamiento de  efluentes. Además ha adquirido  la  experiencia  y  conocimiento  en  el  uso  de  gases  oxidante  que  le  han  permitido beneficiarse  en  lo  que  respecta  a  la  incorporación  de  nuevas  líneas  de  negocios  antes  no desarrolladas.    

 

23

3.3.4. Organización y equipo de trabajo  

a) Organigrama funcional del proyecto  

GERARDO CIFUENTES DIRECTOR

JAIME SIMPSON DIRECTOR ALTERNO

SECRETARIA

RODRIGO MOLINAS INVESTIGADOR 1

CRISTIAN VARGAS INVESTIGADOR 2

PERSONAL DE APOYO

PEDRO ADELL ASESOR

SUBCONTRATOS

    

b) Descripción del rol individual en el equipo de trabajo 13 Nº  Nombre  Institución o 

Empresa (o entidad socia) 

Capacidad/Competencia  Función desempeñada 

1  Gerardo Cifuentes Molina  USACH 

Ingeniero Civil Metalúrgico, Dr. 

Ingeniero en Metalurgia, experto en 

electroquímica aplicada. 

Director General del proyecto, dirigir y 

coordinar la adquisición de 

equipos, contratar personal 

supervisar y controlar el grado de avance del 

proyecto en todas sus áreas. 

13 Debe incluirse al personal de las empresas y de otras entidades socias 

24

Preparar informes de avance y/o 

publicaciones que se deriven del proyecto. 

 

2  Pedro Adell S.  Air Liquide S. A. 

Ingeniero Civil Metalúrgico, Gerente Comercial de Air Liquide S. A. 

Asesorar al grupo de investigación respecto de: 

tecnología de gases, posibles horizontes 

de negocios.  

3  Jaime Simpson Alvarez  USACH  Ingeniero Civil Metalúrgico 

Director Alterno del proyecto, cooperar en la dirección del proyecto, supervisar 

y controlar al personal técnico de apoyo al proyecto y

coordinar, en conjunto con los 

otros investigadores, el 

grado de avance del proyecto. 

•  

4  Cristian Vargas Riquelme  USACH 

Ingeniero Civil Metalúrgico, Dr. En 

Ingeniería Metalúrgica, experto en 

electroquímica aplicada. 

Diseñar experiencias y equipos, participar activamente en el 

análisis de resultados y 

preparar informes de avance. 

5  Rodrigo Molinas   Asesor externo 

Ingeniero Civil Metalúrgico, experto en 

flotación y caracterización de 

pulpas minerales  aguas de proceso. 

Diseñar y Dirigir los ensayos de flotación con ingreso de gases 

oxidantes y determinar respuestas 

metalúrgicas.  

25

3.3.5. Evaluación de la ejecución del proyecto 14  

a) El(la) Representante Institucional de cada Institución Beneficiaria  

 El desarrollo de este proyecto, sumado a la experiencia acumulada por el grupo de investigación en proyectos de investigación anteriores, así como la capacidad de prestación de servicios desarrollada en  base  al  conocimiento  adquirido,  ha  permitido  posicionar  a  la  Universidad  de  Santiago  en posiciones privilegiadas en investigación aplicada en procesamiento de minerales.   Así  también,  el  equipo  de  trabajo  y  la  infraestructura  lograda  por  la  realización  del  proyecto, permite proyectar que el conocimiento adquirido sea proyectado, tanto a  ingenieros en formación (cursos  de  pregrado),  investigadores  en  formación  (cursos  de  posgrado)  como  al  personal  de empresas asociadas a la investigación.   La  presentación  y  adjudicación  de  la  patente  nacional  N°519‐05  “Método  para  disminuir  el contenido  de  antimonio  soluble  desde  electrólitos”  refleja  la  importancia  de  la  investigación propuesta y los resultados alcanzados.    Lo anterior implica, para la institución, un capital humano y de conocimientos que debe mantener su  vigencia  y  productividad,  que  será  respaldado  en  el  desarrollo  de  nuevas  iniciativas  de investigación aplicada y proyección de estos hacia las empresas.                   

14 Este análisis es posterior a la ejecución del proyecto, y tiene como objetivo revisar los resultados, considerando  aciertos  y  dificultades  ocurridas  durante  el  proyecto.  Refiérase  además  a  la participación de  las  instituciones, empresas y otras entidades socias. Para este caso se solicita un análisis por las siguientes personas: 

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b) El(la)Director(a) del proyecto  

 Este  proyecto,  por  su  naturaleza  y  objetivos  previamente  definidos,  permitió  el  desarrollo  de conocimiento y tecnología nacional en lo que a uso de gases oxidantes y de oxidación avanzada se refiere así como también respecto de la caracterización de sistemas particulados (en Flotación y en procesos metalúrgicos  en  general),  lo  que  finalmente  se  tradujo  en  la  oferta  de  servicios  a  la empresa minera por parte del Laboratorio de Electrometalurgia y Corrosión en esta línea.  Por  los  resultados  obtenidos  en  este  proyecto  es  que  se  obtuvo  una  patente  de  invención,  se realizaron publicaciones científicas y tesis de pregrado y posgrado. Además, se realizó un proyecto para La Minera Escondida ligada directamente al proyecto.   En  conclusión  se  ha  incrementado  el  conocimiento  en  esta  área  del  conocimiento  y  se  ha consolidado una línea de investigación en la USACH.  Los  alcances  respecto  de mi  institución  ya  fueron  en  su mayoría  abordados  por  ella  como  por ejemplo, mejora en la gestión, en los flujos de financiamiento, de personal dedicado a los proyectos, reflejado esto en la existencia de un área específica dedicada a este tipo de proyectos y similares.  Se abrió  la posibilidad de  trabajo en conjunto con  la empresa, Air Liquide en este caso, así como también ella se vio beneficiada en la posibilidad de nuevos frentes de negocios relativos al uso de gases en la minería.  Con  respecto  a  FONDEF,  básicamente  agilizar,  durante  el  inicio  de  los  proyectos,  los  flujos  de recursos financieros del mismo así como permitir que el Director del Proyecto tenga un rango de acción un poco más amplio en lo que a reasignación de los fondos del Proyecto se refiere, es decir, que  exista  algún  monto  máximo  permitido  el  cual  el  Director  pueda  reitemizar  sin  esperar autorización  del  FONDEF,  informando  posteriormente  eso  sí,  los  ítems  podrían  incluso  ser definidos de antemano por el propio FONDEF.  

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IV.  INFORME CIENTÍFICO TECNOLÓGICO Y ECONÓMICO SOCIAL. 

 4.1. INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO REALIZADOS POR EL PROYECTO    Se ha desarrollado una metodología de  comparación que permite  correlacionar  los ensayos electroquímicos básicos  (Voltametrías Lineal y Cíclica principalmente)  con los ensayos de Flotación en Celdas de Laboratorio tipo Denver.  Esto ha permitido identificar zonas de Potencial asociados al parámetro metalúrgico de Recuperación,  los potenciales  encontrados  corresponden a valores negativos de éste  (‐). Del mismo modo zonas de Potencial electroquímico positivo  (del orden de los  100  mV/ENH)  se  han  asociado  a  zonas  de  enriquecimiento  (zonas  de selectividad).   Los  ensayos  realizados,  a  grosso modo,  pueden  caracterizarse  por  los  siguientes pasos: 

- Pretratamiento Oxidativo con Ozono antes de flotar, luego - Flotación con N2 manteniendo el potencial controlado por inyección de 

gases oxidantes    Este tipo de identificación de zonas de Recuperación y de Selectividad en el proceso de flotación, permite aprovechar al máximo las clásicas etapas de Flotación Rougher y Flotación Scavenger por acción del potencial y del pH del sistema respectivamente.         

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 En las figuras siguientes se presentan resultados obtenidos en planta piloto. 

Recuperación Global de Cucon variación de pH

91.71 91.33 89.52

96.5594.40

80

85

90

95

100

Recu

pera

ción

, %

Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3 Prueba 4 Prueba 5

Recuperacion Global de Cucon variación del Flujo de Gases

91.4495.77 96.23

96.9893.56

97.00

80

85

90

95

100

Recu

pera

cón,

%

Prueba 6 Prueba 7 Prueba 8 Prueba 9 Prueba 10 Prueba 11

29

Ley de Cu en la etapa Roughercon variación del Flujo de Gases

15.0316.74

22.55

0

5

10

15

20

25Le

y, %

Prueba 6, F. O2 = 2, pH = 9.23, Cp = 17.75Prueba 7, F. O2 = 8, pH = 9.45, Cp = 18.50Prueba 8, F. O2 = 12, pH = 9.45, Cp = 21.25

Se desarrollaron modelos matemáticos para obtener sensores virtuales del proceso de flotación que permitan determinar los resultados del proceso.  En  la  figura  siguiente  se presenta el modelo que  representa  la  ley del  concentrado obtenido durante el pilotaje. 

0,00

6,00

12,00

18,00

24,00

30,00

36,00

0 1 2 3 4 5 6 7

Escenarios

%Le

y C

u

Real Simulado

30

En  la  figura  que  se presentan  a  continuación  se muestra  la  recuperación  real  y  la modelada obtenido en el pilotaje. 

0102030405060708090

100

0 2 4 6 8 10 12

Escenarios

%R

ec

Real Simulado

             

31

4.2. NEGOCIOS TECNOLÓGICOS Y PRODUCTIVOS  

4.2.1. Síntesis de actividades realizadas en Transferencia  La actividad principal y más concreta  fue el uso de gases para neutralizar NaSH en el proceso de flotación de molibdenita. Esta  transferencia  tecnológica surgió mediante un proyecto de asistencia técnica ante  la necesidad de Minera Escondida de realizar un proyecto de  ingeniería de detalle de planta de tratamiento de molibdeno. Los resultados fueron muy exitosos.  La determinación de zonas de potencial pH a  través de  la  inyección de gases  inertes y oxidantes, provocó el aumento de un 2% en la recuperación y 3% en la ley de concentrado final, en el proceso de flotación de minerales. Esto provocó que la compañía minera La Campana financiara en parte la puesta en marcha y funcionamiento de planta piloto de flotación con uso de gases oxidantes como parte de proyecto de ingeniería conceptual. Las pruebas fueron exitosas.  Fue posible  realizar  remolienda electroquímica usando gases en vez de  remolienda convencional. Esto provocó mejoras en los parámetros operacionales y dieron lugar a la idea de patentamiento de tecnología  y  resultados.  Lo  mismo  ocurrió  con  el  tratamiento  de  aguas  industriales  con  gases oxidantes para eliminar contenidos de orgánicos.  Además  se  han  realizado  diversas  reuniones  con  compañías  mineras  para  la  presentación  de resultados,  tales  como Minera Escondida  (Héctor Urtubia), ENAMI y División Codelco Norte de CODELCO‐CHILE (Gonzalo Araujo).                          

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4.2.2. Diagrama del Modelo de Negocios  

   

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4.3. IMPACTOS PRODUCIDOS Y ESPERADOS 15  

4.3.1. Impactos Económico‐Sociales Se demostró que el potencial electroquímico es una variable de gran importancia en el proceso de flotación de minerales,  la cual nunca hasta el momento se había usado eficientemente. El control de esta variable mejora la producción de cualquier planta concentradora.  Se dio apertura al campo de procesos oxidativos en el tratamiento de aguas industriales con contenidos de orgánicos residuales impactando fuertemente en la producción del proceso.   

4.3.2. Impactos Científico‐Tecnológicos Se  formaron 11 profesionales con experticia en  la materia, a  través de  trabajos de  titulación en donde se abordaron temas del proyecto, ya sea como ingenieros civiles o de ejecución en metalurgia.   Se elaboró una publicación para revista de divulgación científica nacional.  Se realizaron 3 presentaciones en eventos internacionales.  Se tiene conocimiento de que otros grupos de investigación han realizado proyectos tipo CORFO en donde han incluido el uso de ozono en diversos procesos metalúrgicos.  Algunas empresas de  ingeniería han estado estudiando el uso de ozono como gas  industrial en diversos procesos metalúrgicos.   

4.3.3. Impactos Institucionales  Se ha creado nueva línea de investigación referente al uso de gases oxidantes en procesos metalúrgicos y aplicación de la técnica de oxidación avanzada.  Se han  incorporado  equipos  como  el  analizador de  tamaño de partículas,  celda de  flotación denver de laboratorio, así como de equipamiento menor como, pH‐metros, electrodos, equipos computacionales, etc. Con  esta  implementación  ahora  se  cuenta  con un  laboratorio de  alta  capacidad  en  análisis de  sistemas particulados en el rango de micropartículas.    

15 Describa cómo los resultados del proyecto generarán impactos en cada una de las áreas que se indican a continuación. Para cada tipo de  impacto, establezca: a) cuáles ya se han producido o se están produciendo; b) cuáles se producirán en el futuro. Señale  las principales acciones que serán implementadas en cada área para asegurar la obtención de estos impactos. 

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4.3.4. Impactos Ambientales A raíz del proyecto se utilizaron los resultados en el uso de gases oxidantes para neutralizar contenidos de orgánicos residuales en aguas industriales y de NaSH, disminuyendo el impacto ambiental producido por estos efluentes. Por ello el impacto fue positivo.     4.3.5 Impactos Regionales El proyecto generará impacto en todas aquellas regiones en donde existan plantas concentradoras de cobre y en aquellas plantas industriales con efluentes con contenidos de especies nocivas u orgánicos posibles de neutralizar  por  oxidación  avanzada.  Por  ello,  las  regiones  de  impacto  sería:  I,  II,  III,  IV,  V,  VI  y metropolitana principalmente.     

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V.  ANEXOS  

ANEXO 1.  EVALUACIÓN ECONÓMICA SOCIAL Y PRIVADA 16 A1.1. Evaluación Económica Social  

A1.1.1. ¿Qué productos, servicios o procesos se ha considerado en la evaluación económica social? Se consideraron el control de Eh‐pH y el tratamiento de una fracción del agua industrial.  Estos ítems no tienen sustitutos porque nadie controla el Eh o pH y actualmente el sustituto sería la reposición con agua fresca.      

A1.1.2. ¿Cuáles son los beneficios y tipo de impactos económico‐sociales cuantificados? 

a) Indique cuáles serán los principales ítems de beneficios a nivel país. La  adopción  de  esta  tecnología  permitiría  una  mayor  producción  en  la  industria  minera específicamente en procesos de concentración de minerales, produciéndose más a un menor costo.  Con esto se logra que el proceso sea menos sensible a los cambios en los precios del metal visto en el mercado internacional, asegurando con esto que las empresas sigan siendo rentables y que se sigan manteniendo os puestos de trabajo de las personas que trabajan en este tipo de industria.  Además, no se cuantifican la mejor gestión ambiental que trae consigo el uso de la oxidación para disminuir las emisiones.  

b) Indique cuáles son las variables más críticas  De acuerdo a la evaluación realizada, las variables más críticas son la recuperación y precio del cobre.  No se sensibilizaron los costos que pudieran verse impactados por esta tecnología. 

16 Utilizando  el  formato  de  evaluación  desarrollado  para  la  presentación  inicial  del  proyecto, recalcule los indicadores económicos del proyecto con base en los resultados obtenidos, el análisis del estado del arte y las condiciones económicas actuales. Analice las principales diferencias con la evaluación ex–ante (Informe de síntesis enviado a las instituciones en la adjudicación). Informe los indicadores obtenidos. Incluya los detalles de la evaluación económica social, económica privada y memoria de cálculo utilizada. Esta evaluación debe ser consistente con los impactos indicados en el punto 4.3. (INCLUYA FORMATO ACTUALIZADO QUE SE UTILIZA EN LA POSTULACION) 

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c) Indique cuál es la velocidad de logro del impacto. El impacto ambiental es positivo puesto que el uso técnicas oxidativas elimina residuos que impactan al medio ambiente y a las personas.  A medida que la técnica se haga conocida se irá adoptando luego de 10 o 15 años, optimizando los procesos en cuanto a su mayor eficiencia y en la calidad ambiental de ellos.  Esto es muy importante porque los recursos hídricos están cada vez más escasos y esta tecnología permite aumentar el reciclaje de agua industrial sin mermar la calidad del proceso.     

A1.1.3. ¿Cuál es el horizonte de evaluación y la curva de adopción? El  horizonte  de  evaluación  fue  de  15  años.  Los  primeros  5  años  se  supone  que  el  10%  de  las empresas van a adoptar  la tecnología. Al año 10 este aumenta a un 60% y al año 15 el 100% de las empresas tendría alguna de las tecnologías desarrolladas.     

A1.1.4. ¿Cuál es la situación actual? (En la cual no se consideran proyecciones con el proyecto).  No existen técnicas alternativas de control de Eh o pH.  Se mantendrán los estándares de producción y de ley de concentrado que se obtienen hoy en día.  En el caso del agua de procesos, aumentará la utilización de agua fresca.  Actualmente, se enfocarían os esfuerzos en como mejorar la calidad del agua industrial y aumentar la recirculación.   

A1.1.5. ¿Cuál será la situación futura a causa de la ejecución del proyecto? La situación futura se puede resumir en los siguientes aspectos:  Aumento de producción. Disminución  de costos de producción. Aumento en la recirculación de agua industrial. Disminución de la contaminación ambiental.  

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A1.1.6. ¿Cuáles son los beneficios económico‐sociales no cuantificados? Principalmente, no se cuantificó el impacto ambiental.   No se consideran en la evaluación las posibles nuevas empresas que pudieran generarse al masificarse  los resultados y tampoco los nuevos empleos que ello produjese.     

A1.1.7. ¿Cuál es el impacto regional del proyecto?  El proyecto podría producir impacto en las regiones I, II, III, IV, V y metropolitana principalmente, y en cualquier otra región en donde existan compañías mineras o industrias con efluentes posibles de tratar por oxidación.       

A1.1.8. ¿Cuáles son los indicadores de la evaluación económica‐social?  

 VAN (8%) 

millones de pesos   TIR % 

  621,86    43 

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A1.2. Evaluación Económica Privada   

A1.2.1. ¿Cuáles son los negocios considerados en la evaluación económica privada?

a) Negocio Tecnológico para la Institución y Contrapartes (Considere el principal).  Principalmente el royalty por efecto de la protección industrial e intelectual de procesos y técnicas.  Royalty por uso de tecnología 5Cu$ la libra  y no se contempla q la empresa asociada comercialice gases por la aplicación  de la tecnología.  No se consideraron agentes intermedios.  Se hizo directamente con el cliente.  

b) Negocio Productivo o de Servicios (Considere el principal)  El grupo I+D entrega el derecho de usar la tecnología y a través de un costo del royalty, la empresa o cliente final deberá pasar por todas las etapas intermedias que corresponden a: Ing. de perfil, Ing. conceptual,  Ing.  básica,  Ing.  de  detalle  y  construcción.  Y  ellos  decidirán  con  que  empresas  de ingeniería y con qué empresas constructoras concretan la aplicación de la tecnología.    

A1.2.2. ¿Qué horizonte de evaluación se ha considerado? 5 años, porque son inversiones menores y la rentabilidad de los proyectos de este tipo son altas.    

A1.2.3. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio tecnológico principal para la institución de I&D? 

 

  VAN Tasa de descuento   

TIR % 

  MM$ 110,99  10% 17   30   

17 Es posible utilizar otra tasa pertinente para el sector en la ev. del negocio tecnológico o productivo 

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A1.2.4. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio productivo o de servicios principal para un agente intermedio tipo?  

  VAN Tasa de descuento   

TIR % 

  MM$ 575  10%   38   

A1.2.5. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio productivo o de servicios principal para la suma de todos los posibles agentes intermedios?  

  VAN  Tasa de descuento   

TIR % 

  MM$  10%                                     

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A1.3. Memorias de Cálculo.  

A1.3.1. Memoria de cálculo de la evaluación económico‐social.   Situación Sin Proyecto  a) Identificación  de Variables  Críticas:  Se  consideran  como  variables  críticas  la  recuperación 

(recuperación media más probable: 85%) y el precio del cobre (el más probable 175 cUS$/Lb de Cu).   

b) Cálculo de Ingresos:   Para el ingreso calculado se tomó en consideración que la producción anual de cobre del país es de  5.200.000  toneladas.  Considerando  que  el  55%  de  este  cobre  proviene  de  los minerales sulfurados de cobre asociados a procesos de concentración, resulta que corresponden 2.860.000 ton anuales de cobre. En  la situación sin proyecto se considera una recuperación probable de 85% y una ley de cabeza de 1%, se calcula la masa de mineral equivalente procesada en un año: Mmin,eq=(2.860.000*100/85*1/100)=336.470.588 ton. Con  esta  consideración  el  cálculo  del  ingreso,  dependiente  del  precio  del  cobre  y  de  la recuperación se calcula como sigue: Iv  =  336.470.588*(1/100)*(rec/100)*2204.62*Pcu(cUS$/lb)*540/(1.000.000)/(1.000)   mM$  (miles de millones)   

c) Cálculo de Costos:  Para  la condición sin proyecto el costo de mano de obra calificada se estimó en 12,5 cUS$/Lb Cu, la mano de obra no calificada se estimo en 25 cUSD/Lb Cu, los Insumos se estimaron en 75 cUS$/Lb Cu y otros costos (sub contratos, por ejemplo) se estimó en 12,5 cUS$/Lb. El gasto se calcula por la multiplicación de la producción de cobre por el costo.   

d) Cálculo de Inversiones: Se  considera  que  en  la  situación  sin  proyecto  no  se  hacen  inversiones  en  tecnologías alternativas, pues, hasta el momento no existen. 

       

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 Situación Con Proyecto  a) Identificación de Variables Críticas: 

 Se consideran como variables críticas la recuperación (recuperación media más probable: 88%) y el precio del cobre (el más probable 175 cUS$/Lb de Cu). 

  

b) Cálculo de Ingresos:  

Para el ingreso calculado se consideró que se trataban 336.470.588 ton. de mena de ley de cabeza de 1%.  Con esta consideración el cálculo del ingreso, dependiente del precio del cobre y de la recuperación se calcula como sigue:  Iv  =  336.470.588*(1/100)*(rec/100)*2204.62*Pcu(cUS$/lb)*540/(1.000.000)/(1.000)    mM$  (miles  de millones) 

  

c) Cálculo de Costos:  

Para la situación con proyecto se consideró la siguiente curva de adopción de la tecnología a nivel país.   Año 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15% de adopción 0 1 3 7 15 25 38 49 55 65 76 82 86 87 88 

 Para  la  condición  con  proyecto  se  consideró  que  el  gasto  anual  en mano de  obra  calificada,  no cambia con respecto a la situación sin proyecto, esto se repite para la mano de obra no calificada y para  los  “otros  costos”.  Para  los  insumos  se  estima  un  aumento  del  costo  a  76,4  cUS$/Lb,  por concepto que se aumenta la producción de cobre, sin alimentar más mineral, sino que mejorando la productividad, pero, mediante gases que  se  incorporan  al proceso. Esto  equivale  a decir, que  la situación sin proyecto tiene un costo de 125 cUS$/Lb mientras que  la situación con proyecto tiene un costo de 122,16 cUS$/Lb.  Con  esto  el gasto  anual  se  calcula ponderando  el gasto  sin proyecto y  el gasto  con proyecto de acuerdo a la curva de adopción de la tecnología.  

    

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 d) Cálculo de Inversiones: 

 Para  la condición con proyecto se ha  tomado como referencia  la  inversión en una planta de 2000 tpd, cuya aplicación requiere una  inversión de 4451 M$ Ch. En  la  tabla se presenta el número de plantas equivalentes que aplicarán la tecnología.  Año 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15% de adopción 0 1 3 7 15 25 38 49 55 65 76 82 86 87 88Número Plantas 2 5 10 20 35 40 30 25 20 15 7 3 2 1 1                                             

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A1.3.2. Memoria de cálculo de la evaluación económica privada  Negocio Tecnológico para la Institución (Considere el principal)  a) Cálculo de Ingresos 

 Se  ha  supuesto  que  la  institución  reciba  un  50%  del  valor  de  un  Royalty  por  el  uso  de  la tecnología.  Es  decir,  la  institución  comparte  el  Royalty  en  partes  iguales  con  la  empresa asociada  y  en  común  acuerdo,  “venden”  el  derecho  para  que  un  cliente  final  utilice  la tecnología. El cómo la ejecuta en su planta es resorte del cliente final.  El costo del royalty se ha supuesto en 5 cUS$/Lb Cu, que para una planta que procesa 2000 tpd implica un gasto de 680.362 US$ (367 m$ Ch), si aplica la tecnología. Esto significa que 183,7 M$ Ch correspondería al ingreso para la institución.  

b) Cálculo de Costos  Se ha  supuesto que  en honorarios  se destinan  40 M$  anuales y  en  costos  administrativos  se consideran 45 M$ anuales   

c) Cálculo de Inversiones  Se ha estimado una  inversión mínima de 107 M$ Ch en  infraestrutura básica y 22 M$ Ch en capital de trabajo (3 meses de operación).   

 Negocio Productivo o de Servicios Tecnológicos (Considere el principal)  a) Cálculo de Ingresos 

 Para  el  cálculo  del  ingreso  se  ha  supuesto  que  existe  una  planta  que  procesa  2000  tpd  de mineral sulfurado de cobre, con una ley de 1%, que obtiene un concentrado cuya ley es de 30%, y presenta una recuperación de 85%. El ingreso para este caso resulta ser de  29,5 MUS$ al año. En la siguiente tabla se presentan los cálculos respectivos.    

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AlimentaciónTamaño de Planta 2000 t/dLey Cu 1%Recuperación 85%Ley de Conc. Final 30%Finos de Cu Alim 20 t/dConcentradoFinos de Cu Rec 17 t/dFlujo día de Concentrado 56.67 t/dPrecio Concentrado 809361 $ Ch, SONAMI (540$/USD, 260 cUSD/Lb)RelavesFlujo Rves 1943.33 t/dFlujo de finos 3 t/dLey Relaves 0.15 %

Costos de Operación 125 cUSD/LbCostos Fijos (40%) 50 cUSD/LbCostos Variables (60%) 75 cUSD/Lb    Es necesario estimar como cambia esta  situación con proyecto; este cambio  se presenta en  la siguiente tabla.  AlimentaciónTamaño de Planta 2000 t/dLey Cu 1%Recuperación 89%Ley de Conc. Final 34%Finos de Cu Alim 20 t/dConcentradoFinos de Cu Rec 17.8 t/dFlujo día de Concentrado 52.35 t/dPrecio Concentrado 924116 $ Ch, SONAM(540$/USD, 260 cUSD/Lb)Costo Transporte 11.1 USD/ton ConcRelavesFlujo Rves 1947.65 t/dFlujo de finos 2.2 t/dLey Relaves 0.11 % El nuevo Ingreso resulta ser: 31,1 MUS$/año. Para  la evaluación privada se ha considerado el delta de ingresos entre las dos situaciones. Con esto el Ingreso es de 1,62 MUS$/anuales  

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USD/ton Conc USD/año M$ ChSit Base Sin Proyecto 1499 29 450 498           15903St Proy Con Proyecto 1711 31 066 354           16776Delta Ingresos 1 615 855             873  

  

b) Cálculo de Costos  De forma similar se calcula el delta de costo entre ambas situaciones  

US$/lb Lb Cu US$/año $ ChSit Base Sin Proyecto 125 12 995 684           16 244 605    8772Sit Proy Con Proyecto 120 13 607 245           16 275 598    8789

Delta (CP‐SP) ‐5 611 562                30 993            17Royalty 5 680 362          367    

c) Cálculo de Inversiones  

Para  una  planta  de  este  tipo,  los  dispositivos  y  reactores  requeridos,  implican  una  inversión aproximada de 2 MUS$, que corresponde a una inversión equivalente a 1080 M$ Ch. 

 

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ANEXO 2.  PLAN  DE  MANTENCIÓN  DE  LA  INFRAESTRUCTURA HABILITADA,  BIENES,  EQUIPOS  Y  OTROS  ELEMENTOS ADQUIRIDOS 18 

 

A2.1. Listado de obras de infraestructura 19  

Nº Nombre y 

descripción de la infraestructura 

Usos Unidad 

Institucional  Dirección (calle, Nº, ciudad) 

1 

Cubículo Analizador de tamaño de partículas Laser  de 3 m2. 

Análisis de laboratorio 

Depto. Ing. Metalúrgica. USACH 

Avda. L.B. O´Higgins 3363, Estación Central, Santiago 

                                                  

 

18 Identifique  cada  obra  de  infraestructura  y  cada  equipo  cuyo  valor  facturado  sea  mayor  a US$5.000.  19 Listado definitivo, identificando la obra, descripción, superficie construida, la unidad institucional responsable y la dirección del lugar en que se encuentra

47

A2.2. Listados de bienes (equipos y otros) 20  

Nº  Nombre del equipo  Marca  Serie  Modelo  Nº inventario 

Precio de compra (MM$) 

1  Analizador de tamaño de partículas Laser  

Fritsch  22 1020/00251 

Analyzette22 Compact 

28950 23.411.677

                                       

 

Nº  Usos 21 Unidad 

Institucional   Dirección (calle N°, ciudad) 

1 

Docencia, Investigación, Servicios, Asesorías 

Depto. Ing. Metalúrgica. USACH 

Avda. L.B. O´Higgins 3363, Estación Central, Santiago 

                     

 

A2.3. Plan De Mantenimiento 22  

Nº 23   Nombre del equipo  Actividades principales

de mantención Período entre mantenciones 

Unidad Institucional 

1  Analizador de tamaño de partículas Laser  

Limpieza  de  celda  de  análisis, aspirado de polvo. 

Cada  50  análisis realizados 

Depto. Ing. Metalúrgica. USACH 

 

20 Listado definitivo,  identificando el equipo, su nombre, características y código del equipo y de inventario,  precio  facturado,  la  unidad  institucional  a  que  está  asignado,  el  responsable  de  la unidad y la dirección del lugar en que se encuentra.  21 Usos  dentro  de  las  líneas  de  Investigación  y  Desarrollo  del  proyecto:  (1)  Docencia,  (2) Investigación, (3) Servicios, (4) Capacitación,(5) Asesorías , Otros describir  22 El  contrato de  finiquito  incluirá el plan de mantenimiento, operación y  cuidado de equipos y mantención de  obras  así  como  los  seguros de  rigor.  El  plan de mantenimiento  se  debe  realizar según estándares establecidos por la institución.  23 Mantenga la numeración del cuadro anterior. 

48

ANEXO 3.  SOLICITUDES Y REGISTROS DE PROTECCION DE PROPIEDAD INTELECTUAL 24 

                                     

24 Copia de las solicitudes presentadas durante la ejecución del proyecto. Por ejemplo, solicitudes de patentes, registros de marca, etc. Debe corresponder con la tabla: 3.2.2. Resultados de Protección. 

De: Luis Magne <luis.magne@usach.cl> Fecha: 6 de julio de 2009 09:58 Asunto: Adjudicacion Patente 519‐2005 Para: Gerardo Cifuentes <gerardo.cifuentes@usach.cl> Cc: Mauricio Escudey <mauricio.escudey@usach.cl>   Estimado Dr. Cifuentes: Adjunto hago llegar carta remitida por Johansson y Langlois notificando que ha sido concedida la patente 519.2005 "Precipitación de Antimonio desde Electrolito de Refinería de Cobre Utilizando PbO2".  El DGT realizará las acciones para el pago de las tasas finales y se le notificará una vez recibido el certificado de patente correspondiente.  Por otra parte, sería importante discutir alternativas de financiamiento para la búsqueda de mercados para la patente y condiciones para su comercialización.  Le saluda atentamente,     Luis Magne Director Departamento de Gestión Tecnológica Vicerrectoría de Investigación y Desarrollo Universidad de Santiago de Chile 56 ‐ 2 ‐ 71 80059 

49

ANEXO 4.  PUBLICACIONES 25  

25 Copia de todas las publicaciones científico‐tecnológicas, eventos, tesis, etc. realizadas a partir de las actividades desarrolladas por el proyecto. Debe corresponder con  la  tabla 3.2.4. Resultados de Producción Científica. Inserte una lista con estructura bibliográfica por cada categoría y señale si se encuentra en prensa: Presentaciones a eventos nacionales, Presentaciones a evento internacionales, Artículos  científicos  en  revistas  nacionales,  Artículos  científicos  en  revistas  internacionales  de corriente  principal,  Libros,  Capítulos  de  libros,  Tesis Magíster,  Tesis  Doctorado,  Proyectos  de Título,  Cooperación  internacional  recibida  o  entregada,  Nuevos  proyectos  generados,  Otras publicaciones científicas.  

TECNICAS OXIDATIVAS, ESTADO DEL ARTE Carmen Herrera C.', Gerardo Cifuentes M.2

'Estudiante de Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad de Santiago de Chile ZProfesor Departamento de lngenieria Metalúrgica, Universidad de Santiago de Chile, e-mail: gcifuent@usach.cl

Tabla 1. Potenciales redox de algunos agentes oxidantes En la actualidad es de vital importancia solucionar los proble-

:?las de la contaminación proveniente de los procesos industriales. Z i i décadas pasadas las aguas residuales se vertían a las aguas \~iperficiales sin tratamiento, dando como resultado un deterioro 'radual del ecosistema.

Las regulaciones medioambientales son cadavez más exigentes l que ha llevado a la búsqueda y desarrollo de nuevas técnicas de -1rificación.

Los efluentes provenientes de la minería, contienen una gran :.iiltidad de materiales orgánicos, como por ejemplo, los reactivos .:regados en el proceso de flotación para mejorar las propiedades -:Jrofílicas o hidrofóbicas de las partículas, así como de las etapas :i separación sólido líquido como la filtración y sedimentación.

Cno de los métodos oxidativos de altaeficienciaen el tratamiento :: compuestos orgánicos es la oxidación avanzada['], también de-

ninados AOP's (Advanced Oxidation Process). En estos procesos .: <eneran radicales hidroxilos, los cuales tienen un alto potencial 1: :)sidación. Estos radicales son capaces de degradar casi la tota-

::id de los compuestos orgánicos presentes, es decir, obtienen una - -.insformación de la materia orgánica inicial adióxido de carbono

: $ I i . i y agua o en productos intermedios no tóxicos.

2. ANTECEDENTES PREVlOS

En 1987 Glaze, Kang y Chapinl21 describieron el proceso de oxida- - aranzada, AOP's como proceso de oxidación de sistemas

~ u o s o s a temperatura ambiente que involucran la ge- - eración in situ de radicales libres, fundamentalmente

radicales HO-.

La oxidación avanzada abarca tecnologías que implican la .-:-.=ración de oxirradicales muy reactivos, principalmente el radical

:r ~z i lo de potencial de oxidación (E= 2.8 V) mucho mayor que el : ros oxidantes tradicionales. como se observa en la tabla 1.

Estas tecnologías emplean oxidantes fuertes tales como ozono, peróxido de hidrógeno, fotones, electrones, etc., así como una com- binación de ellos (O!/W, OjHH,O,/UV, H,O,/UV, entre otros). Para iniciar el proceso de oxidación, es común-también la adición de agentes catalíticos semiconductores del tipo ZnO, TiO,, etc l3I l para mejorar la velocidad de la reacción de oxidación. Se utilizan semi- conductores debido a la existencia de la banda prohibitiva, la cual se puede romper, de una maneraexterna permitiendo que el electrón salte aumentando la conductividad, generando vacíos ávidos por electrones. En los semiconductores los estados electrónicos excitados (e- en la banda de conducción y h+ en la banda de valencia) tienen un tiempo de vida lo suficientemente largo para permitir la reacción de h+ y/o e- con sistemas redox del electrolito.

El óxido de titanio es un semiconductor de banda de energía prohibitiva grande, al igual que el óxido de zinc. Aunque las energías de los dos semiconductores son similares, la diferencia en morfología, las interacciones en la superficie y la dinámica en la transferencia de carga puede influir en la velocidad de degradación.

La figura 1 muestra un esquema básico del proceso de fotoca- tálisis para una partícula de óxido de Titanio en disolución acuosa y en presencia de oxígeno y un reductor (contaminante).

La degradación de orgánicos involucra la destrucción de los enlaces de las moléculas orgánicas presentes, por ejemplo: si se

- - .ersidad de Santiago de Chile Departamento de Ingeniería Metalúrgica

Reductor intermedio

Fig.1: Esquema proceso de catálisis de Ti02 en presencia de O, y un reductor I

i utiliza UV, las longitudes de onda generadas por la fuente, son ca- a buscar electrones de otras moléculas. Durante su reacción con paces de romperlos o la excitación de alguno de los electrones que otras moléculas el ozono se destruye. Los productos finales de esta participa en estos enlaces, origina un compuesto mas sensible a las oxidación de moléculas orgánicas con ozono son dióxido de carbono reacciones, y además, la especie oxidante agregada: O,, O,, H,O,, al y agua. ser irradiada por luz UV es capaz de generar un radical más oxidante que la especie original. El ozono es escasamente soluble en agua a 20°C, la solubilidad

del ozono es solamente 570 rng/L[lo1. Aunque el ozono es más so- agregar un se producirá una casi luble que el oxígeno, el cloro es 12 veces soluble que el ozono,

total de los orgánicos residuales presentes en la solución. 151 Las concentraciones del ozono usadas en el tratamiento de aguas típicamente están por debajo del 14 por ciento, lo que limita la

Divenos investigadores, (G1azel Beltrán, Andreozzi. E l ~ v i t z ) , [ ~ ~ ] fuerza impulsara de la transferencia total del ozono gaseoso en describen las características de la oxidación avanzada como: el agua. Por lo tanto, las concentraciones típicas del ozono que se

encuentran durante el tratamiento de aguas es de < 0.1 a lmg/L. reactividad Y Poca 'On un gran número de aunque concentraciones altas se pueden lograr bajo la biodegradibilidad de los cienes óptimas, Varios investigadores, ['O-111 han demostrado que el

mismos. ozono se descompone espontáneamente durante el tratamiento de Capacidad potencial para llevar a cabo una profunda mineral-

aguas por un mecanismo complejo que implica la generación de ización de los los radicales libres, hidroxilos. Los radicales libres, hidroxilos son costo de reactivos en de losAoP's ('3, H2°2,

agentes fuertemente oxidantes. con rangos de reacción del orden de y necesidad de equipamiento especializado. 101° - 1013 M-' S-', a través de la energía de activación se puede inferir Dificultad de medición directa de las concentraciones de radicales

que el control es difusional para los solutos tales como hidrNarburos libres en las condiciones de reacción. aromáticos, compuestos no saturados, alcoholes alifáticos, y ácido

fórmico [',l. Por otra parte, el período de los radicales libres, hidroxilos SISTEMA O, es del orden de microsegundos, por lo tanto las concentraciones de

El ozono es uno de los oxidantes mas fuertes que se conocen, los radicales libres, hidróxilos nuncapueden alcanzar niveles sobre es capaz de descomponer numerosas sustancias orgánicas presentes 10 - 12 M [141

! en el agua. Además, neutraliza cianuro, amoniaco, nitritos y urea. Todo esto lo hace muy apropiado para el tratamiento de todo tipo La oxidación se produce de manera directa o indirecta. de aguas por oxidación química. Los microbios son destruidos por el ozono, los coloides son desestabilizados por neutralización y los A continuación, en la figura 2 se presenta un esquema de oxi- materiales orgánicos disueltos son parcialmente oxidados. dación directa/indirecta

La alta reactividad química del ozono se relaciona con el hecho de que posee una configuración electrónica estable que le impulsa

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o3 Reacciones en cadena de radicales

1 D i reb del sudrato1 1 ozono en OH' 1 ,' L.

Oxidacion Consumo del

Fig. 2 Reacciones de oxidación de los compuestos

En este punto ocurren las reacciones en cadena que forman el radical OH

Los radicales formados OH reaccionan con ozono según el siguiente mecanismo de la reacción:

durante la ozonización del agua. En la última reacción (f), se forman los radicales HO,, que pueden comenzar la reacción de nuevo (reacción b). Por lo tanto,

La ~ x i d a c i ó n d i rec ta del Ozono resulta Por la acción de un se desarrolla una reacción en cadena, mantenida por los promotores : :ino de oxigeno, que se da en primera instancia como resultado de o promovedores,

. .: E.levado índice de reacción. Esta reacción es lenta y selectiva. Los promovedores son sustancias que transforman el radical

03 + S - So* k ..: 1 - 100 M-' S- ' OH- en radicales súper óxidos. Varias sustancias pueden convertirse en promovedores, como por ejemplo:

Esta reacción es de importancia en medios ácidos y para solu- - i que reaccionan muy rápido con el ozono, como por ejemplo: : :!]puestos orgánicos no saturados, con grupos cromofóricos o con iriipos aminos.

En la reacción de oxidación indirectadel ozono, la molécula :+: ozono se descompone en forma de radicales libres, hidroxilos IH.), que reaccionan rápidamente oxidando los compuestos

rhinicos e inorgánicos, este tipo de oxidación es menos selectiva ..;E. la oxidación directa, pues las especies oxidadas tienen gran

Tabla 11: Ejemplos de activadores, promotores e inhibidores Activadores Promovedores Inhibidores

OH- Ácido Humico HC03-/COJ2-

HA Aryl-r PO$-

Fe2+ Alcoli primario y Aril-R secundario

Alcoli de Tert-butil (TBA)

: .::~ncidad oxidante. OZONIZACIÓN EN MEDIO ALCALINO '''1

La oxidación indirecta ocurre según las siguientes fases [lí1: El ozono en un medio alcalino presenta la siguiente reacción de destrucción del ozono:

. Activación l - Reacciones en cadena de radicales l

- Término l

20, + H20 -+ 20H +202 + HO,

Activación: Sucede con la descomposición acelerada del ozono La reacción puede iniciarse con diferentes especies como:

::i contacto con un activador HO-, HOZ-, HCOO-, Fe2+ o sustancias húmicas. La figura 3 muestra un esquema de las principales especies de la descomposición de ozono

I 1 0, + OH- -z 0,. - + HO,. 1 HO,. + 0,. ; H+ ( p ~ a = 4,8)

en agua pura iniciada por iones hidróxido.

Jniversidad de Santiago de Chile Departamento de Ingeniería Metalúrgica

-.- .-_ --... ...*FTI______W_ ' ~ - ~ - I P f w - . w , r m r ~ ~ . ~ ~ *

SISTEMA O, 1 UV

En este sistema la irradiación del ozonoen aguaproduce perósi- do de hidrógeno en forma cuantitativa. El peróxido de hidrógeno así generado se fotoliza asu vez generando radicales HO- (ver reacción 2, iniciación).

El sistema O, + ITV presenta las siguientes reacciones [la]:

FOTOLISIS DIRECTA

Og + H2O - 02 + H202 hv

2. H202 - HO + HO INICIACION 1

Fig. 3 Esquema de las principales especies de la descomposición 3 . 0 3 + HO - H02 + 02 de ozono en agua pura iniciada por iones l~idróxido.[~l 4. HOZ + 0 3 - 0 3 + HOZ

TECNOLOG~AS FOTOQU~MICAS Se observa que el sistema presenta formación de H,O, en bajas concentraciones.

El uso de la luz proporciona algunas ventajas en el tratamiento de efluentes como: Existe una limitación en la transferencia y baja solubilidad

En algunos casos es factible el uso de procesos fotolíticos directos del O sin necesidad de agregar reactivos químicos. 1

Evita o reduce el uso de ozono, con lo cual se disminuyen los Este método es una combinación de üVN,O, y O,/H,O,, con la costos, los problemas de salud y seguridad ambiental ventaja de que el ozono posee una absorptividad molar mayor que el Evita cambios drásticos de pH> requiere pH la perónido de hidrógeno, la cual puede utilizarse para el tratamiento ozonización alcalina de aguas con alto fondo de absorción de UV. Aumenta lavelocidad de reacción en comparación con la misma técnica en ausencia de luz. Esto evita la utilización de grandes Este método se ha utilizado en: reactores. Aumenta la flexibilidad del sistema ya que permite el uso de una . Potabilización de aguas, gran variedad de oxidantes y condiciones de operabilidad Desinfección, Reducción de costos operativos debido a un menor consumo de . Decoloración de aguas en la industria de papel potencia para la generación de HO. Tratamiento de aguas residuales altamente contaminadas

Degradación de hidrocarburos alifáticos clorados. La eficiencia de estas tecnologías puede alterarse notoriamente

en función del diseño del reactor, lo que repercute en el consumo SISTEMA w H202 de energía eléctrica y costos. Las tecnologías fotoquímicas no son apropiadas para el tratamiento de mezclas de sustancias de elevada Este sistema es uno de los más antiguos dentro de las AOP's, El absortividad o con altos tenores de sólidos en suspensión, pues la oxidante utilizado es estable térmicamente, de fácil acceso comercial eficiencia cuántica disminuye por pérdida de luz. por dispersión y10 y muy Soluble en agua. No existen problemas de transferencia de absorción competitiva. masa asociados a gases, como el ozono.

El proceso UV/H,O, implica la fotólisis del peróxido de hidrógeno. El mecanismo más aceptado para la fotólisis del H,O, - es la ruptura

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;iel enlace de 0-0 por la acción de la luz ultravioleta que forma dos radicales hidróxilos.

1 H,O, h" r20H'

La fotólisis del H,O, se realiza casi siempre utilizando lámparas de vapor de mercurio de baja o media presión, donde casi el 50% del consumo energético se pierde en forma de calor o de emisiones por debajo de 185nm, que son absorbidas por la camisa de cuarzo. En general se utilizan lámparas de 254 nm, pero como la absorción del H20,es máxima a 220nm, es recomendable la utilización de limparas de Xe/Hg que emiten en el rango 210-240 nm.

La radiación Ultravioleta se clasifica según la longitud de onda de emisión de la radiación según:

Tabla 111: Tipo de radiación ultravioleta con su longitud de onda correspondiente

LT Tipo B 1280-315

Tipo de radiación LI' T~DO A

FOTOCATÁLISIS HETEROGÉNEA SOBRE CATALIZADORES

Longitud de onda (nm) 115 -400

La fotocatálisis heterogéneaes un proceso basado en la absorción directa o indirecta de energía radiante (visible o UV) por un sólido (normalmente un semiconductor de banda ancha). Se utiliza un semiconductor como material catalizador, el cual se activa por la luz para formar reacciones que puedan modificar químicamente los contaminantes, convirtiéndolos en sustancias más biodegradables o logrando la mineralización completa de éstos.

El semiconductor más utilizado es la forma cristalina Anatasa del dióxido de titanio (TiO,), ya que, además de ser el más activo para la fotocatálisis, es un material económico, inerte y resistente a la fotocorrosión.

El modo de acción más aceptado para explicar la destrucción de contaminantes orgánicos en soluciones acuosas es representado en la figura 4. Allí se puede notar que al iluminar el TiO, con luz ultravioleta, un electrón de la banda de valencia (BV) es promovido hacia la banda de conducción (BC), dejando un "hueco" positivo en la primera.

1 LT Tipo C 1 200 - 280 I Este hueco reacciona con agua o iones hidróxido, produciendo

el radical OH* que se encarga de oxidar la materia orgánica (R) o El agua oxigenada absorbe radiación electromagnética del tipo las bacterias presentes en el agua,

LT C. Esta fotorreacción activa la molécula de H,O,dividiéndola en dos radicales hidróxilos, el que con potenciales de oxidación del orden

- r . --: 1 'OH de +2.85 VE,, es una de las especies mas oxidantes que se conocen.

L.

Algunas dificultades prácticas del proceso son: Se requiere baja longitud de onda (bajo 200-400 nm) para hacer eficiente el proceso[lOl Las aguas turbias contienen absorbentes fuertes de UV, como compuestos orgánicos aromáticos que requieren una concen- tración un poco más alta, lo que aumenta el costo del proceso. No es aplicable al tratamiento In-Situ

Los productos químicos que se pueden tratar con esta técnica incluyen los hidrocarburos aromáticos, los fenoles, los éteres, y las cetonas aromáticos substituidos, en sus formas substituidas y no substituidas.

Fig. 4 Esquema del proceso fotocatalítico sobre una partícula semiconductora de Ti0,[191

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3. REFERENCIAS

1. Las aplicaciones de la oxidación avanzada para el tratamiento de riles; www.ecoamerica.cl, Revista No 45, Marzo 2005

2. Glaze, W.H., J.-W. Kang, y D.H. Chapin. B e chemistry ofwater treatmmtprocesses involving ozone, hydrogen peroxzde and ultraviolet radkztion. Ozone Sci. Eng. 9:335-352, 1987

3. Cifuentes G, Kammel R, Landau U, Tepe H; Fotoox~ción de agum residuales cianuradas en la minería; 49" Congreso Anual ABM, Palácio convencoes do Anhembí Siio Paulo, Brasil 9-20, Oct 1994

4. Proyecto FONDEF D02i1101 "Influencia de gases oxidantes en la flotación de minerales y en el agua de proceso". Director: Cifuentes, G., Subdirector:; SimpsonJ.

5. Roberto Gómez. Departamento de Química Física e Instituto Universitario de Electroquímica, UNIVERSIDAD DE ALICANTE, España

6. Ríos P; Fotooxidación de un ril modelo con un colorante utilizado en plantas textiles; Tesis Ingeniería Ejecución Química, USACH, 1998

7. W.H. Glaze, F. Beltran, T. nihkanen, and J.W. Kang, Chemical Models of Advanced Oxidation Processes, Water Poll. Research. J. Canada, 27:1:23-42, 1992.

8. Andreozzi R, Caprio V, Insola A, Marotta R, Advanced oxidation processes (AOP) for water purification and recoveiy, Catalysis Toda)' 53, pp. 51-59, 1999

9. Elovitz, M. S.; von Gunten, U., Hydroxyl radicailozone ratios

during ozonation processes. 1. Tl-ie Rct concept. Ozone: Sci. Eng. 1999,21, 239-260

10. Kinman, R.N. 19'5.. \Yater 2nd \Y;vte\vater Disinfection with Ozone: A Critica1 Re~ien: Crit.Rei: En[-iron. Contr. 5:141-152.

11. Hoigné J., aiid H. Bader. Rate Const:ints of Reaction of Ozone with Organic and Inorganic Compounds in \\:ates - 1. Non-dis- sociating Organic Compounds. \\.ates Res. 17: 1983a, 173-183.

12. HoignéJ., and H. Bader. Rate Constarits of Reaction of Ozone with Organic and Inorganic Compounds in \\'ates - 11. Dissociating Organic Compounds ". \Yater Res. 1-: 1983b. 185-194.

13. Shitara M, Iguchi 11. Takano K. Tamamori T, Shitara H, Maruyama P~ocessilig of ~~fi.ncto~:i! or;gn~zic u1aste water using ozone andnozlel ngitntioj~ uzethod 1IATERIAIS TRANS- ACTIONS 44 (12): 2456-2460. DIC 2003

14. Glaze, W.H., and J.W. Kang. 1985. ;\dvanced Osidation Processes for Treating Groundwater Containinated with TCE and PCE: Laboratory Studies. J. A\WA. 88!5):5'- 63.

15. EPA Guidance Manual 1999. Alternative Disinfectants and Oxi- dants, Cap. 3 !

16. http://~~~.lenntech.com/italiano/ozono/ozono-meccanismo- reazione.htm

17. Domenech X, Jardim W, Litter Al: Pi.ocesos nelanzados de oxi- dación para la eliminación de co~ltuminante~~. Red CYTED 2003, 3-26

18. Hernández C; Informe técnico Centro Nacional Investigación Científica de Cuba, Instituto del Ozono, 2005.

19. http:/ciencias.~1niandes.edu.co/pdf/osida06.pdf

Universidad de Santiago de Chile Departamento de Ingeniería Metalúrgica

Jornadas SAM/CONAMET 2005 – MEMAT 2005, Mar del Plata, Octubre de 2005 000-000 CORPORTAMIENTO ELECTROQUIMICO DE CALCOPIRITA UTILIZANDO REACTIVOS DE FLOTACION Y SU INFLUENCIA EN PARAMETROS DE PROCESO

C. Vargasa, G. Cifuentesa, J. Simpsona y H. Moralesb

a Universidad de Santiago de Chile Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Avda. Libertador Bernardo O’Higgins 3363,

Santiago, Chile b Minera Escondida Ltda.

Avda. de la Minería 501 (Casilla 690) Antofagasta, Chile

cvargas@lauca.usach.cl

RESUMEN Se estudió la caracterización electroquímica de la calcopirita (CuFeS2) bajo condiciones típicas del proceso de flotación de minerales de cobre y se compararon los resultados con respuestas metalúrgicas de proceso. Del análisis de los resultados obtenidos es posible destacar que a ciertos potenciales y dependiendo del pH se observó una combinación de mecanismos de oxidación (colector y mineral), aunque en ciertas condiciones la oxidación superficial de la calcopirita se vio favorecida. Al comparar los resultados electroquímicos con pruebas de flotación de minerales calcopiríticos, se comprobó que el manejo del potencial electroquímico permite influenciar el proceso de flotación de dos formas principales. El proceso de flotación se hace más selectivo cuando el mecanismo de oxidación superficial corresponde a la oxidación del mineral. Mientras que cuando se favorece la oxidación del reactivo colector, se aumenta la recuperación disminuyendo la selectividad.

Palabras clave: Calcopirita, Flotación, Polarización, Oxidación.

INTRODUCCIÓN Durante largo tiempo los procesos de flotación de minerales han sido sometidos a los más diversos estudios de investigación y desarrollos de innovación tecnológica, sin embargo, estos estudios, en su gran mayoría, se han enfocado a optimizar recuperaciones, a mejorar las condiciones hidrodinámicas de contacto partícula-burbuja, y al desarrollo de sistemas de control cada vez más sofisticados, pero aún basados en los conceptos de proceso esencialmente clásicos. En la actualidad se está intentando aprovechar la naturaleza electroquímica de la flotación para incrementar su eficiencia metalúrgica [1-5]. Aunque los resultados obtenidos son promisorios, aún no se dispone de un patrón sistemático de comportamiento que permita enlazar la electroquímica con la flotación, probablemente porque hay otras variables que interactúan con las anteriores mediante mecanismos no establecidos hasta hoy en día. Este proceso electroquímico, determinado por la interacción electroquímica en la superficie del mineral, depende de la composición y morfología de este. La modificación superficial ocurre debido a la formación de una composición heterogénea y a una morfología que depende de muchos factores, como es el potencial aplicado y pH, entre otros. En Chile, son pocos los estudios realizados sobre la base electroquímica de la flotación y la influencia sobre la flotabilidad de las diferentes especies que componen la pulpa. Son precisamente estas premisas las que motivaron este trabajo, es decir, contribuir al esclarecimiento de los mecanismos de activación y depresión de los sulfuros metálicos, como lo son el potencial de pulpa y el pH, en presencia de colectores tiólicos.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Todos los experimentos electroquímicos se realizaron con la misma metodología y en condiciones experimentales semejantes. El electrodo de trabajó consistió de un electrodo particulado de calcopirita. Como electrodo de referencia se utilizó un electrodo de calomelano saturado con KCl (Hg / Hg2Cl2 / Cl-, 0,244 V/ENH), ECS. Todos los potenciales mencionados en este trabajo están dados con referencia a este electrodo. Como electrodo auxiliar se ocupó uno de acero inoxidable 316 L en forma de espiral.

Vargas et. al. Para las mediciones de voltametría lineal, el potencial fue barrido inicialmente desde el potencial de reposo, progresivamente en la dirección anódica hasta 1500 mV / ECS a una velocidad de barrido de 2 mV/s. Para el caso de las voltametrías cíclicas el rango de potencial de barrido fue entre -900 y 900 mV / ECS a una velocidad de barrido de 2 mV/s, esta técnica solo se utilizó para observar a que potencial se oxidaban los colectores utilizados en este trabajo. Las variables estudiadas y sus rangos de experimentación se muestran en la Tabla 1.

Además se realizaron pruebas de flotación para evaluar la recuperación y ley de cobre utilizando un mineral calcopirítico, bajo las siguientes condiciones: 27 g/t SF-323, 15 g/t SF-113 y 32 g/t de espumante MIBC.

Tabla 1. Variables estudiadas y rangos de experimentación. Variable Rango de experimentación

pH 10,5-11,5

Concentración de colector SF-323 (g/t) 27-37-47-57-87 Concentración de colector SF-113 15-24-34-46-80

RESULTADOS Y DISCUSIÓN El orden de las series en los próximos gráficos, están ordenadas de la siguiente manera: 1° Dosificación Colector SF-323 en g/t; 2° Dosificación Colector SF-113 en g/t; 3° Dosificación Espumante MIBC en g/t. Por ejemplo, la notación 27 - 15 - 32 significa: 27 g/t de colector SF-323, 15 g/t de colector SF-113 y 32 g/t de espumante MIBC. Oxidación superficial de la calcopirita En las figuras 1 y 2 se observan 4 peaks para el caso de las curvas con dosificación de reactivos, en cambio, para la curva sin reactivos solo se observan 3 peaks, esto puede deberse a que a este pH se inhibe le reacción de oxidación de la calcopirita libre de reactivos. El peak 1 se encuentra a un potencial de -0,8 V/ECS (solo para el caso de la curvas con colector), el peak 2 a un potencial de -0,4 V/ECS, el peak 3 a un potencial de -0,1 V/ECS, el pick 4 a un potencial de 0,3 V/ECS aproximadamente. En el peak 1 de las figuras 1 y 2 no existe oxidación superficial del mineral, por lo que la reacción de oxidación se debe solamente a la oxidación del colector. En el peak 2, de ambos colectores, se observa un aumento en la cinética de oxidación hasta una concentración de 37 g/t de SF-323 y 15 g/t de reactivo SF-113. Después existe una disminución en la cinética de oxidación, esto también ocurre para los peaks 3 y 4 en ambas figuras.

Figura 1. Voltametría lineal para distintas dosificaciones de colector SF-323 a pH 10,5.

Vargas et. al.

Figura 2. Voltametría lineal para distintas dosificaciones de colector SF-113 a pH 10,5.

Al igual que en el caso anterior, en la figuras 3 y 4 se observan 4 peaks para el caso de las curvas con dosificación de reactivos, en cambio, para la curva sin reactivos solo se observan 3 peaks. Esto se debe a que a este pH se inhibe le reacción de oxidación de la calcopirita libre de reactivos al potencial de oxidación del peak 1. El peak 1 se encuentra a un potencial de -0,9 V/ECS (solo para el caso de la curvas con colector), el peak 2 a un potencial de -0,45 V/ECS, el peak 3 a un potencial de -0,2 V/ECS, el peak 4 a un potencial de 0,22 V/ECS aproximadamente. En el peak 1 de las figuras 3 y 4 no existe oxidación superficial del mineral, por lo que la reacción de oxidación se debe solamente a la oxidación del colector. En el peak 2, de ambas colectores, se observa un aumento en la cinética de oxidación debido a la transferencia de carga hasta una concentración de 37 g/t de SF-323 y 80 g/t de reactivo SF-113. Posteriormente, existe una disminución en la cinética de oxidación siendo el mecanismo de control de velocidad la difusión, en el peak 3 en ambos figuras sucede que la cinética mayor se logra con dos concentraciones distintas, 37 g/t y 87 g/t para el caso de colector SF-323 y 34 g/t y 80 g/t para el caso de colector SF-113.

Figura 3. Voltametría lineal para distintas dosificaciones de colector SF-323 a pH 11,5.

Vargas et. al. En el peak 4, para la figura 3 la mejor cinética de oxidación se logra con todas las concentraciones y para el caso de la figura 4 solamente se logra con una sola concentración, 34 g/t de SF-113. Una observación importante a señalar es que a pH 11,5 la dosificación de cualquiera de los dos reactivos, como también cualquier concentración de ellos, aumenta la cinética de oxidación de las distintas reacciones asociadas cada uno de los peaks.

Figura 4. Voltametría lineal para distintas dosificaciones de colector SF-113 a pH 11,5.

Oxidación de los colectores En la figura 5 se muestran las voltametrías cíclicas para los dos colectores utilizados en el estudio, el uso de ésta técnica tuvo el fin de identificar donde ocurría la oxidación de los reactivos, -0,45 V/ECS aproximadamente. Esto no quiere decir que la oxidación no ocurra a menores potenciales como se vio en los párrafos anteriores, ya que hay que considerar variables que no se controlaron en este estudio, siendo una de ellas la temperatura de trabajo, lo cual debiese afectar las curvas. Pero independiente de esto, los resultados arrojan una tendencia que ayuda a obtener las conclusiones finales.

Figura 5. Voltametría cíclica para una misma dosificaciones de colector SF-323 a pH 10,5 y pH 11,5.

Vargas et. al. Se puede decir de la figura 5 que la oxidación del colector ocurre a potenciales cercanos al potencial de reposo o potencial de circuito abierto. Esto quiere decir que dentro del análisis realizado a las voltametrías lineales, se puede mencionar que la oxidación del colector se encuentra presente en toda la rama anódica de cada una de las curvas antes analizadas. También es posible observar que a medida que se aumenta la concentración de reactivo la reacción de oxidación ocurre a menores potenciales. Si se aumenta el pH y se mantiene constate la concentración también se observa que la reacción anódica ocurre antes. Al aumentar el pH se requiere un menor potencial para llegar a la descomposición del agua. Para el colector SF-113 los resultados fueron similares. Respuestas metalúrgicas del proceso de flotación En las figuras 6 y 7 se observan las recuperaciones y leyes de cobre respectivamente para dos medios alcalinos a pH 10,5 y 11,5.

Figura 6. Recuperación de cobre para pH 10,5 y 11,5.

Figura 7. Ley de cobre para pH 10,5 y 11,5.

Vargas et. al. A pH 10,5 la recuperación se mantiene constate para todo el barrido de potencial. El mecanismo de

control de oxidación superficial del mineral es una combinación entre la oxidación del colector y la oxidación superficial del mineral. Eso si, en la figura 7, se puede ver que a un potencial de –0,25 V/ECS aproximadamente se logra una ley de cobre máxima, esto podría deberse a que la oxidación superficial del mineral es la que preferentemente le da la propiedad hidrofóbica a la partícula de calcopirita, después de este potencial la ley decrece, lo cual lleva a pensar que el control de oxidación se debe principalmente a la oxidación del colector sobre la superficie del mineral. A pH 11,5 después de -0.3 V/ECS aproximadamente, las recuperaciones decrecen rápidamente. Lo anterior, en conjunto a las voltametrías lineales a pH 11,5, muestra que el mecanismo de control de oxidación superficial del mineral se debería principalmente a la oxidación superficial de la calcopirita, siendo la excepción potenciales muy negativos donde la oxidación del colector sería el mecanismo de control de oxidación superficial. Esto concordaría con las altas leyes de cobre logradas en la figura 7, ya que al ser la oxidación superficial del mineral el mecanismo de oxidación controlante, el proceso de flotación se hace más selectivo. CONCLUSIONES 1. A ciertos potenciales y dependiendo del pH se observó una combinación de mecanismos de oxidación

(colector y mineral), aunque en ciertas condiciones la oxidación superficial de la calcopirita se vio favorecida.

2. Cuando se aumenta la recuperación y la ley disminuye, ocurre que el mecanismo de oxidación superficial corresponde a la oxidación del colector, dándole finalmente al mineral la propiedad hidrofóbica.

3. Finalmente, el manejo del potencial permite tener un control mucho mayor sobre el mecanismo de oxidación superficial (colector o mineral) y así lograr una mayor selectividad en el proceso de flotación.

AGRADECIMIENTOS Los autores expresan sus agradecimientos por el patrocinio recibido de la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica a través del proyecto FONDEF D02I1101. REFERENCIAS

1. J. Pang and C. Chander: Electrochemical characterization of the chalcopyrite/solution interface; Minerals and Metallurgical Processing, 1992, Vol 23, pp 131-136.

2. V. Hintikka and J. Leppinen: Potential control in the flotation of sulphide minerals and precious metals; Minerals Engineering, 1995, Vol 8, pp 1151-1158.

3. M. Ruonala, S. Heimala and S. Jounela: Different aspects of using electrochemical potential measurements in mineral processing; Int. Journal of Mineral Processing, 1997, Vol 51, pp 97-110.

4. W. Shen, D. Fornasiero and J. Ralston: Effect of collector, conditioning pH and gases in the separation of sphalerite from pyrite; Minerals Engineering, 1998, Vol 11, pp 145- 158.

5. F. Nava, T. Pecina, R. Pérez and A. Uribe: Pulp potential control in flotation: The effect of hydrogen peroxide addition on the extent of xanthate oxidation; Canadian Metallurgical Quarterly, 2002, Vol 41, pp 391-396.

ZONAS DE FLOTABILIDAD DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE ENFUNCION DEL POTENCIAL ELECTROQUIMICO Y EL PH

C. Vargasa, J. Simpsona, G. Cifuentesa y O. Pobletea

a Universidad de Santiago de ChileDepartamento de Ingeniería Metalúrgica, Avda. Libertador Bernardo O’Higgins 3363,

Santiago, Chilecvargas@lauca.usach.cl

Resumen

El presente trabajo tiene por objetivo verificar zonas potencial-pH para lasetapas de recuperación (rougher) y limpieza (cleaner); y estudiar la cinética deflotación del mineral a diferentes condiciones potencial-pH con agua potable yagua pretratada con campos electromagnéticos.

El programa de desarrollo experimental incluyó pruebas de cinética de flotacióny diversas pruebas de flotación rougher y cleaner. Para realizar este trabajo seestudiaron las siguientes variables: potencial de la pulpa y pH.

En las pruebas de cinética de flotación el agua pretratada con un campoelectromagnético afectó negativamente los resultados en la ley y recuperaciónde Cu. Los ensayos de flotación rougher y cleaner permitieron establecer zonasde flotabilidad en donde los mejores resultados en la ley y recuperación decobre se obtuvieron a valores determinados del potencial redox y pH de lapulpa, a un tamaño de partícula definido.

INTRODUCCION

El proceso de flotación posiblemente es en la actualidad el más eficaz yampliamente aplicado de todos los métodos de concentración de mineralesutilizados por la industria minera. Su importancia se debe a las ventajascomparativas que presenta frente a otros tipos de concentración de minerales.

En la actualidad se está intentando aprovechar la naturaleza electroquímica dela flotación para incrementar su eficiencia metalúrgica [1, 2, 3, 4]. Aunque losresultados obtenidos son promisorios, aún no se dispone de un patrónsistemático de comportamiento que permita enlazar la electroquímica con laflotación, probablemente porque hay otras variables que interactúan con lasanteriores mediante mecanismos no establecidos hasta hoy en día.

El objetivo de este trabajo fue verificar la existencia de zonas de estabilidad E ypH para las etapas de recuperación (rougher) y limpieza (cleaner).

PARTE EXPERIMENTAL

Se realizaron cinéticas de flotación y ensayos de flotación en circuito abierto,utilizando un mineral sulfurado de cobre. El mineral, previamente a losensayos, fue chancado en tres etapas, harneado y finalmente se realizó unacinética de molienda para encontrar el tiempo óptimo que permitiera alcanzaruna granulometría de 50 % - #270 Ty., que es la granulometría requerida enla etapa de flotación.

Para realizar las cinéticas de flotación se utilizó 32% de sólidos en peso. A lapulpa se adicionaron 27 g/t de colector SF-323, 15 g/t de colector SF-113 y32 g/t de espumante MIBC. Los valores de pH a los cuales se trabajó fueron

5, 7 y 10,5; realizando flotaciones con agua normal y agua pretratada medianteun campo electromagnético. La pulpa se acondiciona con los reactivos durante5 minutos y se toma el valor del pH y potencial, para luego abrir la válvula deaire formándose el colchón de espuma; este es retirado cada 15 segundos enintervalos de tiempo de 1, 3, 5, 7, 10 y 15 minutos acumulados. Cadaconcentrado se colecta por separado y en cada intervalo de tiempo se mide elvalor del potencial. Cada concentrado parcial y relave es filtrado, secado ypesado para luego ser disgregados y enviados a análisis químico.

RESULTADOS Y DISCUSION

Efecto del agua de proceso y pH

En la Figura 1 se presenta el efecto del pH y del agua de proceso en la ley deacumulada de cobre. Se observa para un pH 5 y 10,5 una mayor ley de Cu conagua normal en comparación al agua pretratada a lo largo de los primeros 5minutos. Al completarse los 15 minutos acumulados de flotación, las leyes conambos tipos de agua se igualan incluso son superiores con el agua pretratada.Para el caso de un pH de trabajo 7 la diferencia es clara a lo largo de todo eltiempo acumulado de flotación, donde la mayor ley acumulada se obtiene conel agua normal. Se puede inferir que para los 3 pH de trabajo el aguapretratada con el campo electromagnético no tuvo una influencia importante enlas leyes de Cu.

En la figura 2 se muestra el efecto ley v/s tiempo a diferentes pH usando aguanormal; las leyes de cobre se muestran indiferentes frente a variaciones de pH.

Figura 1. Ley de Cu acumulada a distintos pH de trabajo, utilizando aguanormal y agua pretratada con un campo electromagnético.

0 2 4 6 8 10 12 14 160

5

10

15

20

25

30

Ley

Cu

Acum

ulad

a, %

Tiempo, min

pH 10,5 pH 7 pH 5

Figura 2. Ley de Cu acumulada para distintos pH obtenidos con agua normal.

En la Figura 3 se observa que al trabajar con un pH 10,5, la mayorrecuperación se obtuvo con agua normal, esto indica un efecto negativo delagua pretratada a este pH, ya que también con agua normal se tiene una mejorley, no así para el pH 5 y 7 en que las recuperaciones más altas se lograroncon agua pretratada, mientras que las leyes más altas se lograron con aguanormal, es decir el proceso es más selectivo con agua normal, aunque esteefecto es leve y podría asociarse a un error experimental.

Figura 3. Recuperación de Cu acumulada a distintos pH de trabajo utilizandoagua normal y agua pretratada con un campo electromagnético.

De la Figura 4 se puede inferir que con un pH de trabajo 7 y 10,5 se obtienenlas mayores recuperaciones de Cu, esto resultados son concordantes con losresultados obtenidos en las leyes de cobre.

0 2 4 6 8 10 12 14 1650

60

70

80

90

100Re

c. C

u A

cum

ulad

a, %

Tiempo, min

pH 10,5 pH 7 pH 5

Figura 4. Recuperación de Cu acumulada para distintos pH obtenidos conagua normal.

Potencial de pulpa

En la figura 5 se observa que el agua pretratada en los distintos pH de trabajoafecta el potencial, ya que con el agua pretratada los valores siempre sonmayores a los conseguidos con el agua normal, también se distingue que a unpH 5 y 10,5 el potencial va en aumento a medida que transcurre el tiempo, encambio al trabajar con un pH 7 sucede lo contrario y el potencial disminuye;este comportamiento podría estar asociado a los cambios de tendenciaobservados a pH 7 en los análisis anteriores.

Figura 5. Potencial REDOX de la pulpa a distintos pH de trabajo, utilizandoagua normal y agua pretratada con un campo electromagnético.

En la figura 6 se puede observar que al trabajar con agua normal a un pH 5 y10,5, el potencial va en aumento a medida que transcurre el tiempo deflotación, esto no ocurre con el pH 7. Para buscar una explicación a estefenómeno este estudio debiera ser complementado con ensayoselectroquímicos (voltametrías lineales y cíclicas) que permitan discernir quetipos de reacciones electroquímicas se producen en la superficie del mineral yque se ven influenciadas por el pH de trabajo. Los mayores valores enpotencial se registraron a un pH de 5, seguidos del potencial a un pH 7 y10,5.

0 2 4 6 8 10 12 14 16100

150

200

250

300

Pote

ncia

l Ele

ctro

quím

ico,

mV

Tiempo, min

pH 10,5 pH 7 pH 5

Figura 6. Potencial REDOX de la pulpa para distintos pH, obtenidos con aguanormal.

Zonas de Potencial-pH

Se realizaron una serie de ensayos de flotación que permitieron definir zonasde potencial-pH relacionadas con la respuesta del sistema (ley de concentradoy recuperación de cobre) donde se observan los máximos peaks en ley yrecuperación trabajando con una granulometría definida 50 % - #270 Ty comolo muestra la figura 7. Estas zonas según los máximos peaks se puedenasociar a las etapas de flotación, con esto se tiene que para la etapa roughersería conveniente trabajar en una zona potencial-pH donde se encuentren losmejores resultados en recuperación, en este caso potencial 0 mV y pH 10.5,por otra parte para la etapa cleaner se debe dar énfasis a la selectividad poresto es conveniente trabajar a un potencial de 100 mV a un pH 9,0.

Figura 7. Leyes y recuperaciones de Cu en zonas de Potencial-pH.

CONCLUSIONES

Para los tres pH de trabajo el agua pretratada con el campo electromagnéticono tuvo una influencia importante en las leyes de Cu.

La mayor ley acumulada de Cu se obtiene con un pH 7.

La ley acumulada de Cu mas baja se obtuvo con un pH 10,5.

Con un pH 10,5, la mayor recuperación acumulada de Cu se obtuvo con aguanormal.

Para el pH 5 y 7 las mayores recuperaciones acumuladas se alcanzaron con elagua pretratada.

El agua pretratada tiene un mayor efecto en la recuperación a un pH de trabajo7.

Con un pH de trabajo 7 y 10,5 se obtienen las mayores recuperaciones de Cu.

Con el agua pretratada los valores del potencial siempre son mayores a losconseguidos con el agua normal.

A un pH 5 y 10,5 el potencial va en aumento a medida que transcurre el tiempo,en cambio al trabajar con un pH 7 sucede lo contrario y el potencial disminuye.

Existen zonas de flotabilidad en las que dependiendo del pH y potencialelectroquímico de la pulpa, se puede privilegiar la ley y recuperación de cobreen el concentrado.

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos por el patrocinio recibido de laComisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica a través delproyecto FONDEF D02I1101.

REFERENCIAS

1. V. Hintikka y J. Leppinen: Potential Control in the Flotation of SulphideMinerals and Precious Metals; Min. Eng., 1995, Vol. 8, pp 1151-1158.

2. M. Ruínala, S. Heimala y S. Jounela: Different aspects of usingelectrochemical potential measurements in mineral processing; Int. J. Min.Process.; 1997, Vol. 51, pp 97-110.

3. F. Nava-Alonso, T. Pecina-Treviño, R. Perez-Garibay y A. Uribe-Salas:Pulp potencial control in flotation: The effect of hydrogen peroxide additionon the extent of xanthate oxidation; Can. Metall. Quart., 2002, Vol. 41, pp391-396.

4. H. Morales: Caracterización electroquímica de Calcopirita utilizandoreactivos de flotación; Trabajo de titulación, Universidad de Santiago deChile, 2004.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

TRATAMIENTO HIDROMETALÚRGICO DE MATERIAL

PARTICULADO ANÓDICO

"Trabajo de Titulación presentado en conformidad a los requisitos para obtener el Título

de Ingeniero Ejecución en Metalurgia"

Profesor Guía: Dr. Cristian Vargas R.

ANGÉLICA BERNARDA MIRANDA RIQUELME

2004

RESUMEN

El presente trabajo tiene por objetivo buscar una alternativa tecnológica

complementaria para la electrorefinación de cobre, con el propósito de tratar el scrap

producido en el proceso convencional, mediante una vía hidrometalúrgica utilizando

desecho anódico particulado (scrap trozado), como materia prima y como agente

lixiviante el ión férrico. Con esto se busca la posibilidad de disminuir o eliminar el

tratamiento pirometalúrgico aplicado actualmente al scrap obtenido, y de esta forma

eliminar en parte la recirculación de cobre en este tipo de procesos. El scrap fue obtenido

de la refinería de la División CODELCO Norte.

El desarrollo experimental se realizó en el Laboratorio de Electrometalurgia y

Corrosión del Departamento de Ingeniería Metalúrgica, en donde se contó con todos los

implementos necesarios para el desarrollo de este trabajo. Estas experiencias

consistieron en lixiviar el material anódico particulado con agentes de lixiviación como:

Cloruro Férrico y Sulfato Férrico, los que aportaron el ión férrico (Fe3+), principal agente

oxidante. Además se estudió la influencia del ozono y el aire, en la disolución del scrap,

en conjunto con los reactivos antes mencionados.

De las experiencias realizadas, se puede concluir que es factible lixiviar scrap,

logrando extracciones sobre el 99%, a una temperatura de trabajo de 90º C, agregando

altas concentraciones de Fe (III) como Cloruro Férrico (FeCl3). De las pruebas realizadas

con Sulfato Férrico, en combinación con aire y temperaturas superiores a 80º C, se

obtuvieron extracciones cercanas al 90% y con concentraciones de Fe (III) no superiores

a 55 g/l.

En las pruebas realizadas con Sulfato Férrico y porcentajes de Ozono entre 15 y

60%, se obtuvieron extracciones variables, alcanzando valores máximos de extracción

cercanos al 50%.

Las variables que más influyen en la lixiviación del desecho anódico, sin lugar a

duda son la concentración de Fe3+ y la temperatura.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

“Caracterización Electroquímica de Calcopirita utilizando

Reactivos de Flotación”

“Trabajo de Titulación presentado en conformidad a los requisitos para obtener el título de Ingeniero Civil en Metalurgia”

Profesor Guía: Dr. Cristian Vargas R.

Héctor Manuel Morales Cancino

2004

Caracterización Electroquímica de Calcopirita utilizando Reactivos de Flotación

Héctor Manuel Morales Cancino

RESUMEN

El presente trabajo tiene por objetivo caracterizar el comportamiento

electroquímico de la calcopirita bajo condiciones típicas del proceso de flotación de

minerales y analizar estos resultados con las respuestas metalúrgicas del proceso

de flotación.

Para realizar este trabajo se estudiaron las siguientes variables: dosificación

de reactivos y pH. Estas variables se analizaron para tratar de comprender su

efecto sobre la superficie del mineral. Este trabajo pretende dar mayor información

sobre el comportamiento anódico de la calcopirita mediante el uso de reactivos de

flotación, preferentemente en medio alcalino donde se realiza el proceso de

flotación existiendo muy pocos estudios, dando énfasis al mecanismo de control de

oxidación superficial sobre el mineral, el cual se puede deber a la oxidación de los

colectores y la oxidación superficial del mineral. También se intentará hacer un

comentario sobre las posibles reacciones que ocurren durante la oxidación

superficial de la calcopirita.

El programa de desarrollo experimental incluye curvas de polarización

utilizando un electrodo de calcopirita particulado, para distintas dosificaciones de

colector SF-323 y SF–113 a pH 5; 7; 9,3; 10,5 y 11,5, en una solución de 400 ml con

una concentración de 0,05 M de Na2B4O7 x 10 H2O. Como electrodo de referencia

se utilizó un electrodo de calomelano saturado en KCl y como electrodo auxiliar

uno de acero inoxidable 316 L. Para las mediciones de voltametría lineal, el

potencial fue barrido inicialmente desde el potencial de reposo, progresivamente

en la dirección anódica hasta 1500 mV / ECS a una velocidad de barrido de 2

mV/s. Para el caso de las voltametrías cíclicas el potencial de barrido será de -900 y

900 mV / ECS a una velocidad de barrido de 2 mV/s, esta técnica solo se utilizó

Caracterización Electroquímica de Calcopirita utilizando Reactivos de Flotación

Héctor Manuel Morales Cancino

para observar a que potencial se oxidaban los colectores utilizados en este trabajo.

Todas las pruebas fueron realizadas en el Laboratorio de Electrometalurgia y

Corrosión del Departamento de Ingeniería Metalúrgica.

A potenciales positivos, para la solución a pH 9,3 y pH 10,5, se observa una

combinación de los mecanismos de oxidación (colector y mineral), con la salvedad

de que a potenciales sobre 0,3 V/ECS, para la solución a pH 9,3 se ve favorecida la

oxidación superficial de la calcopirita, debido al aumento en la cinética de

oxidación.

A pH 11,5; 0,2 V/ECS aproximadamente, el mecanismo de control de

oxidación superficial del mineral corresponde a la oxidación superficial de la

calcopirita, la cual aumenta en su cinética a medida que se dosificación una mayor

concentración de cualquiera de los reactivos utilizados en este trabajo, pero se

requiere un mayor potencial para que ocurra la oxidación superficial del mineral.

A pH 10,5 la recuperación se mantiene constate para todo el barrido de

potencial, donde el mecanismo de control de oxidación superficial es una

combinación entre la oxidación del colector y la oxidación superficial del mineral.

A un potencial de –0,25 V/ECS aproximadamente se logra una ley de cobre

máxima, esto podría deberse a que la oxidación superficial del mineral es la que

preferentemente le da la propiedad hidrofóbica a la partícula de calcopirita,

después de este potencial la ley decrece, lo cual lleva a pensar que el control de

oxidación se debería principalmente a la oxidación del colector sobre la superficie

del mineral.

A pH 11,5 después de cierto potencial, -0.3 V/ECS aproximadamente,

las recuperaciones decrecen rápidamente. Esto quiere decir que el mecanismo de

control de oxidación superficial del mineral se debería principalmente a la

Caracterización Electroquímica de Calcopirita utilizando Reactivos de Flotación

Héctor Manuel Morales Cancino

oxidación superficial de la calcopirita, siendo la excepción potenciales muy

negativos donde la oxidación del colector sería el mecanismo de control de

oxidación superficial. Esto se refleja con las altas leyes de cobre logradas, ya que al

ser la oxidación superficial del mineral el mecanismo de oxidación controlante, el

proceso de flotación se hace más selectivo.

Como conclusión general se podría mencionar que el manejo del potencial

permite tener un control mucho mayor sobre el mecanismo de oxidación

superficial (colector o mineral) y así lograr una mayor selectividad, por ejemplo en

el proceso de flotación.

El proceso de flotación se hace más selectivo cuando el mecanismo de

oxidación superficial corresponde a la del mineral, debido a la formación de azufre

elemental, el cual le entrega la propiedad hidrofóbica al mineral.

Cuando se aumenta la recuperación y la ley disminuye, en el proceso de

flotación, ocurre que el mecanismo de oxidación superficial corresponde a la

oxidación del colector, dándole finalmente al mineral la propiedad hidrofóbica.

Para poder postular reacciones de oxidación superficial de la calcopirita con

una mayor precisión, sería importante realizar además estudios de espectroscopias

de rayos X de absorción y de fotoelectrón.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

“Flotación de minerales sulfurados de cobre mediante

control de potencial REDOX a través de la inyección de

gases”

“Trabajo de titulación presentado en conformidad a los requisitos para obtener el

titulo de Ingeniero de ejecución en Metalurgia”

Profesor Guía: Ing. Jaime Simpson A.

Oscar Alejandro Poblete Barrera

2005

Flotación de Minerales Sulfurados de Cobre mediante Control de Potencial Redox a través de la Inyección de Gases.

Oscar Poblete B.

RESUMEN

El presente trabajo tiene por objetivo verificar mediante pruebas de ciclo abierto

zonas potencial-pH para las etapas de recuperación (rougher) y limpieza (cleaner),

estudiar la cinética de flotación del mineral a diferentes condiciones potencial-pH con

agua potable y agua pretratada con campos electromagnéticos. Además, se propone

estudiar el reemplazo de la remolienda convencional por una remolienda

electroquímica. Se pretende dar mayor información sobre el comportamiento de

parámetros metalúrgicos mediante el control del potencial REDOX de la pulpa

trabajando a distinto pH.

El programa de desarrollo experimental incluye pruebas de cinética de flotación y

pruebas de ciclo abierto. Se estudiaron las variables: potencial de la pulpa y pH, para

comprender su efecto sobre la superficie del mineral.

En el estudio cinético los valores de pH fueron 5, 7 y 10,5; realizando 3 ensayos

para cada uno, dos de éstos se ejecutaron con agua pretratada mediante un campo

electromagnético. También se consideró el potencial natural de la pulpa y potenciales

controlados de 0 - 50 y 100 mV mediante la inyección de oxígeno y nitrógeno.

Con las mejores condiciones determinadas en las experiencias de cinética de

flotación se realizaron 6 pruebas de ciclos abiertos, los que comprendían una etapa de

flotación rougher, una etapa cleaner y una etapa de scavenger de los relaves cleaner.

En las pruebas de cinética de flotación el agua pretratada con un campo

electromagnético afecto negativamente los resultados en la ley y recuperación de Cu.

Para las etapas del circuito abierto, los mejores resultados en la ley y recuperación

de Cu se obtienen cuando en el proceso son controlados el potencial REDOX de la pulpa

en valores de 0 y 100 mV y el pH en 9 y 10,5 para un tamaño de partículas de 50% - #

270 (53 µm).

El pretratamiento del concentrado rougher, ya sea, con remolienda tradicional y

en mejor caso con remolienda electroquímica con ozono, aumentan las leyes del

concentrado de la etapa cleaner, que en el circuito cerrado es el concentrado final.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA

Jaime Andrés Zúñiga Araya

2006

“Efecto de la Inyección de Gas Oxígeno en la Flotación de Minerales Sulfurados de Cobre”

“Trabajo de Titulación entregado en conformidad a los requisitos para obtener el Título de Ingeniero Civil en Metalurgia”

Profesor Guía: Dr. Gerardo Cifuentes M.

Efecto de la Inyección de Gas Oxígeno en la Flotación de Minerales Sulfurados de Cobre

Jaime Zúñiga A.

RESUMEN

El principal objetivo de este trabajo de título se orientó hacia el estudio del efecto

de la inyección de gas oxígeno en la flotación de minerales sulfurados de cobre y su

influencia en el potencial REDOX de la pulpa. Este trabajo además pretende determinar

las mejores condiciones para la flotación de sulfuros de cobre, en base a variaciones en el

pH y flujo de oxígeno inyectado a la pulpa para una combinación dada de reactivos.

Las pruebas se efectuaron en una planta piloto ubicada en las dependencias de la

Compañía Minera Chileno-Rumana, localidad de Chancón, Sexta Región. Dicha planta

cuenta con etapas de molienda, acondicionamiento y concentración de minerales por

flotación, que se lleva a cabo en un banco de cuatro celdas tipo Denver Sub-A. El

mineral empleado es proveniente de la zona del Cajón del Maipo, Región

Metropolitana, y esta compuesto por una mena calcopirítita, asociada a pirita y cuarzo

como principal ganga.

La flotación comprende una etapa de recuperación en circuito rougher-scavenger

y una etapa de limpieza de concentrado o cleaner. Para este estudio, se diseño un

programa de pruebas que consiste en flotar cobre bajo distintas condiciones de pH y Ep

para las distintas etapas del circuito. La medición de estos parámetros se efectuó

mediante electrodos de pH y potencial electroquímico, los cuales fueron calibrados

antes de iniciar las pruebas empleado soluciones tampones (buffer) a pH y potenciales

conocidos. Se confeccionó un sistema de inyección de oxígeno de alta pureza a través de

mangueras y lanzas insertadas en las celdas. Para la correcta realización de este trabajo,

se definió un plan de trabajo que incluye: revisión y puesta en marcha de equipos,

control y registro de variables operacionales, dosificación de reactivos, programación de

pruebas de flotación con y sin inyección de gas oxígeno, metodología de muestreo, etc.

Efecto de la Inyección de Gas Oxígeno en la Flotación de Minerales Sulfurados de Cobre

Jaime Zúñiga A.

Las muestras obtenidas en cada prueba definida para dicho estudio fueron

etiquetadas y enviadas al laboratorio de análisis químico de la empresa Metalquim Ltda.

El resultado del análisis nos permite efectuar los balances de masa y ajustes necesarios

utilizando el método de los “Split Factors” y la herramienta “Solver” de Excel.

Posteriormente, se analizan y discuten estos resultados en base a los principales

parámetros metalúrgicos del proceso de flotación (recuperación y ley del concentrado

final).

Finalmente, la principal conclusión de este trabajo es: en la flotación de

calcopirita, la inyección controlada de gas oxígeno en las principales etapas del proceso

(rougher y cleaner) permitió obtener un significativo aumento en la ley de Cu del

concentrado final (25,62%), con respecto al obtenido mediante métodos convencionales

(21,85%), sin mayor desmedro de la recuperación global del circuito (81,84% y 82,40%,

respectivamente), mejorando la selectividad del proceso, lo que resulta muy atractivo de

estudiar en términos económicos.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

“Modelo en Estado Estacionario de una Planta Piloto de Flotación de Minerales

Sulfurados de Cobre, Controlando Zonas Potencial-pH”

“Trabajo de Titulación presentado en conformidad a los requisitos

para obtener el Título de Ingeniero Civil en Metalurgia”

Profesor Guía: Ing. Jaime Simpson A.

Francisco Javier Abbott Croxatto

2006

Modelo en Estado Estacionario de una Planta Piloto de Flotación

Francisco Abbott C.

RESUMEN

El presente trabajo, tiene como objetivo, simular el estado estacionario del circuito

de flotación de una planta piloto de flotación de sulfuros de cobre, mediante modelos

empíricos que predicen la variación de los Split Factors de cada etapa de flotación,

considerando zonas de potencial-pH.

Las actividades involucran la realización de experiencias a nivel de planta piloto,

para ver el comportamiento del sistema frente a diferentes escenarios de las variables de

flotación pH, flujo de oxígeno y porcentaje de sólido en la pulpa. La generación de un

modelo matemático empírico para los Split Factors de Fino y Peso para cada etapa de

flotación, a partir de los datos obtenidos en planta. Finalmente, se desarrollará un

simulador computacional, capaz de modelar por completo la planta piloto, mediante el

uso de los Split Factors modelados.

Con respecto a la influencia del oxígeno en la flotación, todas las pruebas en que

este gas fue inyectado, superaron en más de cuatro puntos la recuperación parcial de la

prueba sin adición O2, lo que demuestra lo importante que resulta la adición de oxígeno

en etapas recuperadoras.

De la misma manera, la mejor prueba con oxígeno, supera en casi 4 puntos de ley

de cobre, a la mejor prueba sin inyección. Esto demuestra el efecto beneficioso de

agregar oxígeno a la pulpa, para mejorar la selectividad del sistema.

En relación a la simulación computacional, se tiene que las recuperaciones

parciales simuladas para cada etapa de flotación, considerando los escenarios

experimentales, son precisas y exactas, es decir, se ajustan perfectamente a los valores

experimentales.

Sin embargo, las leyes simuladas son precisas pero inexactas, encontrándose un

sesgo entre los valores simulados y los reales. No obstante, este sesgo es pequeño si se

considera que la ley, no fue un parámetro modelado, sino que, generado a partir del

balance de masa del simulador, por lo que sus valores se toman como aceptables.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

“Desarrollo de un Sensor Virtual de Ley Final

y Recuperación Global en Flotación”

“Trabajo de titulación presentado en conformidad a los requisitos para obtener el

Título de Ingeniero Civil en Metalurgia”

Profesor Guía: Dr. Gerardo Cifuentes M.

Jorge Antonio Medina Guzmán

2006

Desarrollo de un Sensor Virtual en Flotación

Jorge Medina G.

RESUMEN

El presente trabajo tiene por objetivo desarrollar un sensor virtual para la Ley

final del concentrado y la Recuperación Global en flotación de minerales sulfurados en

planta piloto, utilizando control Eh – pH en las etapas rougher y cleaner. Para cumplir

con este objetivo se realizaron ensayos, cada uno con parámetros bien definidos, para así

evaluar los efectos en cuanto a ley y recuperación.

La estructura de los modelos matemáticos para las predicciones, fueron

construidas mediante el método de regresión por pasos. Finalmente se desarrollan tres

modelos predictivos, para la ley final, la recuperación global y para la ley del

concentrado rougher, éste último, debido a su gran influencia en el proceso y a que se

disponía de todos los elementos para su modelación.

En los modelos desarrollados, se encuentra presente el flujo de oxígeno inyectado

ya sea en la etapa rougher y/o cleaner, con lo que se deduce que la inyección de gases

oxidantes a la pulpa, en los procesos de flotación de minerales sulfurados es beneficiosa,

ya que incrementa la selectividad del proceso.

Para obtener una mejor predicción, se desarrolla un modelo semi-empírico

tendiente a indagar en la fenomenología del proceso. Las funciones encontradas

lamentablemente no ingresan a ningún modelo de regresión.

Como conclusión principal, se puede decir que se desarrolló exitosamente el

sensor virtual, el que mediante una interfaz gráfica de ingeniería y programación, se

puede utilizar para control del proceso de flotación de la planta piloto, ya que entrega

datos gráficos y numéricos en tiempo real.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIRIA METALURGICA

“REMOCIÓN DE ORGANICO RESIDUAL DESDE EL ELECTROLITO DE SX MEDIANTE OZONIZACIÓN”

TRABAJO PRESENTADO EN CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO DE EJECUCION EN METALURGIA

PROFESOR GUIA: DR. Gerardo CIFUENTES MOLINA

WALTER FELIPE BELLO CISTERNAS

2006

RESUMEN La operación de electro obtención aplicada al cobre constituye la etapa terminal

del proceso de beneficio de minerales oxidados y mixtos. Este proceso involucra la

recuperación del cobre contenido en una solución acuosa con la posterior obtención de

cobre metálico en la forma de cátodos y la producción de cátodos de la mayor calidad

posible y a bajo costo. En todo proceso de extracción por solvente, se genera un arrastre

de una fase en otra, lo que trae consigo problemas operacionales y deficiencias. Los

arrastres de fase orgánica en el electrolito rico, son de suma preocupación, ya que esta

pérdida representa uno de los principales costos de operación de la planta de SX. A la

vez los arrastres causan problemas de contaminación del electrolito rico con orgánico y

posteriormente a los cátodos a obtener en electroobtención disminuyendo la calidad y

aumentando los costos por lo problemas asociados al arrastre.

En este trabajo se estudio la remoción del orgánico residual de un electrolito

sintético, mediante la aplicación de ozono para producir una degradación y posterior

eliminación por la acción de la oxidación de la fase orgánica. Para esto se variaron las

concentraciones de ozono aplicado, el caudal de gas empleado (mezcla O2/O3), y la

temperatura de la solución. Se encontró que el ozono degrada y remueve el orgánico,

dependiendo claramente de las condiciones de trabajo al cual este expuesta la fase

orgánica.

Con respecto a los parámetros utilizados la concentración de ozono y el flujo de

gas son los que tiene mayor incidencia, por ejemplo, para las condiciones de 6,7 %

ozono, 1 L/min y 27º C, se produjo la mayor eliminación llegando a 2,06 ppm de los 40

ppm, la menor eliminación se produjo para 6,7 % ozono, 4 L/min y 27º C, llegando a los

22,14 ppm lo que explica que la cámara de reacción es fundamental para un eficiencia de

contacto y reacciones químicas de degradación optimas. Por otra parte existe una

competencia en las variables que son afectadas por la temperatura debido a que

aumenta la velocidad de las reacciones pero a la vez desminuye la solubilidad del gas en

la solución; también se ve afectada la viscosidad del orgánico lo que provoca que la

transferencia de masa entre gas y la solución sea menor.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIRIA METALURGICA

“NEUTRALIZACIÓN DE NaSH RESIDUAL UTILIZANDO DIFERENTES PROCESOS DE OXIDACIÓN”

TRABAJO PRESENTADO EN CONFORMIDAD A LOS REQUISITOS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO DE EJECUCION EN METALURGIA

PROFESOR GUIA: ING. JAIME SIMPSON ÁLVAREZ

JORGE ANTONIO JARA BLANCO

2006

Neutralización de NaHS residual utilizando diferentes procesos de oxidación

Jorge A. Jara Blanco

1

CAPITULO 1: INTRODUCCION

1.1.-Antecedentes generales.

El sulfhidrato de sodio es un reactivo que se utiliza principalmente en la minería

para depresar el cobre en la flotación de molibdenita y en la sulfidización de óxidos de

cobre presentes en las menas sulfuradas, también se usa en la industria del papel y en la

fabricación de cuero.

En los procesos de flotación en donde se requiere depresar los sulfuros de cobre

se adiciona sulfhidrato de sodio que inhibe la acción de los colectores de cobre. Sin

embargo, el NaHS en solución emana malos olores y pequeñas cantidades de gas

sulfhídrico ( SH2 ) al pH de operación en flotación. El gas sulfhídrico (H2S) es un gas

venenoso a bajas concentraciones y su emanación más peligrosa se produce desde un

pH inferior a 6.

Las concentraciones de H2S(g) a bajos niveles en el aire (por debajo de 30 ppm), se

le puede llamar “gas de huevo podrido”, debido a la forma en que huele, pero a medida

que la concentración de SH2 aumenta pierde el olor, lo que es peligroso ya que a

concentraciones muy altas (600 ppm o mas) el SH2 puede causar una perdida rápida

del conocimiento, parálisis respiratoria o incluso la muerte.

Por otro lado, se sabe de procesos oxidativos con agua oxigenada aplicados para

la neutralización de NaHS y, los gases y olores que se generan a partir de él, que se están

usando en diversas plantas de concentración por flotación selectiva de cobre – moly en

Chile, por lo que se propuso buscar alternativas para la neutralización del NaHS

residual que resulten más eficientes y ambientalmente menos riesgosas que el uso de

agua oxigenada, que es el tema central de este trabajo de titulación.

Neutralización de NaHS residual utilizando diferentes procesos de oxidación

Jorge A. Jara Blanco

2

1.2.-Objetivos

1.2.1.-Objetivo General

Neutralizar NaHS en solución acuosa utilizando diferentes procesos de oxidación para

evitar la formación de gas H2S.

1.2.1.-Objetivos Específicos

• Evaluar los siguientes agentes oxidantes para la neutralización de NaSH en solución:

- Aire.

- Oxigeno.

- Ozono.

- Agua Oxigenada.

- Oxidación Avanzada (Ozono + Agua Oxigenada).

• Estudiar el efecto que tiene el caudal aplicado de aire, oxigeno y ozono sobre la

neutralización del NaHS residual.

• Estudiar el efecto que tiene la dosificación de agua oxigenada sobre la neutralización

del NaHS residual.

• Estudiar el efecto que tiene la Oxidación avanzada sobre la neutralización del NaHS

residual.

• Realizar un modelo matemático para el caso del aire que permita predecir la cinética

de oxidación del NaSH y establecer metodología para predecir el contenido de HS-

disuelto.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

OXIDACIÓN AVANZADA UTILIZANDO OZONO EN LA LIXIVIACIÓN DE UNA MENA SULFURADA DE

COBRE

"Trabajo de Titulación presentado en conformidad a los requisitos para obtener el Título de Ingeniero Civil en Metalurgia"

Profesor Guía: Ing. Jaime Simpson A.

EGONK ALEJANDRO ARRIAGADA MENDEZ 2007

OXIDACIÓN AVANZADA UTILIZANDO OZONO EN LA LIXIVIACIÓN DE UNA MENA SULFURADA DE COBRE

EGONK ARRIAGADA M.

1

RESUMEN

El desarrollo de este trabajo se realizó en el laboratorio del departamento de

Metalurgia, en colaboración con la empresa AIR LIQUIDE CHILE S.A.

Las pruebas experimentales se orientaron esencialmente al estudio del ozono

como agente oxidante en pruebas de curado ácido y lixiviación columnar. Para el

objetivo de las pruebas se consideró un mineral sulfurado de cobre, que contiene como

especie de interés “Calcopirita”, mineral proveniente de la Compañía Minera los

Robles.

Para el desarrollo de las pruebas fue necesario diseñar y construir tres columnas

de lixiviación, así como la estructura metálica de soporte y control de las pruebas.

Posibilitando de esta forma el análisis cinético de las pruebas y el efecto de la lixiviación

a distintas alturas de las columnas.

Experimentalmente se determinó que el efecto del ozono en la etapa de curado,

logra mejorar el grado de sulfatación del cobre, alcanzando un 4,9% extracción, esto se

deduce al considerar una prueba referente sometida a un curado tradicional en donde

el porcentaje de extracción de cobre es solo de un 0,54%. De todas formas este efecto es

mejorable, cuando se considera la adición de una solución saturada en sulfato férrico,

en conjunto con la inyección del ozono, siendo posible alcanzar una extracción de cobre

de 7,82%.

Durante el ciclo de lixiviación se determinó el positivo efecto cinético logrado en

las columnas ozonizadas. De igual forma al realizar el análisis de recuperación de cobre,

a distintas alturas se logró percibir la notoria influencia del ozono en las zonas

OXIDACIÓN AVANZADA UTILIZANDO OZONO EN LA LIXIVIACIÓN DE UNA MENA SULFURADA DE COBRE

EGONK ARRIAGADA M.

2

inferiores, logrando aumentar la recuperación en estas secciones hasta

aproximadamente tres veces en comparación con la prueba referencial.

Finalmente se deduce que si bien las recuperaciones son bajas, alcanzando como

máximo un 15,04%, es importante destacar que el mineral a tratar corresponde

esencialmente a un sulfuro primario de cobre, por lo cual su tratamiento por esta vía es

bastante complejo, esto es posible de comprender al momento de considerar la

refractariedad de la calcopirita y más aún al detectar la alta reactividad de la ganga, la

que considera un alto consumo de ácido sulfúrico, elevándose por sobre los 18 kg

H+/tms.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

EVALUACIÓN TÉCNICA DEL USO DE OZONO COMO AGENTE OXIDANTE PARA FIERRO Y ARSÉNICO EN SOLUCIONES

ACUOSAS

PABLO DAVID CHENG DE FILLIPIS

Profesor Guía:

Ing. Jaime Simpson Álvarez

Propósito:

Trabajo de Titulación presentado en

conformidad a los requisitos para

obtener el título de Ingeniero Civil en

Metalurgia

Santiago - Chile

2008

1

RESUMEN

El presente trabajo tuvo como objetivo, desarrollar un estudio sobre la

factibilidad técnica de utilizar el gas ozono como agente oxidante alternativo

en procesos industriales, principalmente en procesos mineros

hidrometalúrgicos, como son la oxidación de iones en soluciones acuosas.

Para llevar a cabo el estudio, se desarrollaron las etapas correspondientes a

la recopilación de antecedentes y bibliografía referente al tema,

familiarización, calibración y operación del equipo de ozonización, realización

de la parte experimental propiamente tal, análisis y conclusiones finales del

trabajo realizado.

El desarrollo experimental incluyó la realización de alrededor de 15 pruebas

de oxidación utilizando ozono, entre las cuales se incluyeron: oxidación de

ión ferroso (Fe+2) a férrico (Fe+3) y, oxidación y precipitación de arsénico en

soluciones.

De acuerdo a los resultados obtenidos, se pudo observar que la cinética de

oxidación con el ozono es clara, lo que se verifica en tiempos de reacción

muy bajos, en comparación a los resultados analizados al utilizar otro agente

oxidante. Asimismo, se encontró que la cinética aumenta considerablemente

al aplicar un mayor flujo de gas oxidante, dado que se favorece la eficiencia

del proceso global. De igual forma, se encontró que el efecto de la

temperatura de la solución es un factor muy influyente en el resultado del

proceso, debido a la alta inestabilidad del gas ozono a temperaturas

elevadas.

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA

INFLUENCIA DEL POTENCIAL REDOX Y PH EN EL PROCESO DE FLOTACIÓN DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE

PROVENIENTES DE MINERA LOS ROBLES

WILLIAMS SOTO FAÚNDEZ

Profesor Guía:

Ing. Jaime Simpson A.

Trabajo de titulación presentado en

conformidad a los requisitos para obtener el

Título de Ingeniero de ejecución en Metalurgia

Santiago – Chile

2008

i

INTRODUCCIÓN

Los procesos de flotación de minerales han sido sometidos a los más

diversos estudios de investigación y desarrollo de innovación tecnológica, sin

embargo, estos estudios, en su gran mayoría, se han enfocado a optimizar

recuperaciones, a mejorar las condiciones hidrodinámicas de contacto partícula-

burbuja, y al desarrollo de sistemas de control cada vez más sofisticados, pero

aún basados en los conceptos de proceso esencialmente clásicos.

Es por ello que se plantea como objetivo analizar la influencia del

potencial redox y el pH en el proceso de flotación de una mena rica en

calcopirita, sobre las principales respuestas metalúrgicas tales como la

recuperación y ley del concentrado de cobre de la minera Los Robles

Este trabajo se basa en las teorías químicas y electroquímicas de

flotación de sulfuros especialmente de un mineral sulfurado de cobre de la

Minera Los Robles, es decir si estas teorías son ciertas, el potencial redox es

una variable del proceso, que se controla en pocas plantas, pero, que

definitivamente no se manipula para mejorar los resultados del proceso.

El desarrollo de esta tesis demuestra que el potencial redox en conjunto

con el pH son variables sensibles para la selectividad del proceso de flotación

(Ley de Concentrado).

ANEXO 5. DOCUMENTOS DE CONFORMIDAD DE LAS EMPRESAS (O DE OTRA ENTIDAD SOCIA)

DOCUMENTO DE CONFORMIDAD DE EMPRESA AIR LIQUTDE CHILE S.A.

Por la presente, con fecha 31 de Julio de 2009, la empresa Air Liquide Chile S.A. da fe de su participación en el proyecto FONDEF código D0211101, titulado "Influencia de Gases Oxidantes en la Flotación de Minerales y en el Agua de Proceso" , presentado por La Universidad de Santiago, cuya ejecución ha concluido.

1. Los siguientes resultados obtenidos por el proyecto son de particular interés para esta empresa:

1. Identificar nuevas aplicaciones de Gases oxidantes como el Oxígeno y el Ozono para el Proceso de Flotación

2. Validar técnicas para realizar la medición de Oxígeno y ozono en pulpas de concentrado

Pues permitirán obtener los siguientes beneficios:

1. Mejorar la recuperación y selectividad en el Proceso de Flotación a través de la inyección controlada de un agente oxidante.

11. La empresa Air Liquide Chile S.A. participó en las siguientes actividades de investigación y/o de transferencia tecnológica:

1. Manejo y Manipulación de los Gases Oxidantes

2. Experiencia en la inyección y monitoreo de los Gases Oxidantes

Fondef FONDO DE FOMENTO AL DESARROLLO

CIENT~FICO Y T E C N O L ~ G I C O

111. Los aportes realizados por la empresa (o entidad socia) al proyecto, fueron:

Suma de aportes incrementales: $

Suma de aportes no incrementales: $ Suma de aportes totales: $128.798.999

IV. El representante de la empresa Air Liquide Chile que participó en el Comité Directivo del Proyecto fue el Sr. Pedro Adell Soto cuya función actual en esta organización es de Gerente Comercial.

V. Conclusiones y comentarios respecto de la ejecución del proyecto y de los resultados e impactos obtenidos y por obtenerse

Los Resultados validan los supuestos de la influencia de los agentes oxidantes en la recuperación de especies sulfuradas, y abre una puerta de desarrollo asociado al control operacional a través de la variable potencial-pH

VI. Recomendaciones para la(s) institución(es) beneficiaria(s) y para FONDEF La incorporación de una empresa que este dispuesta a realizar las pruebas a nivel industrial es vital para garantizar la aplicación del proceso en la Industria

Debe coincidir con la &a reportada en la sección 2.3. del Morme Final del proyecto

Fondef FONDO DE FOMENTO AL DESARROLLO

CIENT~FICO Y T E C N Q L ~ G I C O

V ~ i r Liquide Chile S.A. Santiago, 31 de Julio 2009

Los documentos de conformidad entidades extranjeras pueden venir en idioma inglés, alemán o francés, cuantificadas en dólares de los Estados Unidos o en euros y en otros formatos, pero respetando el espíritu de los contenidos aquí presentados.

Fondef FONDO DE FOMENTO AL DESARROLLO

CIENT~FICO Y T E C N O L ~ G I C O