Revista Minerales 264

of 70/70
  • date post

    13-Mar-2016
  • Category

    Documents

  • view

    225
  • download

    0

Embed Size (px)

description

Publicación oficial del Instituto de Ingenieros de Minas de Chile, fundado el 29 de septiembre de 1930.

Transcript of Revista Minerales 264

  • MINERALES, Edicin 2642

    REVISTA MINERALESEdicin 264 octubre de 2008

    DIRECTORIOPresidente: Luis Sougarret S.Vicepresidente: Manuel Zamorano S.Director Tesorero: Manuel Viera F.Director Secretario: Ricardo Simian D.Directores: Sergio Demetrio J., Leopoldo Contreras C. (Past President), Andrzej Zablocki D., Arnaldo Velsquez N., Carlos Correa F., Enrique Giovo M. y Alfonso Quintana M.

    NCLEOS (presidentes) Iquique: Jorge Olivares M. ([email protected])Antofagasta: Jorge Muoz del Pino ([email protected])

    El Loa: Roberto Freraut G. ([email protected])El Salvador: Juan Montes A. ([email protected])Copiap: Anton Hraste C. ([email protected])Vallenar: Hector Mery C. ([email protected])La Serena: Luis Ledezma C. ([email protected])Santiago: Hugo Guzmn Q. ([email protected])Saladillo: Jorge Castillo M. ([email protected])Aconcagua: Francisco Calaf G. ([email protected])O`Higgins: Gastn Daz C. ([email protected])Punta Arenas: Guillermo Aguirre S. ([email protected])Cimm T&S S.A.: Rubn Cerda P. ([email protected])Concepcin: Jaime Alvarez M. ([email protected])

    DIRECTOR REVISTA: Santiago Jorquera G.

    GERENTE IIMCh: Enrique Miranda SASISTENTE EDITORIAL: Gabriel Moyano L.PERIODISTA: Joaqun Ruiz FOTOGRAFA: Lorena MelndezAUSPICIOS: Mara Jos Martnez P.SECRETARIAS: Ximena Maureira B. y Carmen Orellana V.

    DISEO: Patricia Sougarret A.IMPRESIN: Xxxxxxxxx

    INSTITUTO DE INGENIEROSDE MINAS DE CHILEEncomenderos 260, of. 31, Las CondesTelfono (56) (2) 586 2545 / Fax (56) (2) 586 2548Contacto: [email protected] / www.iimch.cl

    EDITORIALMINERALES: UNA NUEVA ETAPALuis Sougarret Seitz

    EFECTOS DEL BALANCE FSICO EN LA PROYECCIN DEL PRECIO DEL COBREPatricio Prez Oportus

    CAVING PERFORMANCE THROUGH INTEGRATION OF MICRO-SEISMIC ACTIVITY AND NUMERICAL MODELLING AT DOZ PT FREEPORT INDONESIAEnrique Rubio, Daulat Napitupulu

    LIXIVIACIN DE SULFUROS DE COBRE DE BAJA LEY HOSPEDADOS EN UNIDADES ANDESTICAS ALTERADAS: UN ESTUDIO GEOMETALRGICO TIPOS. Helle, B. Varela, O. Jerez, U. Kelm y M. Pincheira

    EVALUACIN EXPERIMENTAL DE LA CAPACIDAD DE RETENCIN DE PB Y CU EN ZEOLITAS DE QUINAMVIDA, VII REGIN, CHILES. Helle, O. Jerez, F. Matus, U. Kelm

    RATE OF REDUCTION OF LIQUID COPPER WITH H2(G)/N2(G) GAS MIXTURESTanai Marn

    AUGUSTO MILLN: UNA VIDA RICA EN EXPERIENCIAS

    COMISIONES DE TRABAJO INICIANACTIVIDADES CON FUERTE IMPULSO

    Presentacin Premio al Afecto MineroSANTIAGO JORQUERA GMEZ

    58 Convencin Anual del IIMCh:LA MINERA TUVO SU CITA CUMBRE EN COPIAP

    Ncleo La Serena IV Regin ACTIVIDADES PRIMER SEMESTRE 2008

    IIMCH FIJA SU MIRADA EN EL BICENTENARIO PARA SU 59 CONVENCIN ANUAL

    Prstamos de estudio:EL IIMCH Y SU PERMANENTE APOYO A LA EDUCACIN

    SOCIOS 2008

    3

    5

    15

    25

    33

    39

    48

    52

    56

    58

    64

    65

    67

    68

    Todos los derechos intelectuales quedan reservados. Las informaciones de la revista podrn reproducirse siempre que se cite su origen. Las opiniones expresadas por los autores no representan necesariamente el de la revista.

    ARTCULOS TCNICOS

    ENTREVISTA

    INFORMACIN IIMCH

  • MINERALES

    UNA NUEVA ETAPACon la llegada del ao 2008, muchas novedades se arrimaron a nuestro querido instituto. La primera de ellas y la ms evidente fue el inicio de la gestin de la nueva directiva, que desde enero est desarrollando mltiples tareas con miras a fortalecer la presencia y liderazgo del Instituto en el sector minero.

    Entre las diversas tareas que el Instituto est realizando se incluye la re-edicin de la revista Minerales, la publicacin que hoy tiene en sus manos. Queremos que Minerales sea una publicacin que verdaderamente sea un aporte a cada socio, una puesta al da sobre qu hacemos.

    Y para comenzar esta puesta al da hemos incluido algunas de las noticias ms relevantes generadas en los ltimos seis meses por el IIMCh, los que pueden leerse en la primera parte de esta publicacin, llamada precisamente IIMCh al da.

    Tambin nos pareci importante incluir importantes noticias del ao pasado pero cuya vigencia se mantiene, como es el caso de la 58 Convencin Anual, y las distinciones otorgadas en este importante evento, realizado en Copiap.

    Pero Minerales siempre se caracteriz por tener una seccin de trabajos tcnicos. Y esta vez no ser la excepcin. Ofrecemos en este nmero cuatro interesantes aportes tcnicos de socios que colaboraron en la confeccin de este nmero, y cuya participacin es un claro testimonio que sobre minera an hay mucho que decir.

    Y como novedad hemos desarrollado una encuesta que est publicada en www.iimch.cl. La idea es que puedan responderla, as conoceremos sobre qu conteni-dos desean encontrar en la revista, o bajo qu formato quisieran que se edite.

    Pueden enviarnos esta encuesta con sus respuestas al IIMCH a travs de un fax o a travs de un correo electrnico a [email protected]

    Esperamos sinceramente que este nuevo formato de revista sea de su agrado. Es una nueva etapa de nuestra querida y legendaria revista Minerales, un esfuerzo del Instituto dedicado especialmente a quienes dan vida a esta noble institucin: uste-des, queridos socios y colegas.

    Luis Sougarret SeitzPresidente IIMCh

  • Efectos del Balance Fsico en la Proyeccin del Precio del CobrePatricio Prez Oportus

    Este documento propone un modelo de proyeccin que examina el rol del balance fsico (oferta demanda) en la estimacin del precio del cobre. Se utiliza la metodologa de correccin de errores propuesta por Engle & Granger (1987). Se concluye que en el largo plazo un exceso de oferta de 1% provoca una cada en el precio real del cobre de un 1.79%, mientras que en el corto plazo no se observan efectos significativos de esta variable. Sin embargo, variables como el tipo de cambio, el diferencial de tasas de inters y la produccin industrial ajustada por los inventarios en bolsa cumplen un importante rol en la determinacin del precio de corto plazo. As, dependiendo del comportamiento que siga la moneda estadounidense, el modelo arroja que el precio nominal del cobre podra alcanzar un mximo de $US 395.7 centavos en 2008.

    Artculo Tcnico

  • MINERALES, Edicin 2646

    INTRODUCCIN

    El cobre es importante para nuestro pas, es el principal producto exportado alrededor del 55% del total de expor-taciones corresponden a cobre1, y aporta significativamente a los ingresos fiscales. En efecto, la tributacin por parte de las 10 principales mineras pri-vadas (10-GMP) locales super los US$6.000 millones, mientras que el aporte de Codelco al fisco fue cercano a los US$7.900 millones2. Gracias a lo anterior, las cuentas nacionales en 2007 anotaron un supervit fiscal de US$ 14.453 millones, que en trminos de PIB represent el 8.7% de ste3. Monto histrico, pues constituye la cifra ms alta en los ltimos 20 aos.

    La evolucin futura del precio del cobre es tema de discusin permanente y reviste un particular inters para la autoridad, los inversionistas, los agen-tes y en general para todos los chilenos. La autoridad est preocupada de obte-ner las mejores estimaciones de un precio de largo plazo, pues varios com-ponentes de los ingresos fiscales se ajustan automticamente de acuerdo al comportamiento que siga el precio del cobre, dado el funcionamiento de la regla de supervit estructural. Codelco, por su parte, le interesa contar con bue-nas estimaciones de un precio del cobre que les permita evaluar sus inversiones. Por ltimo, un precio del cobre de corto plazo, aquel que se deduce del balance fsico, permite enviar una seal correcta a los agentes respecto de cul ser el desempeo de la economa chilena.

    Por lo tanto, contar con buenas esti-

    maciones del comportamiento futuro del precio del cobre es clave para la economa chilena, de modo que inten-tar una modelacin que involucre variables fundamentales y otros facto-res exgenos al mercado es una tarea que reviste un particular inters. Sin embargo, la volatilidad a la que se ve expuesto hace que su prediccin sea un ejercicio bastante exigente y no exento de errores.

    Este documento est organizado en cinco secciones. Luego de esta intro-duccin, la segunda seccin describe los datos usados para la construccin del modelo de proyeccin del precio del cobre. La tercera seccin presenta un modelo economtrico y describe la metodologa utilizada en su construc-cin. En la cuarta seccin se realiza un ejercicio de proyeccin del precio para el periodo 2008 2012. Finalmente, la quinta seccin presenta las conclusio-nes de este trabajo.

    LOS DATOS

    Para la construccin del modelo de precios se utilizan datos anuales de dis-tintas fuentes. Desde la base de datos de Cochilco, se obtienen las series del precio nominal del cobre (PCOBRE) medida en dlares americanos, el con-sumo mundial (CONS) y la produccin mundial de cobre (PROD), desde el ao 1976 a 2006. Con estas series se cons-truye la variable balance (BLC), que corresponde al cuociente entre la pro-duccin y el consumo de cobre. Esta variable es un reflejo de los excesos de oferta que se podran observar en el

    mercado del cobre y se espera que tenga signo negativo. Para las dems series, se toma el mismo intervalo de aos. El ndice de precios al por mayor (IPM_USA) se obtiene del Bureau of Labor Statistics, el que se utiliza para deflactar el precio nominal del cobre. Para la actividad mundial se considera el ndice de produccin industrial de las economas de la OECD (IOECD), el que se obtiene desde Bloomberg. Tal como sugieren De Gregorio et al (2005), la produccin industrial se ajusta por los inventarios en bolsa (STOCKS) y se construye la variable RATIO. A juicio de estos autores, esta variable resume las condiciones de oferta y de actividad econmica del mundo, por lo que es un reflejo de las condiciones de demanda prevalecientes. De esta forma, la serie RATIO permite controlar por las condi-ciones de holgura de mercado. En lnea a lo sugerido por los autores, se espera que tenga signo positivo.

    En cuanto a la variable STOCKS, sta se compone por la suma de los inventa-rios mantenidos en la Bolsa de Metales de Londres (LME) y en la Bolsa de Com-modities de Nueva York (Comex). Ambas series se obtienen de la base de datos de Cochilco.

    De acuerdo a lo sugerido por Cerda (2005), Sjaastad & Scacciavillani (1996) y Ridler & Yandle (1972), otra variable relevante que podra influir en el precio del cobre es el tipo de cambio. La intui-cin que hay detrs de esto es que para commodities que se transan en merca-dos organizados (como el cobre), la depreciacin (apreciacin) del dlar en los mercados mundiales llevar a que el

  • Artculo Tcnico

    precio expresado en dlares del cobre disminuya (aumente), con lo que se expandir (contraer) la demanda mun-dial y dada una oferta absolutamente inelstica, el nico camino para retornar al equilibrio es a cambio de un aumento en el precio real del cobre, ceteris pari-bus.

    Como aproximacin al comporta-miento del tipo de cambio real se utiliza el ndice de las principales monedas (major currencies index), que es un pro-medio ponderado de los valores de las monedas de los siete principales socios comerciales de Estados Unidos4 res-pecto del dlar estadounidense. Como las monedas que forman parte de este ndice se transan - en general - en mer-cados bastante lquidos, puede ser considerado como una medida de la presin del mercado financiero sobre el dlar. La fuente utilizada es la base de datos de la Reserva Federal.

    Tambin se considera como determi-nante del precio del cobre a la tasa de inters, la que se mide como el diferen-cial entre la tasa de largo plazo y la de corto plazo. Esto porque si el cobre se considera como un activo en el portafo-lio de los agentes, la tasa de inters debera ser su costo alternativo. As, expectativas de alza en las tasas largas harn que los agentes estn dispuestos a mantener menos inventarios, por lo que tendern a disminuir la demanda presionando a una baja en el precio del cobre. Lo anterior, se explica porque el cobre no es un activo de liquidez inme-diata, adems, existe consenso en que son precisamente las tasas de largo plazo las que influencian las decisiones

    de inversin de los agentes. Como no se dispone de una tasa de inters espe-rada, a partir de la diferencia entre la tasa nominal del bono del Tesoro ame-ricano (T-Bills) a 10 aos y el bono a 1 ao se construye la serie SPREAD10, como una aproximacin del comporta-miento de las expectativas de los agentes. La fuente utilizada es la base de datos de la Reserva Federal. Se espera que tenga signo negativo, de forma tal que un aumento en la tasa larga que resulta en un aumento en el spread tendra como resultado una dis-minucin en el precio del cobre.

    Esta relacin entre rendimientos de distinta madurez, se basa en la hiptesis de las expectativas. sta establece que en equilibrio el retorno de una inversin en activos financieros de largo plazo es equivalente al retorno esperado de sucesivas inversiones de corto plazo ms un premio por riesgo, el que est asociado al plazo de su vencimiento.

    Se utilizan datos con frecuencia anual entre 1976 y 2006. El periodo 2001 2006 se utiliza para estudiar la estabilidad de los parmetros.

    EL MODELO

    En la determinacin de su comporta-miento de largo plazo, se parte de la siguiente relacin: Ecuacion (1)

    donde LPCOBRER es el logaritmo del precio real del cobre, que corresponde

    al cuociente entre el precio nominal deflactado por el IPM (all commodities) de Estados Unidos; LBLC es el loga-ritmo del balance de mercado, definido como el cuociente entre la oferta mun-dial y la demanda mundial de cobre; LRATIO(-1), es el logaritmo de la serie RATIO rezagada un periodo. Como no se dispone de una expectativa de pro-duccin industrial ni tampoco de inventarios, la intuicin supone que de existir estrecheces u holguras en el mercado stas deberan afectar el pre-cio del cobre del periodo siguiente y no actual, por eso la inclusin de esta variable rezagada. Existen al menos dos razones que justifican la inclusin de este tipo de variable: primero, por la misma metodologa utilizada para la estimacin del precio efectivo y, segundo, por la existencia de asimetras de informacin que hacen que peridi-camente se estn modificando los niveles de produccin y consumo. Esto ltimo se debe a que en general, las compaas tienden a no revelar la ver-dadera informacin de sus planes de produccin; SPREAD10 corresponde a la diferencia entre el bono del Tesoro de Estados Unidos a 10 aos menos el bono a 1 ao; LIDOLARRM es el loga-ritmo del ndice de tipo de cambio real multilateral de Estados Unidos (major currencies index).

    Entonces, tomando como referencia la ecuacin (1), se ajustar una ecuacin

    ECUACINES

    (1)

  • MINERALES, Edicin 264

    de precio del cobre general, de la forma: Ecuacin (2)

    Dada la especificacin logartmica del modelo, los parmetros 1, 2 y 4 son las elasticidades de largo plazo precio real del cobre balance fsico, produccin industrial ajustada por inventarios y tipo de cambio real, es decir, responden la pregunta de cmo reacciona el precio real del cobre ante un cambio muy pequeo en alguna de estas variables. El parmetro 3 es la semielasticidad precio del cobre-spread de la tasas de inters. Mide la respuesta relativa del precio real ante una varia-cin absoluta en el spread de tasas. En otras palabras, es el cambio porcentual promedio que experimenta el precio del cobre por unidad de cambio en el spread de tasas de inters. Finalmente, t son los residuos de la regresin que se suponen ruido blanco, (t ~N(0,

    2).

    Anlisis de Cointegracin

    En la determinacin de una posible relacin de largo plazo entre el precio real del cobre y sus determinantes, se utilizar la metodologa propuesta por Engle & Granger, la cual consta funda-mentalmente de tres etapas: a) anlisis del orden de integracin de las varia-bles; b) estimacin de la regresin de

    cointegracin; c) construccin de un modelo de correccin de errores.

    En la Tabla N1 se muestra el anlisis de estacionariedad de las series. Se uti-liz el test aumentado de Dickey-Fuller (ADF) con 4 rezagos para testear la pre-sencia de races unitarias. De acuerdo a los resultados, se observa que tanto el log del precio real del cobre (LPCO-BRER), el diferencial de tasas (SPREAD10), y el log del ndice del tipo de cambio real (LIDOLARRM) tienen una sola raz unitaria. Es decir, son integradas de orden uno. Por su parte, el log del balance de mercado (LBLC) y el log del ratio (LRATIO), son estacionarias.

    Entonces, dado que las variables en estudio son I(1) e I(0) es posible esperar una relacin de largo plazo entre ellas. En la Tabla N2 se entrega la salida de la regresin cointegrante.

    Las elasticidades de largo plazo exhi-ben el comportamiento esperado y son significativas al 5%5. Se debe considerar que el test DW est levemente alejado de 2, por lo que se podra pensar en algn grado de autocorrelacin y, por tanto, en una relacin esprea. Sin embargo, el R2 de 0.75 es menor que el valor del estadstico DW por lo que se descarta esta posibilidad.

    Un anlisis de estas elasticidades revela que un aumento de 1% en la

    oferta mundial por sobre la demanda, provoca una cada en el precio real del cobre de 1.79%. Por su parte, un aumento de 1% en la produccin indus-trial por sobre los stocks de inventarios en el periodo anterior, repercute en el periodo siguiente en un aumento de 0.10% en el precio real del cobre.

    Por otro lado, un aumento de 10% en el spread de tasas tiene como resultado una cada marginal que alcanza al 0.54% en el precio del cobre de largo plazo.

    Por su parte, una depreciacin real de 1% del dlar, provoca un aumento del precio del cobre en el largo plazo de 1.22%. Este resultado es similar al encontrado por De Gregorio et al (2005), quienes reportan una elastici-dad de 1.75% en valor absoluto. Dornbusch (1985) explica esta sobrere-accin del precio real a cambios en el tipo de cambio real por errores en la medicin del TCR, aunque cuando pon-dera los tipos de cambio por los GDP en vez de la importancia del comercio, los resultados son similares. Un argu-mento alternativo reconoce la posibilidad de que por el lado de la oferta los procesos de extraccin y los costos de almacenamiento estn gobernados por la tasa de inters real, por lo que en este caso, aumentos en ella llevarn a cadas en el precio real

    ECUACINES

    (2)

    (3)

  • Artculo Tcnico

    TABLA N 1:TEST DE RAZ UNITARIA(Se usa el Test Aumentado de Dickey-Fuler)

    Fuente: Elaboracin Cochilco.Nota: (*) Valores crtios Mac Kinnon al 5%.

    del cobre. Una tercera explicacin que ofrece este autor, seala que si la oferta es sensible al precio real de los commo-dities en los pas emergentes (LDC) y que el tipo de cambio de la moneda real de los LDC relativo al dlar se mueve proporcionalmente ms que en los pases industrializados, entonces es posible obtener una elasticidad precio-tipo de cambio real mayor que la unidad en valor absoluto.

    En este mismo sentido y de acuerdo a lo sealado por Dornbusch (1985) y luego por De Gregorio et al (2005), la capacidad de respuesta del precio real del commodity a cambios en el TCR debera ser menor que la unidad y muy cercana a -0.5. Cuando se testea esta hiptesis, se rechaza con una confianza del 99%. Sin embargo, no hay evidencia suficiente para rechazar la hiptesis de que el parmetro sea igual o menor a la unidad en valor absoluto. En efecto, cuando se realiza un test de Wald para testear lo anterior, se encuentra que no existe evidencia significativa que per-mita rechazar la hiptesis nula para valores dentro del rango - 0.99 a - 0.70.

    Analizado lo anterior, el paso siguiente consiste en testear si los residuos obte-nidos de la ecuacin de largo plazo son estacionarios. El test ADF entrega un valor calculado de -4.26, mientras que el valor de tabla al 5% es de -1.95. El mismo resulta estadsticamente signifi-cativo an al 1% (Tabla N3). En base a este resultado, es posible rechazar la hiptesis nula de presencia de raz uni-taria (ausencia de cointegracin) a favor de la hiptesis alternativa de residuos estacionarios. El resultado anterior se

    TABLA N 2:PROGRESIN COINTEGRANTE

    Fuente: Elaboracin Cochilco.

    confirma al observar el correlograma de los residuos, pues las probabilidades asociadas al estadstico Q (de Ljung-Box) son todas mayores a 5%6. Luego, los residuos son estacionarios, por lo que es posible concluir que efectiva-

    mente existe una relacin de largo plazo entre el precio real del cobre y sus determinantes.

    As, el modelo ajustado para la ecua-cin del precio real del cobre viene dado por: Ecuacin (3)

  • MINERALES, Edicin 26410

    Modelo de correccin de errores

    El ltimo paso consiste en construir la representacin de correccin del error que permita comprender la dinmica de corto plazo del precio real del cobre dentro de la tendencia de largo plazo. Para ello se estima la ecuacin (4).

    Para obtener lo anterior, se estima el modelo corriendo la primera diferencia del logaritmo del precio real del cobre contra el rezago de la primera diferen-cia del log del precio real del cobre, un polinomio de las primeras diferencias de las variables fundamentales y ex-genas y el rezago del error de la ecuacin de largo plazo. Se eliminan aquellas variables explicativas que no resultaron significativas, entre ellas el log de la primera diferencia del precio del cobre. Finalmente se obtiene la siguiente representacin para el modelo de corto plazo: Ecuacin (5)

    Las elasticidades de corto plazo man-tienen el signo esperado y resultan significativas al 5%7, aunque no es posi-ble validar el rol del balance fsico de mercado en la ecuacin de corto plazo. Lo anterior est en lnea a lo sealado por Marshall y Silva (2002), quienes

    TABLA N 3:ANLISIS DE LOS RESIDUOS

    Nota: (*) MacKinnon (1996) one-sided p-values.Fuente: Elaboracin Cochilco.

    ECUACINES

    (4)

    (5)

    TABLA N 4:PROPIEDADES ECONOMTRICAS

    Fuente: Elaboracin Cochilco.Nota: (*) Sin trminos cruzados; (**) 5 rezagos.

  • Artculo Tcnico11

    argumentan que en el largo plazo el precio del cobre se encuentra anclado a variables reales ms que a factores especulativos, mientras que en el corto plazo, son factores exgenos al mer-cado los que intervienen en su determinacin. Segn estos autores, variables financieras, especulativas y de equilibrio de otros mercados alternati-vos de activos influyen mayormente en su determinacin.

    Entonces en el corto plazo, la evolu-cin del precio real del cobre est determinada principalmente por la pro-duccin industrial, el tipo de cambio real y las expectativas de tasas de inte-rs que se forman los agentes. Los residuos de la ecuacin de largo plazo tambin resultan significativos y con el signo esperado. El parmetro asociado (beta) indica la proporcin del desequi-librio en el log del precio real del cobre que es corregido en el siguiente periodo. El signo negativo acta para corregir ese desequilibrio. La intuicin es que mientras ms cerca del valor uno se encuentre este parmetro, ms rpido ser el ajuste hacia el equilibrio. En este caso, el valor es de - 0.6657, es decir, en nuestro modelo, cerca del 67% el error se corrige en el periodo siguiente.

    Entonces, si bien el balance de mer-cado no entra directamente en la ecuacin de corto plazo, si lo hace de manera indirecta a travs del meca-nismo de correccin de errores, pues el exceso de oferta acta corrigiendo las fluctuaciones cuando la relacin se des-va de su dinmica de largo plazo8.

    En cuanto a las propiedades econo-

    TABLA N 5:TEST DE CHOW(Para los aos 2000, 2001 y 2002)

    Fuente: Elaboracin Cochilco.

    FIGURA N 1: AJUSTE DEL MODELO DE CORTO PLAZO (En $US dlares. Valores en logaritmos)

    Fuente: Elaboracin Cochilco.

    mtricas de la ecuacin de precio, se observa que sus residuos distribuyen normalmente, son homoscedasticos, no hay presencia de autocorrelacin y est bien especificado (Ver Tabla N4)9. Ade-ms, de acuerdo a los test Cusum y Cusum-Q el modelo es estable y no

    presenta signos de cambio estructural. Este resultado se confirma al aplicar un test de Chow para contrastar un quie-bre de estructura entre los aos 2000 y 2002. El estadstico asociado entrega una probabilidad muy superior a 5%, de modo que no existe evidencia de un

  • MINERALES, Edicin 26412

    cambio de rgimen en el modelo esti-mado (Ver Tabla N5).

    En la Figura N1 se observa el com-portamiento de la dinmica de corto plazo, si bien el modelo ajustado pre-senta un leve desvo en los ltimos aos y no recoge muy bien la fuerte alza de los aos 2003-2004, se comporta acep-tablemente pese a tener una frecuencia anual, pues recoge relativamente bien las fluctuaciones en el precio. Adems,

    cumple con todos los supuestos clsi-cos exigidos.

    Un desafo para futuros trabajos supone la incorporacin de la produc-cin industrial de China entre los regresores o alguna variable que per-mita medir su actividad econmica. Si bien este modelo incluye la produccin industrial de la OECD como proxy del crecimiento mundial, est muy lejos de actuar como sustituto del comporta-

    miento econmico del gigante asitico. Esto ltimo podra explicar la falla del modelo en no ser capaz de recoger el alza en los precios durante 2003 y 2004. Sin embargo, la razn de la no inclusin de variables chinas es simplemente porque no se contaba con alguna serie de datos anuales lo suficientemente larga de su produccin industrial.

    En resumen, resulta evidente que este modelo puede ser corregido y afi-nado en varias partes, es un buen primer ejercicio para la aproximacin del com-portamiento que deberan seguir los precios en los prximos aos.

    SIMULACIONES Y PROYECCIONES DE PRECIO

    La proyeccin de precios que se hace para el periodo 2008 2012, se refiere a tres casos: primero, un escenario base, que corresponde en trminos amplios, a una mantencin de las condiciones actuales. Para ello, se asume una infla-cin anual de 2% y, para las variables que resultaron significativas, se man-tiene una tasa de crecimiento similar al promedio observado en el periodo de referencia. Los valores para el balance de mercado se obtienen de lo proyec-tado por CRU10 para el periodo 2008-2012. Para los escenarios alterna-tivos, se asumen dos estados: Uno que plantea una situacin de recesin mun-dial, inflacin y depreciacin del dlar moderado y otra levemente ms agudo. As, en el primer escenario la recesin mundial contrae la produccin industrial en un 0.5% en 2008, la que se va recu-perando de manera paulatina hasta

    TABLA N 6:ESCENARIO BASE Y ALTERNATIVOS DE PRECIOS DEL COBRE(*)Base: 2007 = 100

    Fuente: Elaboracin Cochilco.Nota: (*) En base a las diferencias de la estimacin para el periodo 2007 - 2012.

    FIGURA N 2: COMPORTAMIENTO DE LAS PROECCIONES (En $US ctvs de 2007)

    Fuente: Elaboracin Cochilco.

  • Artculo Tcnico1

    alcanzar el promedio del periodo (2.5%) slo en 2012. Por su parte, en la medida que cae la produccin industrial, se supone que la demanda mundial de cobre la sigue dcilmente, por lo que cae en forma proporcional. Este escena-rio tambin plantea que la inflacin del periodo es de 3.48% anual y que el dlar se deprecia en 5% en 2008, pero que a partir de 2009 se comienza a recuperar paulatinamente hasta converger en 2012 a una paridad 1:1 con el euro.

    El segundo escenario alternativo, supone que la cada de la produccin industrial es ms aguda y ms prolon-gada, pues cae en 3% en 2008 y 1.5% en 2009. Slo a partir de 2010 se recupera convergiendo al promedio del periodo (2.5%) en 2012 con un ritmo de creci-miento de 1% anual a partir de 2010.

    En cuanto al comportamiento del dlar, se asume que ste cae un 3.5% respecto al euro en 2008, pero a dife-rencia del escenario 2, aqu la recuperacin del dlar es ms rpida, pues alcanza la paridad con el euro en 2011. Este escenario tambin supone una inflacin mundial mayor de 5% para 2008 y 2009. y a partir de 2010 establece que se alcanza el promedio del periodo.

    Los resultados obtenidos son bas-tante bajos, porque los datos de China no estn presentes en el modelo11. Para corregir esto, se propone una proyec-cin a partir de las diferencias de la estimacin para el periodo 2007 2012. La Tabla N6 entrega el detalle de los tres escenarios anteriores con esta modificacin. La Figura N3 muestra la dinmica que seguira el precio nominal en cada uno de estos escenarios.

    Como era de esperar, los tres escena-rios presentan un comportamiento y un impacto diferente en el precio del cobre. Mientras en el escenario base el precio real del cobre transita desde 331.6 centavos12 en 2008 a 226.7 centa-vos en 2012, en los escenarios alternativos el precio real pasa desde 382 a 118 centavos y de 370 a 101 cen-tavos de dlar en 2012, respectivamente. En trminos nominales (centavos de dlar de cada ao), dependiendo - prin-cipalmente - del comportamiento que siga el dlar, el precio del cobre podra alcanzar un mximo de 395.7 centavos en 2008 y luego caer paulatinamente hasta los 140 124 centavos depen-diendo de cmo sea la recuperacin de la moneda estadounidense.

    CONCLUSIONES

    Estimar el precio del cobre no es un ejercicio simple ya que si hay algo que puede describir su comportamiento es su gran volatilidad. En efecto, entre 1976 y 2007 la desviacin tpica del pre-cio fue del orden del 58%. En el mismo periodo el precio alcanz un mximo anual de 323.53 centavos y un mnimo de 59.29 en trminos nominales, que se traduce en un mximo de 294.84 centa-vos y un mnimo de 83.89 en moneda de 2005.

    En este contexto, este trabajo pro-pone un modelo de proyeccin para el precio que toma como base una serie de variables fundamentales y otros fac-tores exgenos, como el diferencial de tasas de inters, la produccin industrial y el tipo de cambio real. El objetivo

    central fue examinar el rol del balance fsico en la ecuacin de precio. Se con-cluye que en el largo plazo un exceso de oferta de 1% provoca una cada en el precio real del cobre de un 1.79%, mientras que en el corto plazo no se observan efectos significativos de esta variable.

    Finalmente, tomando como base el modelo de correccin de errores se hace un ejercicio de proyeccin del pre-cio para el periodo 2008-2012. Se observa que de mantenerse las condi-ciones actuales (escenario base), el precio real del cobre transitara desde 331.6 a 226.7 centavos de dlar. Mien-tras que si se dan algunas condiciones como son una recesin mundial que afecta la produccin industrial y por tanto la demanda de cobre y que ade-ms trae consigo un aumento sostenido en la inflacin mundial, el precio del cobre fluctuara entre un rango de 382.4 370.2 centavos en 2008 a uno de 118.7 101.5 centavos en 2012. Adems, dependiendo del comportamiento que siga el precio del dlar en los mercados mundiales, el precio del cobre podra alcanzar un mximo de 395.7 centavos en 2008.

    A partir de los resultados obtenidos, se sugiere disminuir el peso que tiene el balance fsico en la metodologa actual de proyeccin del precio del cobre de corto plazo y comenzar a mirar otras variables, como son la evolucin del dlar respecto de las otras monedas y el comportamiento de las tasas de inte-rs, de los precios futuros y de las perspectivas de la actividad econmica mundial.

  • MINERALES, Edicin 26414

    BIBLIOGRAFA

    Cerda, R. Market power and the primary commodity prices: The case of copper, Documento de Trabajo, N282, Departamento de Economa PUC, 2005.

    De Gregorio, J., H. Gonzlez y F. Jaque, Fluctuaciones del dlar, pre-cio del cobre y trminos de intercambio, Documento de Trabajo N310, Banco Central de Chile, 2005.

    Dornbusch, R. Policy and perfor-mance links between LDC debtors and industrialil nations, Brooking Papers on Economic Activity, Vol. N2, 1985, pgs. 303 368.

    Engle, R. y C.W. Granger, Co-Inte-gration and error correction: representation, estimation and tes-ting, Econometrica, Vol. 55, N2, 1987, pgs. 251 276.

    Loretan, M., Indexes of the foreign exchange value of the dollar, Fede-ral Reserve Bulletin, invierno, 2005.

    Marshall, I. y E. Silva, Determinacin del precio del cobre: un modelo basado en los fundamentos del mer-cado, en Dilemas y Debates en torno al cobre. Dolmen Ediciones, 2002.

    Pindyck, R., The dynamics of com-modity spot and futures markets: a primer, M.I.T. , Draft Working Paper, 2001.

    Ridler, D. y C. Yandle, A simplified method for analyzing the effects of exchange rate changes on exports of a primary commodity, Staff Papers, Internacional Monetary Fund, Vol. 19, N3, 1972, pgs. 559 -579.

    Sjaastad, L. y F. Scacciavillani, The price of gold and the exchange rate, Journal of Internacional Money and Finance, vol. 15 N6, 1996, pgs. 879 897.

    Ulloa, A., Anlisis economtrico del consumo mundial de cobre y pers-pectivas futuras, en Dilemas y Debates en torno al cobre. Dolmen Ediciones, 2002.

    FOOTNOTES

    (1) Fuente: Cochilco.(2) Fuente: Cochilco, datos para 2007.(3) Segn datos de la Direccin de Pre-

    supuestos, Dipres.(4) Las monedas que se incluyen en el

    major currencies index son el euro, el dlar canadiense, el yen, la libra, el franco suizo, el dlar australiano y la corona sueca.

    (5) El periodo 1999 2005 se utiliz para probar la estabilidad de los parmetros, resultando stos signifi-cativos al 15% y no exhibiendo grandes diferencias entre una mues-tra y otra.

    (6) El estadstico Q (Ljung-Box) al k-simo rezago testea la hiptesis nula de no autocorrelacin serial. El esta-dstico que se computa es el siguiente:

    j

    1=k

    2j

    2k

    LB kn

    )2+n(n=Q

    El criterio de decisin establece que si la probabilidad asociada al esta-dstico Q es menor o igual que 0.05 (5%) se rechaza la hiptesis nula.

    (7) Entre parntesis se entregan los valores de los test t de significancia.

    (8) Una alternativa interesante que se podra estudiar en un trabajo futuro sera testear el rol de la produccin y consumo esperados (expectativas de balance) en el precio del periodo corriente.

    (9) En el Apndice al final de los Anexos, se entrega una descripcin de tallada de cada uno de estos tests. Tambin se entregan las sali-das de stos.

    (10) CRU Quarterly, Enero de 2008.(11) Ser abordado en futuros trabajos.(12) En moneda de 2007.

    AGRADECIMIENTOS

    Agradezco a Erik Heimlich, Juan Cris-tbal Ciudad, Jorge Cantallopts y Patricio Jaramillo por sus tiles comen-tarios y sugerencias. Tambin a Carolina Rojas I. por leer y releer las mltiples versiones hasta concebir este docu-mento final.

    AUTOR

    Patricio Prez Oportus

    Magster en Economa P. Universidad Catlica de Chile. Economista de la Comisin Chilena del Cobre.

  • Caving Performance through Integrationof Micro-Seismic Activity and Numerical Modelling at DOZ PT Freeport IndonesiaEnrique Rubio, Daulat Napitupulu

    This paper describes an undergoing research at PT Freeport Indonesia in which the main goal is to use the micro seismic information recorded as a result of mining to analyse cave propagation and stress performance on the actual production and fixed infrastructure. At the moment, several numerical experiments have been conducted in order to correlate the mining activity with the micro seismic events using data collected during year 2005 and 2006. As a result of the preliminary analysis a micro and a macro cracking envelop is proposed based on the computation of stress behaviour at the location of the events. The correlation between average source radiuses together with the stress performance has provided a method to propose a macro cracking criteria.

    1Artculo Tcnico

  • MINERALES, Edicin 26416

    INTRODUCTION

    Cave mining induces micro seismicity in the rock mass as a result of the frac-turing process that takes place above and below the production and haulage level as reported by Glazer and Hepworth (2004) and Dunlop and Gaete (1995). Micro seismicity in-duced by mining at high stress in brittle rock mas-ses has been researched for years in order to find a pat-tern between micro seismic activity and violent fail-ure in a form of rock burst as shown by Simser and Falmagne (2004) and also Beck and Brady (2002) have proposed a parame-tric formulation to evaluate the controlling parameters for seismic events in hard rock mining.

    In block and panel caving mining there is always a need to better understand the caving propagation as a well as the stress distribution on the undercut-ting and production drifts to assess produc-tion per-formances and long term stability of the production facilities.

    This paper addresses the fact of whe-ther the mi-cro seismic activity may be

    used to better understand the caving process. In particular, it was sought a re-lationship to assess cave propaga-tion. This was per-formed by combining the micro seismic activity of

    DOZ, PT Freeport Indonesia mine and numerical modelling. The second question that the paper in-tends to address is whether the micro seismic activ-ity is reporting some insights regarding rock mass behaviour that are not possible to represent in a sin-gle elastic continuous model.

    A fair amount of work has been con-ducted in the latest years on micro seismicity induced by caving mining. The technique has been refined by adding different performances to the current practice of mi-cro seismic monitoring. Different performance indi-cators such as magnitude, energy index, stress drop and others have been derived over time. Neverthe-less very little mining interpretation has been given to these indicators. Even more, not a clear analogy between caving performance and seismic indi-cators has been established. The

    research presented in this paper intends to over come a few of these aspects by integrating seismic activity into numerical modeling. This work aims to develop a methodology to use micro seismic information to calibrate numerical models to be used in block cave mining.

    A cave propagation factor as well as a 3d ride distri-bution model have been devised as a result of inte-grating micro seismic activity in a block cave nu-meri-cal model. The indicators have been tested at DOZ mine of PT Freeport Indonesia, several com-parisons and analysis are shown that these indicators can well be used to predict caveability and potential damage on current pro-duction and fixed infrastruc-ture.

    MICRO-SEISMICITY AT DOZ

    DOZ is the underground mine of PT Freeport In-donesia located on the West Papua area. The mine currently produces about 50,000 tpd. The mining method consists of panel caving with advanced and post undercutting. Since July 2004 the mine has been recording micro seismic activity in order to better understand the cave propagation process as well as to find indicators that may guide the occur-rence of large deformations on the mining infra-structure.

    The micro seismic network of DOZ is composed out of 18 seismometers and 36 triaxial geophones (30 Hz, 14 Hz and 4.5 Hz). The magnitude sensitiv-ity of DOZ micro seismic network was set up at -3.0 and the location accuracy of the

    TABLE N 1:MICRO SEISMIC EVENTS SOURCE PARAMETERS STATISTICS

  • Artculo Tcnico1

    network is 10 m 20 m for elev. 3100 to elev. 3800.

    The range magnitude of seismic events recorded by the system were -3 to 3.3 during 2004 2007.

    The micro seismic database used in the research was selected based on the reliability of the network that was achie-ved by the end of 2004. Also the mi-cro seismic data was filtered to consider those events that are inside the network envelop to avoid the mix-ing of data with different location accuracy. Figure 1 illustrates the filtering process.

    The filtering process reduced from about 85.000 down to 45.000 events located from January 2005 to March 2006. The data that has been included in the study is from January 2005 until March 2007. A summary of the main seismological parameters are summari-zed in Table 1.

    FIGURE N 1: FILTERING SEISMIC EVENTS USING THE 3D REPRESENTATION OF THE SEISMIC NETWORk

    FIGURE N 2: SHOWS THE COMPONENT OF THE NUMERICAL MODELS

    Magnitudes are estimated using a relationship that has been calibrated to obtain a linear Gutenberg Richter relationship.

    Magnitud = 0.274log(E) + 0.375log(M) - 4.4

    From Table 1 is seeing that no mea-sure events have been developed at DOZ, mainly because of the field stress and the rock mass behaviour. Just 1130 events have been grater than 0. Mainly the micro seismic activity is associated to cave propagation and abutment stress at the cave boundary.

    CAVE PROPAGATION THROUGH MICRO-SEISMICITY

    The main geotechnical parameters affecting the planning of the block cave are presented by Brown (2003) as

    follows:

    Caveability Cave initiation Cave propagation Fragmentation Stress performance surrounding the cave boundary

    Cave propagation is a very important geotechni-cal assessment for block cave mining since it con-straints draw rates and mining sequence. Cave pro-pagation is called to the fracturing process that occurs at the cave back. Several attempts have been made in order to predict cave propagation. However Szwedzicki et. al. (2004) repor-ted an empirical chart to predict cavability as a result of studying TDRs breaking at DOZ. The approach taken in this re-search was to use the micro

  • MINERALES, Edicin 2641

    seismic information to understand the stress behaviour at events locations.

    The first numerical experiment con-sisted in con-struct a mine wide boundary numerical model that could represent the mining geometry and the pre-mining stress state. The numerical model was con-structed using the com-mercial package MAP3Di that uses boundary elements to resolve equili-brium. This software provides an efficient way to reproduce the complex caving mining geometry. The elements that were included in the model are lis-ted as follows:

    Previous mining represented by IOZ cave Actual mining represented by DOZ cave back Actual undercut and production level drifts Undercut progression boundary, UCL

    The measure rock unit that is present at the mine during the time under study is Skarn that has the elastic parameters of a young Modulus of 52 GPa and a Poisson ratio of 0.28.

    The pre mining stress state was esti-mated based on the available pre

    mining stress state that is repre-sented by the following stress tensor.

    After constructing the numerical model the micro seismic activity asso-ciated with the mining geometry was loaded in the model in order to com-pute the stress components at all the events locations. Figure 3 shows the micro seismic events recorded during January and February 2005 embedded into the nu-merical model.

    The same numerical experiments have been re-ported by Beck (1998) and Martin (1994) both authors reproduced the mining excavation geometry and compute the stresses at each event location. Beck at Brunswick mine, after removing those events that were asso-ciated with existing geological structure, found that these stresses could be fit by a linear regression given by 1 - 3 30 MPa. At AECLs underground research laboratory, it was found that these stresses could be fit by a line given by 1 - 3 60 MPa. Thus, both authors have found linear relationship between the compressive and the confinement component of the stress behaviour at the source. The results of performing the same ex-periment at DOZ using the January February 2005 micro seismic activity is shown in Figure 4. The re-gression of the stress state at the micro seismic events is 1 -3 20 MPa.

    After computing the seismic envelop for every event it was computed the difference between the computed stress state (s1) and the regressed stress. Then this difference was displayed in the numerical model in order to identify the locations of larger de-viations res-

    pect to the regressed stress state. Figure 5 shows that the most deviated

    values are associated with two geologi-cal faults and the stress concentration at the cave boundary which is not reflec-ting the caving propagation process. By filter-ing these two events the standard deviation of the regression showed above could improve from 14% to 3%.

    The above numerical experience was repeated every two months and the results are shown consis-tency in pre-senting similar regression.

    Martin (1997) defines three strength parameters determined from labora-tory triaxial compression tests: crack initiation (ci); crack damage (cd), and peak strength (f). In which the following relation-ship is proposed.

    The seismic envelop 1 - 3 = 20 repre-sents the state of the stress for the crack initiation process (ci). This parameter is usefull to define the befin-ning of caving. Nevertheless it is necessary to iden-tify the crack damage (cd) strength to better assess the cave propagation. In order to compute this point it was decided to study the micro seismic source pa-rameters further, in particu-lar, the seismic radius and source displacement. McGarr (1984) proposed a formulation to compute these two parameters at the source. Seismic ave-rage displacement at the source is defined by u= M/Gr2, where M (Nm) is the seismic moment, G (Pa) the rigidity modulus and r(m) is the micro seismic radius. The Seismic radius at the source is defined by r = (4M/3)1/3, where M is the seismic moment (Nm) and is the stress drop at the source (Pa). These

    TABLE N 2:PRE MININGSTRESS PARAMETERS

  • Artculo Tcnico1

    FIGURE N 4: SEISMIC ENVELOP MAY-JUN 2005

    FIGURE N 3: JANUARY 2005 DOZ MINE GEOMETRY AND ASSOCIATED MICRO SEISMIC ACTIVITY

    FIGURE N 5: SQUARE DIFFERENCE OF STRESS STATE BETWEEN THE MODEL AND REGRESSION

    relationships were ap-plied to all the events recorded in the period under study. For a given numerical model representing the mining geometry at the time (September 2005) the events recorded in that period and the subse-

    quent month were imported into the model. A vertical 2D voxel model (20x20x20 cell size) was set up in order to interpolate the average micro seismic source ra-dius. Figure 6 shows the verti-cal section voxel model to interpret the

    average source radius.

    2.5i = f1.25d = f

    Based on Figure 6 it is possible to

    FIGURE N 6: AVERAGE SOURCE RADIUS IN A 20X20X20 VOXEL FOR SEP-TEMBER 2005

  • MINERALES, Edicin 26420

    establish that a macro crack is forming if the average source radius in the voxel is greater than the voxel size. Based on this criteria the area of potential macro cracking is outlined and the stress per-formance is computed within this area.

    Figure 7 shows the over stress re spect to the seismic envelop or the micro cracking criteria. It is found that at an outline of 1.2 there is macro crack-ing formation. Based on this result it is possible to propose the following crack damage criteria:

    cd = 1.2 3 + 24 Finally the cave propagation factor

    used to pre-dict caveability is shown as follows:

    CPF = 1

    1.2 3 + 24

    FIGURE N 7: OVER STRESS PERFORMANCE AS A FUNCTION OF THE SEISMIC ENVELOP

    FIGURE N 8: CPF USED AT DOZ TO PREDICT JUNE 2006 CAVE BACk LO-CATION

    If CPF1 there is caving otherwise the rock may be cracking but it is not caving trough surface. This criteria was used to predict the cave propaga-tion as June 2006 as shown in Figure 8. This esti-mated cave propagation as been compared against caving observed at pre existing tunnels in ordere to confirm the estimate.

    MICRO SEISMIC ACTIVITY AS A GUIDE FOR INDUCED STRESSES

    One of the main questions that arose at DOZ was whether the micro seismic activity was reflecting different stress paths that are not considered by the simple elastic linear models. In other words, by inte-grating the micro seismic activity will production and fixed infras-tructure eventually be at danger as a result of stress concentration that is not reflected by actual mine geometry. Also

    the question was whether it is possible to integrate the micro seismic activity into numerical models to have a com-mon indicator of damage. This was a result of looking at different back analy-sis and find that neither the en-ergy index, nor the magnitude was a good estimator of the damage observed underground. The first nu-merical expe-riments consisted on analyzing the stress effect of the micro seismic activity associated to an existent fault on surrounding infrastructure. The second approach consisted on integrating the whole micro seismic activity in a 3D ride distribu-tion model to analyze differen-ces of stress path at the cave boundary.

    Induced stress as a result of the micro seismic activity

    associated to a fault

    The integration of micro seismicity

  • Artculo Tcnico21

    with numeri-cal modeling starts by computing the average dis-placement and radius of every seismic event at the source. These two parameters were computed and plotted in to the calibra-tion chart shown in Figure 9. This chart confirms the relationships used to com-pute these two source parameters.

    To interpret the effect of the micro seismicity as-sociated to a fault the first step consisted in comput-ing the energy index (Simser and Falamagne, 2004) and make a contour plot to identify the area sur-rounding the fault that should be included in the model. Figure 10 shows a plan view of the energy index associated with the micro seismic events

    As discussed by Walsh and Waterson (1987) and Hoffman et. al. (2000) one could consider two kind of ride distribu-tion models elliptical crack or asper-ity with soft edges. It is not the purpose of

    the paper to discuss which ride distri-bution model should be used, in fact, to model the ride distribution induced by micro seismic events associated to the fault there should be used the asperity model and for the cave associated events the elliptical crack model. For simplicity at this stage of the research it was used just the elliptical crack model which is presented by:

    u(r) = 1.5D [ 1 - (r/a)2 ] 0.5

    Where D is the average displacement at the source, a is the source radius and r is the average rip.

    Based on the energy index nucleation method a 2D voxel model was cons-tructed to plot along the fault. The extent of the voxel was set up to be 50 m each side of the fault and 10x10 m voxel sizes.

    The ride distribution model is impor-

    ted into MAP3Di software to solve equilibrium incorporat-ing it as boundary condition. It was expected that a great amount of stress would be induced on the fault abutments. Nevertheless, it was found that very little shear stress was induced on the abutments as a result of integrating the micro seismicity. It is esti-mated that the measure differences in shear stress would be about 2.5 MPa. Several areas on the undercut level were selected in order to find a relationship between the induced displacement and the shear stress differ-ence as a result of including the micro seismic events. Figure 11, shows a chart showing diffe-rence of shear stress as a result of integrating induced dis-placement infe-rred from the micro seismic events.

    In summary, the yielding activity of the fault pro-duces almost no effect on the stress field surround-ing the pro-duction and undercutting drift

    FIGURE N 9: SOURCE RADIUS[M] VERSUS LOGARITHM OF SEISMIC MO-MENT [NM] FOR DIFFERENT STRESS DROP[MPA]

    FIGURE N 10: ENERGY INDEX CONTOUR SURROUNDING THE WEST FAULT

  • MINERALES, Edicin 26422

    infrastruc-ture. Mainly because the small size displacements observed at this geological feature and represented by the micro seismic events recorded at the mine.

    3D ride distribution model to integrate micro seismicity induced

    by caving in a numerical model

    The challenge on this part of the

    research was find a method to integrate the 3 dimensional charac-teristics of the micro seismicity induced by caving. Currently, there is a fair amount of research done re-garding integrating micro seismic activity related to fault slip and general energy release in the process of fault displacement. However the micro seismicity recorded as a result of mining is not just located at the geo-logical features. Events are located at places where caving is occurring, as it was shown before in this paper.

    The approach taken in this part of the research was to split the micro seismic activity into different plan layers. For every layer a 2D ride distribution model would be performed using the elliptical crack interpretation. Then all layers would be integrated into a single file, Figure 12 shows the micro seismic 3D ride distribution model constructed using the mi-cro seismic activity recor-

    FIGURE N 11: INDUCED SHEAR STRESS AS A RESULT OF INTEGRATING THE MICRO SEISMIC ACTIVITY ASOCIATED TO THE WEST FAULT

    FIGURE N 12: 3D RIDE DISTRIBUTION MODEL OF SEPTEMBER-OCTOBER 2005

    FIGURE N 13: EFFECT OF 3D RIDE MODEL ON SHEAR STRESS DISTRIBUTION

  • Artculo Tcnico2

    ded in September-October 2005. Finally the 3D ride model is imported

    in MAP3Di in which the displacements inferred from the micro seismic activity are used as a boundary condition for solving equilibrium. The difference on shear stress concentration of integra-ting the 3D ride model versus simulating the excavation with a sim-ple elastic model is shown on Figure 13.

    Based on the results shown on Figure 13 it was de-cided to compute the effect of the micro seismic ac-tivity as a function to the distance to the cave boundary in order to assess whether there could be a stability hazard or not. Table 3 shows the change on shear stress as result of integrating the micro seismic activity.

    The results shown above are relevant since they are indicating that the inte-gration of micro seismic-ity is giving important insights regarding rock mass behaviour that it is not trivial to inte-grate in an elas-tic linear model. At the cave boundary the difference on shear stress in model with versus without micro seismicity vary in the range of 7.9 and 10 MPa. This result is enough to find some areas at medium to high

    TABLE N 3:DIFFERENCE ON SHEAR STRESS DISTRIBUTION AS A RESULT OF INTEGRATING MICRO SEISMIC ACTIVITY

    damage depending on the location of the area across the mining layout.

    OUTSTANDING ISSUES

    The micro and macro cracking enve-lops are to be calibrated using the damage observations on the mined out levels that are located at higher eleva-tions than DOZ production level.

    The seismic envelop has to be divided into the shear fractures and micro cracks in order to better assess the regression of macro crack formation.

    Voxel geometry as well as layer spa-cing to create the 3D ride distribution model need to be further study to analyse the impact of these parameters into the overall induced stress.

    Further research is taking place at the moment to calibrate the micro seismic integrated models. The calibration is taken place by compiling the damage observation with the stress performance computed by the numerical model.

    CONCLUSIONS

    Cave propagation can be estimated based on a macro cracking criteria that

    has been devised inte-grating elastic linear models with the recorded his-torical micro seismic activity. Crack initiation also can be estimated with the direct correlation of com-pressive and confinement stress estimated at the source using numerical models.

    At DOZ at the moment there is still uncertainty regarding how to use the micro seismic information to assess potential production and fixed infras-truc-ture damage. It is difficult to observe direct correla-tions between source parameters such as moment, energy, energy index or magnitude and damage. The integration of micro seis-mic information into nu-merical modeling provides a way in which field ob-servations can be correlated with stress performance. In particular, using simple relationships such as over stress for rock mass and excess shear stress for faults.

    Micro seismic events induce stress re distribution that may induce damage in areas that are showin stable

    ACkNOWLEGDEMENTS

    Authors would like to acknowledge PT Freeport Indonesia for supporting this project and facilitate the edition of this paper. Special acknowledgments should be given to Mr. Srikant Annava-rapu General Superintendent of Geotechnical Underground engi-nee-ring for supporting this study. Also acknowl-edgments should be given to Universidad de Chile for providing the academic support to conduct the research presented in this paper.

  • MINERALES, Edicin 26424

    REFERENCES

    Beck D.A., Brady B.H.G, 2002. Eva-luation and application of controlling parameters for seismic events in hard-rock mines. International Jour-nal of Rock Mechanics & Mining Sciences 39 (2002) 633642

    Beck DA, Brady BH, Grant DR, 1997. Induced stress and seismicity in the 3000 Orebody, Mount Isa. Geotech Geol Eng 1997;15: 22233.

    Dunlop R and Gaete S, 1995. Seismi-city at El Teniente mine: a mining process approach. 4th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection. October 31 November 03, Calgary, Canada.

    Glazer, S. and Hepworth, N., 2004. Seismic Monitoring of Block Cave Crown Pillar Palabora Mining Com-pany, RSA. In Proceedings, MassMin 2004, pp 565-569, Santiago, (Ed: A Karzulovic and M Alfaro).

    Hoffman, G, R. Sewjee and G. van Aswegan, 2000. First steps in the integration of numerical modelling and seismic moni-toring, 5th Interna-tional Symposium on Rockburst and Seis-micity in Mines, SAIMM, Johan-nesburg, 2000, pp. 397-404.)

    Martin, 1994 The progressive frac-ture of Lac DuBonnet Gran-ite , Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 31 643-59

    McGarr, 1984. Some Applications of Seismic Source Mecha-nism Studies to Assessing Underground Hazard, Proc. 1st In-ternational Symposium on Rockbursts and Seismicity in Mines, SAIMM, Johannesburg, 1984, pp. 199-208, and

    Simser B, Falmagne V, 2004. Seismic source parameters used to monitor rockmass response at Brunswick mine. CIM Bul-letin Vol. 97, N 1080

    Szwedzicki T, Widijanto E, Sinaga F, 2004. Propagation of a caving zone, A case Study from PT Freeport, Indo-

    nesia. In Proceedings, MassMin 2004, pp 508-512, Santiago, (Ed: A Karzulovic and M Alfaro).

    Walsh, J.J. and J. Waterson, 1987. Distribution of cumulative displace-ments and seismic slip on a single normal fault sur-face, J. Struct. Geol., V. 9, pp. 1039-1046

    AUTHOR

    Enrique Rubio

    Mining Engineering Department, Universidad de Chile, Santiago, Chile.

    Daulat Napitupulu

    Geotechnical Engineering Depart-ment, PT Freeport Indonesia, Tembagapura, Indonesia.

  • Lixiviacin de sulfuros de cobre de baja ley hospedados en unidades andesticas alteradas: un estudio geometalrgico tipoS. Helle(1), B. Varela(2), O. Jerez(1), U. Kelm(1) y M. Pincheira(1)

    El comportamiento de la ganga reactiva de cuatro unidades andesticas alteradas correspondientes a una zona de enriquecimiento secundario se presenta como un estudio tipo para ayudar a la planificacin del proceso productivo de extraccin de cobre desde sulfuros de baja ley mediante lixiviacin con cido sulfrico. Las unidades estudiadas se diferencian por variaciones en la mineraloga de alteracin y proporcin de ella. El estudio considera una caracterizacin qumica y mineralgica con nfasis en la mineraloga de ganga y sus relaciones texturales. Se realizan pruebas de conductividad hidrulica y consumo de cido para complementar ensayos de lixiviacin, conducentes a predecir el comportamiento durante el proceso industrial.

    Se concluye que el protocolo empleado es adecuado a este tipo de estudio y se demuestra que las especies minerales de ganga no solo determinan su comportamiento frente al proceso por sus inherentes caractersticas fsico-qumicas y cantidad sino tambin por la relacin textural que presentan en el arreglo total de la roca.

    2Artculo Tcnico

    Sistema de lixiviacin en columnas.

  • MINERALES, Edicin 26426

    El objetivo del artculo es mostrar una metodologa predictiva del comporta-miento de la ganga reactiva frente al cido sulfrico, durante los procesos de lixiviacin en pilas u otros. Se hace una relacin entre la mineraloga total y ensayos de lixiviacin en columnas de laboratorio de cuatro unidades de

    Unidad A B C D

    Descripcin Macroscpica

    mena 0,5-5% Cc 1-5% Cc 0,5-1% Cv; 0,5% Cp 1-7%% Cc

    alteracin Pervasiva: Qz-Sc (100%) Pervasiva: arglica (60-70%); Qz-Sc (40-30%)

    Pervasiva; Qz-Sc (50-60%); arglica (50-40%)

    Pervasiva 97-100% arglica

    vetillas 1-3% P-Cc-Cz2-6% Pi-Cc-Qz; 3%

    microvetillas Qz2-3% Pi-Lim; 3% Pi-Cv-Lim;

    1-2% Pi; 5% Qz2-8 Cc-Pi-Qz; 1%Qz

    dureza R5-R6 R2-R3 R2-R3 R0-R1

    Descripcin Microscpica

    mena Tr-1% Cc; Tr: Cv y Cpi 1% Cc; Tr Cv, Cp y Au 0,5%Cc; 0,5-2% Cv; 2% Cp Tr-1% Cc; Tr: Cv y Cp

    alteracin Pervasiva: Qz-Sc (100%) 50-60% arglica; 20-35% Qz-Sc; 15-30% albtica

    30-50% arglica; 30-50% Qz-Sc; 5-10% clortica; 15-

    20% albtica

    Pervasiva: 80-86% arglica; 20% Qz-Sc

    vetillas

    1-2% P-Qz-Cc(Tr) c/halo de alteracin; 0,5-1,5% Qz s/halo de alteracin; 0,3%

    microvetillas Arc

    3-5% Qz-P-Cc (0,7%) c/halo de alteracin; 1-4% Qz s/halo de alteracin

    (asociado a estas vetillas trazas de Au); 1-2,5% microvetillas Arc-Sc

    3-7% Qz-P-Cp c/halo de alteracin; 5-7%% Qz con y sin halo de alteracin; 1-

    3% microvetilla Sc

    2-5 Qz-P-Cc(Tr); 1% microvetilla Arc; 1%

    microvetilla Qz

    Anlisis por difraccin de rayos X en la fraccin inferior a 2 m

    Mc>>Cao Cao>Mc>Esm Esm>>Mc>Cl>Cao Cao>>Mc>>Esm

    TABLA N 1:ANLISIS MINERALGICO INTEGRADO DE LAS 4 MUESTRAS

    Arc: Arcilla; Cc: Calcocina, Cl: Clorita; Cv: Covelina; Cp: Calcopirita; Cao: Caoln; Lim: Limonita; Mc: Mica; P: Pirita; Qz: Cuarzo; Sc: Sericita; Esm: Esmectita; Tr: traza.

    andesitas alteradas en las cuales se hos-pedan sulfuros de baja ley (0,2-0,35% CuT; 0,07-0,18% CuS) fundamental-mente calcosina y covelina.

    INTRODUCCIN

    La creciente actividad minera entorno

    a procesos de lixiviacin de mineraliza-cin cuprfera, sulfurada u oxidada, hospedada en rocas muy alteradas hace necesario plantear la planificacin del proceso de beneficio en trminos del conocimiento de la mineraloga de mena y ganga. Sabemos que algunas faenas mineras comienzan su proceso extrac-

  • Artculo Tcnico2

    TABLA N 2:ANLISIS QUMICO DE LAS 4 MUESTRAS DE CABEZA

    Muestra % CuT % CuS % Fe % Na % k % Al % Mg % Ca % Mn

    A 0,19 0,07 5,39 0,19 3,3 9,11 0,16 0,038 0,001

    B 0,33 0,09 5,35 1,3 2,05 10,32 0,2 0,06 0,002

    C 0,36 0,18 5,42 1,79 1,29 8,39 0,91 0,295 0,019

    D 0,25 0,08 4,05 0,87 1,81 33 0,2 0,06 0,002

    MuestraCIC (cmol/Kg)

    Ca Mg Na K Total

    A 1,36 0,15 0,17 2,05 3,73

    B 1,09 0,44 0,54 1,3 3,37

    C 4,15 4,77 0,72 1,01 10,65

    TABLA N 3:CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO (CIC) DE LAS MUESTRAS

    Muestra Cabeza Ripios Incremento

    A 2,4 4,1 1,7

    B 3,2 5,3 2,1

    C 3,5 6,8 3,3

    D 13,9 18,3 4,2

    TABLA N 4:HUMEDAD RETENIDA (%)

    tivo con la caracterizacin de la mena y la definicin de Unidades de produccin en base a leyes y calidad fsica de la roca restando importancia a la mineraloga de ganga. Posiblemente la causa de esta prctica est relacionada con la forma-cin de los profesionales, principalmente dedicados a procesos de concentracin

    donde la mineraloga de ganga se la considera principalmente en trminos de tenacidad y dureza por su responsa-bilidad en el gasto energtico en el proceso de conminucin. Otra razn es la fcil recuperacin de cobre en las eta-pas iniciales de un yacimiento que solamente con los aos presenta mine-

    ralogas no solo de mena sino tambien de ganga ms compleja que las conside-radas para el proceso establecido.

    La lixiviacin de minerales es un pro-ceso qumico que afecta a toda la roca y por cierto hace distincin entre los minerales ms o menos reactivos frente al cido. En este contexto no solo debe existir un acabado conocimiento de la mineraloga de mena y de los minerales reconocidamente reactivos como son los carbonatos, sino tambin aquellos que por la prolongada exposicin al cido o por su gran capacidad de hin-chamiento e intercambio catinico causan excesivo consumo de cido y atrapan soluciones con importante carga inica (Bartlett, 1992; Domic 2001; Helle and Kelm 2005; Helle et al 2005; Kelm and Helle 2003 y 2005; Gatica 2005; Jerez 2006; Reyes 2005; Rivas 2003, Varela 2007).

    METODOLOGA

    Se realiz el muestreo en frentes dia-rios de extraccin, de 4 unidades de andesitas alteradas (A, B, C y D), defini-das a partir del mapeo de sondajes de acuerdo al tipo e intensidad de altera-cin, mineraloga, ocurrencia y dureza. Se privilegi el contraste en la minera-loga de ganga entre ellas.

    Se realiz una detallada descripcin mineralgica macroscpica y microsc-pica con nfasis en la relacin textural de mena y ganga. Se complement con el anlisis por difraccin de rayos X de la roca total y de la fraccin inferior a 2 micrones de las cabezas y ripios. Ade-ms se analiz el cobre total y soluble,

  • MINERALES, Edicin 2642

    Fe, Mn, Al, Ca, Mg, Na, K y la capacidad de intercambio catinico en las mues-tras de alimentacin. Se estudiaron las cinticas de lixiviacin de Cu y Fe de las muestras sometidas a un curado con cido sulfrico concentrado (5 das) y lixiviacin en columnas de laboratorio (12 g/l H2SO4, 14 das). Se determin adems la conductividad hidrulica, el consumo de cido y se aplicaron mto-dos de re-extraccin post lixiviacin: lavado y elucin.

    RESULTADOS

    Los resultados ms relevantes del estudio se presentan en las tablas 1 a 5 y figuras 1 a 4.

    CONCLUSIONES

    La planilla aplicada para el mapeo de sondajes de diamantina que defini el muestreo realizado en la mina a partir de frentes de extraccin y el anlisis mineralgico integral (macroscpico, microscpico y DRX) logr definir cua-tro unidades mineralizadas con calcosina y en menor medida covelina, con ganga que vara en tipo y proporcin de filosi-licatos, como sigue:

    A alteracin cuarzo-serictica domi-nante: micas >> caoln

    B alteracin arglica dominante y cuarzo-serictica secundaria: caoln > micas > esmectitas

    C alteracin cuarzo-serictica domi-nante y arglica secundaria: esmectitas >> micas > cloritas > caoln

    ASPECTO EN LABORATORIO Y TERRENO DE LAS UNIDADES DE ANDESITAS ALTERADAS ESTUDIADAS

    A B C D

    A B

    C D

  • Artculo Tcnico2

    FIGURA N 1: CINTICA DE RECUPERACIN DE CU

    FIGURA N 2: CINTICA DE RECUPERACIN DE FE

    D alteracin arglica dominante: caoln >> micas >> esmectitas

    El protocolo experimental utilizado permiti estudiar y predecir el compor-tamiento de la ganga reactiva mediante la caracterizacin qumica y mineral-gica y los ensayos de lixiviacin en columnas de laboratorio.

    La capacidad de intercambio cati-nico (CIC, inferior a 10 cmol/kg para todas las muestras) confirm la presen-cia de esmectitas en una proporcin

    que no significa un peligro para la pr-dida de porosidad y recuperacin de Cu intercambiado por filosilicatos. El grado de disgregacin durante los ensayos reflej la calidad fsica de las rocas; donde A posee la mejor resisten-cia mecnica y D la peor. Estrechamente relacionado a este comportamiento, la presencia de vetillas de cuarzo y halos de alteracin cuarzo-sericticos, presen-tes en C, constituyen una buena herramienta predictiva para estimar el grado de liberacin de los filosilicatos

    (ej. esmectitas) frente al ataque cido, debido a que otorgan rigidez a la roca.

    Los ensayos de lixiviacin permiten establecer una relacin entre los mine-rales de ganga y el consumo de cido; la ganga menos reactiva est consti-tuida por caoln, cuarzo, sericita y moscovita. La clorita representa el mineral de mayor consumo de cido, experimentado por la muestra C. La unidad que presenta mayor recupera-cin de Cu es D y la de lixiviacin ms lenta, frente al protocolo utilizado es la unidad B. El lavado e intercambio con un electrolito no constituyen un aporte significativo para la recuperacin de cobre atrapado fsica y qumicamente en las columnas, lo cual se refleja en un buen escurrimiento de las soluciones y escaso Cu intercambiado por los filosili-catos, predicho a travs de la baja CIC de las muestras.

    Los resultados de las pruebas de lixi-viacin demostraron que el tipo de alteracin est indirectamente relacio-nado con la cintica de lixiviacin del Cu; A y D (cuarzo, sericita y caoln, menos reactivos) presentan mayor solu-bilidad de Cu durante el curado debido a la mayor disponibilidad de cido para actuar con la mena y en general estas alteraciones presentan un menor con-sumo de cido durante la lixiviacin, en tanto C present el mayor consumo de cido asignado a la presencia de clorita debido a que es la nica unidad que contiene este mineral.

    Se observ que las muestras con mayor proporcin de caoln (B y D) pre-sentan mayor retencin de humedad y tardan ms en alcanzar la humedad

  • MINERALES, Edicin 2640

    dinmica. Los minerales de ganga que sufren disolucin parcial son micas en A, ortoclasa y albita en B y albita en D, deducido de la comparacin de los difractogramas de la roca total para los tectosilicatos.

    El calcio y el magnesio presentan una fuerte tendencia a ser removidos durante la lixiviacin y el aluminio espe-cialmente cuando el filosilicato mayoritario es caoln, D, y existe una gran superficie expuesta a la solucin.

    La importancia de un detallado anli-

    sis microscpico de la roca, con nfasis en las relaciones texturales, para esti-mar el grado de disponibilidad de los minerales frente a la lixiviacin es una conclusin relevante. No solo es impor-tante el tipo y proporcin de los filosilicatos presentes, si no tambin la forma en que estos se disponen. Solo el conocimiento de estas relaciones per-mite una mejor ponderacin de los anlisis y ensayos predictivos. La rela-cin entre la textura de la roca y la liberacin de los minerales se hace evi-

    dente en el presente estudio para la disolucin parcial de la albita; frente a una textura afantica (D) la disolucin parcial de albita es mayor que en mues-tras con texturas porfdicas (C) o microporfdicas (B). La presencia de vetillas de cuarzo y los halos de altera-cin cuarzo-sericticos constituyen una red de soporte para los minerales frente al ataque cido (C).

    REFERENCIAS

    Bartlett, R. 1992. Solution Mining: Leaching and Fluid Recovery of Mate-rials. Gordon and Breach Science Publishers, Amsterdam: 276p.

    Domic, E. 2001. Hidrometalurgia. Fundamentos procesos y aplicacio-nes, Andros Impresores Ltda., ISBN 956-291-083-0, Santiago, Chile: 947p.

    Helle, S. and Kelm, U. 2005. Experi-mental leaching of atacamite, chrysocola and malachite: Relations-hip between copper retention and cation exchange capacity. Hidrome-tallurgy 78: 180-186.

    Helle, S.; Kelm, U.; Barrientos, A.; Rivas, P. and Reghezza A. 2005 Impro-vement of mineralogical and chemical characterization to predict the acid leaching of geometallurgical units from Mina Sur, Chuquicamata, Chile. Minerals Engineering, V 18, N 13-14, 1334-336.

    Kelm, U. and Helle, S. 2003. An expe-rimental study of the interaction of malachite, atacamite and chysocolla with reactive gangue during sulphuric acid leaching. Hidrometallurgy of

    FIGURA N 4: CONDUCTIVIDAD HIDRULICA

    FIGURA N 3: CONSUMO DE CIDO POR UNIDAD

  • Artculo Tcnico1

    Copper, Book 1: Copper 2003, 5th International conference, Santiago de Chile. V 6: 117-130.

    Kelm, U. and Helle, S. 2005. Acid lea-ching of malachite in synthetic mixtures of clay and zeolite-rich gan-gue. An experimental approach to improve the understanding of pro-blems in heap leaching operation. Applied Clay Science 29: 187-198.

    Gatica, A. 2005. Interaccin de menas oxidadas de cobre con ganga sin y con xidos e hidrxidos de hierro, Mina Radomiro Tomic, Codelco Norte, II regin de Antofagasta. Memoria para optar al Ttulo de Ge-logo, U. de Concepcin, Chile: 117p.

    Jerez, O. 2006. Efecto de la ganga interactiva en la lixiviacin de mezclas de minerales sulfurados y oxidados de cobre. Compaa Minera Cerro Colorado. Memoria para optar al Ttulo de Ingeniero Civil Metalrgico, U. de Concepcin, Chile: 84p.

    Reyes, M. 2005. Interaccin de la ganga reactiva en la lixiviacin con menas oxidadas de Cu. Mina Sur CODELCO Norte, II regin de Anto-fagasta, Chile. Memoria para optar al Ttulo de Gelogo, U. de Concepcin, Chile: 100p.

    Rivas, P. 2003. Simulacin en labora-torio de la lixiviacin en pilas para las gravas Extica y Achocolatada Mina Sur xidos -Codelco Norte. Memoria para optar al Ttulo de Ingeniero Civil Metalrgico, U. de Concepcin, Chile: 92p.

    Varela, B. 2007. Estudio Geometalr-gico de cuatro unidades andesticas, Minera Carmen de Andacollo, IV

    Regin de Coquimbo, Chile. Memoria para optar al Ttulo de Gelogo, U de Concepcin, Chile: 97p.

    FOOTNOTES

    (1) Instituto de Geologa Econmica Aplicada GEA, Universidad de Con-cepcin, Concepcin, Casilla 160-C, Chile.

    (2) Compaa Minera Linderos, Estacin la Viita s/n, Vicua, La Serena.

    AUTORES

    Sonia Helle Jara

    Qumica del Instituto de Geologa Econmica Aplicada de la Universidad de Concepcin. Su especialidad es la geoqumica y el anlisis instrumental. Actualmente desarrolla estudios de lixiviacin de minerales oxidados de cobre con nfasis en la reactividad de la ganga. Dirige el laboratorio qumico del Instituto y forma parte y coordina las actividades del grupo de investiga-cin en Geometalurga.

    Mara Beln Varela

    Geloga de la Universidad de Con-cepcin, 2006. Realiz su prctica profesional y memoria de ttulo en Car-men de Andacollo, enfocada al estudio de la reactividad de la ganga durante el proceso de lixiviacin cida. Actual-mente trabaja en Compaa Minera Linderos, IV regin de Coquimbo, en el rea de produccin.

    Oscar Jerez

    Ingeniero Civil Mealrgico del Insti-tuto de Geologa Econmica Aplicada de la Universidad de Concepcin. Actualmente desarrolla estudios de lixiviacin de minerales oxidados de cobre con nfasis en la reactividad de la ganga. Coordina los laboratorios de lixiviacin y preparacin granulomtrica del Instituto. Forma parte del grupo de investigacin en Geometalurgia.

    Ursula kelm

    Geloga del Instituto de Geologa Eonmica Aplicada de la Universidad de Concepcin. Realiz estudios de pregrado en Tubinga, Alemania y de posgrado en Bristol, Gran Bretaa. Su inters de investigacin y de trabajos de consultora abarcan temticas rela-cionadas a la mineraloga de arcillas y zeolitas o recursos no-metlicos de sili-catos; Coordina en el Instituto GEA los laboratorios de rayos-X y anlisis tr-mico. Forma parte del grupo de investigacin en Geometalurgia.

    Marcos Pincheira

    Gelogo del Instituto de Geologa Econmica Aplicada GEA de la Univer-sidad de Concepcin. Realiz sus estudios de pregrado en la Universidad de Chile y de post grado en la Universi-dad de Heidelberg en Alemania.

    Sus intereses estn en el campo de la geologa econmica y mineralogenesis.

    Forma parte del grupo de investiga-cin en Geometalurgia.

  • Evaluacin experimental de la capacidad de retencin de Pb y Cu en zeolitas de Quinamvida, VII Regin, ChileS. Helle, O. Jerez, F. Matus, U. Kelm(1)

    Se evalu experimentalmente la capacidad de intercambio y retencin de Cu y Pb en muestras de material zeoltico proveniente de la alteracin pervasiva de tobas de la Formacin Terciaria Colbn, en el rea de Quinamvida, VII Regin, Chile.

    Se realizaron ensayos en columnas de laboratorio. Los resultados muestran que el material estudiado es capaz de intercambiar y retener, despus de aplicar los lavados con agua, valores cercanos al 70 % de Cu y al 100% de Pb para los distintos pH, en las diferentes granulometras. Estos valores confirman que la roca posee un alto potencial para ser usada en la remediacin de suelos contaminados.

    Palabras claves: zeolitas, intercambio Cu, Pb, Chile, clinoptilolita, mordenita, remediacin.

    Toba, constituida mayoritariamente por zeolitas. Quinamvida, regin del Maule.

  • MINERALES, Edicin 2644

    El objetivo principal del estudio es la evaluacin de la aplicacin de las zeoli-tas que afloran en Quinamvida, VII Regin Chile, en la remediacin de sue-los contaminados por la actividad minera u otra de similar impacto.

    INTRODUCCIN

    La contaminacin de suelos y recursos hdricos como consecuencia de la activi-dad minera es el legado de la minera para varias generaciones que obliga a considerar todos los posibles tratamien-tos para su mitigacin a mediano y largo plazo y requiere de esfuerzos conjuntos para su prevencin (Genc-Fuhrman, et al., 2007; Lin y Yuang, 2002; Feng et al., 2000; Jung y Thornton, 1997).

    La utilizacin de zeolitas naturales en la remediacin de sectores afectados por la actividad minera, ha cobrado mayor relevancia en la medida que se implementa la legislacin ambiental de los pases en vas de desarrollo y se adquiere mayor informacin acerca de su disponibilidad. Estos minerales son fciles de aplicar, limpios y de bajo costo (Ansari Mahabadi et al. 2007, Melamed y Benvindo da Luz, 2006; Pitcher et al., 2004; Garca-Sanchez et al., 1999; Bailey et al., 1999; Haidouti, 1997).

    La capacidad de intercambio cati-nico de las zeolitas tiene una amplia variacin dependiendo de su estruc-tura, iones adsorbidos y ganga asociada, entre otros. La eficiencia intercambia-dora de las zeolitas naturales es mayor para la Erionita > Chabazita > Clinopti-lolita > > Mordenita y la capacidad de remocin de cationes desde una solu-

    cin est representada por la secuencia Ag + > Pb +2 > Cd +2 > Zn +2 > Cu +2 > > Ni +2 > Hg +2 (Mondale et al., 1995). La selectividad de la clinoptilo-lita ha sido estudiada en distintos casos y se presenta como Pb2+ > Fe3+ > Cr3+ Cu2+ (Inglezakis et al., 2003); Co2+ > Cu2+ > Zn2+ > Mn2+ (Erdem et al., 2004) y Pb2+> Cu2+ > Ni2+ (Sprynskyy et al., 2006) dependiente del pH, de la formacin de complejos y de la competencia de iones (Vacamier et al., 2001).

    La abundancia de zeolitas naturales, en especial de clinoptilolita, permite tratar grandes volmenes de material contaminado, reteniendo, segn su concentracin y rango de pH, elemen-tos txicos de residuos mineros. En Chile, zeolitas pueden formar yacimien-tos importantes, como por ejemplo en Quinamvida VII Regin, donde tobas de la formacin Colbn fueron conver-tidos a Clinoptilolita/Heulandita y Mordenita (Bascuan et al., 2007). Aun-que en menor concentracin zeolitas tambin son el resultado del metamor-fismo de muy baja temperatura y/o alteracin que afect a muchas secuen-cia volcnicas-volcanoclsticas de Chile Central, incluyendo la cercana de yaci-mientos de Cu (Aguirre et al., 2000, Fuentes et al. 2004, Kelm et al., 2008). En la medida que avance la necesidad de contar con materiales aplicables en la remediacin de suelos de bajo costo, estas secuencias que recibieron un importante inters petrogentico segu-ramente sern re-examinados bajo una perspectiva medio-ambiental.

    Las propiedades particulares de las

    distintas zeolitas naturales estn deter-minadas principalmente por la asociacin mineralgica de la roca y la granulome-tra, lo cual hace necesario realizar ensayos de laboratorio para cuantificar-las. Para fines demostrativos, en este estudio se ensayaron muestras de zeoli-tas procedentes de Quinamvida, VI Regin de Chile, (Bascuan et al., 2007) y se determinaron las caractersticas de retencin y permeabilidad para su apli-cacin en remediacin de zonas contaminadas por la actividad minera.

    METODOLOGA

    Se realiz la caracterizacin mineral-gica de la roca mediante Difraccin de Rayos X (DRX), se determin la capaci-dad de intercambio catinico (CIC) y la constante de conductividad hidrulica. Se realizaron pruebas de laboratorio en columnas de vidrio (30 g) para 2 granu-lometras (-10#, -100# Tyler). Un tercer tamao (-60#/+80# Tyler) se ensaya con el fin de comparar las caractersticas de remediacin dejando fija la variable granulomtrica. Para el intercambio se usaron 50 ml de soluciones de 10.000 ppm de Pb, como nitrato y 4.000 ppm de Cu, como sulfato a pH 3 y 4,5. Des-pus de escurridas las columnas se sometieron a 3 lavados con 50 ml de agua bidestilada. Las soluciones se analizan por EAA.

    Adems se efectu una cintica de intercambio con 1 g de zeolita (-60#/+80# Tyler) y una solucin de 500 ppm de Pb, con agitacin (270 rpm). El proceso fue interrumpido a 10 min, 20 min, 1 hrs, 4 hrs, 8 hrs, 19 hrs y 50 hrs.

  • Artculo Tcnico

    RESULTADOS

    La mineraloga (Fig. 1) del material ensayado consiste en clinoptilolita/heulandita, mordenita con menor pre-sencia de plagioclasa (albita), cuarzo y esmectita. Concordante con la mine-raloga, la CIC es dominada por Ca y Na con menor participacin de K y Mg (Fig. 2). La CIC de la fraccin fina es levemente mayor por facilitar el acceso de amonio a los sitios de intercambio. La conductividad hidrulica (Fig. 3) se reduce en ambas fracciones con mate-rial compactado (0,1 kg/cm2), donde la fraccin -100# presenta una conducti-vidad menor que el material -10#. Esto no representa un factor negativo si el producto se emplea como modificador de suelos.

    La cintica de intercambio de Cu es muy pareja durante las 50 horas de reaccin; en el caso de Pb se alcanza un plateau despus de 20 horas, aunque es deseable un mayor nmero de medicio-nes a partir de las 10 horas de reaccin, para confirmar esta tendencia (Fig. 4). Es evidente la necesidad de una buena superficie de contacto antes de un con-tacto prolongado con la solucin de intercambio. Las retenciones globales de Cu logran valores cercanos al 70% (Fig. 5) y en el caso de Pb se acercan al 100%. Para Cu, la mayor liberacin de este elemento a la solucin se observa como resultado del percolado y primer lavado (Fig. 6). La concentracin de Cu es mayor en el percolado de la fraccin gruesa, confirmando as la informacin de la CIC. Los procesos de lavado libe-ran mnimas concentraciones de Pb (Fig.

    FIGURA N 1: Difractograma de la toba zeolitizada ensayada (- 10#). Se identifican las lineas ms caractersticas de cada fase mineral: M Mordenita; CLP/HEU Clinoptilolita/Heulandita; PLG Plagioclasa; C - cuarzo.

    FIGURA N 2: Capacidad de intercambio catinico por Ca, Mg, Na y k, para las granulometras -10# y - 100#.

  • MINERALES, Edicin 2646

    7). No se observan diferencias notables de retencin de Cu y Pb para los dos pH ensayados, tpicos de suelos cidos a muy cidos y esperables en un entorno de faenas/relaves mineros.

    CONCLUSIONES

    La muestra de zeolita estudiada representa un material de alta pureza con un contenido menor de otros mine-

    rales. La presencia de esmectita (Fig. 1) en este caso no interfiere con el fin investigado por su potencial expansibi-lidad y capacidad de intercambio catinico. Sin embargo queda mani-

    FIGURA N 4: Cintica de intercambio para Cu y Pb en la muestra de zeolita -60# / +80# Tyler.

    FIGURA N 3: Conductividad hidrulica del material compactado y sin compactar.

    FIGURA N 5: Retencin de Cu y Pb para 2 granulometras a pH 3 y 4,5.

    FIGURA N 6: Cu liberado en los procesos de lavado.

  • Artculo Tcnico

    FIGURA N 7: Pb liberado en los procesos de lavado.

    fiesto que una caracterizacin mineralgica de cualquier material zeo-litizado debe tomar en consideracin estas fases menores para predecir/pre-venir posibles efectos adversos a la conductividad hidrulica o distintos patrones de intercambio catinico.

    Las pruebas realizadas son suficientes para recomendar el producto a la indus-tria minera para su aplicacin en procesos de remediacin y adems debido a la rpida cintica de absorcin de Cu y Pb, podra ser empleado para mitigar el efecto de derrames acciden-tales. El producto es capaz de intercambiar y retener, valores cercanos al 70 % de Cu y al 100% de Pb para pH entre 3 y 4,5 (Fig. 5) a las granulometras ensayadas.

    REFERENCIAS

    Aguirre et al. 2000. New Zealand Journal of Geology and Geophysics, 43, 83.

    Ansari Mahabadi et al. 2007.Geo-derma. 137; 388.

    Bailey et al. 1999. Water Research, 33, 11; 2469.

    Bascuan et al. 2007. Clays and Clay Minerals, 55, 5, 524.

    Erdem et al. 2004. Journal of Colloid and Interface Science 280; 309.

    Feng, et al. 2000. Hydrometallurgy, 56; 359.

    Fuentes et al. 2004. Journal of Volca-nology and Geothermal Research, 138, 139.

    Garca-Sanchez et al. 1999. The Science of the Total Environment. 242; 179.

    Genc-Fuhrman et al. 2007. Water Research, 41; 91.

    Haidouti C. 1997. The Science of the Total Environment 208; 105.

    Jung y Thornton. 1997. The Science of the Total Environment.198;105.

    Kelm et al. 2008. Environmental Geology (on line) DOI 10.1007/s00254 008 1305-1

    Lin S. y Juang, R. 2002. Journal of Hazardous Materials, 315.

    Melamed R. and Benvindo da Luz A. 2006. The Science of the Total Envi-ronment. 368;403.

    Mondale et al. 1995. Minerals Eng. 8, 4/5; 535.

    Pitcher S., Slade, R. and Ward N. 2004. The Science of the Total Envi-ronment 334 335; 161

    Vacamier, et al. 2001. Water Research 35, 2; 373.

    FOOTNOTES

    (1) Instituto de Geologa Econmica Aplicada (GEA), Universidad de Con-cepcin, Casilla 160-C, Concepcin 3, Chile. [email protected]; [email protected]; [email protected]

    AUTORES

    Sonia Helle Jara

    Qumica del Instituto de Geologa Econmica Aplicada de la Universidad de Concepcin. Su especialidad es la geoqumica y el anlisis instrumental. Actualmente desarrolla estudios de lixiviacin de minerales oxidados de cobre con nfasis en la reactividad de la ganga. Dirige el laboratorio qumico del Instituto y forma parte y coordina las actividades del grupo de investiga-cin en Geometalurga.

    Oscar Jerez

    Ingeniero Civil Metalrgico del Ins-

  • MINERALES, Edicin 264

    tituto de Geologa Econmica Aplicada de la Universidad de Con-cepcin. Actualmente desarrolla estudios de lixiviacin de minerales oxidados de cobre con nfasis en la reactividad de la ganga. Coordina los laboratorios de lixiviacin y prepara-cin granulomtrica del Instituto. Forma parte del grupo de investiga-cin en Geometalurgia.

    Francisco Matus

    Qumico analista U.de C. Actualmente se desempea en los laboratorios de control de calidad de Cementos Bio Bio, planta Curic.

    Ursula kelm

    Geloga del Instituto de Geologa Eonmica Aplicada de la Universidad

    de Concepcin. Realiz estudios de pregrado en Tubinga, Alemania y de posgrado en Bristol, Gran Bretaa. Su inters de investigacin y de trabajos de consultora abarcan temticas rela-cionadas a la mineraloga de arcillas y zeolitas o recursos no-metlicos de sili-catos; coordina en el Instituto GEA los laboratorios de rayos-X y anlisis tr-mico. Forma parte del grupo de investigacin en Geometalurgia.

  • Rate of Reduction of Liquid Copper with H2(g)/N2(g) Gas MixturesTanai Marn

    The rate of reduction of liquid copper at temperatures between 1150 C to 1500 C with H2/N2 gas mixtures of different compositions (15, 40 and 100 vol% H2) has been measured using a thermogravimetric technique for oxidized copper samples in the range of 170 mg. The activation energy for the reduction of liquid copper was calculated to be 9 kJ/mol when using H2/N2 mixtures contaning 40 vol% of H2, indicating that the process is controlled by mass transfer of oxygen. The rate of reduction was found to be independent of the remaining oxygen content in the melt and increase with increasing H2 content in the gas mixture.

    Artculo Tcnico

  • MINERALES, Edicin 26440

    INTRODUCTION

    Fire refining of copper involves two main steps, oxidation and reduction. In the first one, blister copper is oxidized in order to remove the remaining sulfur and if necessary to remove other impuri-ties such as Pb, As, Sb with the addition of different fluxes. The second key ope-ration in copper fire refining is reduction in which the excess oxygen absorbed during oxidation is removed by means of injection of a reducing reagent. The use of different kinds of reducing reagents has been described by Oudiz [1] and their use in the industry has been recen-tly surveyed by Ramachandran et. al. [2].

    In the literature, gaseous reduction of copper is the most widely studied tech-nique, with carbon monoxide [3-6] as the most widely used reducing gas. Different gas mixtures including CO/CO2 [7, 8], H2/N2 [9], H2/Ar [10], and reformed na