Proceso s Cobre

7/26/2019 Proceso s Cobre

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MEMORIA

Autor: Rodrigo Pallamar CasanovaDirector: Dr. Rodrigo Ramirez PiscoConvocatria: 2011-2012

Mster Interuniversitari UB-UPCdEnginyeria en Energia

EFICIENCIA ENERGTICA EN LA INDUSTRIAMINERA DEL COBRE, NORMATIVA Y

APLICACIONES.


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0. RESUMEN

Actualmente la minera es de vital importancia para el desarrollo econmico de pasescomo Chile, siendo una actividad de intenso consumo de electricidad. Ante laproblemtica energtica actual, es necesario tomar medidas que vayan en la direccinde mejorar la eficiencia energtica, por lo que el uso de la normativa existente esfundamental. En el trabajo se entrega la informacin de consumos de un yacimientominero de cobre chileno, donde se identifica que el proceso de electro-obtencinconcentra los mayores gastos energticos, por lo que se plantean estrategiasorientadas a mejorar la eficiencia y disminuir los costes de dicho proceso.


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1. NDICE

0. RESUMEN ......................................................................................................................... 2

1.

NDICE .............................................................................................................................. 3

2. OBJETIVO ......................................................................................................................... 5

3. INTRODUCCIN ............................................................................................................... 6

4. PROCESOS DE PRODUCCIN DEL COBRE COMERCIAL ............................................. 7

4.1. PROCESAMIENTO MECANICO ................................................................................... 8

4.1.1. Extraccin .................................................................................................................. 8

4.1.1.1. Extraccin a rajo abierto......................................................................................... 9

4.1.1.2. Extraccin subterrnea ........................................................................................ 10

4.1.2. Fragmentacin ......................................................................................................... 11

4.1.3.

Flotacin .................................................................................................................. 13

4.2. PIROMETALURGIA .................................................................................................... 13

4.2.1. Fundicin en horno de fusin ................................................................................... 14

4.2.2. Paso a convertidores ............................................................................................... 15

4.2.3. Afino y moldeo de nodos ........................................................................................ 15

4.2.4. Electro-refinacin ..................................................................................................... 16

4.3. HIDROMETALURGIA O SX-EW .................................................................................. 17

4.3.1. Lixiviacin o disolucin ............................................................................................ 17

4.3.2. Extraccin por solvente (SX) .................................................................................... 18

4.3.3.

Electrlisis o Electro-obtencin (EW) ....................................................................... 20

5. SITUACIN DE LA MINERA DEL COBRE EN CHILE ..................................................... 21

5.1. PROCESOS Y OBTENCIN DE PRODUCTOS COMERCIALES DE COBRE ............. 23

5.1.1. Procesos hasta la obtencin de ctodo electro-refinado (ER) ................................... 24

5.1.2. Proceso hasta la obtencin de ctodo electro-obtenido (SxEw) ................................ 24

5.2. SITUACIN DE LA DEMANDA DE COBRE ................................................................ 24

5.3. DEMANDA ENERGTICA DE LA MINIERA DEL COBRE .......................................... 26

5.4. PROYECCIN DEL CONSUMO ENERGTICO.......................................................... 29

5.4.1. Consumo elctrico proyectado por tipo de operacin mineras .................................. 30

5.5.

CONSUMO DE ENERGA COMO COMBUSTIBLES Y MATRIZ ENERGTICANACIONAL ............................................................................................................................. 32

5.6. EMISIONES GASES DE EFECTO INVERNADERO (GEI) DE LA MINERIA DELCOBRE ................................................................................................................................... 33

5.7. COEFICIENTES UNITARIOS POR PROCESO ........................................................... 36

6. ESTUDIO DE LA NORMATIVA Y APLICACIN EN EL SECTOR MINERO...................... 38

6.1. NORMA EN- 16001:2010 ............................................................................................ 39

6.1.1. Beneficios del uso de la norma EN 16001 ................................................................ 41

6.2. NORMA ISO 50001 ..................................................................................................... 42

6.2.1. Poltica Energtica norma ISO 50001 ...................................................................... 46

6.2.2. Planificacin Energtica ........................................................................................... 47


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6.3. DIFERENCIAS ENTRE LA NORMA EN 16001 E ISO 50001 ....................................... 49

6.4. COMPARACION ENTRE LA NORMA ISO 50001 E ISO 14001 ................................... 51

7. CARACTERIZACIN ELCTRICA EJEMPLO DE UNA MINA DE COBRE ...................... 54

8. ALTERNATIVAS DE MEJORAMIENTO PROCESO DE ELECTRO-OBTENCIN ............ 58

8.1. DISEO DE CELDAS ELECTROLTICAS (EW) .......................................................... 59

8.1.1. Caractersticas de las conexiones elctricas ............................................................ 59

8.1.2. Configuracin de circuitos y rectificadores................................................................ 60

8.2. EFICIENCIA DE CORRIENTE ..................................................................................... 60

8.3. MEJORAMIENTO DE EFICIENCIA A TRAVS DE LAS BUENAS CONDICIONES DEUSO DE LAS INSTALACIONES ............................................................................................. 61

8.4. EFECTOS DEL DISEO Y MATERIALES DE CELDAS ELECTROLTICAS ................ 62

8.5. EFECTOS DEL DISEO DEL PROCESO ................................................................... 63

8.6. EFECTOS DE LA MATERIALIDAD DE LOS ELEMENTOS DEL PROCESO ............... 63

8.7. EFECTOS DE LA EFICIENCIA EN EL COSTO DE PRODUCCIN ............................. 63

9.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................... 65

10. REFERENCIAS ........................................................................................................... 68

ANEXO I: ................................................................................................................................ 70


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2. OBJETIVO

Realizar un estudio que permita determinar metodologas que puedan ser aplicablesen el sector minero del cobre en Chile, en bsqueda de mejorar su eficienciaenergtica y sustentabilidad.

Objetivos Secundarios:

Conocer los principales parmetros de la minera del cobre en Chile ysus consumos.

Estudiar a fondo los procesos mineros caractersticos desde el punto de

vista de su eficiencia energtica. Estudiar la normativa actual relacionada con la eficiencia y gestin

energtica.

Proponer modificaciones y recomendaciones que lleven a la mejorutilizacin de la energa y/o a su mejor pago.


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3. INTRODUCCIN

La energa se est posicionando como un elemento clave en toda actividad. En laminera, se ha transformado en un insumo estratgico y de vital importancia para losprocesos industriales y actividades auxiliares, siendo responsable de los mayorescostos de las empresas.

La minera del cobre es uno de los sectores econmicos con mayor demanda deenerga elctrica en Chile, por lo que una produccin responsable, as como su uso demanera eficiente, es hoy por hoy una de las mayores preocupaciones de lasorganizaciones, debido a las proyecciones de un aumento progresivo en el consumode energa elctrica para los prximos aos.

En atencin a la importancia con que se est viendo el tema energtico, es que serealiz este trabajo. En el captulo 3 se explica en forma general los diferentesprocesos de produccin de cobre, con sus etapas intermedias y los distintos productos

comerciales, considerando los elementos ms representativos que permiten conocerqu variables influyen en el consumo elctrico.

En el captulo 4 se presenta un estado del arte de la energa elctrica en Chile, y laimportancia que tiene la industria minera en el consumo total. Adems se muestra undetalle de consumo por proceso y una proyeccin de ste en la prxima dcada.

En el captulo 5 se presenta la normativa existente, en especial la norma ISO 50001 yla relacin con otros sistemas ya existentes, con la importancia que ella pueda tener atravs de un sistema de gestin en los procesos industriales, mejorando la eficienciade los procesos.

En el captulo 6 se toma como ejemplo una mina de cobre donde se identifican losdiferentes consumos elctricos, mostrando qu tan importante es el proceso deelectro-obtencin en esta minera.

Finalmente se identifican en el captulo 7 algunos aspectos que permiten disminuir elconsumo elctrico del proceso de electro-obtencin, considerando elementos dematerialidad y uso y diseo de las celdas, en funcin de mejorar la eficiencia elctricaque, sumada a la normativa, permitirn bajar el consumo.


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4. PROCESOS DE PRODUCCIN DEL COBRE COMERCIAL

El proceso completo de la produccin del cobre es una actividad de intenso consumode energa, siendo este mineral el que demanda el mayor consumo energtico delpas. Ante esto, la proyeccin de la demanda elctrica en la minera ser una variablefundamental en la planificacin de una posible expansin de la generacin y delsistema de transmisin, por lo que en la actualidad se encuentran en estudio nuevasformas de satisfacer la demanda.

Durante el proceso de la produccin de cobre de alta pureza (cerca del 99.9999%), seregistran varias etapas que requieren de un consumo elctrico importante. Desde suextraccin del yacimiento minero hasta el ctodo final, se identifican distintas etapasque se muestran en el diagrama de la figura 1, donde es posible observar algunos delos equipos involucrados en cada proceso, siendo el consumo de energa de cadamina dependiente del producto final obtenido.

Figura 1: Etapa de la produccin de cobre de alta pureza.


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A continuacin se irn describiendo los diferentes procesos de elaboracin del cobre.

4.1. PROCESAMIENTO MECANICO

El mineral que se encuentra en la naturaleza debe ser extrado, lo cual se puederealizar a travs de minas subterrneas o a rajo abierto. Una vez realizada laextraccin del material, ste se fragmenta para luego pasar a la etapa deprocesamiento metalrgico. Las etapas de procesamiento mecnico se detallan acontinuacin:

4.1.1. Extraccin

Es importante que en la operacin de este proceso intervengan en forma coordinadavarios equipos de trabajo, cuyas acciones apunten a lograr una alta eficiencia yseguridad en la faena. Entre las disciplinas que intervienen se encuentran: geologa,planificacin, operaciones, mantencin, administracin y asesores de seguridad,medio ambiente y calidad.

Se deben realizar estudios de ingeniera que determinen la relacin ptima entre lacapacidad de extraccin y beneficio de mineral, siendo expresada en miles detoneladas de cobre fino a producir en un ao. Es necesario definir la mejor secuenciapara extraer el mineral y se compatibilizan las caractersticas de la operacin con losresultados econmicos esperados para un largo perodo.

Los yacimientos mineros pueden extraer el material superficialmente, denominados deextraccin a rajo abierto, o en forma subterrnea. La forma de extraer el material y elmtodo a utilizar depende principalmente del estudio econmico y del acceso fsico ala zona donde se encuentra la mayor concentracin de cobre.

En principio, una explotacin subterrnea es ms costosa que una a rajo abierto. Sinembargo, la inversin inicial depender del material estril que deber ser removidoantes de llegar a la zona mineralizada.

La porcin mineralizada con cobre que se encuentra en el yacimiento, en conjunto conotros elementos desde el macizo rocoso de la mina, es extrada para luego enviarla a

la planta, donde ser sometida al proceso de obtencin del cobre y de otros minerales.Para que el proceso se lleve a cabo, la roca debe fragmentarse, de manera que puedaser removida de su posicin original, siendo transportada y cargada para su proceso odepsito fuera de la mina como material suelto a una granulometra manejable.

En general la extraccin del material se realiza siguiendo las siguientes fases:

Perforacin. Tronadura. Carguo. Transporte.

El producto principal de este proceso es la entrega de mineral para ser procesado enla planta.


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4.1.1.1. Extraccin a rajo abierto

Los yacimientos a rajo abierto se utilizan generalmente cuando presentan una formaregular y se encuentran ubicados en la superficie o cerca de sta, para que el materialestril que lo cubre pueda ser retirado a un coste menor, siendo absorbido por laexplotacin de la porcin mineralizada. En esta extraccin se utilizan equipos ymaquinarias de grandes dimensiones, ya que cuentan con un mayor espacio. Entre losinconvenientes se puede mencionar que generalmente estas minas se encuentranlimitadas por el clima, puesto que habitualmente son minas ubicadas en la altacordillera. En figura 2 se muestra un ejemplo de una mina a rajo abierto.

Figura 2: Foto de mina a rajo abierto. Chuquicamata.

En esta extraccin el rajo se va construyendo a travs de avances sucesivos,lateralmente y en profundidad. Mientras se comienza a profundizar en la mina, se irensanchando, siempre manteniendo la estabilidad de sus paredes. De esta manera segenera un inmenso anfiteatro escalonado, que cuenta con caminos inclinados para eltrnsito de los equipos, siendo la estabilidad de los taludes de la mina un elementocrtico para la seguridad de la operacin.

En esta extraccin podemos distinguir las siguientes fases:

Perforacin: Se hacen perforaciones que deben mantener distancias regulares entre spara introducir los explosivos que permitan fragmentar la roca. En esta etapa seocupan grandes equipos elctricos de perforacin rotatoria.

Tronadura: Luego de la perforacin se introduce explosivo, generalmente condetonante de encendido elctrico. La roca mineralizada fragmentada obtenida detamao menor a 1 metro de dimetro, puede ser cargada y transportada por losequipos mineros y as alimentar al chancador primario, en donde se realiza el procesode reduccin de tamao de la roca para que pueda llegar a la planta de tratamiento.

Carguo: A travs de gigantescas palas elctricas o cargadores frontales, el material

es cargado en camiones de gran tonelaje, por medio de un proceso continuo donde laspalas cuentan con capacidades cercanas a las 100 toneladas.


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Transporte: Una vez cargado, el material mineralizado y el material estril setransporta a travs de camiones de gran tonelaje (cerca de 300 toneladas). El mineralcon ley es transportado al chancador primario. La ley de una mina de cobre se definecomo el porcentaje de cobre que encierra una determinada muestra, por ejemplo si sehabla de una ley del 1% significa que en cada 100 kilogramos de roca mineralizadahay 1 kilogramo de cobre puro.

4.1.1.2. Extraccin subterrnea

Esta extraccin se realiza cuando el yacimiento presenta una cubierta de materialestril de gran espesor, por lo que su extraccin desde la superficie resulta pocorentable, lo que generalmente pasa cuando el cobre se encuentra dentro de un cerro.

En este tipo de extraccin se construyen labores subterrneas en la roca desde lasuperficie para acceder a las zonas mineralizadas. Estas se ubican en diferentes

niveles permitiendo fragmentar, cargar y transportar el mineral desde el interior de lamina hasta la planta, la que se encuentra situada en la superficie.

Mediante explosivos que se insertan en las perforaciones de la roca, se vangenerando tneles y piques subterrneos, segn sea la forma que se quiera dar a lalabor subterrnea. Una vez que se haya realizado la tronadura, se comienza a extraerel material fragmentado y se estabilizan las paredes y el techo del tnel.

Figura 3: Foto de mina de mina subterrnea. Chuquicamata.

En una mina subterrnea existen diferentes reas establecidas para lograr laextraccin de mineral. El rea de produccin, considera los niveles de transporte,

produccin, hundimiento y ventilacin, piques de traspaso y carguo de mineral. En elrea de servicios e infraestructura, se encuentran los talleres de mantencin, piquesde transporte de personal, accesos principales, redes de agua y electricidad, drenajes,redes de incendios, oficinas, comedores, baos, policlnicos, bodegas, etc.

En la mina subterrnea se extrae el mineral desde abajo hacia arriba, a diferencia dela mina a rajo abierto, maximizando el uso de la gravedad para producir lafragmentacin y el desplazamiento del mineral en direccin a los puntos de carguo.Otra diferencia que existe, es que en la mina subterrnea no se extrae generalmenteroca estril, ya que la explotacin se concentra preferentemente en las zonas demineral, minimizando los altos costes que implica la construccin de tneles.

Entre los mtodos de extraccin subterrnea, el ms utilizado es el hundimiento porbloques, el cual consiste en provocar el desprendimiento de una porcin del macizo


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rocoso del resto de la masa que lo rodea, por medio de explosivos que van socavandola base de una columna de roca mineralizada.

4.1.2. Fragmentacin

Luego de obtener los trozos de material de menos de un metro de dimetro delproceso de extraccin, se traslada a un nuevo proceso que tiene como funcinfragmentar el material reducindolo en pequeas partculas, para que se puedarealizar el proceso metalrgico. El objetivo del proceso es permitir la liberacin yconcentracin de las partculas de cobre que se encuentran en forma de sulfuros enlas rocas mineralizadas, de manera que pueda continuar a otras etapas del procesoproductivo. Dentro de las operaciones de fragmentacin que existen en la minera seencuentra el chancado, el cual se realiza por fragmentacin con chancadoras otrituradoras, y la molienda, que es una fragmentacin por molinos. El nivel depulverizacin que se obtenga va a depender del tipo de mineral de cobre. Por lo

general, este proceso se realiza en grandes instalaciones que se encuentran en lasuperficie, lo que se denomina planta, ubicada lo ms cerca posible de la mina.

Como todos los procesos de conminucin, la trituracin requiere de un elevadoconsumo energtico, por lo que este proceso ser importante en el impacto econmicoa considerar en el desarrollo de cualquier proyecto minero. En una molienda hmedaexiste un gasto energtico mayor que la trituracin seca, por lo que los costosasociados sern mayores. Es por esto que el tamao final de las partculas estarlimitado por la operatividad en seco.

El mineral que proviene de la mina presenta una granulometra variada, que va desdepartculas mayores de 1 metro de dimetro hasta fragmentos de menos de 1 mm, por

lo que el proceso siguiente de Chancado ser el encargado de reducir el tamao delos fragmentos mayores con la finalidad de obtener una medida uniforme.

En el Chancado se realiza la disminucin de dimetros por etapas para alcanzar eltamao deseado. Por lo general se utiliza la combinacin de tres equipos en lnea quevan reduciendo el tamao de los fragmentos, dependiendo de la dureza del mineral.Estas etapas se denominan como primarias, secundarias, y terciarias.

En la etapa primaria, se reduce el tamao de los fragmentos hasta un mximo de 8pulgadas por medio de un chancador primario. En la etapa secundaria, el material esreducido hasta las 3 pulgadas. En la etapa terciaria, el material es reducido hastallegar a los 1,27 mm ( pulgada).

El principio de funcionamiento de los chancadores consiste en triturar la roca mediantemovimientos vibratorios, para lo cual son alimentados por la parte superior ydescargan el mineral chancado por su parte inferior a travs de una aberturagraduada, de acuerdo al dimetro requerido. El manejo del mineral en la planta esrealizado mediante correas transportadoras, desde la alimentacin proveniente de lamina hasta la entrega del mineral chancado a la etapa siguiente. Estos equipos estnconstruidos de una aleacin especial de acero de alta resistencia y son equiposelctricos de grandes dimensiones.

Otra etapa que se encuentra en la fragmentacin es la Molienda, que permite reducirel tamao de las partculas hasta obtener una granulometra mxima de 0,18 mm, conlo cual se lograr la liberacin de la mayor parte de los minerales de cobre en forma departculas individuales. Adems en esta etapa, al material se le adhiere agua para


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formar un fluido lechoso y los reactivos necesarios que permitirn realizar el procesosiguiente de flotacin.

En este proceso se utilizan grandes equipos giratorios o molinos de forma cilndrica,entre los cuales podemos encontrar la molienda convencional o la molienda SAG.

En la molienda convencional existen dos etapas: los molinos de barras y los molinosde bolas, en ambos molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una moliendahomognea y eficiente, siendo la pulpa obtenida llevada a la etapa siguiente.

Los molinos de barras contienen en su interior barras de acero de 3.5 pulgadas dedimetro que sern las encargadas de realizar la molienda. En este proceso el mineralse va moliendo por la accin del movimiento de las barras que estn libres y que vancayendo sobre el mineral.

En los molinos de bolas, el equipo posee en su interior bolas de acero de 3.5 pulgadasde dimetro como elementos de molienda, los cuales ocupan cerca del 35% de su

volumen interno. En este proceso la molienda se realiza por cada libre de las bolassobre el mineral.

En la molienda SAG se utilizan molinos Semi Autgenos, siendo una innovacinreciente en algunas plantas, ya que permite recibir el mineral desde la trituradoraprimaria directamente al molino SAG. Este es un proceso ms eficiente, donde lamayor parte del material va directamente a la flotacin, siendo slo una pequeaproporcin la que no cumple con la granulometra por lo que es enviada a un molinode bolas.

En el interior de los molinos SAG se encuentran bolas de acero de 5 pulgadas dedimetro, lo que permite que el mineral sea reducido por la accin del mismo material

mineralizado presente en partculas de variados tamaos. Es por esto que recibe elnombre de molienda semi autgena. Adems ocupa la accin de las bolas de aceroque son lanzadas en cada libre cuando el molino gira, permitiendo un efecto conjuntode chancado y molienda ms efectivo, lo que genera una disminucin del consumo deenerga, ya que al utilizar este equipo no se requieren las etapas de chancadosecundario ni terciario.

En figura 4 se muestra un esquema de los procesos de molienda convencional y unproceso SAG.

Figura 4: Esquemas de etapas de fragmentacin. (a) Convencional (b) SAG

(a) (b)


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4.1.3. Flotacin

El proceso de flotacin tiene un componente fsico-qumico, que permite la separacinde los minerales sulfurados de cobre, molibdeno y otros elementos, del resto de losminerales que son parte de la roca original.

El material proveniente de la molienda que contiene los diferentes reactivos para laflotacin, se va introduciendo en unos receptculos como piscinas, los que sonllamados celdas de flotacin. Desde el fondo de las celdas, se hace burbujear aire y semantiene la mezcla en constante agitacin para que el proceso sea intensivo.

El burbujeo permite arrastrar minerales sulfurados hacia la superficie de los estanques,en donde a travs de rebases en el borde de las celdas el producto cae a canaletasque las conducen hacia estanques especiales, debido a que el cobre que es msdenso tiende a depositarse en el fondo de estos estanques, por lo que puede serextrado como concentrado de cobre, tambin llamado pulpa que es enviado a otraetapa del proceso.

Como el mineral extrado de cobre tiene una baja ley, se debe realizar el proceso deflotacin para concentrarlo. Este proceso se ir realizando en varios ciclos, con lo quea medida que aumente el nmero de ciclos el producto final ser ms concentrado,pasando de un 1%, en el origen de la roca, hasta llegar con un concentrado cercano al45% de cobre total. Es posible realizar un proceso especial de flotacin para recuperarel molibdeno. Adems el material puede contener azufre y hierro como componentesprincipales, oro y plata como sub-productos y plomo, arsnico y mercurio comoimpurezas.

Existe la posibilidad de realizar la comercializacin directa de concentrado, con una leyde cobre de entre el 20% y 45%. Sin embargo, existen procesos que irn dndole un

valor agregado al producto con una ley mucho mayor, por lo que el proceso del cobrepuede tomar dos caminos metalrgicos dependiendo del tipo de mineral:

Mineral sulfuroso: Este proceso consiste en la pirometalurgia, siendo suproducto final los ctodos por electro-refinacin (ctodos ER).

Mineral oxidado: Este proceso se denomina como hidrometalurgia,siendo su producto final los ctodos por electro-deposicin (ctodosSx-Ew).

4.2. PIROMETALURGIA

El objetivo principal de este proceso es pasar el material proveniente de la etapa deconcentrado y someterlo a procesos de pirometalurgia, por medio de hornos a grandestemperaturas transformado el material en cobre metlico, separndose los otrosminerales como fierro, slice, azufre, etc.

Debido a que se puede trabajar con concentrados de diferentes procedencias, en elproceso existe una primera etapa de recepcin y muestreo, donde se clasifica deacuerdo con la concentracin de cobre, hierro, azufre, slice y el nivel de humedad,para lo cual el concentrado proveniente de la planta se almacena en canchas, desdedonde se obtienen muestras para su clasificacin. Una vez identificados, el material sealmacena en silos para su posterior despacho a los hornos de fundicin de acuerdo alas mezclas que se determinen.


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A travs de correas transportadoras se extrae el concentrado desde las zonas dealmacenamiento hacia el domo de mezcla, el cual es geomtricamente una semiesferametlica cerrada que se encuentra ubicada cercana al rea de secado.

El concentrado hmedo que se encuentra en el domo de mezcla es posteriormentealmacenado en tolvas para luego ser ingresado a las lneas de secado de cada equipode fusin. stos cuentan con secadores calefaccionados que, por medio de vapor deagua, van reduciendo el nivel de humedad a medida que va avanzado el material enun tambor metlico. En su interior generalmente circula vapor a temperatura de 180Cen un serpentn, permitiendo la transferencia de calor.

En este proceso existe un sistema de recuperacin de partculas de suspensin atravs de un filtro de mangas, que permite reingresar el material a las tolvas dealmacenamiento. Adems existe una etapa de eliminacin parcial de azufre como SO2mediante un proceso llamado tostacin, que consiste en la oxidacin parcial de lossulfuros del concentrado gracias a las reacciones slido-gaseosas a temperaturas de

500 a 800 C.Se requiere de un nivel de humedad, que permitir que el concentrado seadescargado por gravedad desde los secadores, para luego sea transportado en formaneumtica hasta las tolvas intermedias, donde se almacenan junto con los polvosrecuperados de diferentes etapas del proceso de fusin. Cerca de las tolvasintermedias existe una tolva de almacenamiento de cuarzo fino, siendo este materialrequerido como fundente en la formacin de escoria. El concentrado seco dosificadocon el cuarzo se enva hasta los hornos de fusin.

El proceso pirometalrgico, para lograr aumentar el nivel de pureza del cobre, llegandoa un 99,5% de ley, necesita de etapas alternadas de procesos endotrmicas y

exotrmicas, donde las ms relevantes por su tamao, son las que corresponde a losprocesos de fusin, conversin y refinacin, siendo la ltima las ms importante por lodeterminante que resultan en el proceso general.

En la fusin se concentrar el metal que se requiere recuperar, a travs de unaseparacin de fases de alta temperatura, con una sulfurada rica en el metal y otraoxidada o pobre en la misma.

La conversin tiene como objetivo eliminar el azufre y el hierro que se encuentranpresentes en la fase sulfurada, por medio de oxidaciones del bao fundido, con elobjetivo de lograr un cobre final relativamente puro.

4.2.1. Fundicin en horno de fusin

En la fusin se logra el cambio de estado, permitiendo que el concentrado pase deestado slido a un estado lquido, logrando que el cobre se separe de los otroselementos que componen el material, ya que cuentan con diferentes densidades. Losms livianos quedarn en la parte superior del fundido, y el cobre, por su mayordensidad, se depositar en la parte baja, vacindolos por vas distintas.

La primera etapa industrial de la fundicin que recibe el concentrado de cobre es elhorno de fusin, donde se recupera el cobre, eliminando el azufre y el hierro medianteoxidacin en estado fundido, a una temperatura que se encuentra cercana a los1200C. Una vez en el horno, el azufre, a travs de la oxidacin, se convierte en gas


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SO2. En cambio, el cobre y el hierro, en conjunto con el slice, procedente de la arenaque se introduce en el horno, se encuentran en estado lquido. El cobre se extrae delhorno en un producto que se denomina mata de cobre, con una ley cercana al 62%. Lamezcla de hierro y slice en forma de silicato se encuentran depositadas en la partesuperior del horno y se extrae en forma de escoria con una composicin del 0.8% decobre, 30% de slice y 45% de hierro.

En general, en los procesos de fundicin, la fusin puede realizarse de dos manerascon dos tipos de hornos. Una opcin es realizarla con un horno de reverbero para lafusin tradicional, siendo una segunda opcin la utilizacin del convertidor modificadoTeniente (CMT) donde se realizan los procesos de fusin y la conversin en una solaoperacin. Actualmente el uso de los convertidores modificados Teniente es el msutilizado en las minas de las divisiones de Codelco.

4.2.2. Paso a convertidores

En el proceso de conversin se tratan los productos que se han generado en la fusin,con la finalidad de obtener cobre de alta pureza. En este proceso se utilizan hornosconvertidores convencionales.

En los convertidores , a la mata de cobre producido anteriormente, se le incrementa lariqueza en cobre del producto, para lo cual se somete al material a una gran oxidacinadicional en un proceso discontinuo, el cual se define como proceso batch. En esteproceso se consigue un producto intermedio denominado blster de cobre con una leyque puede llegar cerca del 99%, siendo en algunos casos un producto comercial.Adicionalmente se obtienen gases ricos en SO2 los cuales se adicionan a los gasesanteriores del horno y escorias con un contenido aproximado del 6% de cobre.

Un ejemplo de convertidores es el denominado Peirce-Smith, en honor a suscreadores, el cual consiste en un reactor cilndrico de aproximadamente 4,5 m dedimetro por 11 m de largo. En este equipo se procesan en forma separada el ejeproveniente del horno de reverbero y el metal blanco proveniente del convertidorTeniente.

En las impurezas resultantes del proceso, en general gran parte del arsnico,antimonio, plomo y zinc se volatiliza en forma de xidos, en cambio la plata y el orosiguen permaneciendo en el cobre blster.

En el proceso de convertidores, se requiere de cal fina como insumo para el proceso.

Adems se necesita de un aporte importante de oxgeno tcnico, el cual consta deaproximadamente 95% de O2y aire de distribucin, generndose un enriquecimientodel aire de cerca del 70% de oxgeno promedio.

4.2.3. Afino y moldeo de nodos

Debido a que el cobre blster que se obtiene en la etapa anterior an se encuentra conimpurezas, y con materiales que poseen importante valor comercial como son el oroplata, hierro, arsnico, bismuto y antimonio, se realiza una nueva etapa de purificacindel cobre, que se define como refinado en hornos andicos.


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Al cobre blster obtenido se le incrementa su pureza en los hornos iniciando la etapade reduccin del nivel de oxgeno presente en el bao fundido. En algunos casos serealiza la inyeccin de gas natural fraccionado con vapor de aire, obtenindose unproducto con una ley del 99.6%. Al producto obtenido se le hace pasar posteriormentepor una rueda de moldeo de nodos producindose la solidificacin del nodo fundidopor contacto con el aire ambiente, obteniendo un nodo con una forma geomtricasemejante a una camiseta de mangas cortas extendidas, por lo que al producto finalse le denomina T-shirt, el cual posee ventajas en su manejo posterior.

Los nodos solidificados son depositados en estanques longitudinales de enfriamientocon agua, a travs de equipos especialmente diseados. Una vez que el nodo ya seencuentra enfriado, son sacados por un montacargas para ser depositados en un readedicada a su almacenaje.

Adicionalmente los gases de SO2que son producidos en el horno, se suman a los quese generan en los convertidores, donde se oxidan, obtenindose cido sulfrico enuna planta de doble absorcin. Las escorias que entrega el proceso son tratadas en un

horno elctrico, recuperando el cobre que posean. Posteriormente son enfriadas ygranuladas para utilizarlas como material estril.

En el horno de refinacin se trabaja secuencialmente en forma cclica (batch) y dondese pueden identificar las etapas de llenado, oxidacin, escoriado, reduccin y vaciado.Una vez que se realiza la carga del horno, se procede a iniciar la etapa de oxidacin,que genera la renovacin del sulfuro contenido en el blster. A este producto se leinyecta el bao fundido de aire enriquecido con oxgeno. En forma adicional seremueven las impurezas contenidas en el cobre blster, para lo cual se inyectanpequeas cantidades de cal a travs de toberas, lo que permite la formacin de unaescoria que se elimina por sangrado, siendo posteriormente recirculada.

En algunas fundiciones al cobre blster se le somete a un proceso diferente derefinacin en un horno basculante. Este proceso consiste en introducir troncos deeucaliptos, lo que permite que con la ignicin de stos se capte el oxgeno quecontiene el cobre blster como impureza, siendo transformado en anhdrido carbnico(CO2), posibilitando su liberacin a la atmsfera. El producto de este proceso sedenomina cobre RAF, refinado a fuego, que permite incrementar la pureza del cobrellegando hasta un 99,7%.

4.2.4. Electro-refinacin

Mediante la electro-refinacin se transforman los nodos producidos en el proceso defundicin a ctodos de cobre electroltico de alta pureza. El proceso tiene comoobjetivo la disolucin electroqumica de los nodos impuros, que provocan daos enlas propiedades elctricas y mecnicas del cobre, permitiendo que el metal sedeposite en forma selectiva, logrando una mxima pureza en los ctodos de cobre.Adems se podrn recuperar valiosos subproductos metlicos.

El proceso consiste en disponer en celdas electrolticas a los nodos obtenidos de lafundicin, que actan como electrodo positivo, separados por una placa inerte queacta como electrodo negativo (ctodo), siendo colocadas en forma alternada hastacompletar 30 nodos y 31 ctodos en cada celda. Estos electrodos se encuentransumergidos en una disolucin de sulfato de cobre denominada electrolito, donde alaplicar una corriente elctrica de bajo voltaje en se van disolviendo en forma selectivael cobre de los nodos dentro de la solucin, producindose cationes de cobre y


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electrones. Los electrones son conducidos hacia el ctodo a travs del circuito ysuministro de energa externo. En cambio, los cationes en la solucin comienzan aemigrar por procesos de difusin y conveccin hacia el ctodo. Posteriormente loselectrones y los iones se van recombinando en la superficie del ctodo para producir elcobre metlico que se deposita sobre el ctodo. El producto final posee una pureza del99.9999%, y se denomina ctodos ER.

El proceso en general tiene una duracin continua de 20 das, en el da 10, se extraenlos ctodos y se reemplazan por otros. Se examinan cuidadosamente para asegurar lacalidad, descartndose todos aquellos que tengan algn defecto. Los nodospermanecen otros 10 das ms hasta ser reemplazados por otros. En el da 20 sonnuevamente extrados los ctodos y se renuevan los nodos completando el proceso.

Los componentes que no fueron disueltos en el nodo, se van depositando en el fondode las celdas electrolticas. Este compuesto que se va formando se denomina comobarro andico. Es bombeado y almacenado para una posterior extraccin de suvalioso contenido metlico, que puede incluir plata, oro, selenio, paladio, platino.

4.3. HIDROMETALURGIA O SX-EW

El proceso de hidrometalurgia es constituido por las etapas de Lixiviacin, Extraccinpor Solventes y Electro-obtencin de cobre. Este proceso en el ltimo tiempo ha idotomando una gran importancia debido a que con esta tecnologa se permite explotaryacimientos que hace un tiempo atrs se consideraban econmicamente marginales.Debido a esto, se ha producido una reactivacin de la industria minera del cobre en elpas, por lo que existen una gran cantidad de proyectos futuros a realizar.

A continuacin se irn describiendo las diferentes etapas del proceso dehidrometalurgia.

4.3.1. Lixiviacin o disoluc in

La etapa de lixiviacin tiene como objetivo obtener el cobre de los minerales oxidadosque son sensibles al ataque de soluciones cidas. Esto se produce gracias a laaplicacin de una disolucin acuosa de cido sulfrico y agua obtenindose unasolucin de sulfato de cobre con baja ley. El material es generalmente obtenido atravs de las minas a rajo abierto

Para realizar el proceso de lixiviacin se requiere disponer de una gran superficie deapoyo de la pila donde se instala previamente un sistema de impermeabilizacin, endonde se monta un sistema de drenaje a travs de tuberas ranuradas que permitenacumular las soluciones que se infiltran en el material.

Para la etapa se requiere llevar el material resultante del chancado, a travs decorreas transportadoras, hacia el lugar donde se irn formando las pilas. En el trayectoal material se le ir introduciendo una primera irrigacin, con una solucin de agua ycido sulfrico. Esto se define como proceso de curado y tiene como objetivo iriniciando en el camino el proceso de sulfatacin del cobre contenido en los mineralesoxidados. Al trmino del recorrido el material es descargado mediante un gran equipo

esparcidor, que lo va distribuyendo en forma ordenada con la finalidad de formar un


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terrapln continuo de unos 6 a 8 metros de altura, el cual se define como pila delixiviacin.

En la parte superior de la pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersorescon la finalidad de cubrir toda el rea. A travs de este sistema, se comienza aintroducir lentamente una solucin cida de agua con cido sulfrico sobre lasuperficie de las pilas. La solucin acta rpidamente infiltrndose en la pila llegandohasta su base. El cobre contenido en los minerales oxidados se disuelve, formandouna solucin de sulfato de cobre, la cual es absorbida por el sistema de drenaje ytransportada a un sector de acumulacin, fuera sector de las pilas, a travs decanaletas impermeabilizadas.

El proceso de lixiviacin generalmente se realiza por 45 a 60 das, donde debieraextraerse mayormente la cantidad contenida de cobre lixiviable. El material resultanteque no contiene cobre, es arrastrado mediante correas transportadoras a botaderos.En algunos casos se realiza un nuevo proceso de lixiviacin para extraer el resto decobre.

En el proceso se obtienen soluciones de sulfato de cobre, que son transportados aestanques en donde se eliminan las partculas slidas que pudieran haber sidoarrastradas. Las soluciones de sulfato de cobre que han sido filtradas son conducidasa la planta de extraccin por solvente.

4.3.2. Extraccin por solvente (SX)

La etapa de extraccin por solventes es uno de los procesos ms efectivos yeconmicos que permiten concentrar, separar y purificar los metales valiosos que se

encuentran en las soluciones enriquecidas provenientes de procesos de lixiviacin. Ala solucin que proviene de la etapa anterior, se le libera de impurezas a travs de laseparacin selectiva de metales, que luego se recuperan mediante el proceso deelectro-obtencin. Lo anterior permite concentrar su contenido de cobre, mediante unaextraccin inica, para lo cual se utiliza un reactivo extractante orgnico, en un circuitocerrado y a contracorriente que permite extraer el cobre, obtenindose un electrolitocon alto contenido de cobre y limpio de todos los elementos indeseables.

El proceso consiste en una operacin de transferencia de masas, en un sistema dedos fases lquidas, que permite extraer el cobre de la solucin. Para esto se mezclacon una solucin de dos solventes inmiscibles, uno de los cuales es generalmenteacuoso y el otro un solvente orgnico como el kerosene, benceno, cloroformo, etc. En

la solucin, la resina absorbe los iones de cobre en forma selectiva, debido a queciertos reactivos qumicos orgnicos, poseen un alto grado de afinidad selectiva condeterminados iones metlicos, formando compuestos organometlicos y a su vez, nocuentan con una afinidad con iones contaminantes tales como iones de calcio, hierro,magnesio, etc. En la reaccin se obtiene el compuesto resina-cobre, en conjunto conuna solucin empobrecida en cobre, denominada refino.

El compuesto obtenido de resina-cobre es tratado con una solucin electrolito rica encido en forma independiente, originndose una descarga del cobre desde la resinahacia la solucin electroltica, lo que permite aumentar la concentracin del cobre enesta solucin. El producto obtenido se transporta hasta la planta de electro-obtencin.

El refino es una solucin estril respecto de iones metlicos y tiene un peso especficomayor al de la fase orgnica. Generalmente se puede reutilizar en el proceso de


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lixiviacin, pudiendo llegar a recuperar el cobre existente en las soluciones que seobtienen del proceso.

Entre el equipamiento con que cuentan generalmente en una planta de SX podemosencontrar lo siguiente:

Mezclador, el cual se encuentra relativamente profundo y tiene comofinalidad recibir por bombeo las fases acuosa y orgnica, realizando lamezcla y emulsin. Este mezclador de acuerdo con una configuracin yvelocidad rotacional definida, cuenta con un impulsor que evita elarrastre de la fase orgnica en la fase acuosa.

Sedimentador, es un equipo de gran rea y con poca profundidad. Esteequipo permitir separar las dos fases, para lo cual consta de unsistema de doble compuerta que posee por todo su ancho. En algunoscasos se realiza un aumento de la temperatura en la emulsin, cercanode 25C, con lo que permite mejorar la rapidez de la reaccin,

generndose una mejor separacin de fases.

Manguera distribuidora, que cubre el tramo que se encuentra entre elmezclador y el sedimentador. Su funcin principal es asegurar un flujolaminar.

Mezcladores tipo perfil bajo, estos equipos son formados por un cajnmezclador mltiple y un decantador que se encuentra en el mismo nivelque el mezclador. En el mezclador se ingresa la solucin acuosa enconjunto con el reactivo de extraccin, por medio de un agitador quebombea y mueve la mezcla mediante una turbina.

En figura 5 se muestra un ejemplo de una distribucin de una planta de extraccin porsolvente.

Figura 5: Ejemplo de planta de extraccin por solventes. Fuente: Radomiro Tomic.


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Adicionalmente, en la actualidad se estn realizando bastantes avances en lainvestigacin de la bio-lixiviacin, la cual consiste en la utilizacin de bacterias quecapturen el cobre existente en la disolucin en forma directa y con menor gastoenergtico.

4.3.3. Electrlis is o Electro-obtenc in (EW)

En esta etapa se desarrolla un proceso electrometalrgico mediante el cual serecupera el cobre disuelto en una solucin concentrada de cobre. El proceso deelectro-obtencin permite recuperar el cobre de una solucin electrolito concentradoproduciendo ctodos de alta pureza de cobre, con una ley del 99, 99%, los cualestienen un importante valor comercial.

En esta etapa, se enva la disolucin final producida en la etapa anterior, que cuentacon un alto contenido de cobre y limpia de impurezas, a unas celdas de electrlisis

donde se introduce energa elctrica, lo que genera que los iones de cobre presentesen la solucin se depositen en los ctodos, siendo un proceso diferente al electro-refino. Los ctodos resultantes que se obtienen por electro-deposicin o electro-obtencin se definen como ctodos Sx-Ew.

En la etapa de electro-obtencin la solucin electroltica que se encuentra en forma desulfato de cobre es llevada a unas celdas, que son estanques rectangulares, en cuyointerior cuentan con placas metlicas de 1 m2aproximadamente, que corresponden aun nodo y un ctodo, los cuales estn depositadas en forma alternadas y sumergidasen una solucin.

El nodo es una placa de plomo, aunque en algunos casos se ocupa acero inoxidable,

que cumple la funcin de polo positivo, siendo donde se introduce la corrienteelctrica. El ctodo es una placa de acero inoxidable y que corresponde al polonegativo donde sale la corriente. Estos electrodos se encuentran conectadosconformando un circuito por el que circula una corriente elctrica continua con unamuy baja intensidad.

Al introducir una corriente elctrica al cobre en solucin, que cuenta con un catin decarga positiva, es atrado por el ctodo con carga negativa, lo que origina unamigracin del cobre comenzando a adherirse partcula por partcula en su superficie enforma metlica.

Las cosechas de ctodos se realizan durante seis a siete das, tiempo en que gracias

al proceso de electro-obtencin se ha depositado el cobre con una pureza del 99,99%en ambas caras del ctodo, con un espesor aproximado de 3 a 4 cm y con un pesototal de 70 a 80 kg por ctodo. En cada celda se depositan unos 60 ctodos, loscuales al cosecharlos son lavados enrgicamente con agua caliente removiendoposibles impurezas de su superficie. Posteriormente son transportados a una mquinadespegadora, en donde se desprenden las hojas de ambos lados en forma mecnica,permitiendo reutilizar el ctodo limpio permanente, e integrndolo nuevamente al ciclodel EW. El material despegado del ctodo es embalado para su despacho ytransportado en camiones o en trenes hasta los puertos de embarque para suexportacin.


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5. SITUACIN DE LA MINERA DEL COBRE EN CHILE

La minera del cobre en Chile se ha ido constituyendo en una actividad ancestral,desarrollada en gran parte del territorio nacional, aunque se concentrapredominantemente en la zona norte del pas, lo que ha ido convirtiendo a Chile comoun reconocido pas minero. Esta importancia tambin se puede relacionar con eldesarrollo econmico del pas, generando cerca del 15 % del Producto Interno Bruto,tal como lo seala un estudio del ao 2009 que se muestra en figura 6.

En el pas se cuenta con una interesante cartera de proyectos de inversin en minera(cobre y oro), los que no se han visto significativamente afectados por la crisiseconmica, an cuando se han producido postergaciones y re-evaluaciones deproyectos, que permiten dar una tranquilidad al sector econmico.

Figura 6: Participacin por sectores en el PIB de Chile. Fuente INE.

La importancia alcanzada y el progreso consignado por la minera chilena se basa endiferentes factores entre los cuales podemos encontrar: calidad de sus recursos;magnitud de sus reservas y su ubicacin; existe un marco legal favorable, estable yseguro; cuenta con atractivas oportunidades para la inversin extranjera y grancapacidad de gestin minera; recursos humanos idneos para la operacin y servicios,sumados a una infraestructura de energa y vas de comunicacin terrestres ymartimas

En la actualidad, la situacin econmica-social de Chile se caracteriza por haberalcanzado un crecimiento econmico sostenido, el que se ha visto atenuado por ladesfavorable situacin econmica internacional. Este principal motor de desarrollo hasido el comercio exterior, un significativo ingreso de inversin extranjera en diversasactividades productivas y un bajo nivel de inflacin.

En el ltimo tiempo Chile se alza como pas lder en produccin y reservas de cobre,tal como se muestra en figura 7 y figura 8. La gran riqueza geolgica y condiciones deentorno cultural e institucional favorables a la inversin, consolidan una industria conun determinante aporte a la economa nacional, lo que se complementa con elpotencial interesante en otros metales (oro, molibdeno, plata) y minerales industriales(yodo, litio), segn se muestra en tabla 1.

PIB 2009 por Sector Eco nmicoAgropecuario y

silvcola; 2,6% Pesca; 0,8%

Minera (cobre); 14,8%

Otros Minerales; 2,1%

Manufactura; 13,1%

Electricidad, Agua y

Gas; 5,2%

Construccin; 8,2%Comercio; 9,7%

Transporte; 6,0%

Comunicacin; 2,0%

Servicios Financieros;

16,4%

Otros; 18,7%


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Figura 7: Produccin Mundial de Cobre por pas. Fuente US Geological Survey, Consejo Minero

Figura 8: Reservas de Cobre por pas. Fuente US Geological Survey, Consejo Minero

Produccin(2008)

PosicinMundial enProduccin

Participacin en laProduccin

Mundial

Participacin enlas Reservas

MundialesMinera Metlica

Cobre(TM) 5.330.300 1 34,2% 29,1%

Molibdeno (TM) 33.686 3 15,3% 12,8%

Renio (TM) 27,6 1 48,4% 52%

Plata(TM) 1.396 5 7,1% N.D.

Oro (TM) 38,9 15 1,8% 4,3%

Minerales Industriales

NitratosNaturales (TM)

1.157.582 1 100% 100%

Carbonato deLitio (TM)

52.519 1 53% 27%

Yodo (TM) 15.503 1 61,6% 60%

Tabla 1: Participacin de Chile en la minera del mundo, Fuente: WBMS, USGS.

Produccin Mund ial de Cobre por pas

Estados Unidos; 8,0%

Australia; 6,0%

Canada; 3,0%

Chile; 33,0%

China; 6,0%

Indonesia; 6,0%

Kazakhstan; 3,0%

Mexico; 2,0%

Peru; 6,0%

Polonia; 3,0%

Rusia; 5,0%

Zambia; 4,0%

Otros Paises; 13,0%

Reservas de Cobre p or pas

Otros Paises; 13%

Zambia; 0%

Rusia; 4%

Polonia; 5%

Peru; 12%

Mexico; 7%

Kazakhstan; 3%Indonesia; 6%

China; 6%

Chile; 30%

Canada; 2%

Australia; 5%

Estados Unidos; 7%


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5.1. PROCESOS Y OBTENCIN DE PRODUCTOS COMERCIALES DE COBRE

Tal como se ha mostrado en captulos anteriores existen diferentes tecnologas en losprocesos que se asocian a productos comerciales del cobre y sus derivados. Estosproductos intermedios podrn ser comerciables directamente segn disponga laminera como negocio, o en su defecto pueden seguir la cadena de produccin para laobtencin de ctodos con un mayor valor comercial, implicando una mayor inversin.Los diferentes productos comerciales y sus procesos se muestran en figura 9.

Figura 9. Procesos y productos comerciales del cobre.

MINA RAJO MINASUBTERRANEA

SULFUROS MINERALESLIXIVIABLES

LX /SX /EWCONCENTRADORA

Mineral Procesado

CONCENTRADOFino Exportable

CATODO ELECTRO-OBTENIDO (EO)

FUNDICION

BLISTER / RAF /ANODOS

REFINERIAELECTROLITICA

CATODO ELECTRO-REFINADO (ER)


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5.1.1. Procesos hasta la obtencin de ctodo electro-refinado (ER)

El proceso comienza con la extraccin de mineral sulfurado que ser el encargado dealimentar la fase de concentracin. Esta extraccin puede ser obtenida de minas a rajoabierto o subterrneas. En esta etapa el contenido de cobre en el mineral oscila entre0,5% y 2% de su peso.

El material sulfurado obtenido se hace pasar por el proceso de concentracin,obtenindose un producto comercial llamado concentrado de cobre. Es posiblerecuperar entre un 80% y 90% del cobre contenido en el mineral en este proceso. Elcontenido de cobre en el concentrado comercial generalmente oscila entre 25% y 35%de su peso.

Una vez que se obtiene el concentrado se hace pasar el material por una fundicin deconcentrado, obtenindose un producto de cobre llamado blster o nodo de 99,5% deconcentracin. El grado de recuperacin en las fundiciones pueden llegargeneralmente cerca de un a 97%.

El material con un gran grado de concentracin de cobre, se hace pasar por unproceso de electro-refinacin de los nodos, obtenindose un ctodo electrorefinado(ER) con un 99,99% de cobre. En este proceso permite recuperar el 99% del cobreque se encuentra contenido en el nodo.

5.1.2. Proceso hasta la obtencin de ctodo electro-obtenido (SxEw)

El proceso comienza con la extraccin de mineral lixiviable que alimentar la fasehidrometalrgica. Esta extraccin puede ser obtenida de minas a rajo abierto o

subterrneas.

El mineral lixiviable se hace pasar por un tratamiento hidrometalrgico del mineral, atravs de un proceso continuo que comprende diferentes etapas: lixiviacin, extraccinpor solvente (Sx) y electro-obtencin (Ew), con la finalidad de obtener un ctodoelectro-obtenido (SxEw) con un grado de concertacin de 99,99% de cobre. Seobtienen recuperaciones de cobre contenido en el mineral cercana al 75%, siendo enlas operaciones run off mine la recuperacin an ms baja.

5.2. SITUACIN DE LA DEMANDA DE COBRE

El precio del cobre ha ido en aumento en los ltimos aos, al finalizar el ao 2010, elprecio del cobre en la Bolsa de Metales de Londres alcanz un promedio de US$3,42la libra, precio que fue superior en 46% respecto al promedio del ao 2009. En el 2011el precio estuvo cercano al US$4.01 la libra posicionndose como el mayor valor anualnominal de la historia, durante lo que va del 2012 se tiene un promedio levementeinferior cercano a los US$3.79 la libra.

El buen comportamiento mostrado por el precio del metal se puede explicar por lacorrelacin directa con la depreciacin del dlar en los mercados internacionales. Peroms all de los efectos financieros, el aumento se puede atribuir a que la oferta no hasido capaz de seguir el vigoroso ritmo de la demanda.


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Otra explicacin de este aumento de precios se debe a las renovadas seales deestabilidad en el consumo por parte de algunas economas europeas, as comotambin, la resiliencia con que China ha enfrentado las medidas adoptadas por suGobierno para enfriar la economa, que fue propiciada principalmente por los estmulosfiscales, lo que se refleja en una inesperada fortaleza de la demanda aparente porcobre.

Las perspectivas de las economas emergentes de Asia, donde destacan no sloChina, sino que adems pases como Corea, India y Singapur sugieren una expansincontinuada y sostenible. La exportacin de cobre de Chile est predominadaprincipalmente por el mercado Asitico, de ah la importancia de la estabilidad depases como China. En figura 10 se muestra la distribucin de la exportacin de cobrede Chile al mundo.

Figura 10: Destino de exportaciones de Cobre de Chile .Fuente US Geological Survey, Consejo Minero

Histricamente los precios del cobre siempre estn relacionados con los contextosinternacionales, durante los aos sesenta, el contexto estaba marcado por la voluntadde los gobiernos de los pases en desarrollo de controlar sus respectivas economas yms particularmente sus recursos naturales. Esto se reflej en una ola denacionalizaciones de las grandes empresas mineras en varios pases del mundo, enparalelo a unas tasas de crecimiento altas y sostenidas desde la segunda guerramundial. Todo esto implic un perodo una alta demanda por cobre, la cual se disparen 1961 debido a la guerra de Vietnam, coincidiendo adems con importantes huelgasen los principales pases productores, contribuyendo a la reduccin de inventarios apartir de 1963. De esta manera, la congruencia de los distintos factores de laeconoma mundial marc una tendencia en los precios, los que tuvieron uncomportamiento alcista durante gran parte de esa dcada, en la figura 11 se muestrala curva histrica de los precios del cobre.

Destino de exportaciones de Cobre de Chile

Europa; 24,60%

America; 14,89%

Asia; 60,29%

Otros; 0,22%


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Figura 11: Grfico: Evolucin Precio Real del Cobre. Perodo 1913-2010. Fuente: Cochilco.

La demanda de cobre refinado alcanz 19,18 millones de TM en 2010 (+5,9%); esta

alza se habra producido por la recuperacin en el consumo de los principales pasesconsumidores de cobre y la consolidacin de los pases emergentes. A pesar de queChina slo sube un 4,7%, esto se traduce en un aumento de casi el 40% del consumototal, con 7,5 millones de toneladas.

En cuanto a la oferta de refinados, durante el ao 2010 se estima que sta habraexhibido un incremento de 3,1% respecto al ao anterior. Parte de este crecimiento seexplicara por el aumento en la produccin de cobre secundario.

En tanto, la produccin chilena de mina para el ao 2010, habra totalizado 5,4millones de TM, lo que equivale a un aumento de 0,4% respecto a 2009. Para el ao2012, se espera que sta alcance cerca de 5,84 millones de Toneladas mtricas decobre fino (TMF) 1.

Con respecto al cobre no refinado, durante el ao 2010 la produccin de cobre fundidoprimario habra alcanzado a 12.494 miles de TMF, lo que representa una cada de1,5% con respecto al ao anterior. Esta cada tiene su explicacin en las escasez deconcentrados que se ha visto en el mercado, los problemas asociados al manejo delcido sulfrico y otras dificultades de carcter operativo.

En el caso de los concentrados, durante el ao 2009 la produccin tuvo un crecimientomarginal, que sin embargo habra servido para revertir la baja experimentada en 2008.Para el 2010 la produccin se habra ubicado levemente por sobre lo esperado, con un

crecimiento de 1,3%, para llegar a 12.827 miles de TMF1.

5.3. DEMANDA ENERGTICA DE LA MINIERA DEL COBRE

La minera del cobre es uno de los sectores econmicos con mayor demanda deenerga elctrica en Chile, transformndose en uno de sus insumos estratgicos. Esteconsumo intenso de energa, tanto de combustibles como elctrica, tuvo una evolucinen el perodo 1995 2010 que fue en aumento, relacionndola con la produccin decobre comercial.

1 Mercados e Insumos Estratgicos para la minera en chile COCHILCO, Comisin Chilena del Cobre, 2010.


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En los registros histricos de consumo elctrico que se tienen desde el ao 1995, laminera del cobre fue incrementando su consumo directo de energa global(electricidad y combustibles), a una tasa del 6,2% anual, alcanzando el ao 2010 unconsumo de 129,6 Tera Joules. En cambio la produccin de cobre slo creci al 5,3%en el mismo perodo, debido a su modesto crecimiento desde el ao 2006 en adelante.

La gran demanda de electricidad genera el 81,9% de las ventas de electricidad en elSistema Interconectado del Norte Grande (SING), y el 19,1% en el SistemaInterconectado Central (SIC), lo que equivale al 34,9% de las ventas globales enambos sistemas, tal como se muestra en la tabla 2. Los proyectos situados en la zonanorte de Chile correspondientes a la I y II Regin se abastecen del SING y los situadosen las restantes regiones se abastecen del SIC.

Sist ema 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

SING (GWh)

Consumo Minera Cu 7.589 7.933 8.822 9.431 9.604 9.883 10.700 10.870 11.646 11.298

Ventas SING 8.991 9.482 10.480 11.240 11.560 12.029 12.674 13.219 13.656 13.792

Part ic ipacion Min Cu (%) 84,4% 83,7% 84,2% 83,9% 83,1% 82,2% 84,4% 82,2% 85,3% 81,9%SIC (GWh)


Ventas SIC 29.144 30.335 32.076 34.602 35.929 38.231 39.964 39.580 39.401 41.061

Part ic ipacion Min Cu (%) 16,1% 17,7% 17,7% 18,0% 17,6% 17,1% 17,7% 17,5% 18,0% 19,1%

PAIS (GWh)


Ventas PAS 38.135 39.817 42.556 45.843 47.489 50.261 52.638 52.799 53.057 54.853

Part ic ipacion Min Cu (%) 32,2% 33,4% 34,1% 34,2% 33,5% 32,7% 33,8% 33,7% 35,3% 34,9%

Tabla 2: Participacin de la minera del cobre en el consumo elctrico nacional. Fuente: COCHILCO(Consumo minera Cu) y CNE (Energa vendida en cada sistema, excluyendo Aysn y Magallanes)

En grfico12 se muestra la evolucin histrica en el consumo de electricidad por partede la minera del cobre desde 1975 hasta el ao 2010. En este caso la produccinanual de cobre corresponde al total de productos comerciales (Concentrados, Blster,RAF, Ctodos ER y Ctodos SxEw), expresado en cobre fino contenido.

Figura 12: Consumos de energa de la minera del cobre 1995-2010, Fuente: INE, en base a Informe

Consumos de Energa de la minera del Cobre de 2001-2010


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Segn muestra el grafico el consumo global de energa hasta el ao 2005 creci atasas menores que la produccin de cobre, lo que se reverti desde el ao 2006generndose un aumento significativo en el consumo energtico, particularmente en eluso de combustibles, debido a un cambio estructural de la minera donde el consumoelctrico fue aumentando su participacin debido a un mayor empleo en diversasaplicaciones, por razones econmicas, medioambientales y tecnolgicas. En el ao2010 se report un consumo energtico menor que el ao 2009, teniendo unaproduccin de cobre similar en los dos aos, debido a las medidas de eficienciaenergtica que est realizando la industria minera.

Entre de las causas que explican el cambio de tendencia en los aos recientes sedebe al estancamiento en el nivel global de produccin de cobre, en el deterioro de losfactores minero metalrgicos en la mayora de los yacimientos en explotacin y lasituacin en el abastecimiento elctrico afectado por la menor disponibilidad de GasNatural, lo que llev a reutilizar ms combustibles en las operaciones mineras.

Otro elemento que se debe considerar al evaluar el aumento que ha experimentado laintensidad de uso de energa en esta dcada en la minera, se explica por unadiversidad de factores entre los cuales podemos encontrar: el envejecimiento de lasminas provocando baja de la calidad del cobre debido a la disminucin de su ley (verfigura 13); un aumento de la dureza de los minerales; aumento de las distancias deacarreo y cambios en la cartera de productos comerciales y tecnolgicos. Debido aestos factores que condicionan el yacimiento minero, se pronostica que en losprximos aos el sector de la minera del cobre va a seguir experimentando unaumento en la intensidad de uso de energa.

Figura 13: Leyes de cobre. Fuente US Geological Survey, Consejo Minero 2009

Uno de los factores que permitieron atenuar la subida de los consumos energticos enel ltimo tiempo, fueron los cambios tecnolgicos en las fundiciones impulsados pornormativas de carcter ambiental, generndose principalmente una disminucin deluso de combustibles.

En Figura 14 se muestra la variacin de la cartera de productos comerciales de cobrehacia productos ms refinados, produciendo un crecimiento en la produccin dectodos SX, lo que fue generando una subida de los consumos energticos.


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29

Figura N 14 Cartera de Productos Comerciales de Cobre. Fuente Codelco.

5.4. PROYECCIN DEL CONSUMO ENERGTICO.

En los prximos aos se prev una mayor incertidumbre respecto a la demanda deenerga elctrica, la cual est dada por la entrada en operacin de los proyectos de laminera del cobre, cuyas fechas nunca se conocen con precisin y algunos de ellospueden sufrir demoras no previstas.

Debido a esto, la industria minera realiz estimaciones del consumo energtico hastael ao 2020, basndose en los perfiles de produccin base estimadas para lasoperaciones vigentes y por los perfiles de produccin que aportaran los proyectos

mineros que probablemente se materializaran en el perodo.Se estima que la produccin de cobre mina en el SING crecer de los 3,66 millones detoneladas de cobre fino del ao 2010 a cerca de 4,3 millones de toneladas el ao2020, de las cuales un 33,2% corresponder al aporte de los nuevos proyectos,principalmente de concentrados. Para el mismo perodo, en el SIC (SistemaInterconectado Central) la produccin crecer desde 1,73 a 2,85 millones de toneladasde cobre fino, con aporte del 36,6% de los nuevos proyectos, fundamentalmente deconcentrados. Para las fundiciones y refineras electrolticas se proyectan aumentosmarginales de produccin.

Con esta estimacin de la produccin de cobre, se cree que hacia el ao 2020 la

minera del cobre demandar del orden de 34,36 TWh, lo que significa un aumento del79,4% comparado con el consumo del ao 2010, con una tasa de crecimientoequivalente a un 6,0% anual en el perodo 2010-2020, tal como se muestra en figura15.

La informacin que actualmente se disponible para el perodo 2021-2025, tiende aindicar que aunque no se considere los aportes de proyectos desconocidos, laproduccin potencial esperada se sita por sobre la produccin actual en un milln detoneladas. Este crecimiento se basa en el aumento de la produccin de concentradosmientras que la participacin de ctodos SX-EW disminuira en forma importante,debido a la menor disponibilidad de recursos lixiviables.

AO 2001

Concentrado;

36%

OtrosRefinados;

7%

Ctodos SX;32%

Ctodo s ER;

25%

AO 2010

Concentrado;33%

Otros

Refinados;9%

Ctodos SX;

39%

Ctodos ER;

19%


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30

Figura 15: Proyeccin al ao 2020 del consumo elctrico en la minera del cobre (Tera Watts-hora),Fuente Cochilco.

Viendo el grafico se puede distinguir que la mayor demanda proyectada la concentra elSING. En este sistema, el ao 2010 se obtuvo un consumo de 11.298 GWh, querepresent un 59% del consumo elctrico total de la minera del cobre. Para el ao2020 se espera que se incremente hasta cerca de los 18.301 GWh el consumoelctrico, con una tasa de crecimiento anual de cerca del 4,9% en el perodo, lo que

implica que su participacin disminuir con respecto al consumo nacionalrepresentando cerca de un 53,3%.

En el SIC se proyecta una tasa de crecimiento del 7,4 %, pasando de 7.854 GWh delao 2010, equivalentes a un 41% del consumo elctrico de la minera del cobre, acerca de 16.063 GWh en el ao 2020, lo que implicara subir su participacin al 46,7%del consumo minero del sector cuprfero esperado para el ao 2020.

Entre las explicaciones de este crecimiento del consumo de la demanda en el cortoplazo se debe al crecimiento de las operaciones actuales de la minera del cobre. En elcaso de la proyeccin al mediano plazo se reflejar la demanda de los nuevosproyectos que irn entrando en operacin durante el perodo en estudio, ya que lasactuales operaciones irn presentando una apreciable declinacin. La estimacin parael ao 2020, considera la puesta en marcha de los nuevos proyectos que explicaran laparticipacin de la minera en el 31,2% de la demanda en el SING y el 33,7% del SIC.

5.4.1. Consumo elctrico proyectado por tipo de operacin mineras

Las proyecciones de los consumos elctricos en la minera del cobre por tipo deoperacin se realizan en base al consumo base que interfieren en la produccin deconcentrados de cobre y ctodos SxEw y las operaciones de fundicin y refineraelectroltica, y adems comprende a las nuevas operaciones mineras que entraran enmarcha en el perodo en estudio.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

SING 11,30 12,47 12,93 13,46 14,42 15,21 16,22 17,17 18,12 18,14 18,30

SIC 7,85 8,45 9,24 10,23 11,49 12,36 12,72 13,00 14,55 15,44 16,06

PAIS 19,15 20,92 22,17 23,69 25,91 27,57 28,94 30,17 32,67 33,58 34,36

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020


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En los estudios del consumo elctrico por parte de la minera del cobre no estconsiderada la energa elctrica que se requiere para el tratamiento de agua del mar ysu impulsin a las faenas mineras que la empleen, el cual ira siendo un factor cadavez ms importante en trminos de consumo.

Para el caso del sistema interconectado SING, tal como se muestra en la tabla 3 seproyecta una fuerte demanda de energa elctrica en el corto plazo, en el ao 2013 seestima el consumo en torno a las 13 mil 400 GWh, un incremento de ms de 1.600GWh comparado con el consumo en el SING el ao 2010, este aumento se debeprincipalmente al empuje que generan las actuales operaciones.

En el periodo comprendido entre los aos 2014-2018 se generar una alta demandadebido a que emergen con gran dinamismo los nuevos proyectos que se estnplanificando poner en marcha, en conjunto con las operaciones actuales que semantienen estables, lo que llevar a situar la demanda en un nuevo nivel en torno alas 18 mil GWh.

En la ltima etapa de la dcada nos encontraremos con una declinacin de lasactuales operaciones mostrando una disminucin de la demanda elctrica,particularmente por la disminucin de las operaciones de Lixiviacin (Ctodos SxEw),compensada con los mayores requerimientos de los proyectos.

Tabla 3: Proyeccin de consumos de energa elctrica en el SING por tipo de operaciones. FuenteCochilco.

En la proyeccin de consumo elctrico para el SIC, tal como se muestra en tabla 4 acorto plazo tendr un importante y sostenido crecimiento del consumo elctricominero, donde tenemos que en el ao 2013 los nuevos requerimientos de lasoperaciones actuales explicaran un aumento de 2.300 GWh sobre el consumo del ao2010.

Hacia fines del ao 2020 comenzarn a verse reflejados los requerimientos de losnuevos proyectos que impulsarn el consumo global en el SIC en torno a las 16 milGWh.


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Tabla 4: Proyeccin de consumos de energa elctrica en el SIC por tipo de operaciones. FuenteCochilco.

Este mayor incremento en el SIC proviene de la zona norte, ms precisamente de laregin de Atacama, lo que incrementar significativamente el consumo en el reaNorte del SIC.

5.5. CONSUMO DE ENERGA COMO COMBUSTIBLES Y MATRIZ ENERGTICANACIONAL

La participacin promedio de la minera del cobre en el consumo total final de energadel pas en ao 2010 fue de un 9%. Por tipo de energa, las empresas del sectorconsumieron en el ao 2010 un 35% del total de la energa elctrica consumida por elpas y slo un 7% del total de combustibles.

A raz de la crisis de abastecimiento de gas natural en el ao 2003, producida por elcorte de suministro de Argentina, se produjo un drstico cambio en la matriz para lageneracin elctrica. En figura 16 se muestra la capacidad instalada y la generacinde la matriz energtica del ao 2010 en Chile.

Figura N 16: Matriz energtica de Chile. Fuente Corporacin Chilena de Energa Nuclear.

Petrleo; 12%

Eolica; 1%

Biomasa; 1%

Hidrulica ERNC;

1%

Hidrulica ; 35%Carbn; 30%

Gas Natural; 20%

Generacin 58.287 GWh

Petrleo, 16%

Eolica, 1%

Biomasa, 1%

Hidrulica ERNC, 1%

Hidrulica , 35%Carbn, 17%

Gas Natural, 29%

Capacid ad i nstalada 14.878 MW


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En la minera del cobre se ha producido un incremento en los ltimos aos de losconsumos de combustibles y electricidad, tanto en valores totales como por losconsumos unitarios de tonelada de cobre fino producido. Entre las causas de esteaumento se encuentran el rea de extraccin minera y el tratamiento de mineraleslixiviables. Los consumos unitarios totales de energa del rea mina se hanincrementado a una tasa anual de 5% en los ltimos 10 aos debido a las bajas en lasleyes de los minerales producto del envejecimiento de las minas.

La explotacin minera en el ao 2001 lleg a consumir el 57% de los combustiblesutilizados por la minera, lo que fue incrementndose hasta llegar a alcanzar un 71%en el ao 2010.

En figura 17 se muestra la comparacin de combustibles consumidos directamente enlos procesos de la minera del cobre. Se puede ver que en el ao 2010 los principalescombustibles utilizados son el petrleo Diesel (78,7%), Enap 6 (14,3%) y Gas Natural(5,3%), sumados a un aporte marginal de otros tipos de combustibles como son elcarbn, kerosene, butano, gas licuado y gasolinas.

Figura N 17: Combustibles Consumidos por la Minera del Cobre. Fuente Instituto Nacional deEstadstica

5.6. EMISIONES GASES DE EFECTO INVERNADERO (GEI) DE LA MINERIADEL COBRE

Los efectos de los GEI estudiados por la minera del cobre se concentran en lasemisiones de CO2, CH4, y N2O puesto que stos son los ms relevantes, y se hancalculado solamente las emisiones directas de GEI que corresponden a aquellasgeneradas por la combustin de combustibles fsiles (petrleo, nafta, carbn, gasnatural) en las faenas mineras o el usado en transporte por los vehculos de dichasoperaciones.

En Figura 18 se muestra las emisiones directas de gases de efecto invernadero,medidas en trminos de CO2equivalente, que ha generado la industria de la mineradel cobre donde se muestra el incremento producido entre los aos 2001-2010,producto de la utilizacin directa de combustibles en sus faenas. El aumento

observado de emisiones GEI directas pasa de los 2,91 TM CO2 producidos el ao

2001

Nafta; 0,6%

Carbon; 0,4%

Gasolina; 0,8%

Diesel; 62,7%

Enap 6; 27,9%

Kerosen e; 0,9%

Gas Natural; 6,3%

Gas Licu ado; 0,5%

2010

Diesel; 78,7%

Gas Natural; 5,3%

Gas Licuado ; 0,3%Kerosene; 0,6%

Enap 6; 14,3%

Carbon; 0,5%

Gasolina; 0,2%


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2001 a los 4,33 millones de TM CO2equivalente en el ao 2010, lo que representa unincremento cercano al 50%.

Figura 18: Evolucin de las Emisiones Directas Totales de GEI de la Minera del Cobre en millones de TMCO2. Fuente: Corporacin Chilena del Cobre.

En mismo periodo de aos existi un aumento de la energa consumida comocombustibles por parte de la minera del cobre cercano al 56%, por lo que se explica la

directa relacin con el incremento en las emisiones de GEI respectivas debido alaumento del uso de combustibles. En el caso del ao 2010 se reverti la tendencia ala alza de emisiones de GEI, esto se produce principalmente debido al endurecimientode las normativas medioambientales.

En Figura 19 se desglosan los resultados de las emisiones de GEI por rea deproduccin. En el grafico se puede observar la evolucin de las emisiones GEI directastotales por rea del proceso, donde la principal rea generadora de emisiones es lamina rajo (que es el rea con uso ms intensivo de combustibles) seguida de lejos porla fundicin, el tratamiento de minerales lixiviables y los servicios.

A su vez, las reas que cuentan con menores emisiones directas de GEI son la mina

subterrnea y la concentradora. En el proceso de extraccin, la mina subterrneapresenta menores emisiones de GEI que la mina rajo, esta diferencia se produce yaque en la mina subterrnea se extrae directamente mineral, y lo hace con un mtodode explotacin que se basa en el uso de la fuerza de gravedad. En cambio en laminera de rajo, se deben movilizar grandes cantidades de lastre o material estril parapoder acceder al mineral con ayuda de maquinaria pesada consumidoraprincipalmente de combustibles.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

EMISION DE CO2 POR AO

TM CO2


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Figura 19 Comparacin Emisiones Directas Totales de GEI por rea de Produccin en Millones de TMCO2.Fuente: Cochilco

Los bajos niveles de emisiones directas de GEI de la concentradora comparados conlos otros procesos, se debe a que el consumo de energa en esta rea ocupamayoritariamente la energa elctrica (98%) en los procesos de molienda del material,por lo que su contaminacin se realiza en forma indirecta.

En general, tal como se puede ver en figura 19 las emisiones totales por rea deproduccin los GEI aumentan en el perdi 2001-2010, salvo en los procesos defundicin y refinera. En el caso de fundicin la baja de emisiones en estos procesosse debe a cambios tecnolgicos en el rea de fusin de concentrados impulsados porel endurecimiento de la normativa ambiental que oblig a introducir cambiostecnolgicos de los hornos, lo que implic una reduccin en el uso directo decombustibles y su reduccin de emisiones. Para el caso de la rea refinera el motivoprincipal de esta disminucin es la detencin del horno de fusin de la refinera deChuquicamata lo que provoc una disminucin de los consumos de combustibles.

En las minas de rajo abierto se produce un aumento de las emisiones directas de losGEI debido a un incremento en el consumo de combustible. Este aumento se explica

ya que las nuevas minas que han entrado en operacin en la ltima dcada son derajo abierto y por un envejecimiento de las minas existentes, lo que genera una bajaen las leyes de los minerales, mayor dureza de los minerales y un aumento de lasdistancias de acarreo, lo que implica un mayor uso de combustible y por tanto mayoresemisiones directas de GEI.

En los de tratamientos de los minerales lixiviables por la va hidrometalrgica, quecomprenden los procesos de lixiviacin, extraccin por solventes y electro-obtencin,han incrementado sus emisiones directas de GEI en la ltima dcada en un 82%,pasando de los 0,24 del ao 2001 a los 0,44 millones de TM CO2 en el ao 2010. Esteaumento se debe a que existi un incremento en el consumo de combustibles en estarea de produccin debido principalmente a un importante crecimiento en la

produccin de cobre a partir de minerales lixiviables en el perodo.

1,44

2,84

0,04 0,05 0,04 0,04

0,68 0,52

0,10 0,060,24

0,44 0,37 0,38

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Mina

Rajo

MinaSubter

rnea

Concentradora

Fundacin

Refinera

LX-SX-EW

Servicios

2001

2010


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En el caso de las reas mina subterrnea, concentradora y servicios prcticamente semantienen las emisiones directas de GEI en la ltima dcada.

5.7. COEFICIENTES UNITARIOS POR PROCESO

Con la informacin recopilada de las empresas de la gran minera que contemplancerca del 97% de la produccin total del cobre en Chile, existen coeficientes unitariosde consumo elctrico por unidad de cobre producido en cada rea de proceso,permitiendo determinar los coeficientes de energa consumida por cada tonelada dematerial tratado en la respectiva etapa.

A continuacin se muestran los coeficientes entregados del consumo de combustiblespor reas por tonelada de cobre fino (TMF) en el periodo 2001 al 2010.

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Mina Rajo(MJ/TMF en mineral) 4.307,9 4.595,0 4.446,4 4.442,4 4.196,4 4.465,0 5.119,6 5.634,4 6.764,3 6.217,7

Mina Subterrnea(MJ/TMF en mineral) 947,0 1.069,7 1.129,0 1.006,0 1.333,1 1.563,9 1.808,5 1.297,6 1.530,1 1.092,5

Mina (1)(MJ/TMF en mineral) 3.808,4 4.076,9 3.964,4 3.932,9 3.799,9 4.084,6 4.702,9 5.186,4 6.155,9 5.705,9

Concentradora(MJ/TMF en concentrado) 200,4 188,8 203,4 176,2 215,8 185,4 188,6 233,4 238,6 206,4

Fundicin(MJ/TMF en nodos) 6.063,7 5.275,1 5.087,8 4.699,8 4.965,3 4.827,9 4.964,9 5.170,3 4.531,4 4.679,5

Refineria

(MJ/TMF en ctados ER) 1.284,2 1.378,4 1.401,7 1.475,2 1.751,7 1.603,7 1.504,0 1.195,1 1.097,3 869,1LX/SX/EW(MJ/TMF en ctados SX-EW) 2.278,9 2.329,4 2.620,6 2.669,1 2.905,5 2.893,8 3.094,6 3.080,1 3.003,1 3.185,1

Servicios(MJ/TMF total producido) 357,7 377,0 510,8 318,6 278,3 280,0 266,1 256,7 366,9 367,8

Tabla 5: Coeficientes Unitarios de Consumo de Combustibles por reas (por tonelada de fino en elproducto de cada etapa). Fuente: Cochilco.(1) Promedio ponderado de los Coeficientes Unitarios de Mina Rajo y Subterrnea.

En el rea de servicios se entiende a las labores de apoyo de aquellos consumoselctricos en las faenas que no son asignables a un rea productiva.

Los coeficientes unitarios de consumo elctrico por unidad de TMF en cada procesose indican en la siguiente tabla 6.


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2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Mina Rajo(MJ/TMF en mineral) 445,0 485,5 544,2 585,6 639,7 614,3 619,9 654,8 731,5 627,1

Mina Subterrnea(MJ/TMF en mineral) 1.248,3 1.337,3 1.394,5 1.257,9 1.558,5 1.693,5 1.692,3 2.099,4 1.971,5 2.012,9

Mina (1)(MJ/TMF en mineral) 570,4 618,3 673,5 689,1 770,0 758,5 757,3 808,2 878,1 772,4

Concentradora(MJ/TMF en concentrado) 6.111,8 6.881,7 7.135,3 6.942,7 7.240,9 7.424,6 7.862,7 8.208,5 9.055,5 8.945,6

Fundicin(MJ/TMF en nodos) 3.494,1 3.694,0 3.792,0 3.836,2 3.771,7 3.778,7 3.887,1 3.692,1 3.531,9 3.741,0

Refineria(MJ/TMF en ctados ER) 1.245,4 1.243,4 1.238,1 1.276,8 1.269,9 1.233,4 1.221,2 1.285,1 1.254,8 1.311,2LX/SX/EW(MJ/TMF en ctados SX-EW) 9.542,5 9.974,0 10.221,9 10.429,0 10.082,3 10.128,7 10.479,6 10.702,3 10.295,8 10.633,8

Servicios(MJ/TMF total producido) 524,8 556,0 500,3 515,9 576,1 502,5 443,2 558,0 615,4 679,7

Tabla 6: Coeficientes Unitarios de Consumo Elctrico por reas (por tonelada de fino en el producto decada etapa). Fuente: Cochilco.(1) Promedio ponderado de los Coeficientes Unitarios de Mina Rajo y Subterrnea.

Revisando los antecedentes de la participacin en el consumo total de energa decada una de las reas en el ao 2010 definidas del proceso de produccin, se puedever que mientras la explotacin minera gasta un 88% de su consumo total comocombustibles, en el rea de concentracin el consumo de energa elctrica es de un98% del total.

En el rea de fundicin, a contar de los primeros aos de la dcada del 90 se

experimentaron profundos cambios tecnolgicos impulsados por medidas ambientales,lo que implic una disminucin en su consumo unitario de energa. Debido a esto, elrea de fundicin entre 1995 y 2010 disminuy su participacin relativa en el consumototal de energa del sector desde un 31,5% a un 10%, siendo que la produccin delrea tuvo un increment en promedio en el mismo perodo de un 21%. Es posible irbajando aun ms los consumos unitarios de energa del rea fundicin, pero serequiere nuevos cambios tecnolgicos.

La explotacin minera fue incrementando su participacin de consumo de energacomo combustibles en la ltima dcada, esto se debe principalmente a que las nuevasminas que han entrado en operacin en el perodo son de rajo abierto, por lo que amedida que avanza la explotacin de este tipo de minas, se van produciendo mayores

distancias y pendientes de acarreo de mineral, por lo que adems van aumentando losmateriales estriles, producindose un aumento de consumo de combustibles. En elperodo 2001-2010, los consumos de energa como combustibles en la mina seincrementaron en 67% mientras que la energa elctrica tambin aument en 74%,principalmente debido al uso de correas transportadoras.

En el consumo elctrico de la minera destacan los procesos de concentracin deminerales sulfurados y el rea de tratamiento de minerales lixiviables, que cuentan conun importante incremento en la ltima dcada. Este incremento se produce por unaumento en la produccin de cobre a partir de este tipo de minerales en las ltimasdcadas.

El bombeo de soluciones en la etapa de lixiviacin y extraccin por solvente, y laelectro-depositacin, constituyen etapas del procesamiento hidrometalrgico que son


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38

consumidoras de una importante cantidad de electricidad, siendo su participacin en elgasto elctrico total de la minera de un 38% en el ao 2010.

En Figura 20 se muestra la evolucin de coeficientes unitarios de consumo de energapor reas de procesos. En el grfico podemos ver que los coeficientes unitarios deconsumo de combustibles y energa elctrica aumentan en todas las reas,principalmente en los procesos de mina y concentradora.

Figura 20. Consumos Unitarios de Energa por rea de Produccin Fuente: Corporacion Chilena delCobre.

6. ESTUDIO DE LA NORMATIVA Y APLICACIN EN EL SECTOR MINERO

Debido a la importancia de los consumos energticos en la minera explicadosanteriormente, es necesario que en la industria se realice una efectiva gestin de laenerga siendo un tema crucial para el xito de cualquier proyecto futuro, considerandolas dificultades actuales de contar con diferentes fuentes energticas. Es por esto queun Sistema de Gestin de la Energa permitira un uso eficiente, ahorrando costes enconjunto con una reduccin de las emisiones de gases de efecto invernadero, dndoleuna ventaja competitiva a los diferentes proyectos.

El incremento de la eficiencia energtica requiere la identificacin de las reas dondela sta es empleada, donde se desperdicia y donde cualquier medida de ahorro tendrel mayor efecto. En este contexto, existen diferentes normativas que entregan distintas

herramientas que permiten mejorar la eficiencia energtica. La norma ms actual es lanorma internacional ISO 50001, que fue aprobada en septiembre de 2011 siendo lasucesora de la europea EN 16001 (julio de 2009). Esta norma fue desarrollada por elcomit de la ISO / PC 242 de gestin de la Energa, la cual se llev a cabo con laparticipacin de los miembros de la ISO de cuarenta y dos pases, con otros 10 encalidad de observadores.

La norma 50001 cuenta con un sistema de gestin desarrollado en formaindependiente y compatible con otros sistemas de gestin ya existentes, como son losque se encuentran en la norma ISO 9001, ISO 14001, OSHAS 18001 y otros,pudiendo integrarse partes y metodologas comunes. Un esquema de la formacin dela norma ISO 50001 se muestra en figura 21.

-

1.000,0

2.000,0

3.000,0

4.000,0

5.000,0

6.000,0

7.000,0

MJ/TMF

Mina

Rajo

Mina

Subt

errn

eaMi

na

Conc

entra

dora

Fundici

n

Refin

eria

LX/SX/EW

Servici

os

Consumo Unitario de Combustibles

2001

2010

-

2.000,0

4.000,0

6.000,0

8.000,0

10.000,0

12.000,0

MJ/TMF

Mina

Rajo

Mina

Subt

errn

eaMi

na

Conc

entra

dora

Fundici

n

Refin

eria

LX/SX/EW

Servi

cios

Consumo Unitario de Energa Elctrica

2001

2010


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