TTE293

DEFINICION Y MODELAMIENTO DE UNIDADES GEOMETALURGICAS PARA EL

CONSUMO DE ACIDO SULFURICO DEL YACIMIENTO ENCUENTRO DE MINERA

CENTINELA, REGION DE ANTOFAGASTA, CHILE.

Trabajo de Título para Optar al Título de Geólogo

CARLOS GABRIEL NAHUELPI LINCOPI

Temuco, Chile

2024

COMISIÓN EXAMINADORA

Este Examen de Titulo ha sido realizado en el Departamento de Obras Civiles y Geología de la Facultad de Ingeniería

MINISTRO DE FE

___________________________________________

Dra. Elisa Ramírez Sánchez

Geóloga y PhD en Ciencias mención Geología de la Universidad de Chile.

Depto. de Obras Civiles y Geología, Universidad Católica de Temuco

PROFESIONAL GUÍA

___________________________________________

Xiomara Rubio Pereira

Geóloga Geometalurgista.

Gerencia de Evaluación de Recursos, Antofagasta Minerals S.A.

PROFESOR CO-GUÍA

___________________________________________

Dr. Haroldo Lledó Vásquez

Geólogo y PhD en Ciencias mención Geología de la Universidad de Chile.

Depto. de Obras Civiles y Geología, Universidad Católica de Temuco

PROFESOR INFORMANTE

___________________________________________

M. Sc. Roberto Torres Hoyer

Ingeniero Geólogo y M.Sc. Universidad de Los Andes.

Depto. de Obras Civiles y Geología, Universidad Católica de Temuco

ii

DEDICATORIA

A mi familia, por el apoyo

incondicional durante este tiempo.

iii

AGRADECIMIENTOS

Quiero agradecer a Antofagasta Minerals S.A por la oportunidad de desarrollar mi memoria

de título para la Gerencia de Evaluación de Recursos. Sobre todo, a Xiomara Rubio geóloga

geometalurgista de AMSA por la confianza, motivación y apoyo hacia mí a lo largo del

desarrollo de este trabajo, por las herramientas y conocimientos entregado sobre la disciplina

de la geometalurgia. También agradecer a Ramon Aguirre por el aprendizaje entregado en el

desarrollo del modelamiento en Leapfrog, a Cristian Jeraldo por el apoyo entregado sobre el

tema de Machine Learning, y a Ariel Armella por su disposición a recopilar la base de datos

utilizado en este trabajo.

Asimismo, agradecer al equipo de geólogos de minera Centinela, a Pablo Valiente por su

disposición a resolver dudas, a Carlos Arao por facilitar los modelos geológicos del proyecto

OXE, y a Charles Lozano y Christian Vergara por sus comentarios para ir mejorando el

trabajo. También agradezco al gerente de la Gerencia de Evaluación de Recursos, Don

Aquiles Gonzales por recibirme en su equipo. Agradecer a Ricardo, Eugenia, Gabriela,

Catalina y Sandra por su disposición a resolver dudas, y al profesor Mpodozis por la entrega

de bibliografía de la geología del DMC.

Quiero dar las gracias enormemente a mi familia, a mi madre Pascuala quien fue pilar

fundamental durante estos años, a mis hermanas Shaesica, Loida y Rocio Milagros, y a mi

padre Carlos por su ayuda incondicional.

Finalmente, agradecer de mis compañeros y compañeras de carrera que estuvieron presenten

en esas jornadas extensas de estudios, de salidas a campo y su disposición en la

retroalimentación del conocimiento geológicos, y a mi profesor guía Haroldo Lledó por el

apoyo a lo largo de la redacción del texto.

iv

INDICE DE CONTENIDOS

INDICE DE TABLA ............................................................................................................ vii INDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... viii

RESUMEN…… ..................................................................................................................... 1 ABSTRACT…. ...................................................................................................................... 3 1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 5

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................................. 6

1.2 ZONA DE ESTUDIO .............................................................................................................................. 7

1.3 OBJETIVOS ............................................................................................................................................ 8

1.4 HIPÓTESIS ............................................................................................................................................. 8

2. MARCO GEOLÓGICO ..................................................................................................... 9

2.1 GEOLOGÍA DEL DISTRITO MINERO CENTINELA .......................................................................... 9

2.2 GEOLOGÍA DEL YACIMIENTO ENCUENTRO ................................................................................ 12

2.2.1 UNIDADES ESTRATIFICADAS .................................................................................................... 13

2.2.2 UNIDADES INTRUSIVAS ............................................................................................................. 14

2.2.3 ALTERACIÓN HIDROTERMAL ................................................................................................... 16

2.2.4 MINERALIZACIÓN ....................................................................................................................... 18

2.3 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL DEL YACIMIENTO ENCUENTRO .................................................. 21

3. METODOLOGÍA ............................................................................................................. 23

3.1 CONSTRUCCIÓN BASE DE DATOS ................................................................................................. 23

3.2 ANÁLISIS EXPLORATORIO DE DATOS (EDA) PARA DEFINICIÓN DE UNIDADES

GEOMETALÚRGICAS .............................................................................................................................. 24

3.3 MODELAMIENTO DE UNIDADES GEOMETALURGICAS ............................................................ 25

3.4 GLOSARIO ........................................................................................................................................... 26

3.5 MARCO TEORICO ............................................................................................................................... 27

3.5.1 LIXIVIACIÓN EN PILAS ............................................................................................................... 27

3.5.2 EFECTO DE LA GANGA EN EL PROCESO DE LIXIVIACIÓN .................................................. 28

3.6 MACHINE LEARNING PARA MODELOS DE PREDICCIÓN .......................................................... 31

4. RESULTADOS ................................................................................................................ 35

4.1 CONSUMO DE ÁCIDO ANALÍTICO DEL YACIMIENTO ENCUENTRO ...................................... 35

4.1.1 CONSUMO DE ÁCIDO SULFÚRICO MÉTODO “TESORO” .................................................... 35

4.1.2 CONSUMO DE ÁCIDO SULFÚRICO MÉTODO “PHI” ............................................................. 38

4.1.3 CONSUMO DE ÁCIDO NETO BOTELLAS ISO-pH .................................................................... 41

4.2 DEFINICIÓN DE UNIDADES GEOMETALURGICAS ..................................................................... 45

v

4.3 MODELAMIENTO DE UGM EN EL YACIMIENTO ......................................................................... 48

4.4 MODELOS PREDICTIVOS ................................................................................................................. 53

4.4.1 LINEAL REGRESSION (RL) ......................................................................................................... 53

4.4.2 STEPWISE REGRESSION (SR) ..................................................................................................... 55

4.4.3 RANDOM FOREST REGRESSION (RF) ....................................................................................... 57

4.5 CONSUMO PROYECTADO PARA EL YACIMIENTO ENCUENTRO ............................................ 58

5. DISCUSIÓN …………………………………………………………………………….60

5.1 MODELO GEOMETALÚRGICO ................................................................................................. 60

5.2 GANGA CONSUMIDORA DE ÁCIDO SULFÚRICO ................................................................. 61

5.2.1 INFLUENCIA DEL CARBONATO ................................................................................................ 61

5.2.2 INFLUENCIA DE LOS SILICATOS .............................................................................................. 63

5.3 MODELOS PREDICTIVOS ................................................................................................................. 65

5.3.1 VALIDACIÓN DE LOS MODELOS PREDICTIVOS .................................................................... 65

5.3.2 VALIDACIÓN CRUZADA PARA EL MODELO RANDOM FOREST ........................................... 66

6. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 68 7. REFERENCIAS ............................................................................................................... 70

vi

INDICE DE TABLA

Tabla 1. Medida de tendencia central para el Consumo de Ácido Neto obtenido del método “Tesoro”. .................................................................................................................. 36 Tabla 2. Medidas de tendencia central para Consumo de Ácido Neto bajo método “PHI”………… ....................................................................................... ………………….39 Tabla 3. Medidas de tendencia para el consumo de ácido y mineralogía QEMSCAN…… ................................................................................................................... 44 Tabla 4. Tabla resumen UGM yacimiento Encuentro. ............................................. 48 Tabla 5. Correlación de la ganga con respecto al consumo de ácido sulfúrico en el yacimiento Encuentro. .......................................................................................................... 54 Tabla 6. Resumen consumo de ácido sulfúrico proyectado para cada modelo de predicción elaborado mediante Machine Learning para el yacimiento Encuentro. ............. 59 Tabla 7. Consumo de ácido proyectado yacimiento Encuentro ................................ 65 Tabla 8. Resumen coeficiente de rendimiento 2 y RMSE ..................................... 67

vii

INDICE DE FIGURAS

Modelo Geológico 2018 del yacimiento Encuentro. ................................... 5

FIGURA 1.

FIGURA 2. Mapa de la ubicación del yacimiento Encuentro, región de Antofagasta, Chile………….. ..................................................................................................................... 7 FIGURA 3. Franja metalogénica del Eoceno – Oligoceno de pórfidos cuprífero de la región de Antofagasta. Modificado de Mpodozis y Cornejo (2012). .................................... 9 FIGURA 4. Mapa geológico del Distrito Minero Centinela. Extraído de Mpodozis y Cornejo (2012). …………………………………………………………………………….10 FIGURA 5. Geología del yacimiento Encuentro. Elaborado por Retamal, 2019. .......... 12 FIGURA 6. Sección geológica para la litología del yacimiento Encuentro. Elaborado por Osorio (2017)… .................................................................................................................... 15 FIGURA 7. Sección de alteración del yacimiento Encuentro. Elaborado por Osorio (2017)………… ................................................................................................................. ..16 FIGURA 8. Sección de zona mineral para el yacimiento Encuentro. Elaborado por Lazcano et al., 2016). ............................................................................................................ 20 FIGURA 9. Sección estructural en planta del depósito. Se observa los lineamientos de las cuatro estructuras mayores identificadas del mapeo de detalle, de las cuales definen cinco dominios principales enumerado del 1 al 5 en sentido horario. ........................................... 22 FIGURA 10. Metodología aplicada para la elaboración de las Unidades Geometalúrgicas del yacimiento Encuentro. .................................................................................................... 24 FIGURA 11. Minerales formadores de rocas ordenados por cinética de cristalización y el grado de disolución en soluciones acidas. Elaborado por Chetty (2018). ............................ 30 FIGURA 12. Efecto de grado de penetración del ácido con ganga consumidora de ácido en un silicato de cobre. Elaborado por Domic (2001). ......................................................... 30 FIGURA 13. Diagramas de Pourbaix de estabilidad potencial (Eh) versus pH para el fierro y para sistemas Cu-O-H20, que se muestra las diferencias entre los fenómenos de disolución…….. ................................................................................................................... 31 FIGURA 14. Modelo Random Forest basado de Breiman (2001). .................................. 33 FIGURA 15. Ubicación espacial de las muestras para el Consumo de Ácido Neto bajo metodología “Tesoro”. .......................................................................................................... 36 FIGURA 16. Histograma Consumo de Ácido Neto bajo método “Tesoro”. .................... 37 FIGURA 17. Efecto del carbonato en el Consumo de Ácido Neto obtenido por medio del método “Tesoro”, para la zona de óxidos de Cu y segundario. ............................................ 37 FIGURA 18. Litología y alteración en zonas de ley de 3 _LECO < 0,5% para Consumo de Ácido Neto obtenido por método “Tesoro”. La variación del CAN para litología PORDAC y TUFAN es de 32 y 33 kg/t, poco se diferencia con BXTUR (31 kg/t) y DIA (33 kg/t) para definir UGM. Mismo caso ocurre por unidades de alteración hidrotermal, el comportamiento

viii

homogéneo del CAN en KBT (34 kg/t), KF (33 kg/t) y SC (32 kg/t) hace nulo la definición de UGM……… .................................................................................................................... 38 FIGURA 19. Ubicación espacial de las muestras para el Consumo de Ácido Neto bajo metodología “PHI”. .............................................................................................................. 39 FIGURA 20. Histograma Consumo de Ácido Neto bajo método “PHI”. ........................ 39 FIGURA 21. Efecto del carbonato en el Consumo de Ácido Neto obtenido mediante la metodología “PHI”, a pH 2,5 para la zona de óxidos y segundario del depósito Encuentro…….. .................................................................................................................... 40 FIGURA 22. Litología y alteración en zonas de ley de 3 < 0,5% para Consumo de Ácido Neto obtenido por método “PHI”. Se evidencia la diferencia entre la unidad TUFAN y PORDAC para el CAN, con promedio de 38 kg/t y 31 kg/t respectivamente. Sin embargo, BXTUR presenta un amplio rango para el CAN. Entre las unidades de alteración hidrotermal la alteración potásica feldespática (KF) se diferencia del resto por tener CAN de 32,8 kg/t…………… .................................................................................................................... 41 FIGURA 23. Ubicación espacial de las muestras para el Consumo de Ácido Neto para botellas ISO-pH. ................................................................................................................... 42 FIGURA 24. Histograma del consumo de ácido para botellas ISO pH. .......................... 42 FIGURA 25. Relación % 3_ obtenido de la ganga carbonatada QEMSCAN y el consumo de ácido de botellas ISO-pH. ................................................................................ 43 FIGURA 26. Boxplot por litología y alteración para el consumo de ácido sulfúrico en botellas ISO-pH, para zonas del yacimiento zonas de 3_ < 0,2% calculado a partir de la ganga carbonatada. Por litología TUFAN y PORDAC son unidades independientes en función del CAN promedio de 9,3 kg/t y 4 kg/t respectivo. Se identifica la alteración KF (4,4 kg/t) de bajo CAN, de consumo intermedio KBT (8,7 kg/t) y SER (8,2 kg/t), y de alto consumo alteración SC (11,4 kg/t). ...................................................................................... 44 FIGURA 27. Unidad litológica para 3_ > 0.2%. .................................................. 45 FIGURA 28. Unidad litológica para 3_ < 0.2%. .................................................. 46 FIGURA 29. Unidad de alteración para 3_ < 0.2%. ............................................. 47 FIGURA 30. Gráfico de caja de la definición de UGM para el yacimiento Encuentro. .. 47 FIGURA 31. Modelo geológico del depósito para la zona de óxidos y segundario, para el PIT de la fase 4 de OXE. ...................................................................................................... 48 FIGURA 32. Para el modelamiento de las Unidades Geometalúrgicas son utilizados los sólidos de las unidades de alteración hidrotermal del depósito. Para la UGM1 se utiliza el sólido de la alteración potásica feldespática (31A). La UGM2 agrupa los sólidos de la alteración potásica biotítica y sericita (31B-D). La UGM3 es representada por el sólido de la alteración sericita-clorita (31C). ........................................................................................... 49 FIGURA 33. Distribución del 3 _LECO en UG de alto y bajo carbonato. .................. 50 FIGURA 34. Distribución del carbonato en PORDAC_H. Línea blanca corresponde al PIT de la fase 4 de las operaciones mina de OXE de la sección 2172 m. Se despliega además las trazas de color amarillo de las 5 principales fallas que dominan en el yacimiento. ............. 50

ix

FIGURA 35. Distribución del carbonato en TUFAN. El carbonato se encuentra alojado principalmente en las estructuras de las fallas CND y Encuentro, y de forma sub-horizontal en la parte superior del depósito. .......................................................................................... 51 FIGURA 36. Modelo Unidades Geometalúrgica del yacimiento Encuentro. .................. 52 FIGURA 37. Mapa de calor para la correlación entre variables mineralógicas QEMSCAN junto con el target CAN (kg/t) a predecir. Tonos rojos indican alta correlación positiva entre variables mineralógicas y CAN. Con respecto a tonos celeste indicaría correlación negativa entre variables mineralógicas y el consumo de ácido sulfúrico. .......................................... 54 FIGURA 38. Modelo ML de entrenamiento (Izq.) y test (Der.) para la predicción del CAN obtenido de un Lineal Regression (RL). ............................................................................... 55 FIGURA 39. Variables significativas para el modelo SR con valor P < 0.05. ................. 56 FIGURA 40. Modelo de entrenamiento (Izq.) y test (Der.) obtenido mediante Stepwise Regression…… .................................................................................................................... 56 FIGURA 41. Árbol de decisiones generado a partir del entrenamiento del RF. .............. 57 FIGURA 42. Modelo de entrenamiento obtenido mediante Random Forest. Sobre 20 kg/t el modelo de entrenamiento tiende a subestimar sistemáticamente las predicciones para el consumo de ácido sulfúrico en el yacimiento. ...................................................................... 58 FIGURA 43. Gráfico de caja por UGM del consumo proyectado obtenido de los modelos elaborados mediante ML. ..................................................................................................... 58 FIGURA 44. Modelo de bloque de CAN y 3 _ del proyecto Oxido Encuentro. . 60 FIGURA 45. Minerales carbonatados obtenido de análisis mineralógico QEMSCAN versus el CAN (kg/t) obtenido del test metalúrgico para botellas ISO-pH. ......................... 62 FIGURA 46. Mineralogía modal QEMSCAN y CAN (kg/t) por unidad de alteración del yacimiento Encuentro. .......................................................................................................... 64 FIGURA 47. Consumo de ácido sulfúrico proyectado para el yacimiento Encuentro. .... 66

x

RESUMEN

El yacimiento Encuentro se localiza en el Distrito Minero Centinela (DMC) a 30 km al

sureste de la localidad de Sierra Gorda, de la región de Antofagasta, en las cercanías a la traza

de falla Centinela, una de las ramas principales del Sistema de Falla Domeyko. Dentro de

esta franja, de rumbo NNE y 40 km de largo, exponen asociaciones de rocas intrusivas,

volcánicas y sedimentarias del Triásico-Jurásico, juntos con rocas volcánicas e intrusivas del

Cretácico Superior y Paleógeno. Este sistema de fallas controla el emplazamiento de pórfidos

mineralizados de edades comprendidas entre 41 y 45 Ma, ligado al cinturón metalogénico

del Eoceno-Oligoceno.

En trabajos previos, las Unidades Geometalúrgicas (UGM) para el consumo de ácido

sulfúrico eran definidas y modeladas en función de la distribución del contenido de

carbonato, sin considerar la geología que compone el yacimiento Encuentro, ya que se

consideraba relevante para las operaciones el carbonato mayor a 0,5%. Sin embargo, no se

estimaba adecuadamente el consumo de ácido sulfúrico (CAN) para las zonas del depósito

en el que el carbonato es menor a 0,5%.

Reanalizando la información obtenida de las pruebas metalúrgicas en botellas ISO-pH, se

propone para las zonas con contenido de 3 menor a 0,5% la definición de tres Unidades Geometalúrgicas en función a la geología del yacimiento. La UGM1 con promedio consumo

de ácido neto de 4,3 kg/t representa la alteración potásica feldespática (KF). La UGM2 se

define para aquellas cuyo consumo de ácido neto promedio es 8,9 kg/t en respuesta a la

alteración potásica biotitica (KBT) y sericita (SER). Para la UGM3 el consumo de ácido neto

promedio es de 11,4 kg/t en respuesta a la influencia de la alteración clorita-sericita (CS). L a

UGM4 y UGM5 es definida principalmente en respuesta a la litología PORDAC (22 kg/t) y

TUFAN (29 kg/t) respectivamente, para sectores del yacimiento Encuentro donde el

carbonato es mayor a 0,5%, identificando a la ankerita como el principal mineral carbonatado

que tiene un efecto directo en el consumo de ácido sulfúrico.

Utilizando metodología Machine Learning se generaron modelos de predicción a partir de

101 botellas ISO-pH con mineralogía QEMSCAN, logrando hacer predicciones para el

consumo de ácido sulfúrico de 850 muestras QEMSCAN, por medio del modelo predictivo

1

obtenido de la función Stepwise Regression (SR), cuyo coeficiente de determinación ( 2 ) es de 0,87, y Error Cuadrático Medio ( ) de 3,4 kg/t, asegurando con estos coeficientes de

rendimiento el modelo óptimo para la predicción.

Los modelos predictivos tienen por objetivo incrementar la data, lo cual es clave para el

proceso de estimación del consumo de ácido sulfúrico del depósito en el modelo de bloques.

En consecuencia, este estudio contribuye a optimizar la planificación minera para un mejor

resultado de negocio minero, reduciendo la incertidumbre de los costos en la operación de la

mina.

2

ABSTRACT

The Encuentro deposit is situated in the Centinela Mining District (DMC), 30 km southeast

of Sierra Gorda, in the Antofagasta region, near the trace of the Centinela fault, one of the

main branches of the Domeyko Fault System. Within this NNE-trending and 40 km long

strip, it exhibits associations of intrusive, volcanic, and sedimentary rocks from the Triassic

Jurassic, along with Upper Cretaceous and Paleogene volcanic and intrusive rocks. This fault

system controls the placement of mineralized porphyries with ages ranging from 41 to 45

Ma, linked to the Eocene-Oligocene metallogenic belt.

In previous studies, Geometallurgical Units (UGMs) for sulfuric acid consumption were

defined and modeled based on carbonate content distribution, without considering the

geology of the Encuentro deposit. Carbonate content greater than 0,5% was deemed relevant

for operations. However, sulfuric acid consumption (CAN) was not accurately estimated for

areas of the deposit where carbonate is less than 0,5%.

Reanalyzing information from metallurgical tests on ISO-pH bottles, it is proposed to define

three Geometallurgical Units based on the deposit's geology for areas with carbonate content

less than 0,5%. UGM1, with an average net acid consumption of 4,3 kg/t, represents potassic

feldspar alteration (KF). UGM2 is defined for those with an average net acid consumption of

8,9 kg/t in response to potassic biotitic alteration (KBT) and sericite (SER). For UGM3, the

average net acid consumption is 11,4 kg/t in response to the influence of chlorite-sericite

alteration (CS). UGM4 and UGM5 are primarily defined by the PORDAC (22 kg/t) and

TUFAN (29 kg/t) lithologies, respectively, for sectors of the Encuentro deposit where

carbonate is greater than 0,5%, identifying ankerite as the main carbonate mineral directly

affecting sulfuric acid consumption.

Using Machine Learning methodology, prediction models were generated from 101 ISO-pH

bottles with QEMSCAN mineralogy, successfully predicting sulfuric acid consumption for

850 QEMSCAN samples using the predictive model obtained from Stepwise Regression (SR), with a coefficient of determination ( 2 ) of 0,87 and Mean Squared Error (MSE) of 3,4

kg/t, ensuring an optimal model for prediction.

3

The predictive models aim to increase data, which is crucial for estimating sulfuric acid

consumption in the block model of the deposit. Consequently, this study contributes to

optimizing mining planning for better mining business outcomes, reducing cost uncertainty

in mine operation.

4

1. INTRODUCCIÓN

El yacimiento Encuentro se ubica en el Distrito Minero Centinela (DMC), corresponde a un

yacimiento tipo pórfido cuprífero de Cu-Au-Mo. El cuerpo intrusivo responsable de la

mineralización corresponde a pórfido dacítico principal, el que constituye el alimentador del

sistema hidrotermal principal que aporta la carga metálica y económica, emplazados en tobas

andesíticas cómo cuerpos sigmoidales elongados en dirección NNE-SSW, en una zona

dominado localmente por las fallas Las Lomas y Roja (Mpodozis y Cornejo, 2012). Las

dataciones U/Pb del cuerpo mineralizador arroja edades de 41,1 ± 0,7 Ma y 41,2 ± 0,6 Ma,

todas correspondiente al Eoceno Superior, de acuerdo con el mapa distrital de Mpodozis et

al. (2011).

El yacimiento Encuentro, que se explota a rajo abierto, cuenta con reservas totales de 115,638

Mt de mineral oxidado de cobre , principalmente atacamita, crisocola y otros cloruros de

cobre como Nantokita, en fracturas y como reemplazo de mineralización hipógena en vetillas

de cuarzo, evidenciando un proceso de oxidación in situ , con leyes de 0,54% CuT y 0,38%

CuS, y contempla una primera etapa de explotación de estos minerales por un periodo de

ocho años (Lazcano et al., 2016). Debido al contexto actual, la extracción y recuperación del

Cu para la zona de óxidos es realizado en el marco de las operaciones de Oxido Encuentro

(OXE), correspondiente al PIT de la fase 4 del yacimiento Encuentro (Fig. 1).

FIGURA 1. Modelo Geológico 2018 para zona mineral con limite exterior de color blanco que representa la fase 4 de las operaciones de OXE, para las zonas de Óxidos Negros (OXN), Óxidos de Transición (OXT) y Óxidos Verdes (OXT) del yacimiento Encuentro.

5

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La lixiviación en pilas es un proceso fundamental en hidrometalurgia, utilizado para

recuperar el Cu fino a partir de los minerales oxidados de cobre mediante la adición, por

regadío, de ácido sulfúrico sobre pilas de material mineralizado. El ácido sulfúrico cumple

la función de realizar el ataque químico de la roca, solubilizar, concentrar y transportar el

cobre hacia un proceso de SX-EW, con resultado final la producción de cátodos con 99,9%

de pureza de Cu. Sin embargo, un porcentaje del ácido reacciona con la ganga y es consumido

en el proceso en desmedro de la lixiviación del cobre. Por lo anterior, es fundamental conocer

el efecto de la ganga sobre el consumo de ácido sulfúrico (Consumo de Acido Neto). Para

este estudio se analizará la información mineralógica QEMSCAN y las unidades geológicas

del yacimiento, de manera de generar modelos predictivos que permitan planificar y aplicar

en el proceso el ácido sulfúrico necesario, con el fin de optimizar el resultado del negocio

minero, que es extraer el máximo de cobre fino al menor costo.

El Consumo de Ácido Neto (CAN) es objeto de estudio en geometalurgia para relacionar el

efecto que existe tanto en la mineralogía y unidades geológicas, principalmente litología y

alteración, en el proceso hidrometalúrgico. El no identificar la respuesta de los minerales de

ganga con el ácido sulfúrico no permite determinar el ácido sulfúrico necesario para la

optimización del proceso de extracción del Cu, impactando directamente en el costo

operacionales de la planta, por lo que hace menos rentable el negocio minero.

Actualmente, el yacimiento Encuentro cuenta con un modelo de Unidades Geometalúrgicas

(UGM) para el consumo de ácido sulfúrico definido sólo en función del carbonato, no estando

relacionado con las unidades geológicas de alteración y litología del yacimiento.

Con lo planteado anteriormente, surge la necesidad de desarrollar un nuevo estudio de la

data, con el objetivo de proponer Unidades Geometalúrgicas para el consumo de ácido

sulfúrico que respondan en función a la geología del yacimiento Encuentro.

6

1.2 ZONA DE ESTUDIO

El yacimiento Encuentro se localiza en el Distrito Minero Centinela (DMC), situado en el

borde occidental de la Cordillera de Domeyko (Fig. 2), Segunda Región de Antofagasta,

Chile. Se ubicada a 8 km al sur de Minera Centinela, y a 30 km al sureste de la localidad de

Sierra Gorda.

La ruta de acceso desde el poblado de Sierra Gorda es por la ruta B-229, hasta el km 20,5

luego llegar a la ruta B-233, y continuar 13 km hasta llegar al control de acceso al yacimiento

Encuentro.

FIGURA 2. Mapa de la ubicación del yacimiento Encuentro, región de Antofagasta, Chile.

7

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

- Definir y modelar Unidades Geometalúrgicas (UGM) para el consumo de ácido neto en

función de las unidades geológicas del yacimiento Encuentro, como aporte a la

actualización del modelo geometalúrgico ya existente.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Analizar la base de datos histórica de geología y metalurgia e identificar el control

geológico del yacimiento Encuentro para el consumo de ácido neto.

- Definir y modelar Unidades Geometalúrgicas (UGM) para el consumo de ácido neto, a

partir de la caracterización de muestras con resultados de prueba metalúrgica ISO-pH,

estudios mineralógicos QEMSCAN, análisis químico e información de unidades

geológicas.

- Generar modelos predictivos para aumentar la información de consumo de ácido neto en

base a data de mineralogía QEMSCAN del yacimiento Encuentro, utilizado herramientas

de Machine Learning.

1.4 HIPÓTESIS

En el proceso de lixiviación en pilas para la extracción de Cu se utiliza ácido sulfúrico para

generar, en primera instancia, un fracturamiento secundario mediante una reacción química

realizado en el proceso de aglomerado, permitiendo la exposición de la mena al agente

lixiviante, luego para producir la disolución de las menas extrayendo el cobre y, finalmente,

con solventes que transporta el cobre en solución. Sin embargo, parte del ácido sulfúrico es

consumido por la reacción de la ganga carbonatada (ankerita, calcita y siderita) y

filosilicatada (biotita y clorita) provocando el Consumo de Ácido Neto (CAN).

8

2. MARCO GEOLÓGICO

2.1 GEOLOGÍA DEL DISTRITO MINERO CENTINELA

El yacimiento Encuentro forma parte del Distrito Minero Centinela (DMC) definido por

Mpodozis y Cornejo (2012), que hospeda la mineralización de pórfido de Cu ± Au ± Mo

perteneciente al cinturón metalogénico del Eoceno-Oligoceno (Fig. 3), asociado a complejos

cuerpos intrusivos polifásicos representado por los pórfidos Esperanza, Telégrafo,

Encuentro, Centinela y Polo Sur, de edades entre 45 y 41 Ma (Mpodozis et al., 2009).

Encuentro (42-41)

FIGURA 3. Franja metalogénica del Eoceno – Oligoceno de pórfidos cuprífero de la región de Antofagasta. Modificado de Mpodozis y Cornejo (2012).

En el DMC los pórfidos de cobre se distribuyen a lo largo de una franja de 40 km de largo,

en orientación NNE, emplazados en rocas volcánicas y sedimentarias del Triásico superior

al Eoceno (Fig. 4). Gran parte de los depósitos ascendieron contemporáneos al evento

tectónico Incaico, utilizando como canal de ascenso estructuras mayores ligado al sistema de

falla de Domeyko (Mpodozis y Cornejo, 2012).

9

El Triásico Superior (210 – 198 Ma) está constituido por rocas volcánicas transicional a rocas

sedimentarias y calizas marinas del Jurásico Inferior de la Fm. Estrato Las Lomas (Marinovic

y García, 1999), datadas mediante U/Pb en 203-204 Ma (Mpodozis y Cornejo, 2022). Para

el Jurásico, la unidad está conformado por una secuencia sedimentaria marina dispuesta en

discordancia de erosión sobre el Triásico, y asignada al Grupo Caracoles (García, 1967;

Harrington, 1962; Marinovic y García, 1999).

Encuentro (42-41)

FIGURA 4. Mapa geológico del Distrito Minero Centinela. Extraído de Mpodozis y Cornejo (2012).

10

El registro geológico del evento de desplazamiento del arco magmático, desde la Cordillera

de la Costa hasta la zona de Centinela son asignado a la Fm. Quebrada Mala (Montaño, 1976;

Marinovic y García, 1999; Mpodozis y Cornejo 2012). Según los recientes estudios de

Mpodozis y Cornejo (2022) la formación Quebrada Mala representa 3 eventos magmáticos:

1) flujos de basaltos entre los 80 – 74 Ma, 2) depósitos de piroclastos con intercalación de

sedimentos locales datadas en U/Pb entre los 73 – 71 Ma, y 3) ultimo evento caracterizado

por intensos pulsos de volcanismo explosivo asociado a lavas andesíticas intercalado por

areniscas volcanogénicas de edad U/Pb entre los 72 y 70 Ma (Retamal, 2019).

El evento tectónico “K - T” deform ó las unidades preexistentes al Cretácico (Grupo Caracoles

y Fm. Quebrada Mala), entre los 65-62 Ma (Cornejo et al., 2003), originando pliegues

suavemente buzante y relativamente simétricos en el área del dominio occidental del DMC

(Marinovic y García, 1999).

El Paleoceno está representado a la Fm. Cinchado (Montaño, 1976; Marinovic y García,

1999), sobreyace a la Fm. Quebrada Mala en discordancia angular. La unidad se compone

por secuencias de rocas volcánicas y piroclásticas. Durante el Paleoceno, una serie de dioritas

y dacita (65 – 64 Ma) e intrusiones de monzodiorita de piroxenos y biotitas, y pórfido riolítico

(60 – 56 Ma) se emplazaron en estratos del Paleoceno en las zona norte y sur del distrito

respectivamente (Mpodozis y Cornejo, 2012).

El pórfido Encuentro está estrechamente relacionado con la mineralización, datado mediante

U/Pb en 42 Ma (Swaneck et al, 2010; Lazcano et al., 2016; Osorio, 2017; Retamal, 2019).

Paralelo al evento de mineralización, se depositaron secuencias syntectónica de

conglomerados y volcarenitas datadas en U/Pb entre 42 y 39 Ma, depositadas al mismo

tiempo que el emplazamiento de los pórfidos del DMC (Mpodozis y Cornejo, 2012).

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2.2 GEOLOGÍA DEL YACIMIENTO ENCUENTRO

Este subcapítulo se basa de los estudios geológicos del Llano de Caracoles desarrollados para

el yacimiento Encuentro por Swaneck et al., (2010), Mpodozis y Cornejo (2012), Lazcano et

al., (2016), Osorio (2017), Retamal (2019) y Mpodozis y Cornejo (2022).

El yacimiento Encuentro, se ubica al oeste de la Falla Llano – Las Lomas (Fig. 5), en el

denominado Dominio Occidental del DMC. Corresponde a un pórfido de Cu-Au y Mo,

situado bajo la cubierta de gravas del Llano de Caracoles, a 12 km al sur del yacimiento

Esperanza Sur (Swaneck et al., 2010). Para el depósito se ha demostrado que cuenta con

reservas de Cu de 115.6 Mt, con ley de CuT de 0,53% y CuS de 0,38% (Swaneck et al.,

2010). Actualmente, las operaciones para extracción y recuperación de Cu se desarrollan en

la zona de óxidos del depósito de la fase 4 del PIT OXE.

63 Ma

74 Ma

~38 Ma

~40 Ma

64 Ma

42-43 Ma

FIGURA 5. Geología del yacimiento Encuentro. Elaborado por Retamal, 2019.

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2.2.1 UNIDADES ESTRATIFICADAS

Las unidades estratigráficas del yacimiento corresponden a secuencias sedimentarias y

volcánicas desde el Jurásico al Paleoceno.

GRUPO CARACOLES

Corresponde a secuencia sedimentaria marina jurásica dispuesta discordantemente sobre roca

volcánica Triásica de estratos Las Lomas. En el área del yacimiento Encuentro, la unidad ha

sido reconocida en algunos sondajes sobre los 1000 m, y son descrita litológicamente como

areniscas calcáreas, conglomerados y calizas fosilíferas. Estas rocas se encuentran afectadas

por metamorfismo de contacto correspondiente a hornfel o skarn (Lazcano et al., 2016). Sin

embargo, para el modelamiento geológico del yacimiento esta unidad se le denominó

Metapelitas en sentido amplio (Swaneck el al., 2010).

FORMACIÓN QUEBRADA MALA (CRETÁCICO SUPERIOR)

Corresponde a una secuencia volcánica y volcanoclástica continental descrito por Marinovic

y García (1999). Es descrita litológicamente como tobas líticas, andesitas porfídicas pardo

verdosa y tobas (Lazcano et al., 2016). Dataciones U/Pb en circones arrojo edades de 74±0,8

Ma correspondiente al Cretácico Superior (Osorio, 2017). En el área del yacimiento

Encuentro, la unidad infrayace discordantemente a la formación Cinchado.

FORMACIÓN CINCHADO (PALEOCENO MEDIO-INFERIOR)

Secuencia volcano-clastica presentes principalmente al este de la Falla Llano-Las Lomas

(Fig. 5), corresponde al sector no mineralizado del yacimiento (Lazcano et al., 2016) La edad

obtenida mediante dataciones U/Pb arrojan edades de 64,2±1,0 Ma y 62,6±1,2 Ma, asignando

esta unidad al Paleoceno medio (Cornejo, 2016).

Sin embargo, al oeste de la falla Llano-Las Lomas (Fig. 5) aparece la parte inferior de la

formación Cinchado, representando a la roca de caja del yacimiento. La formación Cinchado

en este sector infrayace a la unidad de Gravas Miocenas, representada por una secuencia de

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al menos 400 m de tobas, y lavas andesíticas con niveles volcanosedimentarios (Lazcano et

al., 2016). Dataciones U/Pb obtenida para la andesita recristalizada con biotita en el

yacimiento obtuvo edad de 63,8±0,8 asignado al Paleoceno Inferior (Retamal, 2019).

2.2.2 UNIDADES INTRUSIVAS

GRANODIORITA CARACOLES

Cuerpo intrusivo ubicado en la parte sureste del yacimiento, y al este de la Falla Roja. Es

descrita por Lazcano et al., (2016) como un pórfido diorítico de color pardo verdoso, textura

porfídica inequigranular, y compuesto por fenocristales de plagioclasa junto con trazas de

máficos con masa fundamentalmente cloritizada. Dos dataciones U/Pb en circones arrojan

edades de 60.1±1.7 y 60.6±1.4 Ma (Cornejo, 2016).

DIORITA LAS LOMAS

Cuerpo subvolcanico ubicado en el sector oeste del yacimiento, emplazados en rocas de la

unidad 12 de la Fm. Cinchado Inferior, en forma de cuerpos elongados en dirección NS a

NNE, y manteo subvertical (Lazcano et al., 2016). Una datación U/Pb en circones arrojó una

edad de 45,9±0,6 Ma correspondiente al Eoceno Medio (Cornejo, 2016).

DIATREMA ENCUENTRO

Cuerpo intrusivo ubicado al sureste del sector mineralizado del yacimiento, y al oeste de la

falla Roja (Fig. 5 y 6). Lazcano et al. (2016) describe la unidad como una roca con textura

fanerítica de grano medio, de cristales subhedrales de plagioclasa (3-4 mm), cuarzo y

minerales máficos de biotita y anfiboles. La alteración es local a feldespato potásico con

sobreimposición fina de rosetas de sericita, clorita y carbonatos. Su edad está determinada

por una datación U-Pb en circones que arrojo una edad de 36,9±0,5 Ma (Mpodozis et al.,

2011).

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PÓRFIDO ENCUENTRO

Corresponde al intrusivo responsable de la mineralización del yacimiento, que intruye a la

formación Cinchado. Según Swaneck et al., (2010) identifica dos fases intrusivas diferentes

denominado ‘Porfido Dacitico Principal’ y ‘Porfido Dacítico Intermineral’. Sin embargo,

Osorio (2017) en base a la textura, grado de alteración hidrotermal, asociación de vetillas y

las leyes de Cu y Au, logra diferenciar cinco pulsos intrusivos (Fig. 6).

FIGURA 6. Sección geológica para la litología del yacimiento Encuentro. Elaborado por Osorio (2017).

La edad de cristalización obtenidas a los pórfidos Encuentros en circones arrojan edades de

42,3±0,7 Ma (Mpodozis et al., 2011) y 43,4±0,6 Ma (Cornejo, 2016), asignadas al Eoceno

Superior.

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2.2.3 ALTERACIÓN HIDROTERMAL

Osorio (2017) realizó el registro de 330000 m de mapeo de sondaje a escala 1:100 y 1:1000

para la litología y alteración del yacimiento Encuentro, con los datos recopilados elaboro el

mapa de la figura 7.

La alteración hidrotermal en el yacimiento Encuentro se ajusta en parte a la zonificación

clásica del modelo de Lowell y Guilbert (1970), dado por un núcleo de alteración potásica

sobreimpreso por una zona de alteración sericitica y, a su vez, zonada hacia afuera por

alteración propilítica (Osorio, 2017).

FIGURA 7. Sección de alteración del yacimiento Encuentro. Elaborado por Osorio (2017).

ALTERACIÓN POTÁSICA (Kspar-Bt-Anh)

La alteración potásica se caracteriza por diferentes rangos de intensidades y proporciones de

feldespato potásico y biotita, dentro de las intrusiones del pórfido mineralizador y la roca de

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caja del yacimiento. Se puede subdividir en dos alteraciones caracterizadas de acuerdo con

el mineral dominante entre el feldespato potásico y la biotita.

ALTERACIÓN POTÁSICA FELDESPÁTICA (Kspar)

Esta alteración se define en función al porcentaje de feldespato potásico, y ligada

exclusivamente al pórfido Encuentro. En zonas donde la sustitución de la plagioclasa a

feldespato es > 50% y biotita < 3%, que aparecen exclusivamente a los diques Eep-1 y Eep

2. Para la zona transicional, hacia la alteración potásica biotítica, los diques Eep-3, Eep-4 y

Eep-5 la alteración KF es sustituida por plagioclasa y feldespato-k, que varía entre un 10 a

20%.

ALTERACIÓN POTÁSICA BIOTÍTICA (Bt-Anh)

Esta alteración en el yacimiento cubre un área de 1,5 x 0,5 km de longitud con orientación

NE preferente al pórfido Encuentro, en zonas donde la biotita es > 45% en volumen,

acompañado en menor proporción por cuarzo, anhidrita y magnetita secundaria. La

formación de abundante biotita hidrotermal fue favorecida por el alto rango de Mg/Fe de

rocas volcánicas de composición andesitas a basaltos.

ALTERACION SERICITA-CLORITA (Musc-Chl-Qtz±ill)

Localmente, esta alteración se encuentra hospedado en la roca de caja, subordinada

principalmente por la alteración potásica biotítica, conformado por minerales de muscovita

y clorita, acompañado por agregados de cuarzo, anhidrita y rutilo. La clorita aparece como

reemplazo de biotita, y localmente la illita es encontrado junto con muscovita y calcita.

ALTERACION SERICITICA (Musc-Qtz±ill)

La alteración esta sobreimpuesta en las tobas, distribuida entorno a las anteriores

alteraciones, caracterizada por la presencia de sericita, illita y cantidades menores de cuarzo.

Se encuentra asociado a vetillas tipo D compuesta por pirita (55 %), anhidrita (20-30 %),

gibbsita (10-50 %) reemplazado por anhidrita, y en menor proporción por calcopirita (0

15%).

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ALTERACIÓN PROPILITICA (Chl-Epid-Cal±ill)

Se presenta en los flancos y zona periférica superior del yacimiento, y contigua a la

alteración sericítica. La zona transicional entre las dos alteraciones mencionado es gradual,

variando el contenido de clorita y muscovita a zonas dominada por clorita-epidota-calcita. El

origen de la clorita y epidota de debería principalmente por la alteración de horblenda y

biotitas, mientras que la alteración de la plagioclasa es reemplazada por epidota, calcita e

illita.

ALTERACIÓN TURMALINA (Tur-ill±Chl)

La turmalina ocurre de forma irregular y en vetillas, planar a la zona de brecha (60-70°E)

distribuida en el flanco este del yacimiento. Las vetillas están compuestas principalmente por

turmalina (55-66 %), pirita (35-40%), calcopirita (0-40%) y en menor proporción por

anhidrita, calcita y clorita.

ALTERACION ARGILICA (ill-Cal±Tur±Chl)

El ensamble mineral illita-calcita ocurre principalmente en la diatrema Encuentro, por el

reemplazo local de feldespatos y minerales máficos. La clorita y turmalina son incorporadas

localmente y están restringido a la fase diatrema. Vetillas aisladas y estériles ricas en

carbonato cortan a vetillas de tipo D (py-ser±cpy) y de turmalina. Esta alteración rica en illita

es de grano más fino y está acompañada de abundantes carbonatos, probablemente

relacionados con una importante cantidad de 2 liberado por los magmas durante la actividad freatomagmática.

2.2.4 MINERALIZACIÓN

El yacimiento forma un huso elongado en dirección NE (Fig. 9) con un largo estimado de

1.600 m y ancho de 600 m, cuya mineralización de cobre se asocia temporal y genéticamente

al evento central de alteración potásica, el que agrupa a más del 90% de la mena sulfurada y

oxidada (Swaneck et al., 2010).

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ZONA HIPÓGENA

Zona mineralizada más importante del yacimiento, la que contiene las mejores leyes,

compuesto mayoritariamente de calcopirita, bornita, pirita y en menor grado digenita.

Generalmente se observa una zonación mineralógica de pirita hacia pirita con calcopirita

(asociado a alteración de clorita sericita) gradando a contenidos de calcopirita mayores de

pirita y finalmente el núcleo de alta ley con bornita y calcopirita. La zona primaria de más

alta leyes está asociado con la alteración potásica y stockwork de vetillas de cuarzo tipo A y

B (Lazcano et al., 2016).

ZONA DE ENRIQUECIMIENTO SECUNDARIO

Es una zona delgada e irregular (sulfuros + óxidos de cobre) desorrollada por la escasa

movilidad del cobre en condiciones de baja acidez que ha impedido la formación de zonas

de enriquecimiento secundario. Aun así, la mineralización principal es de calcosina y

covelina que reemplaza a la pirita. Se observa puntualmente en brechas de turmalina y zonas

de falla (Lazcano et al., 2016).

ZONA MIXTA O DE TRANSICIÓN

Zona muy delgada e irregular zona mixta (sulfuros + óxidos de cobre) desarrollado

incipientemente bajo el techo de sulfuros (TS) y el techo dominante de sulfuros (TDS)

(Swaneck et al., 2010). Por lo tanto, corresponde a una zona discontinua que se define por

sus razones de solubilidad mayores a 15% y menores a 35% (Lazcano et al., 2016).

ZONA DE ÓXIDOS VERDES Y OXIDOS NEGROS

Corresponde a una zona continua con minerlización de óxidos de cobre como atacamita,

crisocola, arcillas con cobre y óxidos negros que se presentan principalmente asociado a

vetillas de yeso y menores de cuarzo, también puede contener cantidades menores de pirita,

que no afectan su razón de solubilidad (CuS/CuT > 35%). Esta zona aflora en el sector central

oeste del depósito pudiendo alcanzar hasta 140 metros de profundidad (Lazcano et al., 2016).

En el borde occidental de la zona de oxidación y localmente en sus partes más altas del

depósito, se distribuyen cantidades menores de crisocola, óxidos negros (Copper Wad) y

limonitas con cobre (Swaneck et al., 2010).

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