采矿业的供水 ： 智利案例

VIEWPOINT 2023 水供应矿业：智利案例 迎接稀缺的挑战 水和偏远地区的安全全球能源原料饲料过渡 政府机构、水和废水 公用事业、工程和矿业公司 正在寻求优化供水，减少供水用水量，需要循环水 用于关键金属的可持续生产和 矿物。最近，亚瑟·D·利特尔(ADL) 潜入智利的采矿业，并研究了 那里的工业开始解决这个国家的水问题稀缺性问题。世界其他地区的斗争 具有类似的障碍，并可能在这个观点有助于克服它们。 AUTHORS PavelLubuzh 卡洛·斯特拉 GonzaloReyesBudinich 伊万·博托夫 VIEWPOINTARTHURD.LITTLE 采矿是智利的主要驱动力之一经济；该国大部分采矿场位于ft区，非常干燥 northregion.in2021,theInternationalTrade 行政管理(ITA)报告说，采矿该部门向智利捐款3170亿美元 经济，相当于智利GDP的15%左右。矿业出口占全国的62%以上 总出口。 采矿过程很复杂，通常需要大量的水。降低矿石等级 以及对铜和铜等金属的需求不断增长锂推动采矿项目越来越多 偏远地区。这些金属存在于恶劣的环境中，干旱、高平原的沙漠地点，也可能是 以严重缺水为特征。澳大利亚， 沙特阿拉伯、摩洛哥和非洲部分地区经历类似智利的恶劣条件， 这阻碍了成功的采矿作业。 EXISTINGNATURAL 地下水来源 是不合格的EVEN 为了满足需求农业和 局部流行 全球经济正在与能源竞争过渡和脱碳，人口 增长，供应链的剧变，所有的依靠不断增加的原材料 包括矿物和金属。 循环利用，可持续供水方法，以及降低用水量的策略 已经规定了新的复杂需求技术、能源供应商、资金机制、法规、运作模式、 和公私伙伴关系。我们用例子从智利的采矿业来描述 上述实体解决了复杂的问题为其运营供水。 丰富的铜和 锂，但没有水 ITA报告说，世界上大约三分之一的铜是在智利生产的，这也是 世界第二大锂生产商 约占全球份额的四分之一。智利还拥有最大的铜和锂储量 (2亿吨和920万吨， 分别）在世界上。这些金属的供应是澳大利亚的两倍多，澳大利亚拥有世界第二大供应量 绿色经济所需的需求金属。 该国大部分铜和锂储量 位于安托法加斯塔，阿塔卡马和 塔拉帕卡-智利北部所有非常干旱的地区。阿塔卡马是地球上最干燥的地方之一， 由沙子、石头和盐湖组成。 在多个采矿活动中使用水 阶段。在铜矿开采中-主要在铜矿石的浓缩步骤 包括矿物的粉碎，随后通过浮选、分类和增稠-大约需要90立方米的水 生产一吨铜。在锂矿开采中，锂溶解在下面的盐水含水层中盐皮。要提取它，有必要 将水泵入盐床，将水输送到 surface.Themixtureofsalt,minerals,andwater 坐在广阔的土地上大约一年，等待使水蒸发，以便可以使用 用于生产。约2,000立方米 生产一吨锂需要大量的水。 因此，这些地区的采矿作业需要淡化并提供大部分 需要的水从150公里的海 在2000-4000米的高度。 VIEWPOINTARTHURD.LITTLE 智利的水资源短缺可以解释为地理；当区域位于 两个足够高的ft脉，他们防止周围的湿气平流 太平洋或大西洋，导致两个- 侧面的雨影。现有的天然地下水该国的资源不足，甚至 满足农业和当地的需求 population.Thus,waterforminingoperationsin 这些地区必须淡化和交付跨越长距离和高处。 图1显示了新鲜食品的供应和需求 智利地区的水。 海水淡化 &DELIVERY 矿业公司、公用事业和工程公司专注于开发 海水淡化与运输 智利支持的基础设施政府在各种联盟中。 2008年全国首次海水淡化工厂被委托并设计为供应 采矿地点用水。到2021年，九家工厂和三个海水冲击系统 操作。系统将海水带入 海水淡化厂，使用反渗透 过滤掉溶解的矿物质和 生物残留物，并循环提取的盐水和其他物质回到海洋。 然后将由此产生的淡化水泵入 矿井通过两条管道，都在42英寸直径，位于3,200米以上 海平面。四个高压泵站，a 矿井水库和高压电 需要基础设施来操作该系统。 采矿用水 OPERALTIONS必须 脱盐和通过交付长距离和超过身高 未来的项目将增加当前的 到2031年，海水淡化能力提高130%，当安托法加斯塔地区将拥有最多的 该国的海水淡化厂，供应铜行业消费的66% 区域(见图2)。 图1.各地区淡水供需 0 50 2002,5009,000 大型铜矿创造了很高的需求 AricaParinacota ： XV-I 铜矿区 安托法加斯塔 Owner BHP 生产 阿塔卡马 IIIIIIVVRMVIVIIVIIIIX XIV-XXI XII 安托法加斯塔：供应不足~22m3/s Escondida 安托法加斯塔 1,126kt 阿塔卡马:供应不足~15m3/s Collahuasi ： 英美资源集团 科金博 630kt 瓦尔帕莱索 ElTeniente Libertador Metropolitana LibertadorGeneral 贝尔纳多·奥希金斯 MauleBiobioAraucaniaLosRiosLosLagos 艾森将军 CarlosIbanezdelCampoMagallanesy LaAntarticaChilena CorporacionNacional 智利 445kt Chuquicamata安托法加斯塔 CorporacionNacional 智利 400kt LosPelambres阿塔卡马 AntofagastaPlc 360kt 干旱气候导致供水薄弱   阿塔卡马沙漠是地球上最干燥的地方之一。 年平均降雨量约为15毫米，每年有些地方只接收1到3毫米。 需求Supply 来源：ArthurD.Little VIEWPOINTARTHURD.LITTLE 运营模式 &合同类型 智利的采矿非常有利可图，所以大多数水供应项目由以下机构资助和组织 矿业公司受益于他们的业务。大多数情况下，矿业公司和政府实体合作和发展公私 与工程采购的伙伴关系 施工（EPC）或工程采购和施工管理（EPCM）公司专门从事海水淡化。伙伴关系可以采取各种方法来规划，资金、设计、建造和运营 供水项目。这里有两个例子： 图2.海水淡化能力提高的时间线 -必和必拓集团有限公司与Tedagua合作，一家西班牙水处理公司，以及 Saipem是一家意大利工程公司,开发一个供水项目 SpenceGrowthOption(SGO)项目 Spence铜矿（见图3）。工厂使用反渗透技术与 每秒1000升的生产能力。建设项目包括海水 进水口工程和船舶进水口 管道，以及154公里长的钢材管道直径36英寸三 泵站将抽水淡化 到矿井的设施，克服了 超过2000米。66千伏，75公里- 将建造长的架空电力线以供应能源工厂。这三个组织 承担融资、设计、施工、运营和维护。 未来的海水淡化厂项目将使当前产能增加约130％ 2003 2021 2031 首次海水淡化 工厂供应150l/s 海水淡化厂在运行中 9个海水淡化厂和3个海水 运行的冲击系统 用于采矿的53％的水将新鲜和47%从海上提取 正在评估的海水淡化厂 Plant 容量所有者 (l/s) Plant ElColoso扩展 AguasCAP 2,500 必和必拓集团有限公司 RTSulfuros 容量 (l/s) 1,950 Owner Codelco-智利 600 CAP 阿塔卡马 1,200 Econssa智利 ： 500 伦丁矿业 其他（6株） 1,006 (总计) 必和必拓、曼托斯、安托法加斯塔 矿产，梅吉隆斯市， KGHM Spence QuebradaBlanca 1,000 必和必拓集团有限公司 865 其他（5种植物）823（共） Teck 安托法加斯塔安第斯ft脉铁 矿物，阿瓜·安托法加斯塔，七海水智利 来源：ArthurD.Little Figure3.SupplyingSpenceMineinAntofagastawithwater 组织模式 计划 基金 设计和建造 操作和维护 必和必拓集团有限公司 必和必拓和Tedagua1 Tedagua：O&M2合同期限20年可以延长5+5年 海水淡化 容量 管道长度 水提升 高度 附加设施 海水淡化 植物特性 项目 investment 1,000l/s 154公里 2,000米 66kV75km电力线 $2.5B  项目 描述 建设海水淡化厂供水 用于矿ft的生产过程 施工属于Spence增长期权(SGO)的范围，多个实体之间的协作 注：1）通过CAITAN投资财团，Tedagua是Tedagua持有40%股份的一部分；2）运营和维护来源：ArthurD.Little，Tedagua VIEWPOINTARTHURD.LITTLE -Codelco，智利国有铜矿 公司，已经签署了BOOT(建立，拥有， 运营、转让)与丸红的合同Corporation，一家日本投资公司和Transelec，领先的电力传输智利的公司。这个财团将建立， 拥有并运营该项目。RTSulfuros 工厂的计划容量为1,956升/ second(seeFigure4).Itwillbecomplemented 一条160公里长的输水管道 到RadomiroTomic矿ft，位于3,000 海拔米，和五个抽水 车站，将由两个110千伏覆盖和220千伏的高压线。这个现代海水淡化厂将生产 并通过驱动线输送水 埋藏的钢管，将防止视觉污染的景观，并允许 人类和野生动物的无阻碍运输。 其他商业模式存在于采矿公司给出设计和施工订单计划、资助和运营的分包商 海水淡化厂。例如，美国堪萨斯州- 基于Black&Veatch，EPC和咨询公司，被必和必拓选中设计Escondida水的海水淡化设施 供应项目。 W水消耗 减少和重新使用 除了海水淡化和供应 措施，领先的矿业公司世界致力于开发新技术减少采矿和选矿用水 Operations.Manyminingindustryplayersuse 他们的智利存款和生产资产测试和试验这些技术和 使用这些技术来进一步减少 waterconsumption.Includedamongsuch 技术是： -磁共振（MR）分析。高品位矿石部分的测定 可以使用MR分析在 采矿现场。在现代高性能 分拣系统，这样的分析是执行的实时测量 来自矿石批次的无线电脉冲。矿石低于指定的限制是立即 运送到转储并被丢弃。这 可以与医学MRI进行比较-如果结果不确定是否需要手术，它不会安排。使用此技术 显著减少不必要的处理卷，降低成本，并提供 按比例节水。 图4.第一个政府拥有的海水淡化厂RTSulfuros 组织模式 计划 基金 设计和建造 操作和维护 内置-自有-操作-转移 商业模式 海水淡化 管道长度 水提升 高度 附加设施 海水淡化 植物特性 容量 项目 investment 1,956l/s 160公里 3,000米 五个泵站, 由两个110kV和 220kV高压线 $1B 项目 描述 工厂通过埋地管道输送水，防止视觉 污染，并允许人和野生动物自由过境。 公司的目标是通过以下方式将淡水消耗量减少60％：    尾矿沉积物中的水再利用 再利用海水淡化厂的海水改进其操作流程 来源：ArthurD.Little VIEWPOINTARTHURD.LITTLE -较粗的颗粒浮选。压碎成 粉末，矿石被送入充填的浮选装置 用水溶液和添加泡沫 agents.Underpressurefrombelow,airis 供应以形成气泡，其中的颗粒进一步加工所需的矿物 粘附。这种泡沫上升到顶部，是分离并转移到下一阶段 加工。不必要的材料仍然存在下面，被删除。 专家开发了各种选择 对于浮选技术，允许两种到三倍大的颗粒漂浮到 表面比以前可能的。