Tools for planning regional water supplies in minings regions: viability of mining through a centralized desalination plant scheme in Chile’s Region III.

Abstract

Copper mining activity in Chile in recent years has been showing a trend towards changing the production matrix, increasing the extraction of low grade sulphide minerals. The processing of sulphides is carried out by flotation, the main process to produce copper concentrates which has more intensive water demands using significantly greater amounts of water than in the leaching process, which is the main process to produce copper cathodes in oxidized minerals. At the same time, the droughts that predominate in the northern sector of Chile caused mainly by climate change and over-exploitation of watersheds, have led to the need to cover an interdisciplinary study and the participation of different stakeholders to achieve efficient water management in the Regions. One of these is the Atacama Region, the second most affected in the country with water scarcity problems, negative current and projected balances of water supply and demands for the mining industry, agricultural and community sectors. Among the solutions, that governance has proposed is the development of sea desalination plants in order to reduce supply risks of the different demands. This background outline above motivates this research to assess and compare two supply network systems for copper treatment plant operations in Atacama Region. The first system represents the current scenario of demand supplied with both continental and desalinated water, while the second system involves a proposed setup relying solely on desalinated water through a desalination plant scheme. The parameters for conducting this evaluation are derived from a model developed in the ArcGIS program, which integrates tools for optimized cost calculation of routes and distances based on the spatial location of supply and demand points. The model yielded an Opex and Capex for the current system of 1,310.076 MUSD and 829.151 MUSD respectively. In contrast, for the proposed system with only the desalination plant as the water distributor, the Opex and Capex reached values of 1,950.076 MUSD and 1,115.976 million USD respectively.

La actividad minera cuprífera en Chile en los últimos años muestra una tendencia hacia el cambio de matriz de producción, aumentando la extracción de minerales de sulfuros por sobre la extracción de minerales de óxidos. El procesamiento de sulfuros para la producción de concentrados de cobre se realiza mediante flotación, el cual tiene demandas de agua más intensivas, utilizando cantidades significativamente mayores que en el proceso de lixiviación. Paralelamente las sequías que predominan en el sector norte de Chile, provocadas mayoritariamente por el cambio climático y la sobre explotación de cuencas, han originado la necesidad de abarcar un estudio interdisciplinario con la participación de distintas partes involucradas para lograr una gestión eficiente del agua en las regiones. Una de estas es la región de Atacama, segunda más afectada del país, con balances negativos de oferta y demanda de agua, actuales y proyectadas, para el sector minero, agrícola y comunitario. Una de las soluciones que la gobernanza ha planteado es la construcción de plantas desalinizadoras de mar con el fin de reducir riesgos de suministro. Sin embargo, estos suministros se caracterizan por tener altos costos operacionales debido a la distancia y diferencia de altura que hay entre el reservorio de agua desalada y las operaciones. Estos antecedentes motivan esta investigación a evaluar y comparar 2 sistemas de redes de suministro hacia operaciones con planta de tratamiento de cobre en la región de Atacama, siendo el primero la representación actual de demanda con suministro de agua continental y desalada, y el segundo un sistema propuesto de solo agua desalada como suministro a través de un esquema de planta desalinizadora. Los parámetros para realizar esta evaluación se obtienen mediante un modelo desarrollado en el programa ArcGIS que integra herramientas de cálculo optimizado de costes de rutas y distancias, según la ubicación espacial de los puntos de ofertas y demanda. El modelo arrojó un OPEX y un CAPEX para el sistema actual de 1.310,076 MUSD y 829,151 MUSD respectivamente. En contraste, para el sistema propuesto, con solo la planta desalinizadora como distribuidora de agua, el OPEX Y el CAPEX alcanzaron valores de 1.950,076 MUSD y 1.115,976 MUSD respectivamente.