水是一个战略的、稀有的高成本资源。因此，矿业公司都在开发节省选矿厂水用量的策略。本文我们将讨论过程中主要水损失的环节以及能采用的节约水消耗的战略。

  水是矿业行业的基本资源。水大部分用在粉尘抑制、矿浆输送和矿物加工环节。特别是矿物加工环节会使用大量的水，通常每处理一吨的矿石差不多要消耗500升的水量。

  在2014年，哥伦比亚大学可持续投资中心报道世界六大矿业公司的70%项目都位于澳大利亚、南非、智利和秘鲁等水资源紧缺的国家。在这些国家，矿业行业与别的行业以及当地社区都在竞争使用水资源。某些程度上，水资源问题一度导致临时生产暂停、项目推后甚至停滞或者与当地社区发生冲突。一些推后或者受影响的实例有秘鲁的Southern CooperTia Maria和Mina YanacochaConga 项目和加拿大的 Centerra GoldMount Milligan项目。

  典型的水资源包括地表水（溪流、河流以及湖泊）、地下水以及商业用水服务提供。

  淡水或者陆地水的运行成本很低，大概是0.3-0.5美元/立方米，因为它们通常来自于高山重力流动或者来自于工厂附近的井下。然而，考虑到水资源的不足以及对冰川、盐滩和地下水的环境影响，淡水正在被海水或者脱盐海水所取代。

  在反渗透水厂海水脱盐处理的成本大概是1美元/立方米，而且这个成本将随着工厂与水源的距离以及工厂海拔的增加而增长。举个例子，对于相距海边250千米元、海拔2000-4000米的选矿厂来说，它的最终水成本大概是每泵送级数3-5美元/立方米。

  水资源的稀缺以及高成本突出了处理过程中最低化水消耗以及最大化循环回收水的重要性。

  水损失最终决定水的消耗，是因为消耗的水都一定要通过补水的方式回到处理过程。为了找出水损失发生在哪里，检查工厂的水平衡十分必要。

  图1 给出了一家铜选矿厂的水平衡情况。在这个选矿厂，99.5%的水都损失在尾矿坝里，选矿厂精矿产品的水含量只占水损失的0.5%。在铁矿选矿厂，由于产品产量大大高于铜选矿厂，选矿厂的水损失占比提升至15%，相应的尾矿坝水损失下降至85%。

  两种类型的选矿厂的尾矿损失水都很高。因此，为了优化水的消耗，很有必要来了解工艺流程中水是怎样损失的。

  尾矿处置方法包括传统的尾矿坝、膏式或者浓密尾矿以及过滤尾矿。根据不同方式排放的尾矿的水损失差别很大。

  传统的尾矿组成一个坝或者墙关闭在一个河谷内（见图2）.它们由来自同样的尾矿流中的贫矿或者砂粒建造。固含36%-60%的尾矿被排放到尾矿坝里面，大约20-30%的输送水量会回收，同时经过沉降后的清水湖会成型，这些清水则会被回收泵送回选矿系统。

  矿山寿命20年、日处理10万吨矿量的普通选矿厂预计将存储含有大量水的尾矿7.2亿吨。在传统尾矿坝中15-20%的水在澄清湖和湿性活跃沙滩通过蒸发损失，10-15%的水因为渗透损失，大约有65-75%的水被细粒尾矿截留，主要是存在于矿泥和超细矿粒里面。

  从尾矿蓄水池中回收30%水量的尾矿库平均水消耗大概是0.6立方米/吨矿。但该类型尾矿坝根据地形的优势可以将补水降低至0.35立方米/吨矿。

  考虑到最大的水损失在细粒矿物截留环节，研究应该开展这方面的研究来降低水的损失和增加回收水的循环使用。

  膏式或者浓密后的尾矿黏度大难以分离，不会产生废水释放。它们一般由高屈服应力和高驱动扭矩的高密度深锥浓密机产生，固含大约60-70%。

  对于固含70%的矿浆需要补充的新水大概是0.43立方米/t。一旦进入尾矿库，其中的水就很难回收了。当然，在一些选矿厂的尾矿由于固含不太高或者黏度不大，尾矿库也能回收差不多5-10%的总排放水量。

  过滤后的尾矿一般通过高能力压滤机产生，通常是高压压滤机，可以对超细粉粒和粘土等细颗粒进行脱水干燥。来自浓密机固含50-60%的矿浆给料到压滤机，可以将固体水分降低至20%。因此，通过这种方法处理尾矿只需要补水0.25立方米/t，比其它方式更为高效。

  过滤后的滤渣尾矿通过皮带运输系统和布料机进行干式布料多层堆存，通常一层6-10米，高度可达100米。

  以前都是小型选矿厂使用过滤尾矿堆存，现在一些日处理量达40000吨的选矿厂也在采用这一工艺。

  以上我们讨论了选矿厂的水平衡问题，也给出了过程中发生水损失场所的分析，对于水损失主要发生的尾矿环节也具体探讨了尾矿处置技术的种类，接下来我们将给出降低选矿厂水消耗的策略。

  不同尾矿处置方法需要补充新水的范围大概是0.25-0.6立方米/t（图5所示）。最佳尾矿处置方案因项目而异，需要仔细考虑新水的可获得性、地理位置条件以及对周边社区影响等因素来评估成本。

  对尾矿浓密机的优化和现代化改造有助于降低水的消耗。增加自动控制系统和嵌入仪表可以显著改善分离过程从而增加水的回收以及待处理尾矿的矿浆密度。

  在膏式/浓密尾矿处理过程使用可提升浓密速率而不影响矿浆黏度的的流变药剂也能提高浓密机效率。不同点额尾矿库要求浓密底流固含不同的区间。膏式和过滤技术比传统尾矿坝要求更高的底流固含，矿浆密度越高则越节水（见图6）。

  一些特殊试剂能够在一定程度上帮助尾矿库的超细尾矿取得脱水效果，和控制水圈的体积和改进活跃沙滩区蒸发速率的测量等。另外，卫星技术也可拿来监视水圈的面积和改变尾矿排放点来缩减水圈的规格由此减少水蒸发。

  这一战略的目标是在日处理量超过10万吨的大型选矿厂通过增加过滤环节的设备尺寸来降低经营成本和投资所需成本。但是，过滤速度和可过滤面积是制约因素。

  在那些淡水严重稀缺的地区（比如智利和秘鲁），海水或者脱盐海水可当作淡水资源的替代使用。

  智利矿业海水用量从2012年的0.98立方米/秒增长到2018年的4立方米/秒。这相当于铜矿业水消耗的30%，而且预期将进一步上涨，当前多个在建矿业项目都将在选矿厂采用脱盐海水或者海水。

  选矿厂的水消耗或者新水补充量取决于其所使用的尾矿处理技术。过滤式尾矿水消耗最低(0.25 m3/t)、其次是膏式或者浓密式尾矿(0.4 m3/t)，然后是传统的尾矿坝(0.6 m3/t)。但是，在新选矿厂评价尾矿处置工艺的时候还得考虑水的成本和可获得性、地区地理位置和项目对当地社区的影响等因素。

  在生产过程的不同阶段还有一些其它的策略来降低水消耗量。在选矿厂和尾矿浓密机，使用自动化、嵌入式监视系统和最新的药剂可以改进整个分离过程，提高固含和降低送往尾矿处置的矿浆水含量。

  卫星技术能监控尾矿坝活跃沙滩以及水圈来测量水圈的面积和控制水中的蒸发损失。

  用海洋中盐水或脱盐后水取代淡水也是那些淡水资源匮乏的地区确保安全用水的一种策略。