مقدمه:
آب چه از منابع زیرزمینی باشد یا آب های سطحی، یک منبع اساسی برای زندگی است. دسترسی به آب با کیفیت و کافی از نیاز های حیاتی بشر در سراسر جهان است و ما همگی نسبت به برآوردن این نیاز در حال و آینده مسئولیم. در مجموعه های معدنی آب به طور کلی مصارف ذیل را داراست:
عملیات فرآوری (خردایش، جدایش، پر عیار سازی و انتقال)
سیستم های خنک کننده
دفع گردو غبار (کارخانه های فرآوری، نوار های نقاله و راه ها )
حمل و نقل کنستانتره و باطله به شکل اسلاری
شست و شوی تجهیزات
آب بهداشتی و شرب
آبکشی از معادن
به طور خاص در صنایع فرآوری مواد معدنی استفاده از آب بسیار مرسوم بوده و از جمله زمینه های استفاده، موارد ذیل را می توان برشمرد:
انتقال مواد با استفاده از آب با هزینه و انرژی بسیار کمتر
آب واسطه ای بسیار کارا برای عملکرد مواد شیمیایی است.
آب واسطه ای بسیار کارا برای انجام عملیات MIXING است.
آب جزیی جدایی ناپذیر در فرآیندهای پر عیارسازی شیمیایی، جدایش ثقلی، فلوتاسیون، جدایش سانتریفوژ و سایر فرآیند های جدایش تر می باشد.
امروزه گرایش به سمت افزایش میزان تولید و از طرفی کاهش کیفیت سنگ معادن، اهمیت مدیریت آب در معادن را دو چندان نموده است. با این حال صنایع معدنی از معدود صنایعی هستند که در مقایسه با سایر مصارف می توانند از آبی با کیفیت پایین تر استفاده کنند.
چالش های مرتبط با آب در معادن
از دیدگاه مدیریت منابع آب فعالیت های معدنی عموما در نقاطی متمرکز شده اندکه :
توازن قابل توجهی بین مطالبات شهری، کشاورزی و صنعت وجود ندارد.
دیدگاه های فرهنگی و سنتی در مورد نقش آب، بسیار متفاوت و متنوع است.
شرکت های معدنی تامین آب مورد نیاز خود را، معمولا خود بر عهده دارند.
به دلیل این که حوزه های معدنی در محدوده های آب و هوایی بسیار متفاوت (محدود های بسیار کم بارش تا مناطق دارای بارندگی زیاد) قرار دارند، لذا هیچ دستورالعمل واحدی برای مدیریت آب در معدنکاری تدوین نشده است. از این رو سیاست های مدیریت آب در محدود های معدنی بسته به شرایط خاص آن معدن بسیار متفاوت خواهد بود.
چالش های مرتبط با آب در معادن و صنایع معدنی را می توان در چهار حوزه عملیات بهره برداری، مسائل اجتماعی، محیط زیست و کاهش ریسک مورد بررسی قرار داد. عملیات بهره برداری در معادن و صنایع معدنی از جمله مهم ترین زمینه هایی است که زمینه آب همواره با چالش های بسیار جدی روبه روست. افزایش کارایی، افزایش شفافیت در اعلام آب مصرفی و همین طور کاهش هزینه ها از جمله عمده محور هایی هستند که در این حوزه همواره تحت تاثیر قرار می گیرند. یکی دیگر از زمینه های بسیار مهمی که مجتمع های معدنی در ارتباط با چالش های مرتبط با آب با آن مواجهند مسایل اجتماعی است به خصوص در مناطق کم بارش و خشک این موضوع اهمیت بیشتری پیدا خواهد کرد. چرا که در این مناطق نیاز به منابع آب در کاربردهایی مانند شرب، کشاورزی، صنعتی، خدمات و غیره نیز بع صورت جدی وجود دارد. از این رو اخذ مجوز های اجتماعی استفاده از آب برای ادامه بهره برداری از عمده مسایلی است که شرکت های معدنی همواره با آن مواجهند. همچنین فعالان حوزه معدن و صنایع معدن و صنایع معدنی همواره باید به صورت توام مسایل زیست محیطی و مدیریت آب را مدنظر قرار دهند. در این خصوص همزمان باید اثرات مخرب زیست محیطی کمینه و کیفیت آب مصرفی بیشینه گردد. برای مثال در مطالعه ای در سال 2014 با نظرسنجی از 113 کشور و با تکمیل 1251 پرسشنامه توسط ذی نفعان به سوال ذیل پاسخ داده شد؛ در بهره برداری معادن و صنایع معدنی، رسیدگی و توجه به کدام یک از اثرات زیست محیطی معدنکاری مهم تر از دیگر اثرات می باشد؟ شکل 2 نتایج این تحقیق را ارایه کرده است. با توجه به این نتایج، مدیریت و مصرف آب به عنوان مهم ترین عامل معرفی شده و درجه اهمیت آن برابر 63% ذکر شده است. همچنین مطابق این نظرسنجی درجه اهمیت مدیریت آب باطله ها در معادن که جزء جدانشدنی مدیریت پایدار منابع آب در معادن است درجه اهمیتی برابر 28% دارد.
در ادامه به ریسک های استراتژیک طولانی مدت در مورد مصرف آب در معادن پرداخته می شود. این ریسک ها، موضوعاتی هستند که در بلند مدت به ضرورت باید مدنظر قرار گیرند.
تامین آب برای جوابگویی به طرح های توسعه
کاهش مصرف آب در اثر فشار های اجتماعی، زیست محیطی و اقتصادی
یافتن منابع جایگزینی برای آب
فهم رابطه بین آب و انرژی؛ در خصوص ارتباط بین آب و انرژی باید همواره این نکته مدنظر قرار بگیرد که افزایش کارایی در یک حوزه موجب تحمیل اثرات منفی بیشتر در حوزه مقابل نشود. به عبارتی تلاش های انجام شده در زمینه کمینه کردن مقدار مصرف آب نباید موجب افزایش مصرف انرژی به صورت غیر اقتصادی گردد. امروزه کاوش در زمینه ارتباط متقابل آب و انرژی مصرفی در مقیاس های مختلف اعم از بخشی از سایت معدنی، کل سایت معدنی و کل ناحیه معدنی از دغدغه های اصلی مدیریت پایدار آب در معادن و صنایع معدنی است.
راهکار های اجرایی
در بخش قبل به چالش هایی که سایت های معدنی در خصوص مدیریت آب با آن مواجهند اشاره گردید. از این رو به کاربستن متودولوژی استاندارد و مناسب در خصوص عملکرد سایت های معدنی در زمینه مدیریت آب امری ضروری است. در ادامه برای اجرایی کردن این متودولوژی و در نتیجه مدیریت پایدار آب در سایت های معدنی مجموعه فعالیت هایی پیشنهاد می شود. انجام آنالیز فنی و اقتصادی سناریو های مختلف در استراتژی های مدیریت آب در معادن اولین این فعالیت ها می باشد. با انتشار گزارش نتایج به دست آمده به اتخازذ تصمیمات مناسب از سوی مدیران ارشد سایت های معدنی کمک های شایانی خواهد نمود. با هدف افزایش سطح مدیریت پایدار آب پیشنهاد می گردد ارتباطات شفاف بین کمپانی های معدنی در زمینه عملکرد سایت های معدنی در زمینه مدیریت آب برقرار گشته و ادامه داشته باشد. در پایان سهیم شدن در فعالیت های اجتماعی برای اخذ مجوز استفاده از آب برای ادامه فعالیت های معدنی نیز از جمله تجربه هایی است که شرکت های معدنی با موفقیت در جهت مدیریت منابع آب به کار بسته اند.
راهکار های اجرایی استقرار سیستم مدیریت آب در صنایع معدنی عبارتند از:
گزارش دهی در مورد وضعیت ورودی ها و خارجی های آب در سایت های معدنی و توسعه مدل «ورودی – خروجی آب»
گزارش دهی در خصوص امکان سنجی استفاده مجدد از آب
گزارش دهی در خصوص کارایی چرخه موجود بازگشت آب در صنایع معدنی مطابق یک مدل عملیاتی کار شده
استفاده از مدل های دسته بندی کیفیت آب برای مصارف گوناگون معدنی
برگزاری کارگاه های مختلف آموزشی در معادن با هدف آفزایش دانش و مهارت
توسعه مدل های نرم افزاری در مقیاس ها و سطوح مختلف در خصوص آنالیز یکپارچه و جامع اقتصادی و آنالیز ریسک
همچنین با توجه به شرایط خاص هر سایت معدنی هر یک از راه حل خای پیشنهادی ذیل می تواند برای مدیران آن مجموعه برای رفع مشکلات مرتبط با آب کار ساز باشد. این راه حل ها را به اختصار می توان بدین صورت عنوان نمود:
پرداخت قیمت عادلانه برای آب
مانیتورینگ آب مصرفی
شفافیت در اعلام آب مصرفی در تمام مراحل عملیات / پروژه
جلوگیری از آلودگی آب
تعامل با ذی نفعان محلی و انجمن ها
بهره وری در بازیافت و استفاده مجدد از آب
نمک زدایی / شیرین سازی و تلاش برای حذف استفاده از آب شیرین و با کیفیت در معادن
استفاده گسترده از نرم افزار های موجود
رویکرد امروزی شرکت های معدنی
اگر یک مجموعه معدنی به عنوان یک مصرف کننده، به طور نامتعارف آب مصرف کند و یا این که بر روی کیفیت آب تاثیراتی منفی ایجاد نماید باعث بروز درگیری و نارضایتی خواهد شد که در درازمدت اثرات منفی بر روی آن مجموعه نیز خواهد داشت. اییین مساله بدان معنا است که اگرچه دولت ها و یا مقامات محلی مسئول تنظیم مصرف و حفاظت از آب هستند ولی نیاز است بسیاری از شرکت های معدنی فراتر از مقررات موجود نسبت به مصارف آب حساس باشند به خصوص این که در این بخش ظرفیت کنترلی دولت محدود است. امروزه در سطح جهان شرکت های مختلف معدنی تجربه های مثبت و منفی گوناگونی داشته اند. چنانچه بخواهیم فهرست وار به مجموعه ی رویکرد های این شرکت ها در جهت رفع موانع مرتبط با آب اشاره کنیم، موارد ذیل قابل ذکر می باشند.
توجه به نقش کلیدی آب و برنامه ریزی درازمدت
گفت و گوی صریح، شفاف و مداوم مابین ذی نفعان
افزایش بهره وری استفاده از آب
توجه به پایداری منابع آب
ایجاد کمیته های آب با تخصص میان رشته ای
توجه به مسئولیت و ریسک تامین آب
تعهد به شرکای کاری
استفاده از تکنولوژی های کلیدی
اندازه گیری، پایش و مدلینگ مداوم
مطالعه پیشینه عملیات معدنی
توجه به محیط زیست اطراف
تعامل با انجمن های محلی و جوامع
استفاده از روش های نوآورانه و راه حل های پایدار برای تامین آب در ادامه مثال هایی از استفاده از روش های نوآورانه و راه حل های پایدار برای تامین آب آورده شده است.
الــف) شرکت آنگلوامریکن – کارخانه تصفیه آب ایمالالینی (eMalahleni) – آفریقای جنوبی
در گذشته در معادن زغال سنگ حرارتی آنگلوامریکن که به صورت زیرزمینی استخراج می شوند روزانه حدود 25 هزار متر مکعب آب خروجی از معدن به حوزه آب های زیرزمنی نفوذ می کرد. این حجم آب آلوده چالش جدی برای عملکرد معادن فعال زیر زمنی ایجاد کرده بود. همچنین این آب با انحلال فلزات و نمک ها منجر به آلودگی آب های زیرزمینی و در نهایت آب های سطحی می گردید. مناطق اطراف این معدن جز مناطق دارای بحران کمبود آب بوده و همچنین در فصل بارندگی جاری شدن سیل در این مناطق دور از دسترس نخواهد بود. لذا ارایه رویکرد مناسب در مدیریت آب جهت حصول اطمینان از ذخیره سازی آب کافی برای فصول خشک و نیز مدیریت آب در فصول پر بارش امری بوده است.
شرکت آنگلوآمریکن طی یک دهه نسبت به سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه تصفیه آب معادن این منطقه اقدام نمود. نتیجه این که طی یک سرمایه گذاری مشترک با شرکت BHP، احداث کارخانه تصفیه آب در سال 2007 در دستور کار قرار گرفت و آنگلوامریکن طی موافقت نامه ای با شهرداری محلی شهر ایمالا لینی با ایجاد زیر ساخت های لازم، آب شرب را مستقیماً در اختیار سیستم آب شهری قرار داد.
این کارخانه سالانه حدود 30 میلیون متر مکعب آب آلوده معدن را تصفیه کرده و حدود 22 میلیون متر مکعب آب به مصارف شهری می رسد. در سال 2011 فاز توسعه این کارخانه برای مدیریت آب حاصل از عملیات معدنی در دیگر معادن منطقه نیز به تصویب رسید.
این پروژه حاصل تعامل موثر تمام ذی نفعان در سطوح منطقه ای و ملی شامل وزارت خانه های منابع معدنی و انرژی، وزارت آب، وزارت محیط زیست و شهرداری محلی و در نتیجه یک فرآیند نظارتی یکپارچه Integrated Regulatory Process (IRP) بود.
پیش بینی شده بود که پذیرش جامعه برای استفاده از آب آشامیدنی تولید شده از آب آلوده معدنی می تواند یک چالش باشد. لذا یک کمپین برای توضیح در مورد کیفیت آب تشکیل گردید و ضمن ایجاد یک واحد پایلوت تصفیه، آب تصفیه شده با عنوان «تست طعم» بین اهالی منطقه توزیع شد. در پی این اقدامات، ساکنان منطقه از ایده استفاده از آب مازاد استخراج معدن استقبال نمودند.
در این پروژه از سازمان های غیر دولتی (به عنوان ذی نفع) استفاده شد و ضمن بهبود ارتباط بین تمامی ذی نفعان چهارچوب های مشخصی برای مدیریت قراردادها، تعادل بین جوامع مصرف کننده آب و نیز حقوق سهام داران تدوین شد.
با نگاهی به این پروژه می توان دریافت که چگونه فناوری و ابزار های مدیریت آب می تواند با ارائه یک راه حل، چالش های مربوط به مشکلات معادن در حال بهره برداری، چالش های مربوط به تعطیل شدن معادن و همچنین کیفیت و امنیت آب در جامعه را به صورت بلند مدت مرتفع سازد.
ب) شرکت مینرا اسپرانزا، معدن مس اسپرانزا (شیلی)
پس از تایید مطالعه امکان سنجی فنی و اقتصادی، خط انتقال آب برای انتقال آب دریا به طول 145 کیلومتر از سواحل اقیانوس آرام به محل معدن ساخته شد.
آب دریا با دبی حدود 600 لیتر در ثانیه پس از عبور از فیلتر مواد جامد معلق و اضافه کردن یک بازدارنده خوردگی از طریق یک خط لوله با اختلاف ارتفاع 2300 متر و 4 ایستگاه پمپاژ به محل کارخانه کنستانتره منتقل می شود. برق مصرفی سیستم پمپاژ حدود 20 مگاوات است. همچنین آب مصرفی با کیفیت (حدود 8% کل مصرف معدن) در محل معدن توسط آب شیرین کن با روش اسمز معکوس تامین می شود. همچنین به دلیل افزایش حداکثری بازیابی آب و نیز استفاده بهینه از ظرفیت سد باطله، تکنولوژی تیکنرکنی خمیری (PASTE) برای آبگیری از جریان باطله اجرا شده است.
این طرح به پیروی از اصول گروه معدنی آنتوفاگاستا با در نظر گرفتن جوامع اجتماعی، محیط زیست و بر اساس مقررات قانونی انجام شد.
ج) شرکت آروا، معدن اورانیوم تریکوپجی (Trekkopje) نامیبیا
معدن اورانیوم تریکوپجی بزرگ ترین معدن در جنوب آفریقا و جز یکی از 10 معدن بزرگ اورانیوم در جهان است. این معدن روباز که در یک منطقه کم آب واقع شده، از روش هیپ لیچینگ قلیایی برای فرآوری کانسنگ خود استفاده می کند. این معدن سالانه به حدود 14 میلیون متر مکعب آب نیاز دارد.
آب های زیر زمینی موجود در محل معدن شور بوده و عمدتا برای رفع گردو غبار استفاده می شود. به دلیل وجود کلرید های موجود در آب شور و اختلال در تبادل یونی در هیپ لیچینگ، آب شور زیر زمینی را نمی توان به طور مستقیم در فرآوری استفاده نمود.
از آنجا که سفره های آب شیرین نیز آب کافی برای نیاز معادن و جوامع اجتماعی در منطقه را نداشتند، راه حل دیگری که احداث آب شیرین کن در ساحل و انتقال آب به معدن بود در پیش گرفته شد. گروه آروا ساخت اولین واحد آب شیرین کن در نامیبیا را برای پاسخگویی به نیاز آبی معدن در پیش گرفت.
آب شرین مورد نیاز این معدن توسط کارخانه آب شرین کن به روش ترکیبی اسمز معکوس و Extreme filtration تولید شده و توسط یک خط لوله از سواحل نامیبیا به مسافت حدود 50 کیلومتر به محل معدن انتقال داده می شود. در طول این خط لوله یک خط انتقال برق 132 کیلو ولت نیز به منظور تغذیه کارخانه ساخته شده است.
کارخانه مزبور می تواند حدود 20 میلیون متر مکعب در سال آب شیرین تولید نماید که تنها 70 درصد از این ظرفیت مورد استفاده سایت معدنی است. آب مازاد تولید شده می تواند به تنهایی نیمی از نیاز های آبی منطقه که شامل سایت های صنعتی و شهر هاست را تامین نماید.
آروا همچنین در کاهش مصرف آب نیز موفق بوده و مصرف سالانه آب مورد نیاز خود را از 20 میلیون متر مکعب به 14 میلیون متر مکعب کاهش داده است. این امر در درجه اول با ایجاد یک سایت تصفیه آب کوچک در کارخانه و ثانیاً توسعه زیر ساخت ها جهت افزایش میزان بهره وری آب صورت گرفته است.
مانیتورینگ کارخانه نمک زدایی به منظور ارزیابی اثرات زیست محیطی و اجتماعی (ESIA) همچنان ادامه دارد. دوران بهره برداری واحد آب شیرین کن حداقل 30 سال و بیش از عمر معدن در نظر گرفته شده است و شرکت آب نامیبیا در انتهای دوره بهره برداری معدن واحد آب شیرین کن را در اختیار خواهد گرفت.
فعالان محیط زیست در مورد اثرات کارخانه و احداث خط لوله در منطقه ای که دارای تراکم و غنای منحصر به فرد از یک نوع گونه گیاهی در سطح جهان می باشد، نگران بودند. بنابراین 8 کیلو متر از مسیر خط لوله برای جلوگیری عبور از منطقه حفاظت شده تغییر مسیر داده و به جنوب منتفل شد.
د) شرکت ریونینتو، معدن الماس آرجایل (استرالیای غربی)
استراتژی ریوتینتو در بخش آب با یک نگاه بلند مدت به ارزش های اجتماعی، زیست محیطی و اقتصادی تعریف می شود. این استراتژی دارای چهار عنصر کلیدی زیر است:
بهبود عملکرد آب
درک ارزش آب
تعامل با ذی نفعان
در نظر گرفتن شرایط منطقه ای و محلی
ریوتینتو در سال 2003 استانداری را به منظور بهبود عملکرد در زمینه مصرف آب بر اساس حداقل انتظارات از مدیریت مصرف آب در هر فرآیند پایه گذاری نمود. دستیابی به این استاندار نیازمند تهیه برنامه موازنه مصرف آب، برنامه مدیریت مصرف و استخدام نیروی انسانی ماهر برای مقابله با جنبه های مختلف در مدیریت آب و طراحی زیر ساخت های متناسب برای فعالیت های مختلف می باشد. ریوتینتو از رویکرد «حوضه آبریز» برای مدیریت آب استفاده می کند. به مفهوم که کلیه جریان های ورودی و مصرفی آب حوضه آبریز مدنظر قرار می گیرد. ریوتینتو در یک اقدام گسترده کاهش 6 درصدی مصرف آب را با پشتیبانی کلیه بخش ها هدف گذاری و اجرا نموده است.
معدن الماس آرجایل در شمال غربی استرالیا در منطقه ای دور افتاده، گرم و خشک قرار دارد. این معدن با تولید حدود 30 میلیون قیراط در سال بزرگترین تولید کننده مستقل الماس در جهان بوده و حدود یک پنجم از تولید الماس طبیعی در جهان را برعهده دارد. موضوع آب یکی از مهم ترین مسایل معدن آرجایل هم از لحاظ منابع محدود و هم از لحاظ تحت تاثیر قرار دادن منابع آب زیرزمینی محلی می باشد. آب مورد نیاز این معدن از دو سد و نیز یک دریاچه تامین می شود. دریاچه آرجایل در تالاب حفاظت شده کنوانسیون رامسر قرار گرفت است و مدیران معدن عدم استفاده از این منبع آبی را در دستور کار خود قرار داده اند. از سال 2005 با رویکرد مدیریت آب، معدن برداشت آب خود را از 3/5 میلیون متر مکعب به حدود صفر رسانده است. بیشترین مصرف کننده آب در مجموعه معدنی، کارخانه فرآوری الماس می باشد. از آن سال آب مصرفی کارخانه مورد تصفیه و بازیافت قرار گرفت و نرخ بازیافت آب و استفاده مجدد آن در فرآیند کارخانه به حدود 40 درصد افزایش یافت. در طی این فرآیند آب موجود در جریان باطله کارخانه جمع آوری و جهت استفاده مجدد در فرآوری مورد استفاده قرار گرفت. همچنین آب حاصل از فرآیند آبکشی از معادن زیر زمینی و پیت استخراجی نیز جمع آوری و در دو سد برای مصارف شرب و بهره برداری ذخیره می گردد.
گزارش International Council on Mining and Metal (ICMM) در خصوص مسایل مربوط به آب در معادن
در نهایت با توجه به اهمیت موضوع آب در معادن به نتایج گزارش کارگروه شورای بین المللی معادن و فلزات (ICMM) در این خصوص اشاره می گردد. این گزارش با فعالیت در بیش از 62 کشور و پوشش 800 سایت مختلف معدنی با هدف ارایه راهکار مناسب در زمینه مدیریت پایدار منابع آب در معادن ارایه شده است. در این گزارش به استفاده مسئولانه از آب در معادن و راهبری و مدیریت صحیح مصرف آب (تاکید سازمان ملل متحد در سال 2010) تاکید شده است. همچنین گفت و گوی صریح و شفاف در میان ذی نفعان به عنوان رویکرد قالب و موثر در بحث مدیریت آب در معادن معرفی گشته است. تاکید شده است که برای تامین آب، نگاه ها به صورت محلی و مناطق خاص باشد. ارایه خدمات آب بهداشتی و شرب به جوامع ذی نفع مجاور از طرف معادن با تصفیه آب مازاد آلوده حاصل از عملیات معدنکاری با وسیله احداث واحد های تصفیه آب پیشنهاد بعدی این کارگروه است. تدوین استاندارد های آب برای مناطق مختلف و به صورت خاص و بر روی طیف وسیعی از چرخه ها و عملیات مربوط ضروری است. به عبارتی توصیه شده است که اجرای سیاست ها و استانداردهای مربوط به آب به صورت محلی و نه به صورت استاندارد کلی و ملی صورت گیرد. همچنین این سیاست ها به گونه ای باشد که تمام مراحل چرخه حیات معدن را شامل شود. در پایان استفاده از روش های خشک در فرآوری، به حداقل رساندن میزان مصرف با در نظر گرفتن بهینه سازی مصرف انرژی و استفاده مجدد و بازیافت آب به عنوان سه رویکرد موثر معرفی شده است.
