金瑞期货铜矿专题报告——智利铜产业水资源问题专题（一）：干旱

　作者：吴梓杰 F03092033

　　核心观点：

　　智利是全世界最大的铜矿生产国，因智利独特的地形气候以及铜矿分布，使得水资源问题对部分铜矿生产有着重要影响

　　智利独特的国土面貌使得智利气候环境十分复杂，总体呈现北干南湿的特点。而当前智利正在经历一场持续超过13年的超级干旱，水资源十分紧张，中部地区影响尤其严重。

　　智利铜矿分布集中在北部与中部地区，其中又以气候半干旱半湿润且铜矿开采较为依赖地表水的中部地区最容易受干旱影响。铜矿产量最高的北部安塔卡马沙漠地区铜矿开采主要依赖海水和地下水；南部气候湿润水资源丰富，但铜矿较少。

　　2022年智利中部Los Pelambres以及Los Bronces两座铜矿因干旱等问题累计减产10万吨

　　海水淡化是智利铜矿企业应对水资源紧张问题的主要解决方案。

　　狭长的地貌使得智利大部分铜矿距离海洋直线距离不足100公里，为其利用海水进行淡化提供了极大便利。Escondida已经建成了智利最大的海水淡化厂并将生产用水从地下水完全转向淡化海水

　　Los Pelambres以及Los Bronces均已经开始海水淡化项目，预计项目落成后两座铜矿将不再会受到干旱缺水影响

　　智利中部仅剩Andina仍有一定缺水风险，中长期来看缺水将不再会是智利铜矿生产所面临的主要风险

　　高昂的项目建设成本以及淡化设备使用成本是铜矿使用淡化海水所面临的主要问题

　　一、 极端干旱天气困扰智利铜矿生产

　　1.1 智利水资源对铜矿生产有重要影响

　　智利是全世界最狭长的国家，国土面积横跨七个气候区，气候整体呈现北干南湿的特点。智利位于南美洲西部，国土坐落于太平洋与安第斯山脉之间，南北长4300公里，东西平均宽200公里，是全世界最狭长的国家之一。狭长的国土使得智利气候环境十分复杂，包含了多种不同的气候类型，但总体呈现北干南湿的特点。智利北部以沙漠气候为主，在副热带高压笼罩下终年干旱，年降水不到20mm；其中安塔卡马沙漠是全世界降水最少的地区，被成为世界旱极。中部是首都圣地亚哥所在地，人口众多经济发达，以地中海气候为主，气候干湿两季分明，降水主要集中在每年冬季（6-8月），但年总降水同样并不充沛，平均降水约300-500mm，仅与我国黄土高原相当。南部地区人口稀少，以海洋性气候为主，终年寒冷湿润，降雨极其丰沛，部分地区年均降水可达4000-5000mm。

　　智利的铜矿主要集中在北部沙漠地区和中部山区，南部仅有少量分布。智利的铜矿主要聚集在北部沙漠地区，其中安塔卡马沙漠是全世界最大的铜矿带，聚集了包括世界第一大铜矿Escondida在内的超过10座主要铜矿，年产铜超过200万吨。因其气候干旱缺乏降雨和地表径流，铜矿生产主要依赖地下水以及淡化海水。中部圣地亚哥大区附近的山区则拥有Andina，Los Pelambres等大型铜矿，主要依赖河流、冰川等地表水进行铜矿生产，2021年铜元素产量约130万吨。南部气候湿润区域内大型铜矿仅有El Teniente，同样生产用水主要以地表水为主，2021年产铜不到50万吨。

　　铜矿分布与降水分布错位，干旱与水资源问题成为智利铜矿生产的重要问题。从上文可以看到，智利的铜矿分布正好与降水分布存在错位现象，主要铜矿区位于干旱少雨的沙漠以及地中海气候区，水资源丰富的南部仅有少量铜矿。而矿产生产又是智利最大的水资源消耗活动，包括铜矿在内的全部矿产生产约消耗了智利年总用水的75%，其中又以铜矿为主；因此水资源问题在智利铜矿生产中始终是一个重要的矛盾与风险因素。

　　1.2干旱问题困扰智利

　　极端的高温与异常的降水使得智利当前深陷干旱问题困扰。智利历史罕见的全国性超级干旱已经持续超过13年，高温与缺水的问题持续恶化。干旱主要发生在智利中部地区，从首都大区圣地亚哥的天气数据可以看到，智利中部平均气温持续升高，已经30年平均气温有明显的上升，2022年全年气温则高于过去5年平均气温。降水方面，过去5年平均降水较30年均值有所下降，今年以来的降水问题则更加严峻，不仅总降水量有所下降，同时降水也表现出短时间高强度的特征。不足的降水使得智利地表径流，特别是最重要的水源冰川融水难以得到补充，而异常的高温又增加了地表径流的蒸发量，使得水资源整体严重不足。此外，高温天气下异常的短时间高强度降水模式又使得降水会在短时间内迅速流失，无法像以往的降水那般有效的补充冰川水资源。

　　缺水主要影响铜精矿生产，湿法冶炼未受明显影响。从生产环节来看，精矿生产是智利铜生产过程中耗水最大的单一环节，占总生产耗水的60%以上，其中铜矿的研磨与浮选是最主要的耗水环节；湿法与精矿冶炼用水分别占总用水的17%和10%；湿法工艺整体用水较少，其主要的水消耗来自于浸出垫蒸发过程，整体耗水较小，用水效率较高，从产量来看也未受干旱的影响。

　　实际上缺水已经造成智利中部两座主要铜矿的精矿在2022年减产。根据智利主要铜矿企业所披露的财报来看，智利因干旱而出现明显减产的铜矿主要是Antofagasta旗下的Los Pelambres以及Anglo America旗下Los Bronces，两座铜矿也均位于受干旱问题困扰较为严重的智利中部地区。其中Los Pelambres 因干旱问题2022年上半年累计铜产量较去年同期减少7.09万吨，总降幅达42%；Los Bronces产量较去年同期减少3.25万吨，降幅22.64%。

　　下半年干旱问题暂时暂时缓解，铜矿产量出现回升，但干旱风险仍在。2022年下半年随着用水问题的缓解，Los Pelambres产量出现了明显回升。根据财报披露，2022年第三季度Antofagasta铜产量为18.19万吨，较上季度增长40.1%，主因Los Pelambres的产量由于供水状况改善而几乎翻了一番。

　　另外，其他智利矿山也面临干旱冲击的风险。尽管实际生产未受影响，但智利其他铜矿企业也表达了对水资源紧缺可能造成生产扰动的担忧。根据BHP在公司官网发布的水资源专题数据可以看出，位于智利北部沙漠的Escondida与Pampa Norte均属于存在重大水资源风险的项目，若管理不当水资源问题可能对生产造成较大影响。

　　二、 海水淡化推广下矿产扰动逐步减弱

　　为了应对持续短缺的水资源，包括Los Bronces以及Los Pelambres两座铜矿在内的智利铜企纷纷选择兴建海水淡化工厂，以摆脱对陆地淡水资源的依赖。未来随着淡化海水在智利铜矿生产中的逐步普及，干旱问题所可能带来的减产风险将会逐渐降低。

　　2.1 海水淡化趋势下，干旱影响预计将显著降低

　　2.1.1水资源紧缺的应对方案——海水淡化

　　海水淡化是智利铜矿企业应对水资源紧张问题的主要解决方案。智利背靠安地斯在山脉而面向大西洋，是全世界最狭长的国家，东西宽仅100-300公里，这使得智利大部分铜矿距离海洋直线距离不足100公里，为其利用海水进行淡化提供了极大便利。根据各矿企财报的数据显示，建造一座海水淡化工厂一般耗时2-3年，建设周期较短，建成后可快速见效。而从工艺上看，铜精矿浮选对水质要求较低，淡化海水可以较好的满足生产所需。

　　Escondida已经建成智利最大的海水淡化设施，实现100%利用使用淡化海水进行铜矿生产。Escondida坐落于智利北部阿塔卡马沙漠，此处终年干旱少雨且缺乏地表水资源，因此铜矿过去主要以地下作为生产用水来源。2006年Escondida建立了智利第一座大型海水淡化厂，年淡化海水约16万吨。随后BHP又于2017年投资开始了新的海水淡化工厂建设，并通过三年时间建成了年淡化海水量超过100万吨的Escondida Water Supply（EWS）淡化工厂。从2020年开始，Escondida已经实现完全依赖淡化海水进行生产并关停全部地下水开采设施。

　　2.2.2海水淡化趋势下，未来干旱对智利铜矿产量影响预计显著降低

　　智利的干旱主要影响中部地区铜矿用水，南北部因干旱带来的用水风险较低。从前文的分析可以得知，智利北部铜矿富集的安塔卡马沙漠等地本身是终年无雨的世界旱极，当地铜矿生产并不依赖于降水；而智利南部降水丰沛，水资源丰富，且南部大型铜矿较少；因此干旱问题最主要影响的是智利中部的铜矿。而智利中部的铜矿中，又以主要使用地表水的三座铜矿Los Pelambres、Los Bronce以及Andina面临的缺水风险最高，三座铜矿合计年产量约84万吨，占使用地表水生产的铜矿产量60%，占智利全国铜矿产量的15%。

　　目前智利铜矿企业正在大规模推进海水淡化项目，未来干旱对铜矿产量的影响预计显著降低。根据智利铜业委员会2019年的一份研究报告显示，未来十年智利铜产业用水中海水占比将从2020年的不到30%上升至占比50%左右。

　　随着智利中部大型铜矿海水淡化项目的推广，干旱问题对智利铜矿生产的影响将会显著减少。Los Pelambres与Los Bronce均已开始海水淡化项目，项目建成后将会基本解决水资源不足问题。Los Pelambres于2021年提交了海水淡化工厂的计划并开始建设工厂，截至2022年底建设进度已经完成93%，预计工厂将在2023年2季度建成投入使用。该工厂投产后海水淡化效率将达到400升/秒，约折合1250万立方米/年。而根据Antofagasta披露的数据显示，2018年Los Pelambres年产铜矿37万吨，共计耗水约2300万立方米，铜生产单位耗水约60立方米/吨。因此海水淡化设备预计能为铜矿提供当前生产所需约一半的用水，预计项目投产后将会基本解决铜矿所面临的缺水风险。而根据Antofagasta的计划，未来该海水淡化厂将在获得许可后增加一倍海水淡化量，预计到2025年Los Pelambres生产所需水源将有95%来自于海水淡化以及回收用水。此外，2022年11月Anglo American发布公告称已与Aguas Pacifico签订协议，确保了2025年起Los Bronces铜矿的淡化水供应。

　　智利中部其他铜矿受干旱问题影响更小。除了易受干旱影响的Los Pelambres和Los Bronce外，智利中部的其他两座铜矿El Soldado以及Carmen de Andacollo的生产用水均以地下水为主，水源较为稳定，受高温与降雨的影响同样较小。因此，目前来看仍将受到干旱潜在风险影响的仅剩Andina一座大型铜矿，涉及年产量大约17万吨。虽然目前Andina并未披露任何海水淡化工厂的项目，但是从其用水构成来看，Andina对地表水的依赖程度仅占约50%，其余50%由地下水和矿井水构成，且其位于水资源相对丰富的冰川区，受到干旱的风险明显低于地表淡水占生产用水超过80%的Los Bronce以及Los Pelambres。此外，由于Los Bronce和Andina铜矿位置相近，且都有Codelco作为主要股东，未来或有与Los Bronce共用海水淡化工厂的可能。因此综上所述，未来智利中部铜矿企业受到干旱影响的风险或将显著降低。

　　2.2.4成本问题是海水淡化推广的主要问题

　　但海水淡化推进中应当考虑到部分地区成本较高的风险。尽管狭长的地形给智利铜矿利用海水淡化带来了巨大的便利，但是地形同样也是海水淡化最大的不利因素。智利有众多铜矿集中在西部安第斯山脉区域，高海拔和复杂的山区地形使得通过管道运水需要付出高昂的能源与金钱成本。因此对于部分位于高原和山地的铜矿，利用淡化海水进行生产可能面临高昂的成本问题。

　　建设成本同样是铜矿采用淡化海水潜在的问题。根据BHP披露，Escondida Water Supply项目共计投资34亿美元，相比之下Codelco即将投产的年产3万吨扩建项目Rajo Inca投资仅13.8亿美元。考虑到海水淡化工厂作为纯成本项目，无法像扩建一样为铜矿带来潜在的额外收益，而高昂的投资成本意味着更大的资金压力与较长的投资回报周期，这或将使得矿企主动选择海水淡化厂的意愿较低。

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