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Séminaire de formation Industrie Minière Introduction : le rôle des ressources minérales dans l’économie mondiale – Illustration par quelques enjeux actuels majeurs
28-‐29 Septembre 2015
→ Les pays riches se sont appuyée sur leurs ressources (minérales, combus>bles fossiles,
naturelle) pour leur développement
→ Pour les pouvoirs publics, la ques>on de la sécurité d’approvisionnement est une ques>on
clé pour le développement économique du pays
Les ressources minérales : des intrants essentiels de l’économie
→ Pour les pouvoirs publics, la ques>on de la sécurité d’approvisionnement est une ques>on clé pour
le développement économique du pays – 1783 : Créa+on de l’Ecole des Mines de Paris, pour « former des ingénieurs des mines intelligents »
• Produc+on de ressources à par+r du territoire na+onal – Garan+r la sécurité d’approvisionnement
• Développement à l’interna+onal des entreprises françaises (jusqu’en 1980)
• Développement d’un réseau interna+onal de professionnels de l’industrie des ressources minérales (CESMAT, jusqu’en 2010)
• Intelligence économique sur les ressources minérales (Comes, depuis 2011)
Les ressources minérales : des intrants essentiels de l’économie
Les ressources minérales : des intrants essentiels de l’économie
12 t 16 t 680 kg 360 kg
343 kg
Geosciences/BRGM, n° 1, janvier 2005
Les ressources minérales : des intrants essentiels de l’économie
La palette du métallurgiste s’élargit de plus en plus
→ Energie renouvelable – Indium et gallium pour le photovoltaïque couche mince
– Terres Rares pour les aimants des éoliennes
→ Développement du véhicule électrique – Tension sur le marché du cuivre
– Quel développement de la produc+on de lithium ?
→ Technologies propres – Les pla+noïdes pour la catalyse et le pile à combus+ble
De nouveaux défis pour de nouveaux développements
→ 2 technologies pour le PV couche mince (2 microns, au lieu de 200) – CIGS : Cuivre, Indium, Gallium, Sélénium
– Cd-‐Te : Cadmium, Tellure
→ Quasi-‐exclusivement des sous-‐produits
Energie renouvelable et PV couche mince
Main metals contained in commercial ores and their by-‐‑‒
products
→ CIGS : quels besoins en ressources minérales? – 10% Cu, 28% In, 10% Ga, 52% Se
– Pour une puissance de 1 GW : 22 t In, 8 t Ga, 50 t Se
→ A comparer aux ordres de grandeur de la produc>on mondiale de ces métaux
Energie renouvelable et PV couche mince
Métal principal Produc0on Sous-‐produit Produc0on
Aluminium 39 Mt Gallium 130 t
Zinc 11 Mt Cadmium 20 000 t
Indium 600 t
Germanium 140 t
Copper 15,5 Mt Selenium 1350 t
Tellure <1000 t
→ Comment améliorer la connaissances des ressources – Evalua+on des sous-‐produits dans les évalua+ons de gisements
→ Comment augmenter la produc>on de ces métaux? – Technique de valorisa+on des sous-‐produits
→ Comment maîtriser la demande?
→ Comment réduire la consomma>on de ces substances?
→ Quels subs>tuants?
Energie renouvelable et PV couche mince
→ Les aimants de forte capacité nécessitent des
terres rares – Aimants Samarium-‐Cobalt (SmCo5 or
Sm2Co17)
– Aimants Neodyme, Iron, Bore (Nd2Fe14B, 33% REE, essne+ellement Nd ou Pr, dopé avec 1 à 5% Dy)
Energie renouvelable et TR pour aimants d’éoliennes
→ Les éoliennes nécessitent des masses
significa>ves d’aimants permanents – 2 t, i.e 660 kg de TR, pour une éolienne de
3,5MW de puissance
→ Mais ne représentent qu’une par>e de la
demande en aimants : – 1 kg de Nd pour un véhicule hybride
– Hauts parleurs, disques durs
Energie renouvelable et TR pour aimants d’éoliennes
→ Les Terres Rares : une famille d’éléments que l’on
trouve toujours ensembles
Energie renouvelable et TR pour aimants d’éoliennes
simplified REO distributions
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
BN B.O
bo
BN SiChu
an
LP K
ola
XunWu I
on
XinFen
g Ion
Long
Nan Ion
XN Pitin
ga
HvsEgsNdPrCeLa
→ Et dont la Chine contrôle la produc>on mondiale
→ Quels types de gisements peuvent contribuer à la
produc>on du monde occidental?
→ Comment réduire l’impact environnemental de
l’exploita>on des TR (hydro-‐métallurgie complexe,
associa>on avec U et Th)
→ Comment assurer une développement équilibré
des différentes TR?
Energie renouvelable et TR pour aimants d’éoliennes
→ Une consomma>on annuelle de cuivre propor>onnelle à la popula>on, avec un coefficient
croissant en fonc>on du niveau de développement
Voitures électriques et tension sur le Cu
→ Donc une consomma>on en croissance
→ Avec un déclin fort des teneurs moyennes
exploitées, dans des gisements qui abeignent
leur limite à ciel ouvert
Average Copper Grade (source : Codelco)
Voitures électriques et tension sur le Cu
→ Le développement du véhicule électrique induit une demande de cuivre supplémentaire – Voiture tradi+onnelle : 15 kg Cu
– Voiture hybride : 30-‐40 kg Cu
– Voiture électrique : about 60 kg Cu
Voitures électriques et tension sur le Cu
→ Même en l’absence de problèmes de ressources, le cuivre a fait son entrée dans
la liste des métaux cri>ques
Voitures électriques et tension sur le Cu
→ Comment améliorer la rentabilité des gisements de
type porphyri-‐copper à faible teneur, en par>cuier
pour permebre le passage en souterrain?
→ Comment réduire la demande de cuivre des
véhicules électriques?
→ Même en l’absence de problèmes de ressources, le cuivre a fait son entrée dans
la liste des métaux cri>ques • Inquiétudes sur la capacité à développer assez rapidement de nouvelles
mines pour sa+sfaire la croissance de la demande
Voitures électriques et tension sur le Cu
→ La technologie Li-‐Ion s’impose aujourd’hui pour le
développement du véhicule électrique
Voitures électriques et production de Li
→ Une baberie Li-‐Ion comprend – 2,5% Li (95% dans l’électrode posi+ve, par exemple sous forme de LiCoO2, et 5% dans
l’électrolyte)
– 20% Co (mCo : 59, mLi : 7)
→ En moyenne, une voiture électrique nécessite 3 kg de Li – Il faut donc 3Mt de Li pour électrifier 1 milliard de voitures
– Il faut 10g de Li pour un ordinateur, 1g pour un smartphone
Voitures électriques et production de Li
Source USGS 2012
USGS 2010
USGS 2008
MIR 2007
K. Evans 2008
CEA 2010 SQM
Réserves (Mt) 13,0 9,9 4,1 6,8 Ressources (Mt) 34,0 25,5 14,0 15,0 28,5 38 à 43 56,0
→ Les ressources mondiales sont suffisantes pour sa>sfaire les besoins
Voitures électriques et production de Li
→ Mais
– Les réserves sont concentrées géographiquement (Amérique du Sud)
– Les ressources le sont encore plus (plus de 50% des 34 Mt sont en Colombie et au Chili)
Chili, 7500
Brésil, 64
Australie, 970
Argen>ne, 850
Chine , 3500
Reste du Monde, 116
Réserves mondiales de Lithium (source USGS, kt)
Voitures électriques et production de Li
→ Mais – Les ressources et réserves comprennent deux types de gisements très différents :
• Les salars
• Les gisements de Li minéral (Spodumène : LiAlSi2O6)
Voitures électriques et production de Li
→ Les deux types de gisements n’ont pas du tout les mêmes coûts de produc>on – 2000 $/t Li2CO3 pour les salars
– 6500 $/t Li2CO3 pour les gisements minéraux
→ Les producteurs actuels contrôlent le marché mondial à par>r des salars
→ Comment gérer le développement de la filière Li minéral?
Voitures électriques et production de Li
Platinoïdes et technologies propres
→ Les pla>noïdes sont inévitables dans la purifica>on des gaz de combus>on – Pla+ne pour la catalyse des moteurs diesel (environ 2g par voiture)
– Paladium pour la catalyse des voitures essence
→ Le pla>ne est incontournable dans la pile à combus>on – Environ 0.8g/kW aujourd’hui
→ Les ressources sont très importantes – Durée de vie sta+que supérieure à 300 ans
→ Mais les ressources sont hyper concentrées
géographiquement en Afrique du Sud (88%) et
Russie
→ Comment garan>r la sécurité d’approvisionnement
des industriels consommateurs?
Platinoïdes et technologies propres
→ L’industrie minière : – exploite une ressource naturelle minérale
– le plus souvent lui fait subir une première transforma+on
– commercialise une ma+ère première minérale, qui sera transformée par d’autres industries
→ Du gisement à la première transforma>on d’une ressource naturelle minérale
L’industrie minière : une industrie de transformation
→ Qui valorise des produits de nature différente…
L’industrie minière : une industrie de transformation
Minéraux énergétiques
Minerais métalliques
Minéraux non-métalliques
Minéraux industriels
Matériaux de construction
Par ex. Sel, potasse, soufre,
kaolin, argile plastique, sable
siliceux, bentonite, carbonates
industriels, fluorite, baryte, magnésie
Par ex. sable et graviers, agrégats
de roches concassées,
calcaires et argiles pour ciment, argile
à brique, gypse, pierre de taille,
ardoise
Par ex. fer, acier, aluminium, cuivre, zinc, plomb, nickel, or, argent, platine
Pétrole, gaz naturel, charbon,
uranium
Centrales électriques, chauffage,
transports, chimie organique et
matières plastiques
Industrie manufacturière,
construction, aciéries, industrie
électrique, électronique,
bijouterie, monnaie
Empierrement routier, ciment et béton, briques, tuiles, tuyaux,
plâtre, produits en ciment
Industrie manufacturière,
construction, aciéries, industrie
électrique, électronique,
bijouterie, monnaie
→ Qui sont essen>els au fonc>onnement de nos sociétés
→ Les ressources minérales sont essen>elles pour la vie humaine – Amendement des sols qui supportent les cultures vivrières – Bâ+ments et infrastructures
– Fabrica+on des mul+ples objets nécessaires au transport, à la communica+on, à la protec+on et au confort
L’industrie minière : une industrie de transformation
→ Qui sont essen>els au fonc>onnement de nos sociétés
→ Les besoins en ma>ères premières minérales sont largement fonc>on du niveau de
développement et des fluctua>ons de l'ac>vité économique. Ils devraient s'accroître : – Augmenta+on de la popula+on (+40% d’ici 2050)
– Augmenta+on du niveau de vie moyen des popula+ons
• Processus d'industrialisa+on en cours dans de nombreux pays • Poursuite du développement urbain dans le monde en+er
L’industrie minière : une industrie de transformation
Echelle de production des matières premières minérales
100 kt
10 kt
1 kt
10 t
100 Mt
10 Mt
1 Mt
100 kt
Charbon (6 Gt) Fer (2 Gt)
Manganèse (35 Mt) Chrome (20 Mt) Cuivre (16 Mt) Zinc (11,5 Mt)
Plomb (4 Mt) Nickel (1,6 Mt)
Etain (350 kt) Molybdène (220 kt)
Terres Rares (125 kt) Cobalt (70 kt) Tungstène (60 kt) Vanadium (60 kt) Uranium (44 kt) Lithium (27 kt) Argent (22 kt) Bismuth (8,2 kt) Or (2,5 kt) Tantale (1,2 kt)
100 t
Indium (570 t) Palladium (190 t) Platine (180 t) Béryllium (140 t) Germanium (130 t) Gallium (105 t) Rhénium (50 t)
Echelle des prix des matières premières minérales
Or Platine Palladium Rhodium
Argent Rhénium
Béryllium Gallium Germanium Indium Tantale Terres rares
Uranium Niobium Cobalt Molybdène Vanadium Lithium Bismuth Tungstène Etain Nickel Cuivre Plomb Zinc
100 $/t
Manganèse Chrome Fer
Charbon
10000 $/t
1000 $/t
100000 $/t
100 $/kg
10000 $/kg
1000 $/kg
100000 $/kg
Valeur des productions mondiales par substance
Valeur des productions mondiales par substance
0 100000 200000 300000 400000 500000 600000
Charbon Fer Or
Cuivre Lignite
Terres Rares Nickel
Zinc Titane
Manganèse Platine et Palladium
Argent Diamant
Plomb Molybdène
Chrome Etain
Magnésium Niobium Uranium
Strontium Cobalt
Antimoine Vanadium
Tungstène Zirconium
Lithium Tantale Indium
Rhénium Bismuth
Germanium Béryllium
Gallium
Valeur des marchés mondiaux en 2010 en M$
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000
Terres Rares Nickel
Zinc Titane
Manganèse Platine et Palladium
Argent Diamant
Plomb Molybdène
Chrome Etain
Magnésium Niobium Uranium
Strontium Cobalt
Antimoine Vanadium
Tungstène Zirconium
Lithium Tantale Indium
Rhénium Bismuth
Germanium Béryllium
Gallium
Valeur des marchés mondiaux en 2010 en M$
→ Avec des spécificités fortes
→ Gisement – A la base des résultats économiques – Une localisa+on imposée
– Une durée de vie limitée – Un objet incertain
– Une rela+on par+culière aux pouvoirs publics
→ Commodités / Spécialités – Marché des commodités
L’industrie minière : une industrie de transformation
→ Genèse d’une exploita>on minière : de l’ini>a>on de la prospec>on à la première produc>on – Reconnaissance, délimita+on et évalua+on du gisement
– Etudes de faisabilité et choix techniques
→ Exploita>on minière et ges>on de l’incer>tude – Receses des entreprises minières, impact des incer+tudes amont (gisement) et aval (marché)
→ L’exploita>on minière, une ac>vité limitée dans le temps – Des ressources finies
– Des choix technico-‐économiques (rythme de produc+on, teneur de coupure)
→ L’exploita>on minière dans son environnement socio-‐économique
Quatre thèmes pour le séminaire