séminaire de formation - introduction

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)



12 t 16 t 680 kg 360 kg

343 kg

Geosciences/BRGM, n° 1, janvier 2005

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


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?


→  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


→  Les Terres Rares : une famille d’éléments que l’on

trouve toujours ensembles


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?


→  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)


→  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


→  Même en l’absence de problèmes de ressources, le cuivre a fait son entrée dans

la liste des métaux cri>ques


→  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


→  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


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


→  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)


→  Mais –  Les ressources et réserves comprennent deux types de gisements très différents :

•  Les salars

•  Les gisements de Li minéral (Spodumène : LiAlSi2O6)


→  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?


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…


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


→  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


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


→  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

séminaire de formation - introduction

Economy & Finance