séminaire de formation - l'exploitation minière : une activité limitée dans le temps

Séminaire de formation Industrie Minière

L’exploitation minière : une activité limitée dans le temps

28-‐29 Septembre 2015

→  Des ressources et des réserves mondiales finies

→  Une durée de vie finie pour un gisement donné

L’exploitation minière : une activité limitée dans le temps

→  Les ressources minérales sont des ressources issues de la croute terrestre –  Leur volume peut donc certes être très important

–  Mais sera forcément limité

→  Comme les hydrocarbures, elles sont le fruit de processus géologiques qui se

poursuivent aujourd’hui, mais qui sont très longs –  Il faut des dizaines ou des centaines de millions d’année pour cons;tuer un gisement de charbon –  Il ne faut que quelques années pour l’exploiter…

Des ressources mondiales finies

→  Durée de vie statique –  Rapport des réserves connues (ou des RAR : ressources raisonnablement exploitables) pour une

substance donnée sur la consomma;on annuelle de ceGe substance

–  Hypothèse défavorable : de nouvelles ressources peuvent être iden;fiées à l’avenir

–  Hypothèse favorable : la consomma;on va a priori plutôt en croissant….

–  Avec nos connaissances et modes de vie actuels, combien d’année pouvons-‐nous « tenir » pour une substance donnée


→  Durée de vie statique

5


Années

Or 20Fer 150

Cuivre 30Bauxite 200Nickel 50 +

Phosphates 80Uranium 40Charbon 200

→  Durée de vie statique : limites de l’approche –  Les réserves dépendent directement et fortement d’une hypothèse de prix

•  Cf pétrole : taux de récupéra;on d’un gisement, rentabilité de gisements non conven;onnels

–  Quelle crédibilité pouvons-‐nous accorder aux données? •  Publica;on de fiches par substance par l’USGS

•  Mais sur la base d’une consolida;on de données mondiales –  Cf ra;o entre réserves et ressources de charbon suivant les pays

•  Et données manquantes pour certaines substances



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→  Durée de vie statique –  Durées de vie > 200 ans

•  Charbon, Chrome, Lignites, Magnésium, Pla;noïdes, Tungstène, Vanadium

–  Durées de vie comprises entre 50 et 200 ans •  Cobalt, Fer, Lithium, Molybdène, Tantale, Terres rares, Titane, Uranium

–  Durées de vie comprises entre 20 et 50 ans •  Argent, Bismuth, Cuivre, Manganèse, Nickel, Niobium, Or, Plomb, Rhénium, Zinc, Zirconium

–  Durées de vie < 20 ans

•  An;moine, Etain, Stron;um –  Non connues :

•  Bérylium, Gallium, Germanium, Indium


→  Durée de vie statique : une question récurrente et ambiguë –  Récurrente

•  Ques;on soulevée à l’origine de la cons;tu;on de l’Europe (Club de Rome)

•  Ques;on écartée pendant 3 décennies •  Ques;on re-‐soulevée avec le développement de la Chine…

–  Ambiguë •  Une tension sur le marché d’une substance est favorable à l’industrie minière : hausse des

cours

•  Une trop forte tension lui est défavorable : encouragement de la subs;tu;on


→  La notion de Pic de Hubbert a-t-elle un sens pour les ressources minérales? –  Pic de Hubbert = pic de produc;on maximal de pétrole au niveau mondial


→  La notion de Pic de Hubbert a-t-elle un sens pour les ressources minérales? –  Pic de Hubbert = pic de produc;on maximal de pétrole au niveau mondial

–  Contre

•  « On ne consomme pas les atomes de métaux » •  « On peut recycler un métal à l’infini »

–  Pour •  On consomme l’uranium

•  On « consomme » les engrais

•  On disperse très fortement, ce qui rend la recyclabilité plus que théorique


→  Exemple de l’ambiguité sur le cuivre –  Les producteurs diffusent un message anxiogène de manque de cuivre


→  Exemple de l’ambiguité sur le cuivre –  Une associa;on de producteur diffuse un message plus que rassurant


→  Et le recyclage?


→  Et le recyclage? –  Des difficultés techniques (traitement de gisements très

complexes)

•  Eco-‐concep;on

–  Des difficultés liées au marché et aux infrastructures •  Massifica;on des marchés

–  Des difficultés économiques •  De nombreux recyclages restent non rentables

–  Li dans les baGeries –  Plas;ques (plus rentable sous forme de

valorisa;on énergé;que)


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Des ressources mondiales inégalement réparties

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Des ressources mondiales inégalement réparties

→  L’industrie minière : une activité auto-destructrice

–  Une industrie de transforma;on… dont l’intrant principal n’est pas acheté, mais ;ré de son gisement

•  Tout inves;ssement minier est donc voué à disparaître à un terme assez court

–  Le gisement est rarement (jamais) homogène, ce qui pose la ques;on du seuil minimal de qualité recherché pour le minerai

•  Les par;es de gisement qui ne respectent pas ce seuil étant abandonnées, ce seuil jour directement sur la durée de vie

Une durée de vie finie pour un gisement

→  Le choix du rythme de production pour un projet minier –  Comme pour toute autre ac;vité en économie de marché : maximiser la créa;on de richesse

•  1er formalisme mathéma;que dès 1963, Matheron & Formery

•  Abou;t à des rythmes de produc;on très élevés –  Moins de 3 ans pour des gisements de moins de 20 Mt

–  Jamais plus de 8 années, même pour des gisements très importants




Tonnage (Mt)

Rythme de production

(Mt/an)Durée de

vie (années)20 6 3.350 7.7 6.5

100 14.3 7350 48 7.21600 219 7.3


•  1er formalisme mathéma;que dès 1963, Matheron & Formery

•  Abou;t à des rythmes de produc;on très élevés

•  Un raisonnement biaisé pour les très grands tonnages –  Absence de prise en compte de la satura;on du marché (prix de vente supposé

constant, indépendant des très fortes produc;ons envisagées)

–  Absence de prise en compte de contraintes techniques

•  Des résultats non appliqués par les industriels, y compris pour les tonnages habituels


→  Le choix du rythme de production pour un projet minier –  Quid de la pra;que industrielle?

•  Approche empirique de Taylor et O’Hara : cons;tu;on d’une base de données de projets miniers et recherche de corréla;ons

•  Soit R les réserves (exprimées en t) •  Rythme de produc;on annuel P (en t/an) :

•  Durée de vie N (en années) :


75.05 RP ×=

25.02.0 RN ×=

→  Le choix du rythme de production pour un projet minier –  Opposi;on entre op;misa;on théorique et pra;que des industriels. Pourquoi?

•  Instabilité des prix

•  Compréhension du gisement

•  Développement long terme de l’entreprise


→  Le choix du rythme de production pour un projet minier –  Instabilité des prix


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998Zn ($/t) Pb ($/t) Cu ($/t) Co ($/50kg)

→  Le choix du rythme de production pour un projet minier –  Instabilité des prix

•  Durées de vie > durée dʼ’un cycle, pour limiter les risques

•  Durée de vie assez grande pour que le cours moyen ait une chance dʼ’être environ égal au cours de tendance

–  Durée de vie minimale prix


→  Le choix du rythme de production pour un projet minier –  Compréhension du gisement

•  Primordiale pour la découverte des extensions

–  Inves;ssement ini;al important –  Inves;ssement localisé

–  Inves;ssement non ou peu récupérable •  Importance du temps de matura;on de ceGe compréhension

–  Durée de vie minimale gisement


→  Le choix du rythme de production pour un projet minier –  Développement long terme de l’entreprise

•  Durée de développement dʼ’un nouveau gisement

–  Au minimum 10 ans •  Prospec;on

–  Durée de découverte dʼ’un nouveau gisement –  Probabilité qu’un indice devienne un gisement

–  Durée de vie minimale développement entreprise


→  Teneur de coupure : introduction –  Une valeur par;culière de la teneur, qui fera la différence entre deux types de matériaux :

•  Du minerai et du « stérile »

•  Du minerai riche et du minerai pauvre

–  Un paramètre technico-‐économique des projets miniers, au même ;tre que : •  Méthodes d’exploita;on et de traitement

•  Rythme de produc;on


→  Teneur de coupure : pourquoi? –  Pour « op;miser » l’exploita;on, en lien avec une stratégie :

•  Maximisa;on de la créa;on de richesse

•  Maximisa;on de la récupéra;on du gisement •  …

–  Pour une sélec;vité dans l’exploita;on, en réponse à l’hétérogénéité des gisements : •  Sélec;vité par les receGes : teneur de coupure

•  Sélec;vité par les coûts

–  Dans des gisements où la teneur du minerai est en gros constante, mais la facilité d’exploita;on va varier


→  Teneur de coupure : sélection par les coûts –  Exemple de la mine de trona de TG Soda Ash


→  Teneur de coupure : sélection par les recettes –  S’applique donc dans les gisements hétérogènes en qualité mais plutôt homogènes en condi;ons

d’exploita;on :

•  Presque toujours le cas des mines métalliques

–  En vue de maximiser la créa;on de richesse :

•  Mesurée par la Valeur Actuelle NeGe (VAN / NPV) •  Pour des raisons de simplifica;on, nous allons raisonner sur la somme des cash flows (VAN

avec un taux d’actualisa;on nul)


→  Teneur de coupure : analogie gisement vs tas de pièces de monnaie

–  1 pièce de monnaie = 1 tonne de minerai

–  La valeur de la pièce de monnaie est équivalente à la valeur de la tonne de minerai, donc à la teneur de la tonne de minerai

–  Ramasser une pièce de monnaie est équivalent à exploiter une tonne de minerai, avec un droit à payer pour ramasser-‐u;liser la pièce, qui correspond au coût d’exploita;on



–  Hypothèses :

•  Le tas est cons;tué de pièces de 1, 2, 5, 10 et 50 cents, et de 1, 2, 5 et 10 € •  Le droit pour ramasser-‐u;liser une pièce de 1 €

•  Quelles pièces faut-‐il ramasser?



–  Hypothèses :

•  Le tas est cons;tué de pièces de 1, 2, 5, 10 et 50 cents, et de 1, 2, 5 et 10 € •  Le droit pour ramasser-‐u;liser une pièce de 1 €

•  Quelles pièces faut-‐il ramasser?

–  Toutes les pièces dont la valeur est supérieure, ou au pire égale, à 1 € !!


→  Teneur de coupure : teneur pour laquelle il y a égalité entre les recettes

générées par l’exploitation d’une tonne, et les dépenses engendrées par

l’exploitation de cette tonne

–  Ne ;ent pas compte de l’actualisa;on


→  Teneur de coupure : teneur pour laquelle il y a égalité entre les recettes

générées par l’exploitation d’une tonne, et les dépenses engendrées par

l’exploitation de cette tonne –  Les receGes sont propor;onnelles à la teneur

–  D’où une expression très simple de la teneur de coupure économique

→  ou encore

–  Soit


tvtv tvPtr ×=××= ρ

COr = COvtc =×

vCOtc =

→  A une teneur de coupure correspondent : –  Un tonnage de minerai

•  Fonc;on décroissante de la coupure, du tonnage des ressources à 0

–  Une teneur moyenne •  Fonc;on croissante de la coupure, de la teneur moyenne

des ressources à la teneur la plus riche dans le gisement

–  Un tonnage de métal •  Fonc;on décroissante de la coupure

–  Une géométrie du gisement


)(xTT tvtv =

)(xtt tvtv =

)(xTT metmet =

)()()( xtxTxT tvtvmet ×=


0

20

40

60

80

100

Po

urc

en

tag

e m

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rai

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(%)

8

10

12

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20

22

24

Te

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%)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Coupure (%)

%métal %minerai Teneur moyenne

→  A une teneur de coupure correspond donc un niveau de profit : –  Une marge moyenne par tonne

–  Et une marge globale sur l’ensemble du gisement


COvxtxm tv −×= )()(

( ) )()()( ctvcctvc tTvttttM ××−=

( ) vttttm cctvc ×−= )()(

→  Pour la teneur de coupure économique :

–  La marge globale doit être suffisante pour rembourser l’inves;ssement et aGeindre le niveau de rentabilité recherché

–  Si elle ne l’est pas, elle ne peut pas l’être en changeant la teneur de coupure (puisque la teneur de coupure économique est op;male)

–  L’inves;ssement n’intervient pas dans le calcul de la teneur de coupure

•  Une fois réalisé, l’inves;ssement est un « sunk cost » •  Au stade de l’étude de faisabilité, l’effet de l’inves;ssement est inverse à celui aGendu a

priori

–  Et une marge globale sur l’ensemble du gisement


→  Pour la teneur de coupure économique : –  L’actualisa;on conduit à augmenter légèrement les teneurs de coupure, mais conduit surtout à

des teneurs de coupure décroissantes dans le temps

–  Le modèle complet est plus complexe (impact de l’accessibilité sur les coûts, impact des limita;ons de capacités), mais relève du même raisonnement et de la même équa;on


Roche minéralisée

Stérile Minerai

Sélection physique

→  Pour la teneur de coupure économique :

–  Des contraintes de court terme peuvent conduire à augmenter la teneur de coupure

•  Service de la deGe pendant les premières années de produc;on •  Engagement contractuelle sur un volume de produit commercialisé pour l’année (ou plus

dans le cas des ventes à terme)

–  Mais de telles augmenta;ons se font toujours au détriment de la créa;on de richesse globale sur le long terme

–  De la sélec;vité… à l’écrémage


→  Teneur de coupure : théorie et pratique –  Il ne suffit pas de déterminer correctement sa teneur de coupure, mais il faut aussi se donner

les moyens de la meGre en œuvre :

•  La connaissance sta;s;que de la distribu;on des teneurs dans le corps minéralisé

–  Pour la prévision des résultats de l’exploita;on sélec;ve et dans certains cas la détermina;on de la teneur de coupure

•  La connaissance à l’avance de la teneur des blocs sur lesquels on va faire la sélec;on

–  Es;ma;on locale des teneurs •  La capacité à meGre en œuvre la sélec;on tout en respectant les objec;fs de produc;on

–  Planifica;on à court et très court terme


→  Teneur de coupure : théorie et pratique


→  A la base de l’activité, le gisement –  Objet naturel à découvrir : constante de temps élevée, durée de vie limitée

–  Localisa;on imposée : impact sur les inves;ssements, coûts et délais

–  Objet incertain : risque géologique

→  A l’aval de l’activité, le marché –  Un marché mondial de commodité, sans possibilité de différencia;on –  Un marché très instable

→  Au centre –  Une industrie lourde, soumise à des risques techniques importants –  Des coûts opératoires très rigides, comprenant une part significa;ve de main d’oeuvre

Les grandes caractéristiques des projets miniers

→  Le raisonnement fait l’hypothèse que l’on exploite les tonnes de teneur supérieure

à tc, sans toucher à celles de teneur inférieure : –  Possible excep;onnellement, par exemple sur des gisements alluvionnaires sous-‐marins

–  Mais généralement impossible –  Et totalement irréaliste dans une exploita;on à ciel ouvert avec une fosse finale

Teneur de coupure économique et réalité de terrain

Vers un modèle de coût un peu plus fin

→  Le coût opératoire d’une exploitation minière est généralement décomposé –  Coût mine

–  Coût traitement

–  Charges de structure (généralement des dépenses fixes par unité de temps, ramenées à la tonne)

→  Analogie tas de pièces de monnaie –  Coût pour ramasser une pièce

•  45 cents

–  Coût pour neGoyer une pièce avant de pouvoir l’u;liser •  35 cents

–  Charges de structure •  20 cents

Analogie monnaie et réalité de terrain (1/5)

→  Que faire d’une pièce de valeur x, inférieure à 1€, qui bloque l’accès à une

pièce de valeur supérieure à 1 €?

→  Trois solutions :

–  Sol 1 : Ne ramasser aucune des deux pièces

–  Sol 2 : Ramasser la pièce de valeur x et la jeter

–  Sol 3 : Ramasser la pièce de valeur x et la neGoyer


→  Solution 1: –  Equivaut à arrêter l’exploita;on dans la zone considérée

•  Soit une pièce de 10 € accessible sous une pièce de 10 cents •  Exploiter la pièce de 10 cents génère une perte de 90 cents •  Mais donne accès à une pièce de 10 €, donc à un gain de 9 € •  Globalement, on gagne 8.1 € en prenant les deux pièces

–  Exclue dès lors que la valeur moyenne des deux pièces est supérieure à 1 € (teneur de coupure économique)


→  Solution 1: –  A l’origine de la stupide « théorie du mélange »

•  « Je peux exploiter un bloc inférieur à la teneur de coupure économique si je dispose d’un bloc supérieur à ceGe teneur et que la teneur moyenne des deux blocs est elle aussi supérieure à la teneur de coupure économique »


→  Solution 1: –  A l’origine de la stupide « théorie du mélange »

•  « Je peux exploiter un bloc inférieur à la teneur de coupure économique si je dispose d’un bloc supérieur à ceGe teneur et que la teneur moyenne des deux blocs est elle aussi supérieure à la teneur de coupure économique »

•  Analogie du jus d’orange : j’ai devant moi deux verres de jus d’orange ; l’un est tout frais, l’autre traîne là depuis 3 semaines ; la théorie du mélange dit que si je mélange les deux, ce sera buvable… mais ça ne m’empêchera pas d’être malade!

→  Choix entre solutions 2 et 3 : –  Solu;on 2

•  Dépenses : 45 cents (ramasser la pièce) •  Recettes : 0 cents •  Marge : -45 cents

–  Solu;on 3

•  Dépenses : 100 cents •  Recettes : x cents •  Marge : x-100 cents

–  La solu;on 3 est préférable si X>55 cents

•  55 cents = coût du traitement + charges de structure •  55 cents = coûts postérieurs à la sélection



→  Minerai fatal et teneur de coupure marginale : –  Des raisons techniques peuvent obliger à exploiter (dans la mine) des tonnes à teneur inférieure à la

teneur de coupure économique

•  Chacune de ces tonnes va générer une perte et on préférerait ne pas y toucher

–  A par;r du moment où elles sont exploitées dans la mine (et où la dépense associée à leur exploita;on est un coût du passé), ces tonnes peuvent contribuer à la créa;on de richesse si leur valeur couvre les coûts postérieurs à la sélec;on

•  La formule est donc toujours valable, mais il ne faut y intégrer que les coûts postérieurs à la sélection.

vCOtc =

Teneur de coupure et modèles de flux (1/3)

→  Une approche rigoureuse de teneur de coupure passe donc par un

modèle de flux –  Un flux de roche minéralisée

•  Auquel se réfèrent toutes les étapes de l’exploitation communes au minerai et au stérile

–  Un flux de minerai

•  Auquel se réfèrent toutes les étapes de l’exploitation strictement réservées au minerai

–  Un flux de stérile

•  Auquel se réfèrent toutes les étapes de l’exploitation strictement réservées au minerai


Roche minéralisée

Stérile Minerai

Sélection physique


Roche minéralisée

Stérile Minerai

Sélection physique

Roche minéralisée

Stérile Minerai

Sélection économique

Teneur de coupure économique ou teneur de coupure marginale? (1/2)

→  Idéalement, on aimerait exploiter à la teneur de coupure économique –  Mais les condi;ons de gisement et de méthode d’exploita;on obligent le plus souvent à remuer des

tonnes de teneur inférieure

→  La teneur de coupure marginale est alors celle qui maximise la somme des cash-

flows –  Mais elle conduit à diminuer la teneur moyenne exploitée

–  Donc la produc;on annuelle de métal pour une installa;on d’une capacité donnée en termes de tonnage de minerai

–  Donc le résultat annuel et la VAN

→  On cherche donc à alimenter l’usine de traitement en appliquant la teneur

de coupure économique

→  La teneur de coupure marginale est utilisée pour : –  Stocker (quand c’est possible) les tonnes à teneur comprise entre la teneur de coupure

marginale et la teneur de coupure économique, pour les reprendre en fin de vie du gisement

–  Compléter l’alimenta;on de l’usine lorsque le gisement ne permet plus de saturer l’usine en appliquant la teneur de coupure économique

Teneur de coupure économique ou teneur de coupure marginale? (2/2)

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