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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 t680 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
S
iC
huan
LP
Kola
XunW
u
Ion
XinFeng
Ion
LongNan
Ion
XN
P
itinga
Hvs
Egs
Nd
Pr
Ce
La
→  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

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Séminaire de formation - Introduction

  • 1. 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  
  • 2. →  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
  • 3. →  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
  • 4. Les ressources minérales : des intrants essentiels de l’économie 12 t 16 t680 kg 360 kg 343 kg Geosciences/BRGM, n° 1, janvier 2005
  • 5. Les ressources minérales : des intrants essentiels de l’économie
  • 6. La palette du métallurgiste s’élargit de plus en plus
  • 7. →  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
  • 8. →  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
  • 9. →  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  
  • 10. →  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
  • 11. →  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
  • 12. →  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
  • 13. →  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 S iC huan LP Kola XunW u Ion XinFeng Ion LongNan Ion XN P itinga Hvs Egs Nd Pr Ce La
  • 14. →  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
  • 15. →  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
  • 16. →  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
  • 17. →  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
  • 18. →  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
  • 19. →  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
  • 20. →  La  technologie  Li-­‐Ion  s’impose  aujourd’hui  pour  le   développement  du  véhicule  électrique   Voitures électriques et production de Li
  • 21. →  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
  • 22. 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
  • 23. →  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
  • 24. →  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
  • 25. →  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
  • 26. 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
  • 27. →  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
  • 28. →  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
  • 29. →  Qui  valorise  des  produits  de  nature  différente…   L’industrie minière : une industrie de transformation
  • 30. 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
  • 31. →  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
  • 32. →  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
  • 33. 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)
  • 34. 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 $/kg
  • 35. Valeur des productions mondiales par substance
  • 36. Valeur des productions mondiales par substance 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 Charbon Fer Or Cuivre Lignite Terres Rares Nickel Zinc Titane Manganèse Platine et Palladium Argent Diamant Plomb Molybdène Chrome Etain Magnésium Niobium Uranium Strontium Cobalt Antimoine Vanadium Tungstène Zirconium Lithium Tantale Indium Rhénium Bismuth Germanium Béryllium Gallium Valeur des marchés mondiaux en 2010 en M$ 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$
  • 37. →  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
  • 38. →  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