Cette présentation a été conçue dans le cadre d'un séminaire de formation dédié aux journalistes sur l'industrie minière délivré par Damien Goetz, Directeur adjoint de Mines ParisTech en charge de la recherche. .
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
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
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
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