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稀土元素的重要性和采矿高门槛从未消失

 产业前沿 2020-08-09

外围的有关“稀土武器”的渲染9月以来嘎然而止,但稀土元素的重要性从未消失,同样重要的采矿高门槛依然是阻碍可行性变成正在实施中......

本文摘编(主要内容)自业内资深人士(外媒称)理查德·米尔斯(Rick)撰写的一篇关于稀土矿建设文章的前面部分,引用的内容是关于“回顾稀土热并描述为什么这些公司都没有通过可行性阶段”、并编译。

那些和我(作者Rick)一样长时间在稀土行业工作的人,很容易记住2008-11年的稀土热。在稀土价格推升至创纪录高位后的大约3年里,初级资源市场充斥着新的稀土勘探企业。

这些小公司(大部分)成扇形散开穿越加拿大、美国和澳大利亚寻找将打破世界对中国的依赖的下一个稀土母矿,彼时和现在中国垄断——采矿或加工95%的17种稀土元素(REEs),并把他们转化成氧化物,然后继续制造高纯金属、合金和粉末用于从手机、平板电视、永久磁铁、和激光到风力涡轮机、核反应堆和导弹制导系统的所有东西。

他们大多失败了。在中国以外那些备受吹捧的初级稀土矿藏中,没有一个被开发成矿山。这种炒作逐渐消退,资源投资者转向其它金属。

但可以论证的是,稀土元素的重要性从未消失;事实上,随着中美之间的贸易紧张关系以及稀土市场的增长,稀土的重要性比以往任何时候都要大。稀土市场包括钕、镨和镝,这些稀土用于制造电动汽车上的永磁体。

这篇文章回顾稀土热,描述为什么这些公司都没有通过可行性阶段,并提出如何一步一步地建设一个既可行又经济的稀土矿的路线图。

稀土躁狂

如今,目前生产稀土元素的重要非中国公司只有莫利矿业公司(Molycorp)和莱纳斯公司(Lynas)。莫利矿业公司在加州的帕斯山(Mountain Pass)采矿,并将稀土运往中国进行加工。其他一些国家也生产少量的、按吨计算的稀土,但与中国相比,它们的产量非常小——每年只有1600至3000吨,而中国的年产量为10.5万吨(现在是生产配额是12万)。

但在一段时间内,稀土曾是每家矿业投资公司和初级资源公司谈论的话题。不开发稀土意味着错过了这场盛宴。以下图表由Avista Group提供,显示了泡沫先是膨胀,然后破裂。例如镝的价格从2008年的每公斤118美元飙升到2011年的每公斤2262美元。铕的价格从2010年的约600美元/公斤上涨到次年的3000美元/公斤。

尽管稀土价格的飙升对Molycorp和所有为寻找稀土而崛起的勘探公司都有好处,但稀土产品的买家却犹豫不决,并向政府施压,要求采取措施。美国、欧盟和日本向世界贸易组织(wto)提起诉讼,试图解决这一争端,并促使中国取消这些限制。

2015年,中国政府依据WTO判决(取消关税和出口配额),稀土大量出口到市场,价格不可避免地暴跌。此举令Molycorp措手不及。当时Molycorp刚刚斥资10多亿美元对帕斯山(Mountain Pass)进行了另一次升级改造,但几个月后,该公司负债累累,最终破产。

大部分的(初涉)稀土“幼苗”也枯萎死亡。

分离焦虑

开采稀土元素相当简单——如果在离地表足够近的地方发现稀土元素,就可以在露天矿坑中挖出,碾碎,然后从主矿物中分离出来——但分离和提取单一稀土元素需要大量的时间、精力和专业知识。

矿石采用粉碎机和旋转磨矿机,磁选(氟碳铈矿和独居石是高度磁性的,通过反复的电磁分离,可以将矿石中的非磁性杂质分离出来),浮选给你在稀土供应链中价值最低的可售产品——精矿。粉碎机、磨、浮选设备、磁力、重力和静电分离器等设备的配置方式必须适合所开采的矿石类型——没有两种矿石的反应方式相同。

稀土加工的主要价值在于生产高纯度稀土氧化物(REOs)和金属,但这并不容易。稀土精炼厂采用离子交换和/或多级溶剂萃取技术分离纯化稀土。溶剂萃取过程包括将加工过的矿石重新浸入不同的化学溶液中,以分离单独的元素。这些元素的原子量如此接近,以至于每一个分离过程都要经过多个阶段才能完成。在某些情况下,需要几百罐不同的溶液来分离一种稀土元素。重稀土元素是最难分离、耗时最长的。

REOs的组成也有很大的不同;它们可以并且经常被设计成满足最终产品用户所制定的规范。符合一个制造商需求的REO可能不适合另一个制造商的需求。

做错了

对于初级资源公司来说,生产稀土精矿以外的任何东西的挑战总是多重的——复杂的矿物学意味着复杂昂贵的冶金学、缺乏基础设施以及缺乏开采过程的技术知识。

在典型矿床中,稀土元素的分布不均匀,它们通常包含在不同的矿石中,最高可达5种。矿物学越复杂,冶金学就越复杂、越昂贵、越耗时。缺乏基础设施会加重问题。这包括电力、水、天然气、公路和铁路。许多稀土资产远离任何基础设施,最大限度地降低了开发前景。

更大的挑战是开发一个湿法冶金工厂来生产分离的高纯度稀土氧化物。

世界上最重要的稀土地质学家和矿物学家之一托尼·马里亚诺(Tony Mariano)说,假设政治气候良好,物流良好,每个稀土矿床都需要具备某些条件:

有利的矿物学和镧系分布;必要的品位和吨位;低成本开采和选矿;单个镧系元素分离和最终回收的成功化学裂解;钍、铀等有害杂质含量低;最小的环境影响。

澳大利亚工业矿产公司(Industrial Minerals Company of Australia)的达德利·金斯诺斯(Dudley Kingsnorth)概述了开采稀土矿的必要步骤:

证明资源、品位、分布及矿物学知识;定义工艺和实验室规模——每个矿体都是独一无二的。由于这种独特性,必须为每个单独的矿床开发一种新的分离工艺;进行预可行性研究;展示流程的技术和商业可行性;获得环境审批;发布意向书——营销是针对客户的;稀土的主要附加值不在于开采和提取,因此有必要要么开发自己的供应链,要么进入现有的供应链;完成银行可行性研究;施工及启动。

进入稀土市场存在重大障碍——

发展稀土矿山和加工厂是资本密集型产业。产能成本很高——每吨年分离产能超过3万美元,而在中国,露天矿坑的产能成本不到3500美元。历史表明,10-15年的发展时间是很长的;在中国以外,采矿、破碎和分离方面的操作经验非常有限;在这样一个高度集中的市场上,大型矿业公司和机构受到高额资本支出投资的阻碍。这给初创企业留下了潜在的发展指引。

早在2008-11年,所有这些挑战并没有阻止数百名初创企业抓住机会,从稀土热中获利。直到2012年价格暴跌,炒作才告一段落。少数稀土矿仍在开采中,但多数已在2012年后投资者对稀土行业失望的寒冬中消失。我想到了“承诺过多而未兑现”这句话。

这些公司的策略大致是这样的:找到稀土矿藏,然后确定最有价值的稀土元素——通常是重稀土元素,如镝、铕、铽、钆等——这些元素在当时的价格处于创纪录高位。

计划开采利润最高的稀土,生产一种精矿,然后花费巨大的成本建造一个精炼厂,将稀土精矿转化成单个的99.5%的氧化物、粉末、金属和合金,出售给终端用户。

问题是,这些公司中的大多数要么不了解开采/加工稀土的复杂过程,要么知道并对投资者隐瞒了真相。

举几个例子——这里不提名字。

稀土矿床位于偏远地区,没有基础设施。根据前期可行性研究,露天矿作业的目标是最高品位的稀土矿化。该项目的资本支出预算为26亿美元,包括一个湿法冶金设施,将生产四种产品:一种重稀土精矿和一种轻稀土精矿,一种氧化物和一种副产品矿物。矿石将在矿场被碾碎,用卡车运到一个港口,然后通过运河运到水力资源设施进行进一步加工。年平均收入将超过10亿美元。

另一个项目也在偏远地区,附近没有城镇、道路或电力。包括矿山、工厂和湿法冶金厂在内的总资本支出略高于5亿美元。从地下矿山开采的矿石将被加工成精矿,然后运抵大约200公里外的稀土精炼厂,那里有能源和运输基础设施。

这两个项目都没有基础设施,过高的资本支出会吓跑任何机构投资者,在物流和加工方面都有复杂的采矿计划。我们本可以选择其他许多不幸的例子。

即使一个初级矿工能够生产出氧化物,那也不是路的尽头。从最初的98%纯度,氧化物必须进一步精炼到大多数最终用户所需的99.5%纯度。由于上面列出的几个原因,将纯度提高到99.5%的成本,以及技术诀窍/操作经验,远远超出了几乎所有初级矿商的能力。

很少稀土矿开采者能生产98%的氧化物而收获,更不用说生产99.5%的纯氧化物了。

更大的可能是,大多数稀土初级矿商最终将出售一种混合稀土精矿,其价格与初级铜矿商的售价相当。

其他公司则在REE增值供应链上更进一步(例如,具有专有工艺的最终用户)将把精矿转化为稀土氧化物,并继续生产高纯度金属、合金和粉末。

虽然很难,但是在稀土项目推进方面、电子垃圾回收方面,偶尔会出现令当事人欣然官宣的建立了新的里程碑。

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