1995-2015年全球铂族金属勘探及生产能力

1995-2015年全球铂族金属勘探及生产能力作者：DavidR.Wilburn摘要铂族金属（PGMs）可以用于许多现有的和新兴技术中，在各种商业，工业，军事应用中都是必需材料，但美国对来自外国的铂族金属具有高度的依赖性。本研究使用了1995年以来全球铂族金属勘探方面的资料来作为确定有关地点资源勘探开发和生产情况的依据，了解有那些地点，已经本行业确定其勘探工作有了足够的数据，可以进行新的矿山开发或者对现有业务进行扩建，或者预计有那些地点的铂族金属产能在2015年前将会出现显著的增加。本研究对本行业和所选矿山状况，影响矿产供应情况的因素，以及由于可能影响到矿产供应而进行矿产资源开发的环境进行了综述。在本文分析的52座矿山或者地区业务中，有16座矿山在1995年之前就已经生产，有28座矿山投产于1995年至2010年间，有8座矿山只要开发计划完成，就会于2011年至2015年间投产。美国目前主要能从加拿大、俄罗斯、南非和津巴布韦进口铂族金属资源，来满足各种专业和高技术行业对这些材料日益增长的需求。目前南非和俄罗斯的铂族金属供应来源正在发生着变化，2009年这两个国家的合计铂产量所占比例大约为89%，钯的产量所占比例为82%。在南非，更多的铂族金属产量可能会产于更深部的，成本更高的UpperGroupReef2矿层矿床以及东布什维尔德地区的矿床。在将来，俄罗斯的铂族金属产能可能来自于普遍具有较低铂族金属含量的矿带，而且其中的铂钯比也会不同，而非上个世纪90年代以富镍矿石主导的铂族金属供应状况。由于加拿大和俄罗斯的铂族金属产量来自于铜镍矿的副产品，这些国家的铂族金属供应受到经济、环境、政治和技术因素的影响，这些因素会影响到铜镍资源的勘探和开发，也会对铂族金属工业产生影响。2004年开始从选矿尾矿中回收铂族金属，同时也从催化转化器、电器元件和珠宝中回收利用铂族金属，这两种途径的回收规模已经从1995年开始显著增加，所以，2010年从这些产品中回收的铂族金属中，铂产量约占全球铂供应量的30%，钯产量约占全球钯供应的29%。经济和地缘政治环境一直对铂族金属的供需有着影响。2008年和2009年的全球经济衰退使得铂族金属的需求突然减少，同时也使得铂族金属矿的勘探和开发受到了影响，至少在2010年之前如此。管理矿业结构的有关立法对于俄罗斯、南非和津巴布韦的矿产也已经产生了影响。上个世纪80年代以来人们设立了更加严格的车辆排放标准，要求强制性使用污染控制装置，诸如含有铂族金属的催化转化器，而且发展中国家也要求在车辆上安装这种装置，例如中国和印度。预计至少在接下来的十年中，南非、俄罗斯、加拿大和津巴布韦将继续成为铂族金属的主要来源。根据本文对铂族金属工业的回顾，按照可回收铂金属计，1995年至2010年期间全球的铂金属产能均出现了增长，其中南非增加77000公斤，俄罗斯增加9000公斤，博茨瓦纳增加2000公斤，加拿大增加2000公斤。同期，全球钯的产能也出现了增加，其中南非增加44,000公斤，俄罗斯增加22,000公斤，加拿大增加8,000公斤，美国增加8,000公斤，津巴布韦增加7,000公斤，博茨瓦纳增加3,000公斤。预计2011年至2015年期间，铂的产能会进一步增加，其中南非的产能有望增加24,000公斤，俄罗斯可能增加9,000公斤，加拿大可能增加3,000公斤，津巴布韦可能增加2,000公斤。如果新建矿山或者开展矿山扩建项目，以及相应的选矿产能按计划实现的话，全球钯的产能也将增加，其中俄罗斯将增加16000公斤，南非将增加14000公斤，津巴布韦可能增加4,000公斤，加拿大有望增加1,000公斤。上述预计的铂族金属产能增加幅度很有可能已经受到有关因素的影响，诸如全球经济、电力产能不足以及南非在矿山安全方面的问题，还有主要的铂族金属生产国的地缘政治环境。21995-2015年全球铂族金属勘探及生产能力引言充足而可靠的矿产供应是满足美国矿产需求的根本。美国地质调查局(USGS)一直在积极监测全球的非燃料性矿产的勘探、开发、生产和消费情况，以便更好地预测未来矿产供应的地点和数量。所收集的数据已经用来确定有关地点矿产勘探开发和供应的情况（图1），1995年以来的勘探工作已经对于新铂族金属项目的开发或其产能的扩建形成了支持。铂族金属，包括铱，锇，钯，铂，铑和钌，是各种商业、工业和军工行业的必需金属，广泛用于现有和新兴技术方面。2010年，美国所消费的铂和钯金属分别有大约94%和大约58%来自于进口。铂族金属主要用于汽车行业，作为轻型和重型车辆治理空气污染的催化剂，以及用于燃料电池，和石油炼制；在化工业方面，作为硝酸生产的催化剂；在电子行业方面，用于计算机硬盘，多层陶瓷电容器和集成电路中；在玻璃制造业方面，用于生产玻璃纤维，液晶显示器和平板显示器；以及其他应用领域，例如珠宝、医疗和镶牙，也用于进行投资。美国国家研究委员会认为，主要的矿产和材料对于美国经济领域的工业和新兴技术至关重要，铂族金属的铂、钯和铑必须视为重要的矿产金属，因为这些金属供应有限，并且很有可能出现供应中断的情况(国家研究委员会，2008年，第137–147页)。2010年由欧盟的欧洲委员会进行的一项研究也将铂族金属列入了其14种重要原材料的范围（欧洲委员会，2010年，第6页）。铂、钯和铑主要用作汽车的催化单元。美国环保署的全美低排放车辆（NLEV）计划已经于1997年作为自愿性计划开始实行，并于2001年前由联邦政府强制执行。这项计划强调降低汽车和轻重型卡车对碳氢化合物的排放，要求在多数汽车上使用催化转化器以降低汽车尾气的排放。这项规定使得铂的用量增加，因为以汽油为燃料的汽车的催化转化器使用铂作为催化单元。用来限制汽车氮氧化物(NOx)排放的类似规定也导致了这些铂族金属的用量增加，铑金属用于汽油发动机汽车的催化转化器，铂和铑金属用于柴油发动机汽车的催化转化器。虽然钯、铂和铑均用于汽车行业的催化转化器，但是其各自的应用情况和适用性却显著不同，因此只能进行某些替代使用。在大多数汽油车辆的催化转化器中，钯可以部分由铂代替。但是在柴油发动机汽车的催化转化器中，铂无法替代钯进行使用。而且目前还没有便宜的替代品可以代替铑来控制氮氧化物的排放(国家研究委员会，2008年，第137–147页)。如果铂族金属供应不足，催化转化器的供应发生中断，可能会增加汽车的成本，限制那些使用含有大量铂族金属的催化转化器的汽车产量，因为没有安装催化转化器的汽油机和柴油机汽车无法在美国销售。同样，如果铂族金属供应出现短缺，可能会对许多其他下游最终使用行业在材料、产品和燃油方面的成本造成影响。如果铂族金属供应持续短缺，可能会重新安排或拖延有关技术的开发和应用，而这些需要铂族金属的技术可以降低化石燃料的消耗，提高能源效率，改善空气质量；也有可能，如果铂族金属供应持续发生短缺，可能会促进那些不使用或少使用铂族金属的技术出现。虽然含铂族金属的矿床分布广泛，但是按照2010年价格，能够在回收上达到经济可行的铂族金属矿床却是有限的。地壳中铂族金属相对丰度的量级低于通常与其共生的基本金属。按照在全球供应中的相对重要性，南非、俄罗斯、加拿大、津巴布韦和美国是铂族金属的主要矿山来源。2010年，南非的其他铂族金属（铱、锇、铑和钌）原生产量在全球所占比例约为78%，2009年铂原生产量在全球中占比约为77%，钯的产量占比约为41%(Loferski,2012年，第57.12页)。2010年，俄罗斯的钯原生产量在全球所占比例约为42%，铂原生产量在全球中占比约为13%，钯的产量占比约为16%(Loferski,2012年，第57.12页)。截止2011年4月份由公开资料汇总的数据显示，按照证实或可能级别的公司储量报告，全球大约82%的铂族金属资源储量位于南非，7%的储量位于俄罗斯(MetalsEconomicsGroup,2010年)。其他铂族金属资源储量则位于津巴布韦（6%），美国（2%），加拿大（1.5%）和中国（1.5%）。其他可以忽略不计的储量位于其他地区。应当指出的是，不同的公司采用不同的标准来确定矿床的储量估计数字。由于大多数铂族金属的勘探都在现有生产区域附近开展或者是对现有资源的扩展性勘探，因此其他地区的铂族金属储量可以微不足道，忽略不计，尽管目前已经确定澳大利亚和芬兰存在可观的铂族金属资源，但这些国家尚未开展积极的生产，启动生产可能也需要大量的初期投资支出。以下是与含有铂族金属矿床有关的主要地质环境，这些矿床目前已经在开展大规模的生产(Vermaak,1995年;Wilburn和Bleiwas,2005年，第11页)：•层状矿床发现于大型的前寒武纪镁铁质至超镁铁质层状侵入体；例如，南非的布什维尔德杂岩的Merensky矿层和UpperGroupReef2（UG2）矿层，引言3-160°-140°-120°-100°-80°-60°-40°-20°0°20°40°60°80°100°120°140°160°180°70°加拿大俄罗斯50°30°10°-10°-30°-50°美国图例可行性研究开发中的PGM矿山正在生产的PGM矿山-20°-25°25°津巴布韦博茨瓦纳南非30°中国0100200英里0100200公里-70°01,0002,0004,000英里基础地图根据2010年全球多分辨率地形高程数据(GMTED2010)绘制数据由JohnsonMatthey公司(2010年)和Butler公司(2011年，第16-23页)提供。01,0002,0004,000公里图1.显示了2010年生产铂族金属的位置，标明有那些地方正在进行有关设施建设，有那些地方正在进行高级别勘探工作，而这些正在勘探的矿床可能会于2015年前生产铂族金属。数据由JohnsonMatthey公司(2010年)和Butler公司(2011年，第16–23页)提供。41995-2015年全球铂族金属勘探及生产能力产量，单位为千公斤津巴布韦大岩脉（GreatDyke），以及美国的StillwaterComplex杂岩；•含有铜镍金属的辉长岩-辉绿岩岩床，例如，俄罗斯Norilsk-Talnakh地区发现的矿床就是如此；•具有铜镍矿化带的苏长岩侵入体，例如加拿大Sudbury侵入杂岩体；•浸染状富含硫化物的铂族金属矿床，与镁铁质至超镁铁质侵入体接触带共生在一起，比如南非的Platreef矿床，或者与复合岩体共生，例如加拿大的LacdesIles矿床。大型的层状铂族金属矿床，例如布什维尔德（Bushveld）杂岩和Stillwater杂岩，通常含有很高品位的铂族金属，规模也很大，可以视为初级产品。铂族金属在加拿大和俄罗斯的铜镍矿床是作为副产品来回收的。铂族金属也从哥伦比亚和乐山含有铂和金的冲积砂矿中回收。图2显示了1995年至2010年期间，作为初级产品开采铂族金属，和（或）基本金属开采副产品进行回收的铂族金属的规模和主要位置。矿山选择依据本报告侧重于分析了52个项目或业务，这些项目或业务在2011年之前经过勘探之后已经进入矿山开发阶段或者矿山大型扩建阶段，并具有辅助性设施存在，侧重分析了2011年至2015年期间根据截至2011年4月份公司计划，计划进行开发的项目。[A.个别矿山可能包括多个矿，只要该公司所处理的矿石来自这些矿山，作为选矿单一给矿来源。只要有关项目满足下列标准之一，就将该项目纳入分析之列：•1994年之后开始初期生产；•该矿山或项目具有的实际或计划产能，按照单一铂族金属元素计，每年超过4,500公斤(公斤/年)；•该矿山或项目具有的实际或计划产能，按照总的可回收铂族金属计，每年超过10,000公斤，或者；•一家矿山将铂族金属作为副产品回收，该公司生产的矿石或可回收产品中含有的铜金属每年超过40,000吨(吨/年)，或者含有的镍金属每年超过15,000吨。所指定的产能下限为每年4,500公斤，相当于1995年至2009年间，每年全球平均铂产量的2%，或者每年全球平均钯产量的3%。表1A列出了45家达到选择标准的矿山，其