منگنز، از منشا تا بازار (مروری اجمالی)

منگنز با توجه به ویژگیهای تثبیت سولفور، اکسیدزدایی و آلیاژی برای تولید آهن و فولاد ضروری می باشند. منگنز بیشتر در صنایع آهن و فولاد استفاده می شود و به عنوان یک ماده معدنی مهم فلزی میتواند نقشی کلیدی در اقتصاد ملی داشته باشد. فروآلیاژهای منگنز، شامل عیارهای مختلف فرومنگنز و سیلیکو منگنز برای تهیه عمده این جزء جهت فولادسازی مورد استفاده قرار میگیرند. محصولاتی برای ساختمانسازی، صنایع ماشینی و حمل و نقل کاربردهای نهایی منگنز میباشند. منگنز همچنین یکی از اجزای اصلی برخی آلیاژهای آلومینیوم است که به طور گسترده و به شکل اکسید، باتریهای سلول خشک مورد استفاده قرار میگیرد. به عنوان کانسنگ، مقادیر اضافی منگنز برای مقاصد غیر متالورژی مانند کودهای گیاهی، خوراک دام و رنگدانههای آجر مورد استفاده قرار میگیرد. تقاضای اولیه فلزات باتریها، شامل کبالت، لیتیوم، نیکل و منگنز میباشند. متداولترین انواع LIB برای کاربردهای EV عبارتند از: نیکل، منگنز و کبالت (NMC)، لیتیوم، آهن، فسفات (LFP)، نیکل، آلومینیوم، کبالت، نیکل (NCA) و لیتیم اکسید منگنز (LMO). نیکل، منگنز و کبالت به نسبت 8: 1: 1 در کاتد مورد استفاده قرار می گیرند.

منابع جهانی: منابع زمینی منگنز بزرگ اما دارای توزیع  نامنظم میباشند. آنهاییکه در ایالات متحده هستند از نظر عیار بسیار پایین و هزینه استخراج بالقوه بالایی دارند. آفریقای جنوبی حدود 74 درصد و اوکراین حدود 10 درصد منابع منگنز شناسایی شده جهانی را در اختیار دارند. افزایش قابل توجه صادرات محصولات منگنز چین دشوار است، علت این مسئله عیار پایین و میزان بالای ناخالصیهای آن میباشد. عنوان یک مصرف کننده بزرگ در جهان، اطمینان از تأمین پایدار بلند مدت این ماده معدنی برای این کشور بسیار مهم می باشد.

جایگزینها: منگنز در کاربردهای اصلی جایگزین مطلوبی ندارد. قیمت منگنز از 2012، در حال افزایش میباشد.

 

   توزیع سنگ معدن منگنز، ذخیره و تولید در کشورهای مهم (در تولید این ماده) جهان (USGS, 2019).

انواع منشا و ژنز عمدتاً رسوبی، آتشفشانی، هیدروترمال، دگرگونی و پوسته هوازده هستند.

منگنزهای عیار بالا (منگنز> 44 درصد) عمدتا در آفریقای جنوبی، استرالیا، برزیل و گابن به شکل انواع مصالح پوسته هوازده و دگرگونی و رسوبی وجود دارند.

هند، قزاقستان و مکزیک منابع سنگ منگنز  عیار متوسط (40 -30 درصد منگنز) میباشند.

اوکراین و غنا عمدتاً دارای سنگ معدن منگنز عیار پایین (منگنز <30 درصد) و انواع کانسارها عمدتاً رسوبی و آتشفشانی هستند.

طی سالهای اخیر با افزایش توسعه مواد معدنی جهانی، اکتشاف و توسعه کانسنگ منگنز به میزان قابل توجهی در سراسر جهان افزایش یافته است. تولید جهانی کانسنگ منگنز از سال 2000 تا 2018 با رشدی معادل 115/7  درصدی همراه بوده است.

 

    تولید منگنز در کشورهای مختلف از 2000 تا 2016 (USGS).

 

     زنجیره ساخت باتری لیتومی-یونی

 

    نرخ تولید، ذخایر و منابع فلزات اساسی

 

فلزات با تقاضای تجمعی بالا در سال 2050 در مقایسه با ذخایر و منابع

فلزات اصلی برای انرژیهای تجدید پذیر و فناوریهای ذخیرهسازی باتریهای لیتیوم یون: کبالت ، لیتیوم ، نیکل ، منگنز میباشند. تقاضای تجمعی ناشی از فنآوریها و انرژی تجدیدپذیر میتواند در سناریوی 1/5 سانتیگراد از ذخایر کنونی کبالت، لیتیوم و نیکل تجاوز کند و تقاضا برای ذخایر ایندیوم، نقره و تلوریم میتواند به بیش از 50 درصد برسد. در سناریوی مرجع همانطور که در شکل نشان داده شده است، تقاضای تجمعی برای کبالت 60  درصد و لیتیوم 40 درصد از ذخایر است.

 

      تقاضای کل تجمعی از انرژی تجدید پذیر و ذخیره سازی تا سال 2050 در مقایسه با ذخایر موجود در سناریوهای 1/5 درجه و مرجع.

 

تقاضای تجمعی از سناریوی تقاضای کل و سناریو با کمترین تقاضا در جدول  نشان داده شده است و با ذخایر و منابع (برای سناریوی 1/5 درجه) مقایسه شده است. آلومینیوم تا سال 2050 بیشترین تقاضای تجمعی را دارد و پس از آن مس، نیکل و منگنز قرار دارند.

 

   تقاضای تجمعی ناشی از انرژی تجدید پذیر و ذخیره سازی تا سال 2050 در سناریوی 1/5 درجه

 

    سهم عرضه و ذخایر فعلی (2017)

 

  سهم تولید برای فن آوریهای انرژی تجدیدپذیر براساس کشور (2017)

 

اوکراین و برزیل، هرکدام حدود 20 درصد از ذخایر منگنز را دارند، اما در حال حاضر فقط هرکدام 1 درصد  از تولید جهان را به خود اختصاص می دهند. به طور کلی کشورهایی که سهم زیادی از تولید فعلی را دارند بیشترین پتانسیل را دارند که در کوتاه مدت بتوانند عرضه را افزایش دهند، زیرا منابع موجود در آنها وجود دارد و تنها لازم است معدن جدید را به بهره برداری برسانند. علاوه بر این، کشورهایی که دارای معادن موجود هستند به احتمال زیاد دانش فن آوری، زیرساختها را در اختیار دارند و مجوز اجتماعی برای فعالیت دارند. بااینحال، این بدان معنی نیست که آنها بیشترین ذخایر یا منابع موجود را دارند. برای تأمین طولانی مدت بسیاری از فلزات کشورهایی وجود دارند که سهم زیادی از ذخایر یا منابع جهانی را در اختیار دارند، اما در حال حاضر معدن فعالی ندارند و یا فقط تولید کمی دارند. با نگاهی مجدد به عناصر نادر خاکی در مییابیم که برزیل (18٪)، ویتنام (18٪) و روسیه (15٪) سهم قابل توجهی از ذخایر جهانی را دارند، اما در حال حاضر تنها سهم بسیار کمی از تولید (هر کدام کمتر از 2٪) دارند.

کشورهایی که ذخایر زیادی از چندین فلز دارند و فقط سهم اندکی از تولید جهانی را در اختیار دارند شامل استرالیا (کبالت و نقره)، برزیل (منگنز، نیکل و عناصر نادر)، پرو (سلنیوم، تلوریم و مس) میباشند.

بولیوی دومین سهم از منابع لیتیوم جهان را دارد اما در حال حاضر معدنکاری لیتیوم ندارد. این کشورها در کنار تولیدکنندگان موجود، میتوانند منابع طولانی مدت برای این فلزات باشند. با این وجود، بسیاری از ملاحظات از جمله عوامل اجتماعی، اقتصادی، فن آوری و زیست محیطی بر گسترش معادن یا استخراج معادن جدید اثر گذار میباشند.

      مرور زنجیره تامین باتری لیتیومی-یونی

 

توسعه صنعت منگنز به رشد سریع اقتصاد ملی کمک خواهد کرد. منابع معدنی یک پایه اساسی برای توسعه اقتصادی جهانی است. ظهور اقتصادهای نوظهور که توسط چین در قرن بیست و یکم رهبری شده است، منجر به تعدیل عمده در ساختار اقتصادی جهانی و تغییرات عمده در اکتشاف، توسعه، تجارت و سرمایه گذاری منابع معدنی شده است که در نتیجه باعث شکسته شدن تعادل اصلی بین عرضه شده است. و تقاضای منابع معدنی این امر منجر به افزایش قیمت منابع معدنی، عدم موفقیت مکانیسم قیمت گذاری و بی نظمی در عملکرد بازار گردیده است. امنیت منابع جهانی مواد معدنی به تدریج به یک موضوع مهم بین المللی تبدیل شده است و توجه بسیاری از کشورها را به خود جلب کرده است. ریسک عرضه منابع معدنی مربوط به امنیت منابع ملی است. بنابراین، انجام تحقیقات شناسایی و مدیریت ریسک ضروری است.