寻找关键矿物质?金属生产和如何关联在一起秘书处主办秘书处由 © 2023 国际可持续发展研究所由国际可持续发展研究所出版本出版物根据知识共享署名授权 -非商业性-相同方式共享 4.0 国际许可。国际可持续发展研究所（IISD）是一个屡获殊荣的独立智库致力于加速解决稳定的气候、可持续的资源管理和公平的经济。我们的工作激发了更好的决策，并激发了有意义的行动来帮助人类和地球蓬勃发展。我们关注可以实现的目标当政府、企业、非营利组织和社区到来时一起。IISD的员工超过120人，加上150多名同事和顾问，来自全球和许多学科。我们在温尼伯、日内瓦、渥太华和多伦多设有办事处，我们的工作影响住在近100个国家。IISD总公司朗伯德大街111号325套房温尼伯加拿大R3B 0 t4IISD.org@IISD_newsIISD是加拿大注册的慈善组织，拥有501（c）（3）在美国的地位。国际可持续发展研究所得到联合国可持续发展研究所的核心业务支助。曼尼托巴省和来自政府内部的项目资金加拿大境外、联合国机构、基金会、私营部门、和个人。采矿、矿物、金属和可持续政府间论坛开发(IGF)支持80多个成员国推进通过有效的法律、政策实现可持续发展目标，以及采矿业法规。我们帮助政府采取行动制定包容性和性别平等的做法，优化财务惠益、支持生计、保护环境。我们的工作涵盖从勘探到矿山关闭的整个采矿生命周期，以及各种规模的项目，从手工采矿到大规模作业。引导根据会员的需求，我们提供国内评估、能力建筑、技术培训、出版物和活动，以取得最佳进展实践、同行学习以及与行业和民间社会的接触。IGFMining.org 链接@IGFMining国际可持续发展研究所主办了自 2015 年 10 月起担任 IGF 秘书处。核心资金由加拿大政府和荷兰。寻找关键矿物质?金属是如何产生和关联在一起吗2023年4月格雷戈勒Bellois和伊莎贝尔Ramdoo写的 寻找关键矿物？金属是如何产生和关联的表的内容1.0 金属的使用与人类社会的发展12.0 金属是如何开采的?..........................................................................................................................33.0 了解金属“伴侣”：金属轮一瞥74.0 与金属伴侣关系相关的风险和挑战104.1 经济考虑104.2 环境风险154.3 回收挑战165.0 理解伴侣关系如何帮助识别新的金属来源......175.1 从金属生产中获得更高价值的机会175.2 废物堆放场和尾矿储存设施是潜在的来源关键矿物185.3 使矿业生产与国家发展战略保持一致的机会196.0 结论21引用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23三世 寻找关键矿物？金属是如何产生和关联的前言本 IGF 工作文件是一份简短的技术讨论文件，旨在解释金属如何在矿床和采矿作业中生产并伴有联系。这目的是强调在寻找矿物时可能遇到的一些挑战对能源转型至关重要。它是一系列知识产品的一部分，寻求更好地了解与崛起相关的潜在挑战和机遇对矿物和金属的需求，因此不提供任何具体的政策建议。这些将在系列工作文件发表后加以编制。四世 1.0金属使用和发展人类社会的自从有组织社会兴起以来，人类一直与采矿活动联系在一起和金属消耗。文明一直高度依赖金属和合金，从最初使用铜，然后是锡（青铜时代），铁和铅（在铁器时代）在古代——更不用说黄金和白银等贵金属了——到各种各样的现代世界中使用的金属。如图1所示，工业中的金属使用强度随着时间的推移，产量呈指数级增长。即使我们的社会变得更加复杂而复杂，我们预计未来将更加矿产密集，导致对更多和新金属的需求呈指数级增长。图1所示。历史的主要元素用于能源途径注意：时间轴上的位置仅供参考。资料来源:Zepf et al ., 2014年。1 寻找关键矿物？金属是如何产生和关联的从历史上看，前面提到的六种金属（即铜、锡、铁、铅、金和银）基本上是唯一使用的（ASM International，2011），直到主要技术19世纪冶金学的突破。工业革命期间的创新允许识别和分离一组新的可用金属，这些金属已经成为生产机械和消费品的必需品。框1。你知道当铝被发现吗?地壳由28%的硅和8%的铝组成，后者是最多的地壳中丰富的金属——比铜丰富1，200倍1(德斯贾丁斯,2014)。然而，硅和铝直到19世纪才被发现。这一相对较新的发现表明，识别困难元素不仅在于它们在地壳中的稀有性——重要的是，它还与它们的冶金性能，包括它们与其他天然存在的联系地壳中的元素。今天，当世界面临在保持进步的同时拥抱变革的困境时我们的消费模式为了减少和减轻对地球的影响，的作用矿物和金属将变得更加突出。特别是两大趋势——数字化转型和能源转型——在能源转型方面将比以往任何时候都需要更多的金属数量和多样性（国际能源署 [IEA]，2021 年）。供应需要时间以适应暴涨的需求。一些矿物和金属特别容易受到供应短缺，并且由于与以下方面相关的风险而被确定为“关键”他们的可用性和可访问性。1 地壳中铝的平均浓度为8.2%，而铜的平均浓度为8.2%浓度是0.006%。2 2.0金属开采怎么样?金属很少作为纯元素存在于地下。相反，它们与其他元素，如氧、硫或碳，形成矿物质。方框2.一些重要的定义：什么是元素、金属和矿物质和矿床是如何确定?元素元素是原子，是宇宙的基本组成部分。他们是其特征在于其核心中有特定数量的质子和中子，并具有自身特定的物理和化学性质。质子的数量（也称为原子序数通常用字母“Z”）表示，定义它们在周期中的位置表如图2所示：氢（Z=1）、碳（Z=6）、氧（Z=8）、铁（Z=26）、铜(Z = 29)和黄金(Z = 79)是所有元素。矿物质矿物是由一种或多种化学物质组成的固体和无机天然材料元素具有特定的有序内部晶体结构。矿物分类根据它们的形状、晶体结构和化学成分。矿物质是岩石的积木。常见的矿物包括石英、长石、云母、闪石、橄榄石和方解石。岩石摇滚是一种聚合的一个或多个矿物质,是否均匀。它是根据其形成模式（沉积、火山或变质）分类，其化学或矿物成分，或其机械性能。普通岩石包括花岗岩、玄武岩、石灰岩和砂岩。3 寻找关键矿物？金属是如何产生和关联的金属一组特定的金属元素(即。,识别和特定的原子)将它们与非金属元素区分开来的特性。它们是结晶的当固体和自然发生矿物质。他们通常都是电的良导体和热量。它们具有光泽和可塑性。即使不是地球上最丰富的金属，金属是大多数代表元素周期表中的元素，包括近 86 种金属和在110种元素中，有7种准金属的性质已被研究（图2）。以绿色显示的准金属或半金属具有中间性质介于金属和非金属之间。金属包括铁、金、银、铝和铜。矿产和矿床矿床是一个聚合的矿物质在一个异常高的浓度。为每个矿床，都有一组条件，例如浓度水平和存款的大小，如果要使存款获利，则必须达到该大小。一个足够丰富以盈利的矿床称为矿床，在矿床中，矿石矿物和脉石的集合2被称为矿石。一个吗矿床是一个经济术语,而矿床是一个地质术语(斯金纳,2022)。图2。元素周期表上的元素注意：元素周期表显示了每个元素的原子序数。以蓝色突出显示的元素是金属。资料来源：克莱姆森大学材料科学与工程系2 周围没有商业价值或与“想要的”紧密混合的矿物元素在矿床被称为脉石矿物。4 寻找关键矿物？金属是如何产生和关联的自古以来提取的四种主要金属 - 即铁，铜，锡和铅 - 生产数量相对较大。与贵金属（即黄金和白银）一起，它们仍然形成今天的基础工业需求。随着时间的推移，现代生产技术的使用越来越多，并且广泛先进技术的应用增加了对其他技术的使用（和依赖）“次要”金属和准金属。对这些稀有金属和准金属的需求可能会呈指数级飙升，因为它们具有特定的特性，使它们不可或缺数字技术的运作和构建可再生能源解决方案。在一般情况下，矿业公司往往最注重生产有利可图的商品，抛在市场份额较小、较小的商品后面值，更难提取或处理（Mudd等人，2016），或者可能需要额外的投资环境的原因。“次要”金属通常以低浓度（小于0.1%）发现（Zepf等人，2014）。在在这方面，这些金属本身很少形成经济上可行的矿床。他们而是出现在“主要”金属矿石的间隙中，它们与它们具有相似的物理和化学性质（Nassar等人，2015）。这些小金属（也称为“伴侣金属”)因此主要提取副产品或副产品主要的采矿作业回收主要金属（也称为“宿主金属”）。框注3.了解联产品之间的区别和副产品共生产品和副产品的生产可能有助于保持盈利能力的采矿作业。决定生产伴侣金属作为副产品或副产品取决于其在矿石中的浓度（其品位）、其价值以及建立一个足够的生产线。了解联产品和副产品之间的区别很重要：一方面,这个词副产品是指两个或两个以上的金属生产联合，其经济采矿价值具有相似数量级，基于等级和价格的组合。每个联产品对采矿决策都有影响矿场水平，可以证明特定投资的合理性。另一方面,副产品具有通常太低而无法产生影响的值关于采矿决策（例如延长矿山寿命、特定基础设施或重新定义的矿体本身)。5 寻找关键矿物？金属是如何产生和关联的联合生产和副生产呈现出各自特定的技术和经济挑战。下表总结了这些内容。合拍片当重要的额外的投资是需要我的并处理同伴金属(分担&张,2013)。由生产时就会发生没有或一些额外的投资是必要的我和同伴金属过程(尼托&张,2013)。双向关系之间的合作产品:价格和/或需求的变化一个金属可以有显著的影响另一方面副产品,反之亦然。单向的关系之间的主要金属和副产品:改变价格和/或对主要金属的需求——有重大影响产品,但任何市场改变的-产品不影响主要的金属。的一个例子合拍片是领导,锌(铅锌)的关系。通常,铅和锌生产副产品,产生的在大多数铅矿山也是锌矿山反之亦然。如果市场之一这些副产品是高度的影响,比如通过禁止领导由于神经毒性的风险特点、铅锌矿山不会能够继续保持盈利。这将导致一个巨大的锌生产和价格激增锌需求将保持不变,供给将约束(夫兰泽尔et al ., 2017)。的一个例子由生产是碲(Te)生产至关重要光伏电池和热电设备。这是铜的副产品提取和精炼。更准确地说,超过90%的碲生产来自阳极产生的污泥铜的精炼,在最初浓度和铜提取矿石被执行(里特维德et al .,2019)。在这种情况下,市场需求不影响碲铜生产和处理能力,而铜市场有着直接的影响可用的碲量。此外，联合生产和副生产具有重大影响报告和会计观点。就黄金而言，2018年，世界黄金协会推荐以下内容（世界黄金协会，2018年）：副产品应该是报告为销售,改善的整体收入操作。成本是归因于每个金属相对于其生产对收入的贡献。副产品应该被视为一种销售成本的降低。这意味着,收到他们的销售收入是扣除从运营成本之前计算的现金成本主要的金属。金矿,如果二次生产代表超过20%的整体产值,它可以被视为一个副产品2015(•富尔普)。如果第二级生产价值低于20%只有一个由- - - - - -产品(Fulp 2015)。6 3.0了解金属“Companionality”:一眼金属轮“陪伴性”是金属获得的程度 - 有时完全 - 作为采矿生产过程中主体金属的副产品或副产品（Nassar等人，2015）。伴生金属往往与它们共享相似的宿主元素相关联物理和化学性质。许多小的元素只有作为采矿开采的副产品或副产品一种或两种特定的宿主金属。例如，目前98%的钴产量来自铜（60%）和镍（38%）矿的副生产（钴研究所，2022年）。镓完全来自铝（95%）和锌（5%）的采矿作业（Bureau de生物Geologiques et Minieres, 2016)。箱4。