Сколько кобальта можно добыть в США? Исследование изучает месторождение в Айдахо
Новое исследование, опубликованное в журнале Geology, оценивает потенциал добычи кобальта из Кобальтового пояса Айдахо (Idaho Cobalt Belt, ICB) на востоке центральной части штата, на примере детального изучения месторождения Айрон-Крик. ICB содержит второй по величине известный внутренний ресурс критически важного минерала кобальта — ключевого компонента многих аккумуляторов, необходимых для перехода к «зеленой» энергетике.
Спрос на кобальт, по прогнозам, вырастет более чем на 500% к 2050 году. Около 70% мировой добычи кобальта приходится на Демократическую Республику Конго, где методы добычи критикуются за нарушения прав человека, включая опасные условия труда, детский труд и торговлю людьми. Администрация Байдена сделала приоритетом увеличение внутреннего производства критически важных минералов в США, в 2022 году применив Закон о производстве в целях обороны для стимулирования разработки месторождений, что вызвало новый интерес к ICB.
Понимание минералогии месторождения Айрон-Крик имеет ключевое значение для оценки количества кобальта и других критических минералов, которые можно извлечь, и определения оптимальных методов переработки руды. Кобальт добывался в ICB с перерывами в течение XX века, а шахта Блэкберд после закрытия была признана Агентством по охране окружающей среды США объектом Суперфонда. В 2022 году австралийская горнодобывающая компания Jervois начала добычу на другом участке в ICB. Канадская компания Electra Battery Materials вела разведку месторождения Айрон-Крик.
Породы Айрон-Крик — это метаосадочные породы формации Эппл-Крик в юго-западной части бассейна Белт-Пурселл. Породы бассейна Белт-Пурселл, протянувшегося между США и Канадой, имеют возраст более миллиарда лет и исторически разрабатывались для добычи свинца, цинка, серебра, меди, кобальта и золота.
На месторождении Айрон-Крик можно добыть как минимум 6000 метрических тонн кобальта, но возможно и значительно больше. Согласно новому исследованию, кобальт в Айрон-Крик в основном содержится в кобальтсодержащем пирите. В других месторождениях ICB кобальт присутствует в двух других минералах — кобальтсодержащем арсенопирите и кобальтите. В пирите Айрон-Крик кобальт связан в кристаллической решетке, где он замещает железо, имеющее тот же элементарный заряд. Элизабет Холли, доцент горного дела в Колорадской горной школе и ведущий автор исследования, поясняет: «Кобальт находится в самом пирите, а это значит, что чтобы его извлечь, по сути, нужно разрушить структуру пирита».
Исследователи также обнаружили включения других критически важных минералов в пирите, таких как теллур, серебро и висмут, но, вероятно, в количествах, недостаточных для экономически viable добычи в современных условиях. Халькопирит в породах также является потенциальным источником меди. Несмотря на возобновившийся интерес к внутренней добыче, в США в настоящее время отсутствуют предприятия, необходимые для переработки руды из ICB в пригодный для использования кобальт.
Холли объясняет: «Если США действительно заинтересованы во внутренних цепочках поставок для добычи и переработки критических минералов, у нас в стране нет инфраструктуры для переработки кобальта, который мог бы поступать из Кобальтового пояса Айдахо».
Авторы исследования приходят к выводу, что руду из Айдахо следует разделять и перерабатывать на медь и кобальт отдельно. Халькопирит можно перерабатывать на медь на существующих в США медеплавильных предприятиях, а минералы, содержащие кобальт, в идеале следует перерабатывать в автоклаве — либо на существующем предприятии в Канаде, либо на новом, которое предстоит построить в США.
Исследование также документирует существующие в мире объекты по добыче и переработке кобальта и связи между ними, подчеркивая, что подавляющая часть мировых поставок кобальта добывается в ДР Конго, а затем перерабатывается в Китае.
Несмотря на высокий прогнозируемый спрос на кобальт, все больше внимания и популярности набирают аккумуляторные технологии, использующие другие компоненты, такие как литий-железо-фосфатные (LFP) батареи.
«Технологии развиваются, и одна из новых модных областей исследований сосредоточена на сокращении количества кобальта в батареях. Понадобятся ли нам в будущем прогнозируемые объемы кобальта? Мы не знаем», — говорит Холли.