Проект Кратер-Лейк: Обеспечение поставок скандия

Скандий (Sc) — относительно малоизвестный элемент, который имеет большой потенциал в будущем, поскольку, когда его легируют алюминием для получения очень высокопрочного и легкого сплава, у него появится множество новых потенциальных применений. Ожидается, что в будущем скандиево-алюминиевые сплавы будут удовлетворять 40% оборонных и 60% гражданских потребностей в сплавах.

Скандий — это элемент 3-й группы, который встречается в тех же геологических средах, что и редкоземельные элементы и иттрий, в щелочных интрузивных породах. Но его концентрация редко достигает уровня, позволяющего легко извлекать его в качестве основного минерального сырья. Типичные концентрации составляют менее 100 ppm оксида скандия (Sc2O3), порядка нескольких десятков ppm. Большая часть нынешней продукции добывается там, где ее можно извлечь в качестве второстепенного побочного продукта при добыче редкоземельных элементов или титана. Тем не менее, Imperial Mining Group (IPG:TSXV) обнаружила необычный ресурс редкоземельных элементов в северном Квебеке, под названием Кратерное озеро, состоящее из ферросиенита, который содержит исключительно высокие концентрации скандия, порядка 300 частей на миллион Sc2O3, а также 0,35% общего количества оксидов редкоземельных элементов (TREO). ) плюс иттрий.

Осведомленность о потенциале легких скандиево-алюминиевых сплавов в аэрокосмической, военной и автомобильной отраслях неуклонно растет, особенно в результате глобальных усилий по сокращению выбросов углерода и снижению транспортных расходов. Снижение веса Боинга 787 на 20% привело к повышению топливной эффективности на 10–12%. Airbus A350 на 53% состоит из легкого композитного материала; A350 выбрасывает на 25% меньше выбросов CO2, чем самолет предыдущего поколения. Сплавы скандия и алюминия также необходимы для снижения веса электромобилей (EV). Это расширит диапазон аккумуляторов электромобилей и повысит топливную экономичность двигателей внутреннего сгорания.

Сплавы скандия и алюминия являются хорошей альтернативой другим сплавам в этих приложениях и могут быть конкурентоспособными как с углеродными композитами, так и с титановыми сплавами, используемыми в аэрокосмической отрасли, поскольку материал на 40% легче и дешевле в производстве (в 10 раз). но при этом обеспечивают эквивалентные свойства механической прочности.

Потенциальные автомобильные применения включают детали шасси, корпуса электродвигателей, аккумуляторные отсеки электромобилей, водородные топливные баки, аварийные компоненты, детали подвески, блоки двигателей, материал сварочной матрицы, ступицы колес, легкосплавные диски, колеса коммерческих грузовиков, компоненты фюзеляжа, сварочную матрицу для сборки самолетов. для замены заклепок, распыленных порошков для использования в аддитивном производстве (АП). Расширение технологий твердооксидных топливных элементов также выиграет от увеличения доступности оксида скандия высокой чистоты.

Наилучшим потенциальным оборонным применением скандиево-алюминиевых сплавов является замена высокопрочной стальной брони на военных платформах (танки, бронетранспортеры, корабли, средства индивидуальной баллистической защиты) и титановых сплавов аэрокосмического класса (истребители) на скандиево-алюминиевые сплавы с пределом текучести , защита от растяжения и баллистическая защита с одинаковыми прочностными характеристиками, но на 1/3 веса стали и на 40% меньше веса титана. Но скандиево-алюминиевые сплавы по-прежнему представляют собой небольшую нишу рынка. Мировые поставки и потребление скандия составляют всего около 15–20 тонн в год. Его цена колебалась около 4000 долларов США за тонну в течение последних пяти лет, согласно скользящему среднему значению Геологической службы США за 5 лет (USGS), и нет никаких признаков каких-либо спонсируемых государством запасов скандия где-либо в мире.

До сих пор крупные потребители в авиационной, автомобильной и военной отраслях неохотно принимали на вооружение скандиевые сплавы из-за отсутствия долгосрочных, устойчивых поставок скандия по привлекательной цене. Поскольку оксид скандия до сих пор производится лишь как второстепенный побочный продукт других процессов переработки полезных ископаемых, его по-прежнему не хватает.

Imperial Mining Group теперь имеет хорошие возможности для создания новых поставок оксида скандия из своего ресурса Crater Lake, запасы которого в настоящее время превышают 20 миллионов тонн, а с публикацией в июне 2022 года положительной предварительной экономической оценки (PEA) по 100% принадлежащему Crater Lake Lake Project, IPG имеет хорошие возможности для создания новых поставок оксида скандия по разумной цене. Оксид скандия консервативно смоделирован на уровне 1500 долларов США/кг на основе скидки 61% к скользящему среднему значению Геологической службы США (USGS) за 5 лет. Лигатура скандия-алюминия рассчитана по цене $204,00/кг, что составляет 40% скидку на скользящий средний показатель Геологической службы США за 5 лет. Если использовать эти консервативные ценовые предположения, то чистая приведенная стоимость проекта составит чуть менее 3 миллиардов канадских долларов при ставке дисконтирования 10% и IRR (после уплаты налогов) 32,8%. Первоначальные капитальные затраты прогнозируются на уровне 870,9 млн канадских долларов с окупаемостью в течение 2,5 лет.