加拿大扩大稀土开采，杀入全球原材料竞赛

最新发布的《2024年加拿大关键矿产战略年度报告》详述了加拿大在关键矿产领域已取得的成就，并列举了正在制定的新政策及研发措施。报告特别提到了加拿大自然资源部下属的关键矿产创新中心(CMCE)在识别和支持半导体供应链中战略项目方面所作的努力。虽然相关工作尚处于起步阶段，但目前已将提升半导体行业所需原材料及加工材料的生产/联合生产项目作为优先发展方向。brkesmc

报告还明确提出，半导体项目的投资重点集中在对生产下一代信息/通信技术基础设施所需的关键矿物原料项目上。该战略的目标是拓宽半导体价值链中的特定环节，涵盖高纯度材料、传感器和微机电系统制造所需的原料，以及化合物半导体。brkesmc

此外，还包括发展关键矿物加工和材料制造的能力，旨在促进制造业与新兴数字技术的融合。这些行业包括汽车、航空航天和国防领域，它们对半导体技术有着极高的依赖度。brkesmc

对于电动汽车电池而言，或许已错过发展的最佳时机

尽管加拿大联邦政府认为，加拿大在技术领域，特别是半导体产业，拥有开发关键矿物的潜力，但一位经验丰富的行业高管却认为，加拿大不应将发展重点定位于成为全球或国内关键矿物和贵金属的供应商上。brkesmc

CMC Microsystems的首席执行官兼总裁Gordon Harling认为，加拿大若想成为半导体应用关键矿物的全球战略供应商，将面临众多风险和挑战。他表示，加拿大长期以资源型经济为主，这一经济模式从很久以前就开始了。brkesmc

Harling表示：“目前，采矿行业受到严格法规的限制，启动一个新矿项目通常需要10至15年的时间。”对于电动汽车行业来说，这样的发展节奏过于缓慢，时机上也显得过晚。brkesmc

提及电动汽车电池所需的锂资源，他谈到了美国内华达州的Thacker Pass锂矿，这是全球最大的锂矿藏之一。“他们已经投入生产，而且在环保问题上减缓进展的可能性远低于我们加拿大。”brkesmc

Harling称，锂的加工和精炼过程容易导致环境污染，因此必须投入大量研发工作，以寻找一种环保的加工工艺。而其他全球竞争对手，如澳大利亚，该国政府对关键矿物采矿的支持更为积极。“另一个问题是，新的电池化学技术可能随时出现，届时将不再依赖锂材料来生产电池，”他担忧地表示。brkesmc

在半导体领域，加拿大并未拥有需要稀土元素的晶圆制造厂。Harling补充说：“这些元素仅在最高端的CMOS工艺中得到应用。”此外，MEMS和光子学技术主要使用硅、氧，以及一些供应充足的金属。brkesmc

问题的复杂性在于，稀土元素的精炼过程成本极高，必须达到99.9999%的纯度才能发挥其作用。在中国或美国建造这样的精炼厂更为合理，这些工厂的建设成本高达数十亿美元，只有在本地市场需求潜力足够大的情况下，该投资才具有经济合理性。brkesmc

他还表示，许多用于半导体产业的金属其实可以从其他采矿作业的废水中提取。“加拿大有能力从铁或铜矿的尾矿池中收集这些材料，但这些材料可能仍需在别处进行加工。”brkesmc

尽管加拿大在有效且盈利地提供关键矿物和稀土方面遭遇挑战，但这并不减弱全球对这些资源的需求，无论是用于半导体技术还是电动汽车相关的领域，比如电池制造。brkesmc

加拿大正在加大力度开展采矿项目

IDTechEX的最新报告指出，电动汽车电机的关键组件——稀土磁铁的需求极为强烈。然而，报告也提到了价格波动、环境影响等难题，并关注到中国在材料加工供应方面的主导地位。brkesmc

磁性材料的关键特性涵盖存储的磁能量、磁化场移除后的剩余磁强度，以及抗退磁性能。这些特性越强越好，钕铁硼作为最常见的稀土磁铁，在这三个方面均展现出优异的表现。此外，可替代的选择还包括铝镍钴、钐钴、锰铋，以及铁氮化物等铁氧体磁铁。brkesmc

IDTechEx的研究总监James Edmondson在接受《国际电子商情》姊妹平台EE Times采访时说，虽然加拿大目前尚未成为钕等稀土材料的商业生产国，但已有多个勘探项目在积极进行中。他表示：“人们普遍认为加拿大拥有丰富的这类资源，尽管他们还未开始对这些材料进行大规模加工。”brkesmc

Edmondson也提到，Nechalacho项目的目标是把这个稀土矿床开发成一个大型且长期的项目。“该项目计划在2025年之前达到每年至少5,000吨稀土氧化物的产量。虽然中国每年生产的稀土数量达到数十万吨，但这个项目在全球范围内(不包括中国)也将具有重大意义。”brkesmc

技术分析师Jiayi Cen透露说，加拿大正在推进几个镍供应项目，这是因为镍对于镍锰钴(NMC)电池至关重要。“加拿大被视为除中国和印度尼西亚之外，未来镍供应的领军者，”Cen如是说。brkesmc

IDTechEx的研究表明，NMC电池是目前电动汽车市场上最受欢迎的正极化学材料，其在2024年电动汽车电池市场需求中占据了63%的份额。该机构预测，加拿大在全球镍矿产量和生产中所占的比例将有所上升，在2025年至2035年间这一数字可能会翻一番。brkesmc

预计到2030年将投入运营的加拿大镍项目有：加拿大镍业公司旗下的Crawford硫化镍项目，据称该项目拥有全球第二大的镍矿储量和资源量。brkesmc

加拿大在关键矿物供应链中的机遇与挑战

供应链软件提供商Exiger的产品情报高级副总裁Derek Lemke指出，“元素周期表的武器化”可能为加拿大带来机遇，如今美国和其他国家正寻求减少对中国的依赖。在供应链的这场“新冷战”中，锗、镓、锑和超硬材料等关键矿物和稀土元素已经变身为重要的棋子。brkesmc

Lemke指出，关键矿物供应链已经明显趋紧，该情况对包括中国台湾和印度尼西亚在内的半导体生产基地产生了影响。brkesmc

Lemke还提到，加拿大拥有半导体产业所需的关键矿物，例如锗，它通常作为锌矿石加工的副产品而获得。最近的一个进展是——Fireweed Metals公司对其位于育空地区的MacMillan Pass项目进行了资源评估，结果显示该项目含有614,800千克的锗。他评价说，鉴于全球的需求量，这一资源量实际上相当有限。brkesmc

锑是加拿大的一种重要矿物，然而关于加拿大锑的储量及生产能力的具体数据较为稀缺。锑通常伴随金矿一同开采，尽管加拿大是一个主要的黄金生产国，但将锑作为金矿开采过程中的副产品进行回收，目前在加拿大并不常见。brkesmc

Lemke表示，加拿大已将镓纳入其重要矿物清单，镓通常在铝和锌的生产过程中作为副产品被提取。brkesmc

由于对环境、社会和治理方面的担忧，加拿大和美国在加强采矿活动方面遭遇了许多挑战，而中国在这些方面并未面临同样的问题。除了环境因素之外，开采关键矿物和稀土本身也充满了诸多难题。brkesmc

在多伦多都会大学(TMU)化学工程系Huu Doan教授的指导下工作的Michael Chan表示，“这些元素并不像金或银那样稀有，但是加工这些矿石却需要耗费大量的时间和精力。”brkesmc

Chan的团队一直在研究电子产品中广泛使用的镧和铈元素。他们与提供真实矿水样本的行业合作伙伴持续合作，观察能够回收多少稀土元素。他说，加拿大有可能供应一些关键矿物。“为了完善相关科学原理，我们还需要开展更多研究。”brkesmc

Chan表示，挑战在于工业吸附技术。这种技术实质上是一种高级海绵，仅能将金属离子粘附在其表面，它会不加区分地吸收所有物质，因此需要大量的后续处理。“这种技术缺乏选择性。”brkesmc

镧在矿渣中的含量通常较高，这些废料若意外流出，可能会污染周围的水体，对人类健康和环境构成威胁。Chan及其团队正在研究如何回收这些材料，并发现工业强度的化学吸附剂能够有效地“捕获”开采废料中的镧。brkesmc

多伦多都会大学的研究人员通过过滤技术将吸附剂从水中分离，从而获得了更纯净的水，并成功回收了镧。这些回收的镧可以经过再加工，重新用于生产新的电子产品。在利用多伦多都会大学的扫描电子显微镜深入探究离子交换过程之后，他们继续在萨斯喀彻温大学的国家级研究机构“加拿大光源”的帮助下，获取更精细的图像数据，以验证他们的研究成果。brkesmc

Chan说，他们的目标是部署吸附剂以尽可能多地吸收金属离子。南美洲的其他研究人员采用不同方法已取得一定成果，但这一研究领域已有十多年的历史。Chan自己从事这项研究已近三年。“我查阅过大约十年前的论文，发现结果都很不错，”他说，“这些研究都激励我们继续深入探索。”brkesmc

本文翻译自国际电子商情姊妹平台EETimes，原文标题：Canada Eyes Rare Earths for Semiconductorsbrkesmc