Exploitations

Niobium 101

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Qu'est-ce que le niobium?

Le niobium (Nb) est un métal de transition mou et rare utilisé dans la production d'acier de qualité supérieure. Il est un agent d'alliage qui donne des propriétés considérables aux matériaux auxquels il est ajouté. L'acier contenant du niobium possède beaucoup de caractéristiques intéressantes, ce qui le rend attrayant pour l'industrie de l'automobile, de la construction et des pipelines. L'acier contenant du niobium résiste à la corrosion et est plus fort et plus léger que l'acier pur.
 
L'utilisation du niobium remonte à 1925, où il était utilisé pour remplacer le tungstène dans la production d'aciers à outils. Durant les années 1930, le niobium était utilisé pour prévenir la corrosion de l'acier inoxydable. Lorsque la production primaire du niobium a débuté, il est devenu un élément clé dans le développement des matériaux d'ingénierie modernes et son utilisation a progressivement augmenté à la suite des avancées dans le domaine métallurgique.

Quelles sont les principales propriétés clés du niobium?

Le niobium, sous forme de ferroniobium de teneur normale, représente plus de 90 % de la production de niobium et est un élément de transition du groupe du vanadium. Il se caractérise par une haute température de fusion et d'ébullition. Malgré un point de fusion élevé (2 468 °C) à sa forme élémentaire, il a une faible densité comparativement à d'autres métaux réfractaires. De plus, il résiste à la corrosion et possède des propriétés supraconductrices. Ses propriétés chimiques ressemblent beaucoup à celles du tantale.


Où trouve-t-on le niobium?


Le niobium se trouve principalement au Canada et au Brésil, ce qui correspond à environ 99 % de la production mondiale de niobium, et aussi en Australie. Le United States Geological Survey estime les réserves mondiales de niobium contenu à 2,7 millions de tonnes.

Le niobium se retrouve dans le pyrochlore et la columbite qui contiennent du niobium et du tantale dans différentes proportions. Le pyrochlore est surtout extrait pour son niobium. La colombite, elle, est surtout extraite pour son tantale et donne du niobium en sous-produit. Roskill estime que près de 97 % du niobium provient du pyrochlore.


Comment extrait-on le niobium?


Les minerais de pyrochlores sont exploités en utilisant principalement deux types de méthodes d'exploitation, soit unique ou jumelées.

La méthode à ciel ouvert est répandue au Brésil tandis qu'au Canada, la mine Niobec utilise la méthode d'exploitation souterraine. D'après les résultats de l'étude de préfaisabilité, IAMGOLD passera cependant au modèle par bloc foudroyé en prévision de son expansion à venir.

Comment traite-t-on le niobium?

Une fois le minerai extrait, il est finement broyé et enrichi (processus de séparation) par flottation et séparation magnétique à haute intensité afin d'y retirer les minéraux de fer. Au Canada, l'acide nitrique peut être utilisé pour retirer l'apatite; au Brésil, un procédé de lixiviation à base de chlorure est utilisé pour réduire la teneur en baryum, en phosphore et en sulfure. Le résultat final de ce traitement physique est un concentré de pyrochlore d'une teneur de 55 à 60 % en Nb2O5. La plupart des concentrés de pyrochlore sont cependant transformés en ferroniobium de teneur normale qui sera consacré à un usage où les impuretés résiduelles peuvent être tolérées. Davantage de processus de traitement seront nécessaires pour atteindre une pureté approchant les 99 %, soit les niveaux retrouvés dans les oxydes de niobium ou le ferroniobium de qualité sous vide, pour pouvoir satisfaire les utilisations nécessitant une plus grande pureté.

Types de produits du niobium

Produit

Producteurs clés

% du marché du Nb

Utilisations

Marchés principaux

Ferroniobium de teneur normale (HSLA FeNb)

Teneur en Nb : ~60 %

  • CBMM

  • Anglo American

  • IAMGOLD / Niobec

90,2 %

  • Acier haute résistance faiblement allié (HSLA)

  • Acier inoxydable

  • Acier réfractaire

  • Industrie automobile

  • Infrastructure et ingénierie lourdes

  • Secteur pétrochimique

  • Centrales électriques

  • Oléoducs et gazoducs

Ferroniumbium de qualité sous vide
(VG FeNb)

Teneur en Nb : 99 %

  • CBMM

3,0 %

  • Superalliages

  • Moteurs d'avion

  • Production d’électricité

  • Secteur pétrochimique

Métaux à base de niobium et alliages

Teneur en Nb : ~50-65 %

  • CBMM

3,4 %

  • Supraconducteurs

  • Accélérateurs de particules

  • Imagerie par résonance magnétique

  • Diverses utilisations à tonnage faible

Produits chimiques à base de niobium

Teneur en Nb : >99 %

  • CBMM

3,4 %

  • Céramiques fonctionnelles

  • Catalystes

  • Appareils optiques

  • Appareils électroniques

Source : Roskill Report on The Economics of Niobium, 11th Edition (« Roskill »)

 

Qu'est-ce qui motive la demande en niobium?
La demande mondiale de niobium a augmenté à un taux annuel de croissance composé de 10 % entre 2000 et 2010. La croissance est guidée par deux facteurs :

1. Forte demande en acier, en particulier des pays BRIC

La production en acier a augmenté de 14 % en 2010 atteignant 1 414 millions de tonnes et on prévoit une croissance additionnelle de 4 % en 2011. Plus précisément, les secteurs de l’automobile, de la construction, du gaz et du pétrole, qui sont les plus grands consommateurs de ferroniobium, ont tendance à être étroitement liés à la croissance économique. Ce sont eux qui, conséquemment, ont le plus grand impact sur la demande en ferroniobium.

La forte croissance du PIB des pays BRIC alimente la forte demande en production d'acier. Le PIB mondial a connu une croissance de 5,1 % en 2010, surtout en raison d’une solide performance de la part des pays BRIC qui ont crû de 8,8 % en 2010, en particulier la Chine qui, à elle seule, affichait une croissance de 10,3 %. Les prévisions actuelles de 2011 et de 2012 concernant l'augmentation du PIB démontrent des tendances semblables, soit une croissance des économies BRIC d'environ 8 % (10 % pour la Chine), propulsant ainsi la croissance générale mondiale à près de 5 %. Au cours des dix dernières années, les pays BRIC ont fait leur marque dans le secteur économique en représentant plus du tiers de l'accroissement du PIB mondial et, en considérant le pouvoir d’achat, constituent maintenant près du quart de l’économie mondiale alors qu’ils ne représentaient qu’un sixième auparavant. Goldman Sachs prévoit qu'ensemble les pays BRIC dépasseront l’économie américaine d’ici 2018. Elle prévoit que, d'ici 2020, ces pays correspondront à environ 49 % de la croissance du PIB mondial et représenteront le tiers de l’économie mondiale en ce qui a trait au pouvoir d’achat.

Mondialement, une perspective économique favorable confirme une demande industrielle forte, ce qui augure bien pour le secteur de l’acier. La croissance mondiale de la production de l’acier continuera à grandement influencer la demande en niobium.

2. Augmentation de la quantité du niobium utilisé dans la production d’acier de qualité supérieure

Puisque la demande en produits d’acier de qualité supérieure de la part des utilisateurs finaux augmente, les aciéries se voient obligées d’augmenter la teneur en niobium de leur produit afin de produire un acier capable d’atteindre des normes et des caractéristiques plus élevées. En 2000, on ajoutait 40 grammes de ferroniobium par tonne pour produire de l’acier de haute qualité. En 2008, ce nombre est passé à 63 grammes par tonne. Étant donné que le niobium ne représente qu’une infime proportion du coût de production de l’acier, mais qu’il fait considérablement grimper sa valeur en améliorant ses propriétés (notamment sa force, sa durabilité, son poids et sa flexibilité), tout porte à croire que son utilisation par tous les types d’utilisateurs finaux continuera d’augmenter.

On prévoit que la croissance constante du niobium se poursuivra à court et long terme, alors que les marchés émergents poursuivent leur développement et que les applications pour des aciers de meilleure qualité sont mises au point. Compte tenu de la production croissante de l’acier et de la teneur accrue en niobium, on prévoit une augmentation d’environ 11 % de la consommation en ferroniobium, passant d’approximativement 78 100 t en 2010 à environ 86 000 t en 2011.

Quels marchés géographiques stimulent la demande?

La Chine, l’Amérique du Nord et l’Europe sont les plus grands consommateurs de niobium. La Chine constitue le marché du niobium dont la croissance est la plus rapide et représentait 25 % de la consommation totale en 2010, ce qui démontre clairement l’importance de son industrie sidérurgique et la vitesse à laquelle son taux d'expansion croît depuis les dernières années. La Chine se classe au premier rang des producteurs mondiaux d’acier inoxydable, la proportion de sa production mondiale passant à entre 1 et 2 % dans les années 1990 à 36,7 %1 en 2010. La Chine est aussi un producteur majeur et à forte croissance d’aciers alliés, y compris les aciers HSLA.
International Stainless Steel Forum. Inclut l’acier inoxydable et réfractaire.

Quelles sont les principales utilisations finales des aciers à haute teneur en niobium?

On prévoit que les industries de la construction, de l’automobile, du gaz et du pétrole continueront à représenter le plus grand pourcentage d’utilisation de niobium. La crise économique de 2008 a eu un impact sur ces secteurs, mais ils sont maintenant presque rétablis et, selon les prévisions, ils devaient connaître une croissance constante.

Industrie de la construction

Une forte demande continuera d’être générée par le nombre croissant de projets d’infrastructure engendrés par l’urbanisation, la croissance démographique et le remplacement d’infrastructures vieillissantes. Le besoin en structures plus grandes, plus minces et plus légères se traduira en une utilisation d’acier de plus grande qualité contenant du niobium. Alors que les projets d’infrastructure se complexifient dans le secteur de la construction, le niobium joue un rôle clé dans la création d'un acier plus fort et très adaptable qui peut grandement réduire le coût total d’un projet.
Source : la direction de Niobec.

 Le pont Øresund, reliant la Suède et le Danemark, a été construit avec de l’acier comportant 0,022 % de niobium, ce qui a réduit de 15 kt le poids du pont et permis d’économiser 25 millions de $ US en coûts de construction. Le viaduc de Millau, au sud de la France, a été construit avec de l’acier comportant 0,025 % de niobium et a permis de réduire de 60 % le poids de l’acier et du béton.


L’industrie automobile

L’industrie automobile met de plus en plus l’accent sur l’amélioration de l'efficacité énergétique et de la sécurité des passagers ainsi que la réduction des émissions, ce qui a mené à plusieurs innovations dans les pièces automobiles nécessitant diverses qualités d’aciers HSLA. Un acier plus léger réduit le poids des voitures, ce qui entraîne une baisse de la consommation de carburant et des émissions de CO2. On estimait, en 2005, que le véhicule intermédiaire moyen comportait 9,3 % d’acier de haute résistance. Drucker Worldwide prévoit que ce pourcentage augmentera jusqu’à 14 % pour les voitures nord-américaines, puisque les manufacturiers utilisent de plus en plus des aciers de pointe à haute résistance (AHSS). La vente de voitures reprend progressivement depuis la dernière crise économique et le nombre de personnes possédant une voiture augmente dans les pays émergents. Par conséquent, la demande en niobium dans l’industrie automobile devrait augmenter de manière importante. 1Source :

L’industrie pétrolière et gazière

Dans l’industrie du gaz et du pétrole, où l’utilisation des HSLA prévaut, les prix élevés du pétrole ont grandement attiré l’attention sur de nouvelles zones de gaz de schiste, en plus d’entraîner une augmentation du nombre de plateformes de forage en mer. Une exploration plus profonde dans des conditions plus difficiles contribue à des exigences plus rigoureuses quant aux performances de l’acier. Selon le U.S. Energy Information Administration (EIA), la consommation de gaz naturel devrait augmenter de 20 % dans les pays de l’OCDE et de 68 % dans les pays non membres entre 2007 et 2035. Cette consommation accrue de gaz naturel alimente la demande en acier HSLA, car le transport du gaz sur de grandes distances et sous haute pression nécessite des tuyaux plus résistants afin de prévenir les fissures. À la lumière des événements récents au Japon, il est possible que plusieurs pays tentent de diversifier davantage leurs sources énergétiques en se tournant vers le gaz naturel.

Autres industries

Des secteurs aussi divers que la construction navale, l’aéronautique et la médecine sont destinées à voir leur consommation de niobium grimper de manière importante. Puisque les nouveaux prototypes requièrent des aciers plus résistants et plus légers ou des alliages spéciaux permettant d’atteindre des normes de qualité supérieure et technologiquement novatrices.

Qui produit le niobium?

L’industrie du niobium est actuellement concentrée, tant au chapitre de la source du minéral que du nombre de participants. Pratiquement tout l’approvisionnement mondial de niobium est un dérivé du pyrochlore et provient de trois producteurs importants : CBMM, Niobec (IAMGOLD) et Catalão (Anglo American).

Les producteurs n’extrayant pas le niobium à partir du pyrochlore sont géographiquement dispersés et généralement de petite taille, et leurs activités sont plutôt rudimentaires et sporadiques. La production de niobium par l’entremise d’une source autre que pyrochlore est surtout obtenue par un sous-produit du tantale.

Acteurs clés du secteur de l’approvisionnement du niobium

 

CBMM

Niobec

Catalão

Réserves
(000 tonnes)

800 000+

419 2081

16 000

Teneur (% Nb2O5)

2,5 %

0,42 %

1,2 %

Type d’exploitation

Ciel ouvert

Sous terre

Ciel ouvert

Teneur
(kg de Nb2O5/t)

18,9

3,20

7,25

Production 2010 (tpa FeNb)

64 535

2011: 4 632

6 164

Durée de vie de la mine (années)

400+

46

20+

Emplacement

Araxá, Minas Gerais, Brésil

Chicoutimi, Québec, Canada

Catalão, Goiás, Brésil

Propriétaire

Famille Moreira Salles (70 %)

Consortium Japon-Corée (15 %)

Consortium Chinois (15%)

IAMGOLD (100 %)

Anglo American (100 %)

Produits

FeNb de teneur normale, FeNb & NiNb de qualité sous vide, métal de Nb, oxydes de Nb

FeNb de teneur normale

FeNb de teneur normale

 

 

Commentaires

 

 

 

 

  • Important programme permettant d’augmenter la capacité de production à 150 ktpa de FeNb d'ici 2013

  • Chef de file dans le développement d’applications du niobium dans l’acier

 

  • Seul acteur non brésilien

  • L’expansion récente a augmenté de 24 % la capacité de production, passant de 210 tph à 260 tph

 

  • Aucun plan d'accroissement de la production

  • Anglo a récemment annoncé qu’il mettait fin au processus de mise en vente de Catalão

1 Les réserves minérales ont été estimées au 31 décembre 2011 en utilisant le scénario de l'abattage par bloc foudroyé tiré de l'étude de préfaisabilité selon un prix de 45 $ par kilogramme de niobium incluant le matériel de dilution.
Source : direction de l’entreprise

Vue d’ensemble des prix du niobium

Au début des années 2000, le prix du niobium est resté relativement stable, variant entre 12,00 $ US et 13,50 $US/kg. Étant donné l’importante croissance économique des marchés émergents, en particulier les économies des pays BRIC, et l’augmentation de l’utilisation du niobium dans la fabrication de l’acier, le prix du niobium a rapidement augmenté jusqu’à 32,63 $/kg en 2007 et demeure, depuis ce temps, au-dessus des 30,00 $/kg.

En raison de l’absence d’un marché actif et de la non-divulgation des prix pour des raisons concurrentielles, peu d’analystes font des prédictions concernant les prix futurs du niobium, et ceux qui le font adoptent une attitude plutôt conservatrice. Malgré ces facteurs, on s’attend à ce que le niobium connaisse une bonne performance à court terme et qu’il reste supérieur à 30 $US/kg. Jusqu’à maintenant cette année, le prix des exportations de niobium de CBMM a augmenté d’environ 22 % et a atteint 39,38 $ US en janvier et en février par rapport au prix moyen de 2010 qui se situait à 32,28 $ US. En se basant sur ses interactions avec les clients et ses besoins futurs, Niobec s’attend à ce que des hausses de prix surviennent au cours des trois ou quatre prochaines années.

Performance historique des prix du niobium


Au cours des dernières années, le prix du niobium a été beaucoup plus stable que le prix d’autres substituts. En 2008, alors que la crise éco-nomique s’amorçait, CBMM a retardé l’annonce de l’expansion de sa capacité et a réduit sa production afin de s’ajuster à la demande plus faible des clients. Résultat : le prix du niobium est resté relativement stable pendant la crise, tandis que le prix des substituts s’est effondré.

Du point de vue du client, la stabilité du prix du niobium est avantageuse, puisqu’elle lui permet de faire de meilleures prévisions et de budgéter en conséquence. Par ailleurs, les utilisateurs finaux ont insisté sur l’importance de se procurer du niobium à partir de multiples fournisseurs afin de réduire au minimum les interruptions dans la chaîne de distribution et d'éviter de dépendre d'un seul producteur.

Performance du prix du niobium par rapport aux substituts (écart en $ US)

Le principal substitut du niobium est le ferrovanadium, qui s’est presque remis de sa dégringolade lors de la crise financière. Toutefois, le prix plus élevé du ferrovanadium et sa volatilité, considérablement supérieure, ont encouragé sa substitution par le ferroniobium dont les prix démontrent des tendances plus prévisibles.

Considérant la grande valeur ajoutée de l’utilisation du niobium dans la fabrication de l’acier (solidité accrue, durabilité, anticorrosion, résistance à la chaleur, légèreté) et de sa part négligeable dans les coûts totaux, la demande des clients est relativement inélastique.

Structure illustrative des coûts de l’acier

À titre d’exemple, on estime que le niobium correspond à moins de 1,0 % du contenu de l’acier structurel et à moins de 0,5 % des coûts totaux de l’acier. Par ailleurs, le niobium est un additif ajouté aux alliages de grande valeur utilisés pour des applications techniques hautement spécialisées (pièces de moteur à réaction, équipement médical, ingénierie lourde) où l’adhérence à des spécifications et à une performance supérieure est une nécessité. Ainsi, l’utilisation du niobium lors de la production de l’acier est passée de 40 g/t en 2000 à 63 g/t en 2008. On prévoit que cette tendance se maintiendra tandis que d’autres avantages du niobium en tant qu’additif à l’acier continuent d’être mis au point.

Événements récents dans le marché du niobium


Vente de CBMM d’une participation mineure de 15 %


Mars 2011

CBMM a annoncé la conclusion d'un accord visant la vente d'une part de 15 % de CBMM pour la somme de 1,95 milliard de $ US à un consortium d’acier coréen-japonais (le « Consortium »). Le Consortium est composé de quatre entreprises japonaises : JFE Steel Corporation (« JFE »), Nippon Steel Corporation (« NSC »), Sojitz Corporation (« Sojitz ») et Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (« JOGMEC »); et de deux entreprises coréennes : POSCO et National Pension Service (« NPS »). Chacun des six membres du consortium détient une part de 2,5 % de CBMM pour un total de 15 %.

 

En plus de leur investissement par l’achat des titres, JFE, NSC, POSCO et Sojitz ont stratégiquement conclu une entente d’approvisionnement de niobium avec CBMM à des conditions demeurant confidentielles, retirant ainsi une importante quantité de production future de niobium du marché mondial.

Le consortium explique son investissement par les raisons suivantes :

  • Le niobium est essentiel à la production de produits d’acier de haute qualité et d’acier spécial.
  • La forte croissance soutenue (environ 10 %) de la demande en niobium de 2002 à 2009 et une demande encore plus importante que prévu du niobium dépassent largement la production de l’acier brut.
  • Le développement des pays émergents entraînera une croissance de la demande en acier brut.
  • La transaction assurera un approvisionnement de niobium stable au Japon et à la Corée.

Septembre 2011
CBMM a annoncé la vente d'une autre part de 15 % la somme de 1,98 milliard de $ US à un consortium d’acier chinois formé de la CITIC Bank de Chine et d'un groupe de fabricant d'acier : Baosteel Group Corp., Shougang Corp., Anshon Iron & Steel Group Corp. etTaiyuan Iron & Steel Group Co.