矿业采用创新技术勘探铜及其他电动车金属 - 《华尔街日报》

作者：优素福·汗2023年7月20日凌晨1:00（东部时间）|WSJ专业版Urbix公司在亚利桑那州梅萨工厂进行的实验室测试。这家初创企业希望到2026年实现年产28,000吨石墨。图片来源：URBIX公司随着绿色技术需求激增，矿商正采用机器学习、尖端化学等创新手段提升铜、石墨等关键材料的供应。

2011年，墨西哥移民、亚利桑那州居民尼科·奎瓦斯意识到，特斯拉在美国生产电动车需要稳定的电池阳极石墨来源。幸运的是，他一位朋友的家族恰好拥有墨西哥手工石墨矿；不幸的是，该矿出产的石墨类型不符需求。

十二年后，奎瓦斯已成为初创企业Urbix的首席执行官。这家创新型石墨生产商总部位于亚利桑那州梅萨市，运用机器学习技术从多种石墨形态中提炼出符合电动车电池标准的均质阳极材料。该公司已与韩国电池芯片制造商SK On达成石墨供应协议。

在关键矿物供应日趋紧张的背景下，Urbix等美国初创企业正开发新型开采技术以拓展资源渠道，为行业提供至关重要的创新解决方案。

各国政府和企业正在寻找关键矿物的新来源，以满足电动汽车、电池、可再生能源和电气化基础设施日益增长的需求。尽管近期投资公告频出，但分析师预测未来几年仍将出现短缺。“如果所有规划项目都能实现——这是个很大的假设——它们可能满足未来近四分之三的能源需求，“国际能源署执行主任法提赫·比罗尔表示。

中国加工生产了全球大部分关键矿物，这引发了地缘政治紧张可能切断美国制造商供应的担忧。中国自8月1日起对镓和锗实施出口限制就是最新例证。不过，美国政府已通过《通胀削减法案》等政策为本土项目提供支持，以鼓励国内生产。

矿业公司一直在寻找新矿藏并投资新加工设施，但这些努力需要数年甚至数十年才能开始产出。另一些企业则寻求创新——探索提高产量的更新颖方法，甚至从现有矿山废料中回收材料。

机器学习

事实证明，机器学习是提高关键矿物加工产量并减少碳排放的途径之一。

石墨是碳的天然存在形式，其原子结构使得能量能够在电池中储存和分配，因此被用作锂离子电池的阳极。“阳极就像洗碗海绵一样储存电池中的能量。你挤压它，能量就释放出来，“奎瓦斯解释道。

电动汽车行业最常用的是片状形式，但Urbix已经测试了50到60种来源。“我们如何创建一个机器学习预测控制模型机制，使工艺能适应特定原料生产出相同的最终产品？”Cuevas说道，“我们已为精选石墨来源制定了通用配方。”

Cuevas表示，通过这种基于机器学习的技术，废料被大幅减少，80%的原材料投入被用于最终产品。而传统方法的产率通常仅为三分之一左右。

Urbix已获得C轮融资，并正在运营试验工厂。该公司还正在建设商业示范设施，目标是从拉丁美洲、马达加斯加、坦桑尼亚和北欧采购石墨，到2026年开始年产2.8万吨，并从2032年起将产能提升至32万吨。

生物表面活性剂

另一家创新企业是总部位于俄亥俄州索伦的Locus Fermentation Solutions化学公司，该公司旨在通过使用酵母等天然来源的生物表面活性剂来提高铜产量。生物表面活性剂是微生物产生的化学物质，能破坏特定材料的表面张力，常用于化妆品、医疗保健和农药领域。

铜是绿色转型的关键金属之一。电动汽车使用的铜线是燃油车的六倍。图片来源：Luke Sharrett/彭博新闻社通常，铜的加工方式有两种：一种是将粉碎的矿石浸泡在含有化学物质的水溶液中，使目标矿物浮至表面；另一种是通过酸浸法溶解岩石，让矿物浮到顶部。Locus公司表示，在这一环节引入生物表面活性剂将提高产量。

“我们通过应用生物表面活性剂来提高矿石回收率，”该公司矿业与矿物加工副总裁Gabi Knesel说道。

Locus称，其生物表面活性剂在破坏岩石表面张力和与铜结合方面远优于现有化学药剂。在浸泡过程中加入生物表面活性剂及其他化学品后，更多铜会浮至表面，减少浪费。同样，在浸出过程中添加生物表面活性剂有助于分解溶解岩石的表面，使更多酸渗透其中，从而提取更多铜。Locus表示，其生物表面活性剂可使铜产量提升7%，并因减少岩石破碎需求而节省能源。该公司还在铁矿石和尾矿废料上测试该工艺。

铜是绿色转型的关键金属之一。例如，电动汽车使用的铜线是燃油车的六倍。

“世界正在电气化，”Knesel指出，“矿业公司面临双重压力：既要为转型提供足量材料，又要应对来自投资者、消费者和社区对环保的更高要求。而Locus的方案能同时满足这两点。”

洛克公司正与必和必拓、嘉能可等大型矿业公司合作，克内塞尔表示，新技术节省的能源和提高的产量是关注重点。

矿山废料

2019年巴西布鲁马迪纽尾矿坝溃坝后，搜救队伍正在寻找遇难者遗体。如今总部位于马萨诸塞州沃本的初创企业凤凰尾矿公司致力于从尾矿中回收稀土。图片来源：道格拉斯·马格诺/法新社/盖蒂图片社环保组织经常讨论采矿废料（即尾矿），而矿业公司则较少提及。尾矿坝溃坝曾引发巨大灾难：2019年巴西布鲁马迪纽尾矿坝事故导致270人遇难，矿主淡水河谷公司同意支付70亿美元和解金。即便不发生灾难，水体污染等环境问题仍令人担忧。

总部位于马萨诸塞州沃本的凤凰尾矿公司在这类废料中看到了潜力——其目标是从尾矿中回收稀土。“我们希望在生产所需金属的过程中净化世界，“公司CEO尼古拉斯·迈尔斯表示，“长期来看我们需要更多这类金属（尤其是稀土）的供应商。”

凤凰公司寻找不含钍、铀等放射性元素的尾矿场地，通过开采加工这些废料来提取电动汽车、海上风力发电机等绿色科技所需的永磁体稀土。迈尔斯称，这种利用矿山废料的理念尚未大规模实践，理论上数百个矿场可采用此法回收目标矿物。

“几乎全部的稀土供应都来自中国，因此我们认为这是一个可以有所作为的领域，”迈尔斯说。该公司目前在纽约州北部设有一个试验性设施，并表示通过回收处理尾矿后的残留物，实现了零废弃物生产。

联系优素福·可汗，邮箱：[email protected]

刊登于2023年7月21日印刷版，标题为《矿商采用创新方法寻找关键电动汽车材料》。