Economic Geology Models 5. Specialty, Critical, Battery, Magnet and Photovoltaic Materials: Market Facts, Projections and Implications for Exploration and Development

Many exploration companies are now focusing on specialty materials that are associated with so-called ‘green technology’. These include ‘battery materials’, ‘magnet materials’ and ‘photovoltaic materials’, and many such commodities are also broadly labelled as ‘critical materials’ because they are seen as vital for industrial development, societal needs or national security. The definitions used for such materials are not always consistent among jurisdictions or across industry, and this paper attempts to clarify the criteria and address some common misconceptions. The distinction between major minerals (e.g. base metals) and ‘specialty materials’ (i.e. those mined or produced in much smaller amounts) is particularly important.   The markets for many specialty materials are growing faster than those for traditional ferrous, precious and base metals and they are often portrayed as excellent long-term investment opportunities. However, the small market bases for specialty materials and considerable uncertainty around growth projections (especially related to material substitutions and rapid technological change) need to be taken into consideration for objective assessment of the development potential of any proposed project, establishment of new supply chains by major corporations, and responsible decision-making (mineral policy) by government. In the short-term, projects aimed at specialty materials (materials with a small market base) cannot benefit from economy of scale, and their development hinges on commercially proven metallurgical processes, unless they are supported by governments or end-users.   Several specialty metals (e.g. germanium, indium, cadmium, and cobalt) are commonly obtained as by-product of base metal extraction. In such cases, systematic testing of base metal ores for their specialty metal content may justify the addition of relevant recovery circuits to existing smelters. If positive results are obtained, the need for targeting new sources of such specialty metals as primary exploration targets may be reduced or eliminated.   Where market conditions permit and concerns about the future availability of materials seem reliable, grass-roots exploration for specialty materials is warranted, and pre-competitive government involvement may be justified to promote such development efforts.De nombreuses sociétés d'exploration se concentrent désormais sur les matériaux spécialisés associés à ce que l'on appelle la « technologie verte ». Ceux-ci incluent les « matériaux pour batterie », les « matériaux magnétiques » et les « matériaux photovoltaïques », et de nombreux produits de ce type sont aussi largement étiquetés comme « matériaux critiques » car ils sont considérés comme vitaux pour le développement industriel, les besoins sociétaux ou la sécurité nationale. Les définitions utilisées pour ces matériaux ne sont pas toujours cohérentes entre les juridictions ou dans l'industrie, et ce document tente de clarifier les critères et de répondre à certaines idées fausses courantes. La distinction entre les principaux minéraux (par exemple les métaux de base) et les « matériaux spécialisés » (c'est-à-dire ceux extraits ou produits en quantités beaucoup plus faibles) est particulièrement importante.  Les marchés de nombreux matériaux spécialisés croissent plus rapidement que ceux des métaux ferreux, précieux et de base traditionnels et ils sont souvent présentés comme d'excellentes opportunités d'investissement à long terme. Cependant, le marché restreint des matériaux spécialisés et l'incertitude considérable entourant les projections de croissance (en particulier liées aux substitutions de matériaux et aux changements technologiques rapides) doivent être pris en considération pour une évaluation objective du potentiel de développement de tout projet proposé, l'établissement de nouvelles chaînes d'approvisionnement par les grandes entreprises et une prise de décisions responsable par le gouvernement (politique minière). À court terme, les projets visant des matériaux spécialisés (matériaux ayant un marché restreint) ne peuvent pas bénéficier d'économies d'échelle et leur développement repose sur des procédés métallurgiques commercialement éprouvés, à moins qu'ils ne soient soutenus par les gouvernements ou les utilisateurs finaux.  Plusieurs métaux spécialisés (par exemple le germanium, l'indium, le cadmium et le cobalt) sont couramment obtenus comme sous-produits de l'extraction des métaux de base. Dans de tels cas, l'analyse systématique des minerais de métaux de base pour leur teneur en métaux spécialisés peut justifier l'ajout de circuits de récupération adéquats aux fonderies existantes. Si des résultats positifs sont obtenus, la nécessité de cibler de nouvelles sources de ces métaux spécialisés en tant que cibles d'exploration primaires peut être réduite ou éliminée.  Lorsque les conditions du marché le permettent et que les craintes quant à la disponibilité future des matériaux semblent fiables, l'exploration primaire de matériaux spécialisés est justifiée, et la participation préconcurrentielle du gouvernement peut être justifiée pour promouvoir de tels efforts de développement.

Brucite - Industrial Mineral with a Future

Brucite, Mg(OH)2, is an uncommon mineral primarily known to mineral collectors, and to specialists studying contact metamorphic and ultramafic rocks. It is an environmentally friendly flame-retardant and is in commercial demand; it also represents a potential ore source for the metal, magnesium, which is itself in great demand. The present brucite market for flame-retardants is less than 50 000 tonnes annually, but it is increasing exponentially. Brucite has the advantage of not containing CO2; hence none is released during calcination, a positive feature in today’s society concerned with climate change. This review paper summarises the topic for scientists studying the thermodynamic properties of brucite, geologists studying its contact meta-morphic characteristics, exploration geologists and potential end-users. Given the demand for the mineral and metal, high-grade brucite deposits may become hot exploration targets within the next few years. SOMMAIRE La brucite, Mg(OH)2, est un minéral plutôt rare connu surtout des collectionneurs de minéraux et des spécialistes du métamorphisme de contact et des roches ultramafiques. La brucite est un matériau ignifuge écologique qui est en demande commercialement; il représente aussi une source potentielle de magnésium métallique, pour lequel existe une forte demande. La demande actuelle de brucite comme matériau ignifuge est de moins de 50 000 tonnes annuellement, mais elle croît exponentiellement. La brucite a l'avantage de ne pas contenir de CO2; et donc, aucun CO2 n'est produit lors de sa calcination, caractéristique très appréciée en ces temps d'inquiétudes en regard des changements climatiques. Notre article de synthèse présente un résumé de la question à l'intention des scientifiques intéressés par les propriétés thermodynamique de la brucite, aux géologues intéressés par ses caractéristiques de minéral de métamorphisme de contact, ainsi qu'aux géologues en général et aux utilisateurs. Étant donné la demande de brucite comme minéral et comme source de métal, les bons gisements de brucite pourraient constituer des cibles d'exploration dans un avenir rapproché

Economic Geology Models 4. Tantalum and Niobium: Deposits, Resources, Exploration Methods and Market – A Primer for Geoscientists

The world’s main tantalum (Ta) resources are in pegmatites (e.g. Wodgina, Australia), rare element-enriched granites (e.g. Abu Dabbab, Egypt), peralkaline complexes (e.g. Nechalacho, Canada), weathered crusts overlying the previously mentioned deposit types, and in placers. Niobium (Nb) resources with the highest economic potential are in weathered crusts that overlie carbonatite complexes (e.g. Catalão I and II, Brazil). Brazil accounts for 90% of the global Nb mine production with another 9% coming from the Niobec Mine, Canada (a hard-rock underground mine). However, at least 17 undeveloped carbonatite complexes outside of Brazil have NI-43-101 compliant Nb resource estimates (e.g. Aley carbonatite, Canada). Concentrates from most carbonatites are used to produce ferroniobium (Fe–Nb alloy), and Ta is not recovered. The Ta and Nb contents of some carbonatites (e.g. Upper Fir deposit and Crevier dyke, Canada) are of the same order of magnitude as that of pegmatite ores; however, concentrates from carbonatites have a higher Nb/Ta ratio. Historically, 10–12% Ta2O5 in Nb concentrates has not been recovered in ‘western’ smelters because of the hydrofluoric acid cost. Western countries perceive Ta and Nb supplies to be at risk. Tantalum market downturns resulted in several mines in Australia and Canada closing, at least temporarily, and a resultant shortfall has been filled by what is now recognized as ‘conflict-free columbite-tantalite’ from Central Africa. The lack of ore will not be a key factor in future Ta and Nb supply disruption. For example, more than 280 Nb- and 160 Ta-bearing occurrences are known in Canada alone, and more resources will likely to be discovered as geophysical and geochemical exploration methods are optimized.RÉSUMÉLes principales sources mondiales en tantale (Ta) sont les pegmatites (par ex. Wodgina, Australie), les granites enrichis en éléments rares (par ex. Abu Dabbab, Égypte), les complexes hyperalcalins (par ex. Nechalacho, Canada), les croûtes altérées recouvrant les types de gisements déjà mentionnés, et les placers. Les sources en niobium (Nb) ayant le meilleur potentiel économique se trouvent dans les croûtes altérées qui recouvrent les complexes de carbonatite (par ex. Catalão I et II, Brésil). Le Brésil est la source de 90% de la production minière mondiale de Nb, et 9% provient de la mine Niobec, au Canada (une mine souterraine). Cela dit, il existe au moins 17 complexes de carbonatite non développés à l'extérieur du Brésil dont les estimations de ressources en Nb sont conformes à la norme NI-43-101 (par ex. Aley carbonatite, Canada). Les concentrés de la plupart des carbonatites sont utilisés pour produire du ferroniobium (alliage Fe-Nb), et le Ta n'est pas récupéré. Les teneurs en Ta et Nb de certaines carbonatites (par ex. le gisement de Upper Fir et le dyke Crevier, Canada) sont du même ordre de grandeur que celles des minerais depegmatite; cependant, les concentrés de carbonatites ont une proportion Nb/Ta plus élevée. Historiquement, 10 à 12% du Ta2O5 des concentrés de Nb n'ont pas été récupérés dans les fonderies de l'Ouest en raison du coût de l’acide fluorhydrique. Les pays occidentaux estiment que les approvisionnements en Ta et Nb sont à risque. Le fléchissement du marché du tantale a entraîné la fermeture, au moins temporaire, de plusieurs mines en Australie et au Canada, et la pénurie qui en résulte a été comblée par ce qui est maintenant reconnu comme étant du minerai de colombite-tantalite «sans conflit» d'Afrique centrale. Le manque de minerai ne sera pas un facteur clé des perturbations à venir de l'approvisionnement en Ta et Nb. Par exemple, plus de 280 occurrences minérales contenant du Nb et 160 occurrences minérales contenant du Ta sont connues au Canada seulement, et davantage de ressources seront probablement découvertes à mesure que les méthodes d'exploration géophysique et géochimique seront optimisées

Fault diagnosis for uncertain networked systems

Fault diagnosis has been at the forefront of technological developments for several decades. Recent advances in many engineering fields have led to the networked interconnection of various systems. The increased complexity of modern systems leads to a larger number of sources of uncertainty which must be taken into consideration and addressed properly in the design of monitoring and fault diagnosis architectures. This chapter reviews a model-based distributed fault diagnosis approach for uncertain nonlinear large-scale networked systems to specifically address: (a) the presence of measurement noise by devising a filtering scheme for dampening the effect of noise; (b) the modeling of uncertainty by developing an adaptive learning scheme; (c) the uncertainty issues emerging when considering networked systems such as the presence of delays and packet dropouts in the communication networks. The proposed architecture considers in an integrated way the various components of complex distributed systems such as the physical environment, the sensor level, the fault diagnosers, and the communication networks. Finally, some actions taken after the detection of a fault, such as the identification of the fault location and its magnitude or the learning of the fault function, are illustrated

Demography and Dispersal Ability of a Threatened Saproxylic Beetle: A Mark-Recapture Study of the Rosalia Longicorn (Rosalia alpina)

The Rosalia longicorn or Alpine longhorn (Coleoptera: Cerambycidae) is an endangered and strictly protected icon of European saproxylic biodiversity. Despite its popularity, lack of information on its demography and mobility may compromise adoption of suitable conservation strategies. The beetle experienced marked retreat from NW part of its range; its single population survives N of the Alps and W of the Carpathians. The population inhabits several small patches of old beech forest on hill-tops of the Ralska Upland, Czech Republic. We performed mark-recapture study of the population and assessed its distribution pattern. Our results demonstrate the high mobility of the beetle, including dispersal between hills (up to 1.6 km). The system is thus interconnected; it contained ∼2000 adult beetles in 2008. Estimated population densities were high, ranging between 42 and 84 adult beetles/hectare a year. The population survives at a former military-training ground despite long-term isolation and low cover of mature beech forest (∼1%). Its survival could be attributed to lack of forestry activities between the 1950s and 1990s, slow succession preventing canopy closure and undergrowth expansion, and probably also to the distribution of habitat patches on conspicuous hill-tops. In order to increase chances of the population for long term survival, we propose to stop clear-cuts of old beech forests, increase semi-open beech woodlands in areas currently covered by conifer plantations and active habitat management at inhabited sites and their wider environs

Economic Geology Models 5. Specialty, Critical, Battery, Magnet and Photovoltaic Materials: Market Facts, Projections and Implications for Exploration and Development

Many exploration companies are now focusing on specialty materials that are associated with so-called ‘green technology’. These include ‘battery materials’, ‘magnet materials’ and ‘photovoltaic materials’, and many such commodities are also broadly labelled as ‘critical materials’ because they are seen as vital for industrial development, societal needs or national security. The definitions used for such materials are not always consistent among jurisdictions or across industry, and this paper attempts to clarify the criteria and address some common misconceptions. The distinction between major minerals (e.g. base metals) and ‘specialty materials’ (i.e. those mined or produced in much smaller amounts) is particularly important.The markets for many specialty materials are growing faster than those for traditional ferrous, precious and base metals and they are often portrayed as excellent long-term investment opportunities. However, the small market bases for specialty materials and considerable uncertainty around growth projections (especially related to material substitutions and rapid technological change) need to be taken into consideration for objective assessment of the development potential of any proposed project, establishment of new supply chains by major corporations, and responsible decision-making (mineral policy) by government. In the short-term, projects aimed at specialty materials (materials with a small market base) cannot benefit from economy of scale, and their development hinges on commercially proven metallurgical processes, unless they are supported by governments or end-users.Several specialty metals (e.g. germanium, indium, cadmium, and cobalt) are commonly obtained as by-product of base metal extraction. In such cases, systematic testing of base metal ores for their specialty metal content may justify the addition of relevant recovery circuits to existing smelters. If positive results are obtained, the need for targeting new sources of such specialty metals as primary exploration targets may be reduced or eliminated.Where market conditions permit and concerns about the future availability of materials seem reliable, grass-roots exploration for specialty materials is warranted, and pre-competitive government involvement may be justified to promote such development efforts.De nombreuses sociétés d'exploration se concentrent désormais sur les matériaux spécialisés associés à ce que l'on appelle la « technologie verte ». Ceux-ci incluent les « matériaux pour batterie », les « matériaux magnétiques » et les « matériaux photovoltaïques », et de nombreux produits de ce type sont aussi largement étiquetés comme « matériaux critiques » car ils sont considérés comme vitaux pour le développement industriel, les besoins sociétaux ou la sécurité nationale. Les définitions utilisées pour ces matériaux ne sont pas toujours cohérentes entre les juridictions ou dans l'industrie, et ce document tente de clarifier les critères et de répondre à certaines idées fausses courantes. La distinction entre les principaux minéraux (par exemple les métaux de base) et les « matériaux spécialisés » (c'est-à-dire ceux extraits ou produits en quantités beaucoup plus faibles) est particulièrement importante.Les marchés de nombreux matériaux spécialisés croissent plus rapidement que ceux des métaux ferreux, précieux et de base traditionnels et ils sont souvent présentés comme d'excellentes opportunités d'investissement à long terme. Cependant, le marché restreint des matériaux spécialisés et l'incertitude considérable entourant les projections de croissance (en particulier liées aux substitutions de matériaux et aux changements technologiques rapides) doivent être pris en considération pour une évaluation objective du potentiel de développement de tout projet proposé, l'établissement de nouvelles chaînes d'approvisionnement par les grandes entreprises et une prise de décisions responsable par le gouvernement (politique minière). À court terme, les projets visant des matériaux spécialisés (matériaux ayant un marché restreint) ne peuvent pas bénéficier d'économies d'échelle et leur développement repose sur des procédés métallurgiques commercialement éprouvés, à moins qu'ils ne soient soutenus par les gouvernements ou les utilisateurs finaux.Plusieurs métaux spécialisés (par exemple le germanium, l'indium, le cadmium et le cobalt) sont couramment obtenus comme sous-produits de l'extraction des métaux de base. Dans de tels cas, l'analyse systématique des minerais de métaux de base pour leur teneur en métaux spécialisés peut justifier l'ajout de circuits de récupération adéquats aux fonderies existantes. Si des résultats positifs sont obtenus, la nécessité de cibler de nouvelles sources de ces métaux spécialisés en tant que cibles d'exploration primaires peut être réduite ou éliminée.Lorsque les conditions du marché le permettent et que les craintes quant à la disponibilité future des matériaux semblent fiables, l'exploration primaire de matériaux spécialisés est justifiée, et la participation préconcurrentielle du gouvernement peut être justifiée pour promouvoir de tels efforts de développement