Gallium: unicorn deposit mineral kritis
Ketika Anda memikirkan mineral kritis, Anda mungkin memikirkan lithium atau kobalt, tetapi beberapa mineral yang paling terancam adalah yang mungkin belum pernah Anda dengar. Salah satu elemen tersebut adalah Gallium (GA). Logam yang sulit dipahami ini telah menjadi korban baru -baru ini dari Perang Dagang yang membara antara Cina dan negara -negara Barat, memicu lonjakan harga. Tanpa tambang gallium primer yang ada, dapatkah sumber baru ditemukan?
Perburuan sumber gallium baru telah memanas; Artikel ini telah diperbarui untuk mencerminkan perkembangan baru.
Apa itu Gallium?
Gallium adalah logam putih yang lembut dan keperakan dengan titik leleh yang mirip dengan cokelat; itu meleleh di tangan Anda. Gallium digunakan dalam paduan titik-melelting rendah, tetapi 'penggunaan utamanya adalah pada semikonduktor gallium nitrida, komponen kunci dari banyak perangkat berteknologi tinggi seperti ponsel, LED, sakelar, kabel serat optik, panel surya, dan banyak lainnya. Sinyal internet yang Anda gunakan untuk membaca artikel ini mungkin dimungkinkan oleh Gallium. Gallium nitrida juga penting bagi banyak sistem rudal canggih, terutama rudal Patriot, salah satu dari sedikit pertahanan yang efektif terhadap rudal jarak jauh yang semakin mematikan.
Pada Agustus 2023 Cina, yang menghasilkan 98% dari semua GA yang disempurnakan, memberlakukan pembatasan ekspor dalam gerakan yang secara luas dipandang sebagai pembalasan atas pembatasan Amerika pada ekspor chip komputer ke Cina. Hasilnya adalah kenaikan tajam dalam harga GA dan kekhawatiran kekurangan. Gangguan terhadap pemurnian aluminium juga menyebabkan kekurangan pasokan mendadak dan lonjakan harga di masa lalu. Gallium telah terdaftar sebagai risiko pasokan nomor satu terhadap keamanan nasional.
Pasokan yang terancam
Jika Anda google 'gallium deposit' AI akan memberi tahu Anda tidak ada hal seperti itu. Gallium tidak terlalu jarang; Ini memiliki kelimpahan di kerak sekitar 19 bagian per juta (ppm), membuatnya sedikit lebih umum daripada timah. Masalahnya adalah bahwa sifat fisik dan kimia gallium membuat hampir tidak mungkin untuk berkonsentrasi pada nilai bijih melalui proses geologis yang diketahui. Meskipun Mineral Gallium seperti Gallite (Cugas2) memang ada, logam sebagian besar pengganti aluminium, atau lebih jarang seng, sebagai kotoran belaka dalam mineral yang lebih umum. Gallium tersebar luas di seluruh batuan dari semua jenis, tetapi hampir tidak ada yang cukup terkonsentrasi untuk diekstrak.
Saat ini 80% dari GA dunia diekstraksi pada tingkat yang sangat rendah (~ 50 ppm) sebagai produk sampingan dari penambangan baukit (aluminium), dengan sisanya diproduksi sebagai produk sampingan dari penambangan seng. Secara teori, banyak lagi yang harus tersedia, diperkirakan hanya 10% GA yang berpotensi dipulihkan dari penambangan aluminium saat ini diekstraksi. Kesulitannya adalah bahwa sejumlah kecil gallium ini jauh lebih tidak berharga daripada sejumlah besar aluminium, dan aliran pendapatan yang begitu kecil mungkin tidak membenarkan biaya modal membangun infrastruktur yang diperlukan. Bahkan kenaikan harga GA yang tajam mungkin tidak mengubah ini. Pasokan gallium sebagian besar adalah belas kasihan produksi bauksit dan tidak meningkat untuk mencocokkan permintaan. Produksi GA dunia diperkirakan hanya ~ 320 ton.
Lebih buruk lagi, teknologi yang digunakan untuk mengekstrak GA dari bauksit di Cina kemungkinan tidak akan layak di negara -negara Barat karena biaya tenaga kerja dan masalah lingkungan.
Apex: Sumber Daya yang Unik?
Hanya satu tambang gallium utama yang pernah beroperasi: Tambang Apex di Utah. Apex, yang dimiliki oleh Teck, dianggap sebagai deposit time-zinc tipe karbonat tipe kipushi yang langka. Deposito ini diketahui kaya akan GA yang luar biasa, sebagian besar dalam bentuk gallite, dan elemen germanium (GE) yang bahkan lebih langka. Gallium apeks dan bijih germanium, bagaimanapun, membutuhkan tahap tambahan pengayaan supergen. Ketika bijih sulfida terpapar oksigen, mineral sulfida mogok, melepaskan gallium yang menjadi terkonsentrasi pada besi sulfat (jarosite; kfe3(JADI4)2(OH)6) dan oksida (limonite; fe) (OH) · h2O) mineral yang menggantikan sulfida. Pengganti gallium untuk besi dalam mineral ini atau diadsorpsi ke permukaan mineral.
Apex dioperasikan sebentar -sebentar selama beberapa dekade, penambangan pada tingkat rata -rata ~ 320 ppm GA dan 640 ppm GE sebelum ditutup pada 2011. USGS memperkirakan masih mengandung 79 ton gallium.
Sumber baru di cakrawala?
Deposit Cordero, Nevada, jangan bingung dengan deposit perak Cordero di Meksiko, mungkin satu-satunya proyek gallium utama dengan sumber daya yang jelas (15 MT pada 47,7 ppm gallium). Mineralisasi gallium di sini dikaitkan dengan endapan perak-mercury epitermal rendah, dengan GA di-host di alunite (KAL (SO4)2(OH)6) dan mineral fosfat aluminous lainnya. Cordero dimiliki oleh Silver Predator, yang terutama menjelajahi properti untuk logam mulia. Cordero sebagian besar tidak aktif sejak 2009.
Selain Apex dan Cordero, taruhan terbaik untuk mengamankan persediaan gallium baru yang lebih tinggi mungkin adalah meningkatkan penambangan elemen tanah jarang (REE).
Round Top, Texas, (usaha patungan antara Texas Mineral Resources Corp dan USA Rare Earth) adalah intrusi rhyolite yang diperkaya dalam berbagai elemen langka, terutama yang banyak dicari dari Rees berat. Ini di -host terutama di fluorit (CAF2), dengan penggantian REE untuk kalsium umum, serta bermacam -macam mineral lain seperti zirkon (zrsio4). Logam langka diperkaya dalam magma primer, tetapi juga tampaknya telah lebih terkonsentrasi oleh cairan hidrotermal yang terlambat. Nilai REE sekitar 500-600 ppm, sedangkan nilai GA sekitar 44 ppm. Ini mungkin rendah, tetapi ukuran bundar atas yang sangat besar, 822 MT, berarti ini berhasil hingga 36500 ton GA, cukup untuk memenuhi permintaan dunia selama lebih dari 100 tahun. Proyek ini cukup maju; Penilaian ekonomi awal dirilis pada tahun 2014.
Proyek Danau Alces (dimiliki oleh Appia Rare Earth dan Uranium Corp) di Saskatchewan utara, Kanada belum memiliki sumber daya, tetapi pengujian telah kembali hingga 4657 ppm GA, dan zona tingkat tinggi yang dikatakan berkisar dari ~ 70-700 ppm Ga. Mineralisasi hyd-galium di Alces danau yang terjadi di Pegmmatites dan Ppm.4), zirkon, dan allanite ((ree) (al, fe) (sio4)3(OH)) menjadi mineral bijih. Pegmatit dan vena ini tampaknya telah terbentuk selama metamorfisme suhu tinggi, yang sebagian melelehkan batuan di daerah tersebut.
US Critical Material Corp telah melaporkan hingga 1370 ppm GA dalam proyek 'Domba Creek tahap awal di Montana. Sampel permukaan rata -rata 93 ppm GA dan total REE 5%, meskipun kantong dengan tingkat yang lebih tinggi (~ 300 ppm) GA juga terjadi. Mineralisasi ree-galium-niobium terjadi pada karbonatit, batuan beku langka yang didominasi oleh mineral karbonat, yang juga dapat mengandung berbagai mineral langka. Di Sheep Creek, Ree utama, dan mungkin GA, mineral adalah Allanite. Beberapa proyek karbonat lainnya juga melaporkan GA dalam beberapa bulan terakhir.
Penelitian saya sendiri tentang deposit MIAC juga telah muncul secara hidrotermal yang diubah secara hidrotermal yang diperkaya di GA hingga 167 ppm. Gallium di sini tampaknya dikaitkan dengan magnetit (Fe3HAI4) dibentuk melalui mineralisasi besi-oksida-apatit (IOA).
Beberapa deposit batubara telah disarankan sebagai sumber daya GA potensial. Sebagian besar terletak di Cina utara dan mengandung level yang relatif rendah (~ 30 ppm) gallium.
Nilai GA yang relatif tinggi (~ 50-100 ppm) baru-baru ini dilaporkan dari sejumlah pegmatit LCT, meningkatkan prospek mengekstraksi GA sebagai produk sampingan dari penambangan lithium. Banyak dari hasil ini berasal dari mengambil kembali sampel bersejarah; GA refraktori dan mungkin tidak diukur secara akurat oleh semua teknik pengujian.
Pertanyaan kritis
Sementara deposit gallium sangat jarang, mereka tampaknya ada. Pertanyaannya adalah apakah ini unicorn, yaitu endapan langka yang lepas terbentuk melalui proses yang tidak mungkin diulang, atau jika mereka adalah puncak gunung es, dengan lebih banyak lagi menunggu untuk ditemukan. Jadi di mana kita harus mulai mencari?
Sejauh ini, kami telah melihat gallium dalam endapan supergen sulfida, endapan epitermal sulfidasi rendah, IOA, lct pegmatites, carbonatites, dan tiga jenis deposit REE. Ini adalah campuran yang agak membingungkan dari gaya setoran yang tampaknya tidak terkait.
Dalam kasus apeks dan cordero, serta endapan bauksit yang mengandung gallium konvensional, benang merah tampaknya adalah pencucian. Interaksi yang luas antara batuan inang dan perairan dekat permukaan melucuti banyak konstituen asli batuan, meninggalkan gallium, yang tidak mudah dilarutkan dalam cairan, terkonsentrasi dalam residu. Masuk akal bagi gallium untuk muncul dalam mineral besi-oksida, karena ion GA sangat mirip dengan zat besi teroksidasi. Ini sebagian bisa menjelaskannya muncul di IOA, meskipun fakta bahwa ini belum dilaporkan di tempat lain menunjukkan masih ada satu atau dua bagian yang hilang.
Gallium cukup tidak kompatibel di sebagian besar magma, menunjukkan itu bisa menjadi diperkaya dalam pegmatit melalui fraksinasi kristal, mirip dengan bagaimana lithium diperkaya di batuan ini.
Kasus endapan GA-REE kurang pasti. Round Top, Alces Lake, dan Carbonatites seperti Sheep Creek semuanya terbentuk dari Ree Rich, alkali magma, dan mungkin telah diperkaya lebih lanjut oleh cairan hidrotermal. Bagaimana gallium cocok dengan gambar ini tidak jelas; Sebagian besar deposito REE tidak melaporkan gallium apa pun, jadi apa yang membuat beberapa deposit ini istimewa?
Langkah pertama adalah memahami mineralogi gallium. Ini tidak hanya akan membantu kita mempersempit di mana kita harus mulai mencari, mungkin juga penting untuk memutuskan apa yang layak secara ekonomi.
Sejauh ini gallium hanya diekstraksi dari mineral oksida dan sulfida, yang cenderung lebih mudah diproses daripada bijih karbonat/fosfat/silikat kompleks di sebagian besar endapan REE. Banyak proyek REE tingkat tinggi tidak ekonomis karena meruntuhkan mineral tuan rumah terlalu mahal atau menghasilkan terlalu banyak produk sampingan yang beracun.
Karena Ga umumnya mengganti untuk AL, ia cenderung di -host dalam silikat kaya AL seperti feldspar dan micas dalam pegmatit LCT. Ini dianggap sebagai mineral gangue di tambang lithium dan tidak mudah dipecah selama pemrosesan; Mengekstraksi GA dari pegmatit mungkin terbukti sulit. Dalam kasus bijih yang kaya monasit, seperti Danau Alces, konsentrasi thorium radioaktif dalam mineral ini sering menghasilkan limbah radioaktif yang bisa mahal, dan kontroversial, untuk dikelola. Sedikit informasi yang tersedia tentang sifat gallium di atas bundar atau karbonat.
Tanpa mengetahui mineralogi, sulit untuk mendefinisikan nilai bijih untuk gallium. Klaim Bahan Kritis AS Ekstraksi menguntungkan pada 50 ppm GA; Kelas cutoff di Cordero adalah 30 ppm. Ini mungkin tidak benar di tempat lain.
Masalah lain dengan banyak deposit gallium potensial ini adalah bahwa sebagian besar nilainya masih akan berasal dari komoditas lain, terutama Rees. Selama gallium tetap menjadi produk sampingan, mereka tidak perlu memastikan pasokan yang stabil.
Investor takeaways
Terlepas dari ketidakjelasannya, gallium adalah salah satu elemen kritis yang paling terancam. Ini diproduksi hanya sebagai produk sampingan dari bauksit dan, pada tingkat yang lebih rendah seng, penambangan, dan telah melihat fluktuasi harga yang signifikan dan peningkatan cepat baru -baru ini didorong oleh masalah geopolitik. Meskipun ada sejumlah proyek gallium yang menjanjikan di Amerika Utara, ini sebagian besar pada tahap awal, dan kesenjangan pengetahuan yang signifikan tetap ada. Seperti banyak elemen kritis lainnya, melanggar cengkeraman China pada rantai pasokan akan membutuhkan investasi bertahun -tahun dalam memahami geologi, kimia, dan ekonomi untuk mengekstraksi sumber daya langka ini.
Kelompok lab kami di University of Manitoba saat ini sedang melakukan studi tentang mineralogi gallium dalam berbagai jenis deposit untuk mengisi beberapa kesenjangan pengetahuan ini. Untuk informasi lebih lanjut, kami dapat dihubungi di [email protected].