Actualités scientifiques populaires : La chaîne industrielle du cobalt

Le cobalt est une ressource métallique critique largement utilisée dans divers domaines de haute technologie en raison de ses propriétés physiques et chimiques uniques. Alors que la demande mondiale pour les matériaux haute performance continue de croître, l’importance stratégique du cobalt devient de plus en plus évidente. Acquérir une connaissance approfondie de la chaîne de valeur de l’extraction, du raffinage et des applications en aval du cobalt permet de mieux comprendre ses tendances de développement dans l’industrie moderne et les technologies émergentes, tout en favorisant l’utilisation rationnelle des ressources et le développement durable.

La chaîne industrielle du cobalt se divise en trois secteurs : l’extraction en amont, le raffinage en milieu de chaîne et la consommation en aval.

I. Structure du marché d’approvisionnement en amontLes ressources mondiales en cobalt sont très concentrées. Selon l’United States Geological Survey (USGS), les réserves mondiales de cobalt identifiées totalisent 11 millions de tonnes. La répartition des ressources en cobalt est extrêmement inégale, les pays tels que la République démocratique du Congo (RDC) et l’Australie étant les régions les plus riches en ressources.

Les ressources en cobalt de la Chine proviennent principalement de minerais associés, qui coexistent généralement avec les minerais de cuivre, de nickel et de fer. Actuellement, il existe 150 sites d’extraction de cobalt connus dans 24 provinces (régions autonomes) de Chine. La teneur en cobalt des minerais chinois est relativement faible et le cobalt est principalement récupéré en tant que sous-produit. En raison des faibles taux de récupération, de la complexité du traitement et des coûts de production élevés, la Chine reste fortement dépendante des importations pour ses ressources en cobalt.

Selon l’évaluation de SMM, en 2024, 71 % des matières premières mondiales en cobalt proviendront de minerais de cuivre-cobalt. Actuellement, les sources de cobalt sont principalement classées en trois types : le minerai de cobalt, le recyclage et d’autres canaux. Parmi ceux-ci, 90 % du cobalt provient de minerais de cobalt primaires, tandis que le recyclage et d’autres canaux représentent respectivement 7 % et 3 %. Les minerais de cobalt sont principalement concentrés dans des régions telles que la République démocratique du Congo (RDC), l’Australie et l’Indonésie.

En raison des problèmes géopolitiques en RDC, il existe certaines restrictions à l’exportation de minerais bruts. En général, les produits intermédiaires de cobalt (c’est-à-dire l’hydroxyde de cobalt brut avec une teneur en cobalt d’environ 30 %) sont expédiés vers les ports chinois. À partir du second semestre 2024, il n’y aura plus pratiquement de concentrés de cobalt qui arriveront.

Étant donné que les procédés pyrométallurgiques entraînent une pollution importante, on recourt principalement au raffinage hydrométallurgique, ce qui aboutit à une production plus importante de produits intermédiaires à base de cobalt que d'alliages cuivre-cobalt. De plus, les matières premières recyclées, telles que les déchets de batteries et les déchets d'alliages, constituent également une partie de l'approvisionnement en matières premières de cobalt.

Actuellement, les principales sociétés minières de cobalt sont Luoyang Molybdenum Group Co., Ltd., Glencore (basée en Suisse), Eurasian Natural Resources Corporation et China Nonferrous Mining Corporation. La part de marché des grandes sociétés minières de cobalt a régulièrement augmenté. La concurrence acharnée entre Luoyang Molybdenum et Glencore a mis fin à l'ère où une seule société minière pouvait dominer et contrôler les prix du cobalt.

II. Aperçu du raffinage en milieu de chaîne

En ce qui concerne l'offre de cobalt raffiné, il est principalement divisé en cobalt métallique et composés du cobalt. Le cobalt métallique est principalement classé en poudre de cobalt et cobalt électrolytique. La poudre de cobalt est principalement utilisée dans les carbures métalliques durcis (métaux durs), tandis que le cobalt électrolytique est principalement utilisé dans les superalliages, les carbures métalliques durcis et les matériaux magnétiques. Les composés du cobalt comprennent principalement le sulfate de cobalt et le chlorure de cobalt. Le sulfate de cobalt est principalement utilisé dans les précurseurs ternaires, et le chlorure de cobalt est principalement utilisé dans l'oxyde de cobalt(II,III) (Co₃O₄). Ces deux composés sont des composants importants des matériaux d'anode de batteries lithium-ion. De plus, il existe d'autres composés tels que le carbonate de cobalt, le nitrate de cobalt, l'oxalate de cobalt et l'hydroxyde de cobalt.

Les sels de cobalt sont des composés chimiques du cobalt. Les produits courants de sels de cobalt comprennent le sulfate de cobalt, le chlorure de cobalt, le nitrate de cobalt, l'acétate de cobalt, le carbonate de cobalt et l'oxyde de cobalt. Parmi eux, le sulfate de cobalt (CoSO₄) est le sel de cobalt le plus largement utilisé, principalement dans la production de précurseurs ternaires pour les matériaux d'anode de batteries lithium-ion NCM et NCA, qui sont finalement utilisés dans les véhicules électriques, les véhicules électriques à deux roues et les véhicules à usage spécial. Le chlorure de cobalt (CoCl₂) est couramment utilisé dans les applications grand public, notamment dans les appareils électroniques grand public numériques traditionnels tels que les téléphones mobiles, les tablettes et les ordinateurs portables, ainsi que dans les nouveaux produits grand public tels que les drones, les cigarettes électroniques et les outils électriques. Le carbonate de cobalt (CoCO₃), le nitrate de cobalt (Co(NO₃)₂) et l'oxalate de cobalt (CoC₂O₄) sont principalement utilisés dans des applications chimiques telles que les catalyseurs, les pigments/décolorants, les siccatifs pour peintures et encres, les adhésifs pour caoutchouc et les aliments pour animaux.

À l'échelle mondiale, la production de sels de cobalt est dominée par la Chine, qui est actuellement le plus grand producteur et exportateur mondial de sels de cobalt. Les principales régions de production en Chine comprennent les provinces du Hunan, du Jiangxi, du Guangxi, du Jiangsu et du Zhejiang. Parmi elles, Zhuzhou et Hengyang, dans le Hunan, sont des bases traditionnelles de production de sels de cobalt, abritant des entreprises leaders telles que GEM Co., Ltd. et China Cobalt New Materials ; Ganzhou et Yichun, dans le Jiangxi, se sont développées rapidement en s'appuyant sur les ressources locales et la chaîne industrielle des batteries au lithium ; le Jiangsu et le Zhejiang accueillent principalement des entreprises de transformation de matériaux haut de gamme.

III. Répartition des secteurs de demande en aval

La demande mondiale en cobalt provient principalement du secteur des batteries au lithium, y compris les appareils numériques, les véhicules à énergie nouvelle (VEN) et les applications de stockage d'énergie, ainsi que des industries traditionnelles telles que les superalliages, les carbures cémentés, les catalyseurs, les pigments céramiques, les matériaux magnétiques et les matériaux organiques.

Avec l'adoption généralisée des smartphones, la demande en cobalt pour les batteries numériques et les matériaux magnétiques s'accélère, tandis que la part de la demande dans les industries traditionnelles reste relativement stable. La croissance explosive du marché des véhicules à énergie nouvelle a un temps entraîné une hausse de la demande en cobalt dans le secteur des véhicules électriques. Cependant, ces dernières années, l'impact des systèmes de batteries au phosphate de fer et de lithium (LFP) et la tendance à réduire la teneur en cobalt dans les chimies de batteries nickel-cobalt-manganèse (NCM) ont progressivement affaibli la demande en cobalt dans le secteur des véhicules électriques.

Il est prévu que d'ici 2025, grâce à la croissance de l'électronique grand public et des secteurs traditionnels, la demande mondiale en cobalt augmentera modérément pour atteindre environ 236 569 tonnes. Parmi celles-ci, la demande en cobalt dans l'industrie des batteries pour véhicules à énergie nouvelle devrait diminuer pour représenter 28 % de la part de marché. Dans le même temps, sous l'influence des politiques nationales de subventions en Chine, de l'essor de l'intelligence artificielle et de l'évolution rapide des appareils électroniques, la demande en cobalt dans le secteur de l'électronique grand public devrait augmenter, augmentant potentiellement sa part de marché à 36 %.

Au-delà des produits numériques 3C traditionnels tels que les téléphones portables, les ordinateurs portables et les tablettes, le développement rapide des secteurs émergents a apporté de nouvelles opportunités de croissance au marché des batteries au lithium. Par exemple, l'expansion rapide des outils électriques, des véhicules électriques à deux roues et des drones, ainsi que l'émergence continue de nouveaux produits électroniques grand public tels que les appareils portables, les enceintes intelligentes et les appareils médicaux portables, ont encore élargi les scénarios d'application finaux, stimulant ainsi la demande en batteries lithium-ion.

À l'avenir, la demande mondiale en batteries au lithium grand public sera dominée par les nouveaux produits électroniques grand public, tandis que la part des produits électroniques grand public numériques traditionnels diminuera progressivement. En raison de l'itération technologique rapide et de la large gamme de scénarios d'application, les nouveaux produits électroniques devraient devenir les principaux moteurs de croissance du marché des batteries au lithium grand public.

En 2024, la demande du nouveau secteur des produits électroniques grand public devrait représenter 39 % de la demande en batteries au lithium, cette proportion continuant d'augmenter. Parmi ceux-ci, l'industrie des drones est actuellement en phase de développement rapide et constitue une composante importante du marché des nouveaux produits électroniques grand public. Grâce aux progrès technologiques et à l'élargissement des scénarios d'application, le marché des drones devrait maintenir une croissance rapide.

Ces dernières années, sous l'impulsion du développement des industries militaires et aérospatiales, la capacité de production chinoise de cobalt raffiné a été progressivement libérée. Le cobalt raffiné est principalement utilisé dans les superalliages. Grâce à la croissance rapide du secteur de l'aviation en Chine et à la demande accrue de l'industrie de la défense, le marché des superalliages à base de cobalt devrait connaître une croissance notable, la demande annuelle devant augmenter de manière significative en 2024.

De plus, le cobalt raffiné est également utilisé dans le domaine des matériaux magnétiques, principalement en raison de la demande en aimants permanents au samarium-cobalt (SmCo). En 2024, les aimants SmCo devraient être principalement utilisés dans les stations de base de communication, les moteurs à haute température et d'autres applications de moteurs spécialisés. Le marché présente encore un potentiel de croissance considérable.

À l'avenir, à mesure que les marchés des superalliages et des matériaux magnétiques continueront de se développer, la consommation de cobalt devrait augmenter davantage.