MANGAN
Mangan je dvanáctým nejhojnějším prvkem zemské kůry. V současné době se většina světové produkce manganové rudy soustřeďuje do Jižní Afriky, Číny, Austrálie, Brazílie, Indie a Gabonu. Mangan se celosvětově obchoduje jako ruda, struska, feromangan, silikomangan a v řadě dalších forem, jako jsou soli manganu, oxidy a kovy o různé čistotě. Evropa, Severní Amerika, Japonsko, Korea a mnoho jiných zemí dovážejí 100 % své potřeby manganu, stejně jako elektrolytický mangan a síran manganatý. Mangan je důležitou surovinou pro mnoho průmyslových odvětví a většina světových ekonomik je závislá na spolehlivém zásobování touto surovinou.

Mangan je rozhodující pro výrobu prakticky všech typů oceli, což představuje přibližně 90 % roční spotřeby manganu. Jedna tuna vyrobené oceli v průměru obsahuje 0,5 až 1 % manganu, s tím že některé speciální slitiny mohou obsahovat až 15 % manganu. Rozsáhlá a rostoucí poptávka po oceli činí z manganu jeden z nejrozšířenějších prvků na světě. Mangan je také používán k výrobě různých speciálních hliníkových slitin, včetně leteckých materiálů a nápojových obalů. Využívá se při svařování, v pigmentech, protikorozních nátěrech a v zemědělských půdních a výživových doplňcích. Je to základní prvek pro zachování zdraví lidí a zvířat.

Mangan hraje významnou roli v oblasti skladování a dodávky elektrické energie z baterií, včetně dobíjecích lithium-iontových baterií a nenabíjitelných alkalických článků. Požadavky na mangan významně rostou v rychle se rozvíjejícím oboru nabíjecích elektrických zásobníků, které umožňují bezpečné skladování vysokých energetických kapacit – často pocházejících z obnovitelných zdrojů energie. Očekává se, že poptávka po vysoce čistém manganovém kovu a vysoce čistém síranu manganatém se v dohledné době výrazně zvýší, a to především díky rozšíření výroby elektrických vozidel a akumulátorů v Asii, Evropě a Severní Americe. Obecně se očekává, že varianta niklo-kobalto-mangano (NMC) katodových baterií bude na rychle rostoucím trhu elektrických vozidel dominantní.
 

„Požadavky na mangan významně rostou v rychle se rozvíjejícím oboru nabíjecích elektrických zásobníků, které umožňují bezpečné skladování vysokých energetických kapacit – často pocházejících z obnovitelných zdrojů energie.“

 
MANGANOVÉ ENERGETICKÉ SUROVINY

Výzkum a vývoj v oblasti inovativních materiálů pro výrobu vysoce výkonných lithium-iontových baterií se v posledních letech zintenzivňuje. Vysoce výkonné lithium-iontové baterie typu nikl-kobalt-mangan (NMC) se stále častěji používají v elektrických vozidlech a pro ukládání elektrické energie. Tyto baterie jsou schopny uchovat větší množství energie, zkrátí čas nabíjení, vydrží déle a jsou považovány za bezpečnější než jiné komerčně dostupné baterie. V důsledku toho se mangan stává důležitým materiálem pro výrobu katod a stále častěji se používá jako primární složka při výrobě elektrických vozidel a elektroniky a akumulátorových baterií.

 

Vzhledem k faktorům jako je spolehlivost a náklady na suroviny se očekává, že se NMC baterie v dohledné budoucnosti stanou dominantní technologií pro výrobu elektrických vozidel. Mezi první uživatele technologie lithium-iontových NMC baterií patří například Volkswagen, General Motors, Nissan, Fiat-Chrysler, BMW, Jaguar, Kia, Mercedes-Benz, Hyundai, Renault, Ford a Volvo.

Výrobní proces pro produkci lithium-iontové baterie vyžaduje spolehlivé, vysoce čisté zdroje manganu a dalších surovin, které zajistí, že baterie splňují stále náročnější požadavky na výkonnost, bezpečnost a odolnost. Tento proces vyžaduje také přesnost při sestavování bateriových článků, což zajišťuje, že baterie neobsahuje nečistoty. Kontaminace mikroskopickými kovovými částicemi nebo jinými nečistotami může způsobit zkrat vedoucí k poruchám, přehřátí a potenciálnímu výbuchu. Někteří výrobci NMC katod používají ke smíchání vysoce čistého síranu manganatého, síranu kobaltu a síranu niklu nanotechnologii a připravují povlaky na povrchu katody. Absence škodlivých nečistot a stálost těchto materiálů je pro vysoce kvalitní výrobu NMC katod nezbytná.

 

Manganové suroviny pro katodové materiály NMC baterií mohou být dodávány ve formě vysoce čistého manganového kovu a vysoce čistého síranu manganatého.

PROGNÓZA TRHU S LITHIUM-IONTOVÝMI BATERIEMI

Globální prognóza v oblasti baterií

  • Podkladem pro masivní růst v příštích deseti letech je NMC jako primární typ katody pro lithium-iontové baterie.                                      

  • Kapacita baterií s NMC katodou by se měla zvýšit z 13 GWh v roce 2017 na 58 GWh v roce 2020 a na 389 GWh v roce 2026.

  • Využití ostatních katod bohatých na nikl, včetně NCA a LNMO také významně poroste.

  • Jedinou kategorií s klesajícím podílem na trhu budou LMO katody.

  • Užití ostatních elektrod, jako jsou LFP, LCO a LTO, poroste daleko mírněji.

Globální prognóza v oblasti baterií dle elektrod a jejich kapacity, 2017-2026

Zdroj: Cairn Energy Research Advisor ©2017

 
ELEKTROLYTICKÝ MANGAN
Elektrolytický mangan je rafinovaný manganový produkt, který vzniká vyčištěním a elektrolýzou roztoku bohatého na mangan, který je vyroben rozpuštěním manganaté uhličité rudy nebo kalcinované rudy oxidu manganičitého. Existují dvě primární formy elektrolytického manganu: elektrolytický kovový mangan (EMM) a elektrolytický oxid manganičitý (EMD). 
 

 

Elektrolytický kovový mangan (EMM) se obchoduje ve dvou specifikacích: 99,7 % (EMM s obsahem selenu) a 99,9 % čistý (vysoce čistý EMM bez obsahu selenu nebo HPEMM), přičemž jen asi 2 % světové produkce jsou ve formě s vyšší čistotou. Devadesát osm procent světové produkce EMM se odehrává v Číně, většinou za použití procesu využívajícího oxid seleničitý k modifikaci krystalové struktury elektrolyticky uloženého kovu a zmírnění účinku nečistot, které snižují elektrickou účinnost. Použití vysoce toxického selenu má za následek nižší výrobní náklady, ale také způsobuje významné dopady na životní prostředí. Je také známo, že ovlivňuje kvalitu navazujících produktů v hodnotových řetězcích manganu, zejména ve špičkových technologiích jako je výroba lithium-iontových baterií. EMM s vysokou čistotou pochází z Jižní Afriky a z Číny. Je zde vyráběn procesem bez použití selenu, který je atraktivní pro náročné zákazníky, kteří vyžadují vyšší čistotu, a pro ty, kteří upřednostňují lepší výsledky, v oblasti zdraví a životního prostředí než ty, které lze dosáhnout pomocí EMM obsahujících selen. Vedle selenu určité kategorie EMM vyžadují použití toxického dichromanu draselného jako pasivačního činidla.
Společnost Euro Manganese Inc. plánuje výrobu 99,9 % čistého EMM bez použití selenu a chrómu, která zajistí splnění požadavků na čistotu některých vysoce specifických ocelí a hliníkových slitin používaných převážně v technologicky vyspělých produktech.
 

Čína je největším výrobcem a spotřebitelem EMM s obsahem selenu a chromu, přičemž většina domácí produkce se používá k výrobě nerezové oceli řady 200, kde mangan nahrazuje dražší nikl. Čínský čistý vývoz EMM představuje poměrně malou část místní produkce, ale může tvořit významný podíl na globálním trhu s EMM. Čínské vývozy EMM se prodávají také zákazníkům v Evropě, Americe, Japonsku, Koreji a všude tam, kde se využívá pro výrobu speciální oceli a hliníku, stejně jako pro svařovací přípravky. Očekává se, že rozvíjející se trhy budou tvořit rostoucí podíl poptávky po manganu, neboť se zde (zejména v zemích jako je Indie) rozvíjí výrobní kapacita oceli s přidanou hodnotou. Čínská výroba EMM je stále více závislá na dováženém manganovém uhličitanu, především z Ghany. Pokles cen domácích manganových uhličitanových rud, mnohem přísnější environmentální předpisy, zvyšující se náklady na pracovní sílu a rostoucí náklady na energii by měly v dlouhodobém výhledu ovlivnit náklady na výrobu EMM.

 
EMD je aktivní složka primárních baterií suchých článků, což je vyspělý průmysl, u kterého se očekává mírný růst. EMD se také používá k výrobě lithium-iontových baterií, které využívají LMO katody používané převážně v elektrických jízdních kolech, elektrickém nářadí, stejně tak i v mobilních telefonech, tabletech a fotoaparátech.
 
SÍRAN MANGANATÝ

Společnost Euro Manganese Inc. zkoumá také alternativní způsoby výroby vysoce čistého monohydrátu síranu manganičitého z chvaletické hlušiny. Vysoce čistý monohydrát síranu manganatého (HPMSM) je krystalická sůl, která má velmi nízký obsah nečistot potřebný pro výrobu vysoce kvalitních lithium-iontových baterií, které využívají NMC katody.

 

HPMSM lze vyrábět přímo z manganové karbonátové rudy, ze syntetického uhličitanu manganatého, z kalcinované rudy oxidu manganičitého nebo z vysoce čistého elektrolytického manganu. Další třídy MSM se používají pro zemědělské a lékařské účely, které vyžadují různé úrovně čistoty produktu.