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  平成28年12月5日 No.16-39
Africa Downunder 2016とアフリカのグラファイト探査・開発プロジェクト
―リチウムイオン電池の負極材料として需要増が見込まれるグラファイト―


<シドニー事務所 矢島 太郎 報告>

はじめに

Africa Downunder(ADU)はアフリカの鉱物資源探査・開発を対象として開催されている鉱業大会である。アフリカを対象とした鉱業大会は毎年南アフリカ共和国で開催されているIndabaが世界最大だが、アフリカ以外で開催されるアフリカを対象とした鉱業大会としてADUは最大規模である。アフリカで探査を行っているオーストラリア資源企業の約2/3がパース周辺に存在することから、本会議はパースで毎年行われており、今年は14回目の開催である。

本レポートでは、ADU 2016の概要、そして発表件数の増加が目立ち、活発化しているアフリカのグラファイト探査・開発プロジェクトとグラファイトの概要について紹介する。

1)ADU 2016の概要

表1:世界の銅需給バランス(2015〜2017年) ADUの発表によると、現在オーストラリアの資源企業約190社がアフリカで500以上の探査プロジェクトを実施している。今年のADUでは、29社がプレゼンテーションを行った。アフリカは金、白金、銅、鉄鉱石、石炭等の鉱種が胚胎することで知られ、探査・開発が実施されているが、近年はミネラルサンド、グラファイトの探査・開発案件が増加している。発表を行った29社のうち、金を対象とする企業が12社と圧倒的に多く、金以外ではグラファイト5社、銅3社、ニッケル、ミネラルサンド、リン酸塩、ダイヤモンドがそれぞれ2社、さらに亜鉛、リチウムを探鉱対象としている会社が認められた。発表を行った各社の探査対象鉱種を図2に示す。

図2 ADU 2016発表企業の探査対象鉱種及び対象国

図2 ADU 2016発表企業の探査対象鉱種及び対象国

今年のADUの特徴として、特にグラファイトの探査に関わる企業の発表数が目立った。グラファイトはリチウム電池の負極材料に利用されており、今後の需要増が見込まれているため、グラファイト探査プロジェクトが増加している。

アフリカの探査プロジェクトには地域による偏在性が認められ、金は主に西〜中央アフリカ、ベースメタルは南〜中央アフリカ、グラファイトはタンザニア、モザンビーク、マダガスカル等の東部で探査・開発が実施されている(図3)。

出典:The Australia-Africa Minerals & Energy Group 図3 アフリカの資源プロジェクトの分布 1

表1:世界の銅需給バランス(2015〜2017年)

アフリカに世界の鉱物資源の30%が胚胎しているが、鉱物生産量はまだ世界の8%にとどまっており、今後の資源分野で成長が見込まれている 2。一方、本鉱業大会で政府の汚職、違法採掘、伝染病、誘拐、内乱等のリスクが存在することが報告され、さらに多くの国でインフラ整備と電力供給が課題となっていることが指摘された(図4)。

出典:African Natural Resources Center 図4 アフリカ各国における電力供給状況 3

図4 アフリカ各国における電力供給状況

主な発表の概要を紹介する。

  • ケニアのDan Kazungu 鉱業大臣がケニアの新鉱業法(New Mining Act 2016)について紹介を行った。また、鉱業権申請プロセスの透明性も改善されていることが報告された。
  • オーストラリア貿易促進庁(Austrade)のGrame Barty CEO 代行は、現在アフリカに必要とされる新技術について紹介を行い、特に非電化地域における太陽光発電と蓄電池から構成されるオフグリッド・ソーラー・ストレージの導入の必要性を訴えた。
  • 非上場のComet Minerals 社はナイジェリアのTitan プロジェクトでラテライト変質した珪長質岩中に球状の自然ニッケル(Ni 90%)が1.5×0.5㎢のエリアに分布していることの発見について報告した 4。球状の自然ニッケルは直径0.1〜5.0 oの大きさである。
  • コンゴ民主共和国でカッパーベルト型鉱床のKansashi 銅鉱山等を操業しているFirst QuantumMinerals 社は、電力不足のために銅精鉱のフル生産ができない状況を説明した。
  • アフリカのインフラをテーマとしたパネルセッションでは、電力・道路・鉄道・港湾等のインフラが足りない状況(infrastructure deficit)であり、各国政府に鉱業を発達させるためには、インフラの開発・整備を進めることの重要性を訴えた。

2)アフリカのグラファイト探査・開発プロジェクト

ADU2016の参加企業、そしてオーストラリア証券取引所(ASX)やトロント証券取引所(TSX)等に上場している資源企業でアフリカのグラファイトを対象に探査・開発を行っている企業と各プロジェクトについて各社のホームページで公開されている情報を調査した。アフリカのグラファイト探査・開発プロジェクトの一覧を表1に示す。各探査プロジェクトの位置図を図5に示す。

グラファイトプロジェクトの多くはモザンビーク北東やタンザニア南東の比較的狭いエリアに集中している。モザンビーク北東Cabo Delgado州南西部のBalama地域では現在Syrah Resources社、Triton Minerals社、Metals of Africa社、Mustang Resources社の4社が同地域内で鉱区を取得してグラファイトの探査・開発を実施している(図6)。各グラファイトプロジェクトの資源量、グラファイト量、品位を図7に示す。モザンビークBalama地域のグラファイト鉱床が高品位であり、規模が大きいことが分かる。

表1 アフリカのグラファイト探査・開発プロジェクト

プロジェクト名 企業名(権益保有比率) 資源量
総炭素量
ステージ
Graphmada Bass Metals(100)
StratMin Global Resources(NSR2.5%)
5.694Mt
4.12%
マダガスカル 生産中
1,500t(2015)
Balama - Syrah Syrah Resources(100) 1,191Mt
11.0%
モザンビーク 建設中
Molo Energizer Resources(100) 141.28Mt
5.8-6.3%
マダガスカル FS完了
Epanko Kibaran Resources(100) 22.7Mt
9.8%
タンザニア FS完了
Balama - Nicanda Hill Triton Minerals(80)
Grafex Lda.(20)
1,458Mt
10.7%
モザンビーク FS実施中
Nachu Magnis Resources(95)
Tanzania government(5)
174Mt
5.4%
タンザニア FS実施中
Nachingwea - Namangale Volt Resources(100)
(旧Mozambi Resources)
446.2Mt
5.01%
タンザニア プレFS実施中
Mahenge Black Rock Mining(100) 162.5Mt
7.8%
タンザニア プレFS実施中
Duwi Sovereign Minerals(100) 85.9Mt
7.1%
マラウイ 資源量調査
Montepuez Central Metals of Africa(100) 61.6Mt
10.3%
モザンビーク 資源量調査
Chilalo Graphex Mining(100)
(IMX Resourcesから分社化)
25.1Mt
6.0%
タンザニア 資源量調査
Merelani - Arusha Kibaran Resources(100) 17.2Mt
6.5%
タンザニア 資源量調査
Lindi Jumbo Walkabout Resources(70)
Local partner(30)
- タンザニア 資源量調査
Ancuabe Triton Minerals(100) - モザンビーク 資源量調査
Balama Central Metals of Africa(100) 16.3Mt
10.4%
モザンビーク 鉱床分布域調査
Balama - Mustang Mustang Resources(60-95)
Local partner(5-40)
- モザンビーク 鉱床分布域調査
Maniry Capricorn Metals(100) - マダガスカル 鉱床分布域調査
Chiliogali Prospect Resources(100) - タンザニア 初期探査
Chiziro Globe Metals & Mining(100) - マラウイ 初期探査
Nachingwea -
Discovery Africa
Discovery Africa(100) - タンザニア 初期探査

出典:各社ホームページ掲載資料より

図5 アフリカのグラファイト探査プロジェクトの位置図

図5 アフリカのグラファイト探査プロジェクトの位置図

図5 アフリカのグラファイト探査プロジェクトの位置図

出典:Mustang Resources 社ホームページから引用

図6 モザンビークBalama地域の各社プロジェクト位置図

図7 アフリカのグラファイト探査・開発プロジェクトの品位、総炭素量、資源量

出典:各社ホームページに公表の資源量・総炭素量

図7 アフリカのグラファイト探査・開発プロジェクトの品位、総炭素量、資源量

3)グラファイトの概要

グラファイトは高温における耐久性、潤滑剤としての特性、高い電気伝導度と伝熱性、耐化学薬品性等の特徴的な性質を有する炭素のみからなる鉱物である。グラファイトの用途は幅広く、製鉄・耐火製品、ブレーキシューやクラッチ等の自動車部品、潤滑剤、モーター用ブラシ、電池の材料、鉛筆の芯等に利用されている。現在、グラファイトはリチウムイオン電池の負極材料として利用されているが、2015年2月時点の使用量は特に際立っていない(図8)。しかし、今後電気自動車や家庭用蓄電池の普及に伴い、使用量が増加していくことが予想される。

図8 グラファイトの用途(2015年2月)

出典:Fetherston(2015)

図8 グラファイトの用途(2015年2月)5

グラファイト鉱床は片岩・片麻岩等の変成岩に伴われることが多く、グラファイトは堆積岩中の有機物や炭酸塩鉱物が広域変成作用を受けて形成される(Fetherston, 2015)。天然のグラファイトは主にフレーク状、非晶質、脈状の3種類に分類されている(表2)。

表2 グラファイトの分類 6

フレーク状(Flake) 非晶質(Amorphous) 脈状(Vein)
特徴 結晶質(フレーク状)
 粗粒〜細粒
微晶質〜隠微晶質
 微細<70µm
粗粒な結晶
 最大>4p
成因 広域変成作用
(同生:syngenetic)
接触変成/広域変成作用
(同生:syngenetic)
熱水性
(後生:epigenetic)
産状 層理に沿って平板状やレンズ状 断層や変形組織に沿って 脈状や裂罅充填
鉱石のTGC 5〜30% 5〜30% 98%以上
製品のTGC 75〜97% 60〜90% 98〜99.9%
主要生産国 中国、ブラジル、インド、マダガスカル、ドイツ、ノルウェー、カナダ、ジンバブエ 中国、韓国、メキシコ、チェコ、オーストリア、北朝鮮 スリランカ

出典:C J Mitchell(1993)を改変

フレーク状や非晶質グラファイトは広域変成作用と同時進行で形成されているものが多いのに対して、脈状グラファイトは熱水の関与により母岩より後に形成されている(Fetherston, 2015)。フレーク状グラファイトは結晶質で粗粒(>150µm)〜細粒(70〜150µm)の結晶として認められ、非晶質グラファイトは一般に微細(<70µm)である。脈状グラファイトは総炭素量(Total Graphitic Carbon:TGC)が高く、グラファイトの結晶は最大4p以上にもなる。脈状グラファイトはスリランカから産出しており、グラファイト製品の中で最も高い値段で流通している(表3)。

表3 グラファイト製品の価格(2014年1〜3月期)

グラファイト製品 価格(US$/t)
非晶質粉末
 中国産 500-550
人工グラファイト
 細粒、97-98%TGC 950-1,450
 細粒、98-99%TGC 1,000-1,500
フレーク状グラファイト
 細粒、90%TGC、-100mesh(<149µm) 750-850
 細粒、94-97%TGC、-100mesh(<149µm) 850-950
 中粒、85-87%TGC、+100〜-80mesh(>149µm - <177µm) 700-800
 中粒、90%TGC、+100〜-80mesh(>149µm - <177µm) 900-1,000
 中粒、94-97%TGC、+100〜-80mesh(>149µm - <177µm) 1,050-1,150
 粗粒、90%TGC、+80mesh(>177µm) 1,100-1,150
 粗粒、94-97%TGC、+80mesh(>177µm) 1,250-1,300
脈状グラファイト
 粗粒(>10mm) 1,700-2,000

出典:Fetherston(2015)に加筆

天然産フレーク状グラファイトは総炭素量が高く(不純物が少なく)、粒径が大きいものが高価である 7。粗粒フレークグラファイト価格は2012年まで価格の上昇が続いたが、以降は緩やかな価格の減少が続いている(表4)。脈状・非晶質グラファイトは2015年から価格が上昇に転じている。

表4 グラファイト価格の推移(US$/t)

2010 2011 2012 2013 2014 2015
脈状 1,700 1,820 1,960 1,720 1,870 1,890
フレーク状 720 1,180 1,370 1,330 1,270 1,240
非晶質 257 301 339 375 360 370

出典:USGS Mineral Commodity Summaries 2013, 2014, 2015, 2016

グラファイトを人工的に石油コークスから合成することも可能であるが、現在合成により得られる人工グラファイトは天然産より密度が低く空隙率が高いため、電気伝導性が劣るとされている(Fetherston, 2015)。リチウムイオン電池は天然産の粗粒フレークグラファイトの方が高性能が得られるため、今後電気自動車や家庭用蓄電池の普及にあわせて天然産グラファイトの需要増加が見込まれている。

天然産グラファイトをリチウムイオン電池に使用する球状グラファイトに処理するプロセスを図9に示す。グラファイト鉱床からグラファイト鉱石(10〜15%TGC)を採掘し、鉱石を粉砕し、浮選処理を行うことでグラファイトを分離して96%TGC程度のグラファイトが得られる。リチウムイオン電池の負極材に用いる球状グラファイトは、粗粒なフレーク状グラファイトを機械的に球状(ダンゴ状)加工し、加熱による純化処理、さらにコーティング処理を行うことで得られている。なお、球状グラファイトの価格は3,000〜3,500US$/t、コーティング処理がされた球状グラファイトの価格は7,000〜7,500US$/tとされている 8

図9 天然産グラファイトをリチウムイオン電池に使用するための処理プロセス

出典:Metals of Africa社資料から作成

図9 天然産グラファイトをリチウムイオン電池に使用するための処理プロセス 9

各国のグラファイトの埋蔵量はトルコ、ブラジル、中国が圧倒的に多い(表5)。今後の探査によってアフリカのグラファイトの埋蔵量が増加することが期待される。グラファイトの生産量に関して中国が突出している(表6)。中国は2014年の世界のグラファイト生産量の66%を占めている。各国が出荷しているグラファイト製品の粒径や総炭素量を表7に示している。スリランカ産の脈状グラファイトは粒径が極めて大きく、不純物が少ない。

表5 主要国のグラファイトの埋蔵量

埋蔵量(‘000t)
Turkey 90,000
Brazil 72,000
China 55,000
India 8,000
Mexico 3,100
Total World 230,000

データ出典:USGS Mineral Commodity Summaries 2016

表6 主要国のグラファイトの生産量

2012(‘000t) 2013(‘000t) 2014(‘000t)
China 800 750 780
India 160 170 170
Brazil 110 95 80
Canada 25 20 30
North Korea 30 30 30
Turkey 5 5 29
Mexico 8 7 22
Sri Lanka 4 4 4
Total World 1,190 1,190

データ出典:USGS Mineral Commodity Summaries 2014, 2015, 2016

表7 各国で生産されているグラファイトの粒径と品位

生産国 分類 粒径 総炭素量(%TGC)
中国
Large 80%>300µm 85 - 90
Medium 80%>180µm 85 - 90
Small 50%>180µm 80 - 90
マダガスカル
Large 97%>250µm 85 - 94
Medium 97%>180µm 80 - 92.5
Fine 95%<180µm 75 - 90
Extra Fine N/A 70 - 90
ノルウェー
Large >150µm 85 - 95
Medium >100µm 85 - 95
Small >75µm 80 - 95
カナダ
Large >150µm 92 - 95
Medium >75µm 90 - 94
Small <75µm 85 - 89
インド
Large 180 - 600µm 70 - 88
Small <150µm 70 - 88
ジンバブエ
Flake ‘A' >160µm 86 - 95
Flake Powder <160µm 80 - 90
スリランカ
Large lump/lump >10mm 92 - 99
Chippy dust <5mm 80 - 99
Powders <75µm 70 - 99
メキシコ Amorphous 80 - 90
イタリア Amorphous 60 - 80
オーストリア Amorphous 99 - 99

出典:C J Mitchell(1993)を改変

4)まとめ

ADU2016で発表を行った資源企業各社は、口々に現在のアフリカで鉱業を行う上での最大の問題点は電力不足であることを訴えていた。今後のアフリカの鉱山開発はリモートエリアまで電線を引くよりも、オフグリッドで太陽光発電とリチウムイオン電池によるシステムを導入することが一つの選択肢となり得ることが紹介されていた。

今年のADUではグラファイトに関する案件紹介が目立った。今後、リチウムイオン電池の生産が増加する見込みであり、球状グラファイトの需要は年々増加していくと予想されているため、オーストラリアの多くの企業がアフリカやオーストラリアで探査プロジェクトを開始している。リチウムイオン電池の負極材として利用可能なグラファイトが求められているため、鉱物粒径が大きく、炭素含有量の高いグラファイトが産する鉱床の発見が必要とされている。埋蔵量も生産量も少ないスリランカ産のグラファイトが高値で流通しているように、規模の小さな鉱床でも高品質なグラファイトが得られることに価値がある。有望なグラファイト鉱床は市場が求めるスペックの製品を提供できることが埋蔵量の大きさよりも重要であると専門家は述べている。

最も薄い炭素の単層シートからなるグラフェンが電池の性能を飛躍的に向上させる先端素材として注目されている。グラフェンは現在グラファイトからの効率的な製造方法が研究されている段階であるが、大量生産が可能になれば今後グラファイトは産業にとってますます重要な素材となり、資源分野で重要な地位を占める可能性がある。

1 The Australia-Africa Minerals & Energy Group(AAMEG)発表資料

2 2016 年9 月10 日AFR “Miners must dig past risk to strike gold in Africa”

3 African Natural Resources Center 発表資料から作成

4 2016 年9 月8 日AFR “Morgan talks up ‘unusual’ nickel find”

5 Fetherston, JM 2015, Graphite in Western Australia, GSWA, Mineral Resources Bulletin 26

6 Mitchell, CJ 1993, Flake Graphite, British Geological Survey Technical Report

7 USGS Mineral Commodity Summaries 2013, 2014, 2015, 2016

8 2016年2月Hexagon Resources社プレゼンテーション資料

9 2016年11月8日AFR “Things we don’t know about graphite”, Metals of Africa

おことわり:本レポートの内容は、必ずしも独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構としての見解を示すものではありません。正確な情報をお届けするよう最大限の努力を行ってはおりますが、本レポートの内容に誤りのある可能性もあります。本レポートに基づきとられた行動の帰結につき、独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構及びレポート執筆者は何らの責めを負いかねます。なお、本資料の図表類等を引用等する場合には、独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構資料からの引用である旨を明示してくださいますようお願い申し上げます。



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