Mangan z chvaletických odkališť

Ve světě roste poptávka po manganu - kovu důležitém pro výrobu baterií (zejména do rozvíjejících se elektromobilů) a pro chemický a ocelářský průmysl. A roste i jeho cena. Kanadská firma Euro Manganese již několik let dělá průzkumy na odkalištích, která představují starý těžební opad, v  okolí uhelné elektrárny Chvaletice ve východních Čechách (prostřednictvím české společnosti Mangan Chvaletice s. r. o., jejímž je společníkem). Firma odhaduje, že ve zdejších uložených odpadních kalech by mohlo být 23 miliónů tun manganu. Jedná o připravovaném využití s místními občany a s potenciálními odběrateli z Evropy, Asie a Ameriky. Připravuje ověřovací jednotku, která by vyráběla vzorky produktů z manganu. Předpokládá, že vzorky se použijí pro navrhování a testování katod v kombinaci se specifickými lithiovými, niklovými a kobaltovými zdroji pro použití v automobilových lithium-iontových bateriích. Některé materiály se budou testovat ve spojení se špičkovými speciálními ocelemi, hliníkem a pro další chemické a technologické aplikace.

Mangan se vyskytuje v donedávna zdánlivě bezcenných sto pětadvaceti hektarech odkališť po těžbě pyritu z minulého století. V kalech by však podle průzkumů mohlo být asi 23 miliónů tun manganu. Takto bohatých ložisek je na celém světě jen pár. Pro další práce chce firma pozemky s ložiskem odkoupit od obce Trnávka, města Chvaletice a několika dalších soukromých majitelů. Od roku 2015 se cena manganu na světových trzích přibližně zdvojnásobila. Cena manganové rudy se pohybuje kolem šesti dolarů za tunu. Cena zpracovaného elektrolytického manganu vhodného do baterií se v Evropě pohybuje kolem 45 000 korun za tunu. Největšími producenty manganu jsou Jižní Afrika s roční produkcí 4,7 milionu tun, Čína s 3,0 miliony tun ročně, Austrálie a Gabon, v Evropě se nejvíc manganu těží na Ukrajině, ročně asi 320 tisíc tun.

Historie manganu ve Chvaleticích

Přítomnost manganu a železných minerálů byla poprvé zaznamenána už v osmnáctém století. Na počátku 20. století se sporadicky těžilo, ve 30. létech se manganová ruda vozila do oceláren v Československu a Německu. V letech 1951 a 1975 se těžba zaměřila na získávání pyritu na výrobu kyseliny sírové. Jako odpad z této činnosti vznikly postupně tři chvaletické haldy tvořící dnešní ložisko. Dnes jsou zde vysázeny stromy. Na konci osmdesátých let provedla společnost Bateria Slaný, československý státní výrobce baterií, rozsáhlé studie hlušiny k určení možnosti výroby oxidu manganičitého pro využití v suchých bateriových článcích. Přestože studie potvrdily velký ekonomický potenciál, po změně politického režimu v roce 1989 se práce zastavily. V září 2014 získala těžební práva česká skupina firem, a posléze společnost Mangan Chvaletice, s. r. o. V květnu 2016 nabyla 100% vlastnictví společnosti Mangan Chvaletice, s.r.o., kanadská Euro Manganese Inc.

Průzkumné vrty koncentraci manganu potvrdily

Zdrojem manganu je pískový až jemný šedavý materiál, který obsahuje přibližně 7,5 % manganu. Vlhkost materiálu se pohybuje mezi 25 a 30 procenty, takže se v podstatě chová jako bahno. Jsou to relativně jemné částice, které obsahují zbytky pyritu a rozemleté minerály jako je rodochrozit a kutnohorit, minerální formy uhličitanu manganatého a manganato-vápenatého. V roce 2017 provedla firma Euro Manganese Inc. 80 sonických vrtů (vysokofrekvenční vrtání). Obsah manganu je rovnoměrně rozložen v celém ložisku. Situace odkališť nad okolním terénem a jemně rozemletý nezpevněný materiál slibují nízké náklady na těžbu a prakticky nulové náklady na mletí rudy. 80 % manganu je obsaženo v uhličitanových minerálech, které jsou snadno loužitelné a nevyžadují kalcinaci (vysokoteplotní proces na odloučení materiálů). Velikost předpokládaného zdroje je podle technické zprávy 23,37 milionů tun manganové rudy při průměrném obsahu 7,4 % Mn.

Konečné produkty

Produktem těžby a zpracování bude vysoce čistý elektrolytický mangan a monohydrát síranu manganatého. Produkty nebudou kontaminované selenem ani chromem a jsou navrženy tak, aby obsahovaly jen velmi nízké úrovně škodlivých nečistot. Jestli stát dá svolení k těžbě, není zatím jisté. Surovinová politika České republiky ale chce jít i tímto směrem, tedy využíváním a recyklací odpadů z dřívější těžby.

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

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 (LiNiMnCoO₂) katody. HPMSM lze vyrábět přímo z manganové karbonátové rudy, ze syntetického uhličitanu manganatého, z kalcinované rudy oxidu manganičitého nebo z vysoce čistého elektrolytického manganu.

Způsob těžby

Těžba by měla vytvořit až 400 nových pracovních míst pro dobu 25 až 30 let. Recyklovat se bude veškerý materiál z hald do výšky 27 metrů. Z 1 milionu tun kalů ročně se má vyrobit 55 tisíc tun čistého manganu. Těžaři by státu platili roční poplatek z těžby 120 milionů korun. Okolní obce vyjadřují obavy z těžby, protože si pamatují, jak odkaliště před 50 lety vznikala a jak byla prašná. Dnes už jsou ovšem jiné technologie. Doprava suroviny mezi odkalištěm a zpracovatelským závodem povede trubkami, případně uzavřenými trubkovými dopravníky. „Nejde o klasickou těžbu, ale o recyklaci těžebního materiálu. Ten bude rozplaven, což znamená, že nebude prášit. Pro transport materiálů, které se budou muset přivézt a odvézt, bychom chtěli využívat převážně  železnici,“ tvrdí Jan Votava, šéf společnosti Mangan Chvaletice. Průmyslovou recyklací hlušiny by se zpátky na místo vracel materiál  na nepropustné podloží, čímž by se zastavila kontaminace spodních vod kovy a sírany, která tam v současné době probíhá. Dále má společnost v plánu těžební prostor postupně  revitalizovat.

Už dnes je zájem o produkty

Začátkem roku firma podepsala memorandum s japonskou firmou JFE Steel Corporation z Tokia o budoucích dodávkách vysoce čistého elektrolytického manganu z plánované ověřovací jednotky ve Chvaleticích pro testování a vyhodnocování. JFE by získala přibližně 10 % (tj. 1 000 kg) produkce, ale zároveň by poskytovala cenné technické informace. Zájem projevilo kromě Japonců již více zákazníků, potenciální produkce prvního roku je již z 50 % rozebraná. Mezi zájemce a jejich trhy patří: přední světový účastník dodavatelského řetězce lithium-iontových baterií pro použití v katodách NMC; společnost zaměřená na výrobu lithium-iontových baterií ve velkém měřítku pro použití v katodách NMC; globální společnost pro chemické látky a speciální materiály pro použití hydridů kovů pro hybridní automobilové anody a významný výrobce oceli pro použití ve speciálních ocelářských aplikacích.

V prosinci 2019 firma uzavřela smlouvu za 2,5 milionu US dolarů na dodávku na klíč na výstavbu ověřovací jednotky, včetně laboratorního vybavení a tréninku pracovníků. Ověřovací jednotka by měla být hotova do konce letošního roku.

Mangan

Mangan je dvanáctým nejhojnějším prvkem zemské kůry. Celosvětově se obchoduje s manganovou rudou, struskou, feromanganem, silikomanganem a řadou dalších forem, jako jsou soli manganu, oxidy a kovy o různé čistotě. Evropa, Severní Amerika, Japonsko, Korea a mnoho jiných zemí dováží 100 % své potřeby manganu, elektrolytického manganu a síranu manganatého.

Mangan je rozhodující pro výrobu prakticky všech typů oceli, což představuje přibližně 90 % roční spotřeby manganu. Běžná ocel v průměru obsahuje 0,5 až 1 % manganu, některé speciální slitiny až 15 % manganu. Mangan se také používá 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 stopový 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. Očekává se, že poptávka po vysoce čistém kovovém manganu a vysoce čistém síranu manganatém se v dohledné době výrazně zvýší především díky rozšíření výroby elektrických vozidel a akumulátorů v Asii, Evropě a Severní Americe. Obecně se očekává, že varianta nikl-kobalt-mangan (NMC) katodových baterií bude na rychle rostoucím trhu elektrických vozidel dominantní.

Zdroj www.mn25.ca