Endlichkeit und Unendlichkeit

Trends in der Kupfererzgewinnung

Zusammenfassung: Der Kupferverbrauch ist in den letzten Jahren enorm gestiegen. Die Nachfrage ist größer als das Angebot, die Preise klettern auf Rekordhöhen. Bereits heute wird Kupfer zu einem Großteil recycelt. Aber die Vorkommen schrumpfen weiter und die Kupfergehalte in den Erzen nehmen ab. Irgendwann wird der gesamte Kupferverbrauch aus Recyclingmaterial gewonnen. Der nachfolgende Bericht liefert aktuelle Marktdaten und Informationen zu Technologieveränderungen und den größten Produzenten.

1 Einleitung

Kupfer gehört heute nahezu zum Alltag wie die Luft zum Atmen. Ohne Kupfer kein elektrisches Licht, kein Telefon, kein Auto oder kein Computer. Die Einsatzmöglichkeiten von Kupfer sind nahezu unbegrenzt. Dies verdankt der Werkstoff vor allem seinen außergewöhnlichen Materialeigenschaften. Kupfer hat eine hervorragende Wärme- und elektrische Leitfähigkeit und ist sehr korrosionsbeständig. Das Material ist relativ weich, dehnbar und widerstandsfähig und lässt sich gut verarbeiten und formen. Kupfer ist außerdem zu 100 % recycelbar und kann beliebig oft neu erschmolzen werden. Bekannt ist Kupfer auch durch seine Legierungen Messing (Kupfer-Zink) und Bronze (Kupfer-Zinn).

 

Einen Großteil der Kupferanwendungen findet man heute im Bausektor, sowohl in der Elektro- als auch in der Sanitärinstallation für Kupferkabel und Kupferrohre. Weitere wichtige Einsatzbereiche sind Elektrotechnik, Klima- und Kältetechnik, Automobilbau und erneuerbare Energien. Insbesondere neue Technologien verwenden Kupfer. Ob im neuen Siliziumcomputerchip oder in modernen Schienenfahrzeugen, Kupfer findet man überall dort, wo ein zuverlässiger High-Tech-Werkstoff gefordert ist. Führende Hersteller von Krankenhausausstattungen, Möbeln und Armaturen verwenden das CU+ Zeichen, um zu zeigen, dass ihre Produkte antimikrobielle Kupferwerkstoffe verwenden. So wurde durch die Registrierung bei der US Umweltschutzbehörde (EPA) bestätigt, dass Kupferwerkstoffe beispielsweise in Türgriffen kontinuierlich mehr als 99,9 % der Bakterien, die krankenhausspezifische Infektionen verursachen, innerhalb von zwei Stunden nach dem Kontakt eliminieren.

 

Infolge der weltweit wachsenden Urbanisierung steigt der Kupferbedarf rapide. Ausgehend von einem weltweiten Prokopf-Kupferverbrauch von derzeit etwa 2,75 kg wird von den Marktforschern der angesehenen CRU Gruppe bis zum Jahr 2035 ein durchschnittlicher Prokopf-Verbrauch von 4,65 kg prognostiziert. Die Produktionsseite war bereits in den vergangenen Jahren durch ein Unterangebot geprägt. Dies hat mit dem Alter der vorhandenen Minenbetriebe, dem kontinuierlichen abnehmenden Kupferanteil in neuen Erzlagerstätten, einem relativ geringen Anteil neuer Minenprojekte, Streiks, technischen Rückschlägen and teilweise schlechten Wetterbedingungen zu tun. Obwohl die Betriebskosten der Minenbetriebe zumeist erheblich gestiegen sind, ist die Rentabilität einiger führender Unternehmen mit EBITDA-Margen von über 40 bis 60 % außerordentlich hoch.

 

2 Marktdaten

Optimistische Schätzungen gehen davon aus, dass sich etwa 80 % des insgesamt seit der Frühzeit verwendeten Kupfers noch heute im Wirtschaftskreislauf befindet. So wurden im Jahr 2010 etwa 8,265 Millionen Jahrestonnen (Mta) aus recyceltem Material (Altkupfer) gewonnen. Das macht 33,9 % des weltweiten Kupferverbrauchs von 24,370 Mta in dem Jahr aus. Regional ergeben sich bei der sogenannten „Recycling Input Rate = RIR“ allerdings große Unterschiede (Bild 1). Europa kommt mit 44,8 % auf die höchste RIR, gefolgt von Amerika mit 34,2 % und nahezu gleichauf Asien mit 32,3 %. Der Rest der Welt (Afrika, Ozeanien, Mittlerer Osten) kommt nur auf eine RIR von 10,3 %. Dass in ­Europa die Rate so groß ist, hat nicht zuletzt damit zu tun, dass hier die Kupfervorkommen sehr begrenzt sind und daneben eine lange Tradition in der Metallwiederverwertung existiert (Bild 2).

Große Kupfererzlagerstätten befinden sich in Nord-, ­Mittel- und Südamerika, Afrika/Ozeanien, Ländern Asiens (­Indonesien, China) und GUS-Staaten (Russland, Kasachstan). In Europa befinden sich die größten Vorkommen in Polen. Bild 3 zeigt die aktuellen Fördermengen nach Regionen mit einem Ausblick auf 2013. Man erkennt die große Dominanz von Lateinamerika, die in 2011 fast 43 % der Weltproduktion ausmachen. Die wichtigsten Länder dort sind Chile, Peru und Mexiko. Asien mit China und Indonesien produziert 19 %, Nordamerika kommt auf 13 %. Bis 2013 werden Lateinamerika und Europa leicht zurückfallen, Afrika dagegen zunehmen. Die weltweite Produktion von raffiniertem Kupfer in Bild 4 zeigt, wo sich die wichtigsten Absatzmärkte für Kupfer befinden. Man erkennt die große Dominanz von Asien mit 61 % in 2011 (davon entfallen allein auf China 65 % in Asien bzw. 40 % in der Welt), gefolgt von Europa (22 %) und Nordamerika (11 %).

 

Die Nachfrage nach Kupfer übersteigt derzeit das Angebot. Infolgedessen wächst auch die Minenproduktion. Um 1900 betrug diese gerade 0,5 Mta. Seitdem ist die Minenproduktion auf über 16,0 Mta gestiegen. In den letzten Jahren ist dabei insbesondere ein zunehmendes Ungleichgewicht zwischen Produktion und Kapazitäten feststellbar (Bild 5). So ist von 2007 auf 2011 infolge des stärkeren Zuwachses der Kapazität die Kapazitätsauslastung von 85,7 % auf nunmehr 79,0 % gefallen. Ein weiterer Aspekt dabei ist, dass die Ressourcen knapper werden und dass Vorkommen mit niedrigerer Qualität ausgebeutet werden müssen (Bild 6). So ist der durchschnittliche Kupferanteil im Erz von etwa 0,9 % in den 1980er und 1990er Jahren innerhalb weniger Jahre um etwa 25 % auf 0,65-0,7 % gefallen. Bis 2015 wird nur noch ein durchschnittlicher Kupferanteil im Erz von 0,6 % erwartet. Im Ergebnis bedeutet dies in der Regel deutlich höhere Explorationskosten.

 

Auch künftig müssen ständig neue Minen erschlossen werden, um den steigenden Kupferbedarf zu decken (Bild 7). Dieser ist von 15 Mta im Jahr 2000 auf 19 Mta in 2011 gestiegen. Bis 2025 wird ein Wachstum auf 29 Mta erwartet [1]. Infolge der schrumpfenden Ausbeute der vorhandenen Kupferminen wird der jährliche Bedarf um 15 Mta Kupfer ansteigen. Würden die Produktionsmengen der vorhandenen Minen konstant bleiben, entspräche das einem jährlichen Anstieg von 3,0 %. Aber allein in Chile gehen die vorhandenen Produktionen von 5,4 Mta auf ungefähr 3,2 Mta zurück. Weltweit werden die Produktionsmengen der vorhandenen Minen insgesamt bis 2025 um etwa 5 Mta schrumpfen, so dass für den Kupferbedarf die Kapazitäten jährlich um 5,3 % zu erhöhen sind.

 

3 Kupfererzaufbereitung

Kupfererze werden sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau gewonnen. Die zehn größten Kupferminen der Welt verfügen über eine Kapazität von 5,9 Mta (Tabelle 1) was etwa 30 % der derzeitigen Minenkapazität entspricht. Die drei mit Abstand größten Minen sind Escondida (Bild 8) und Codelco Norte, die sich beide in Chile befinden, sowie Grasberg (Bild 9) in Indonesien. Tabelle 1 liefert zudem Informationen über die führenden Minengesellschaften sowie die eingesetzten Aufbereitungswege. Bei der Verarbeitung sulfidischer Erze (z.B. CuFeS2 – Chalkopyrit/Kupferkies) erfolgt meist eine Konzentration durch Mahlung und anschließende Flotation vor der pyrometallurgischen Weiterverarbeitung. Oxidische Erze (Cu2O – Cuprit/Rotkupfererz) werden hauptsächlich hydrometallurgisch mit einer Extraktion des Kupfers durch Laugung und anschließender Elektrolyse (SX-EW-Verfahren) aufbereitet.

SX-EW-Verfahren waren bis 1960 in der Kupferindustrie praktisch nicht existent. Seit dieser Zeit ist deren Anteil aber kontinuierlich gestiegen (Bild 10). Derzeit haben die SX-EW-Verfahren einen Anteil von 3,4 Mta bzw. 21,2 % an der Kupfererzgewinnung. Kaum eine der großen Minen kommt inzwischen ohne das Verfahren (Bild 11) aus. Einen wesentlichen Anteil daran haben verbesserte Laugungsreagentien vom Typ der Ketoxime und Aldoxime, die eine exzellente Cu/Fe-Selektivität, hohe Stabilität und eine vorzügliche Laugungskinetik besitzen [2]. Auf der anderen Seite sorgen Bioleaching und Biooxidation dafür, dass EW-Verfahren immer mehr an Bedeutung gewinnen. Anstelle des Säurelaugungsverfahrens werden bei den Bio-Laugungsverfahren die schwerlöslichen Kupfereisensulfide mit Eisen- und Schwefeloxidierenden Bakterien und Archaeen in wasserlösliche auslaugbare Sulfate umgesetzt, wobei die wässrige Lösung der Kupfererze angesäuert und die Auflösung der Schwermetallsulfide begünstigt wird [3].

 

In 2011 konnte die neue Minenkapazität, die in Betrieb ging, nicht die Verluste in der Kupfererzförderung kompensieren, die durch die vorhandenen Minen zustande kam (Bild 12). So wurden in 2011 gerade einmal fünf größere Projekte in Betrieb genommen, nämlich Copper Mountain in Kanada (Bild 13), Los Pelambres, Carmen de Andacollo, Esperanza und Radomiro Tomic (alle Chile). Diese fünf Minen haben 0,275 Mta in 2011 produziert. Größere Mehrerträge in 2011 gegenüber 2010 bei den vorhandenen Minen brachten nur Antamina in Peru und Andina in Chile mit insgesamt etwa 0,075 Mta. Dagegen haben allein in 2011 die beiden Minen Escondida und Grasberg Mindererträge von 0,455 Mta ausgemacht. Auf Mindererträge von 0,755 Mta kommt man, wenn man zusätzlich zu Escondida und Grasberg die Minen Batu Hijau (Indonesien), Frontier (Kongo), Collahuasi, Chuquicamata (beide in Chile) und Cuajone (Peru) betrachtet.

 

Von dem U.S. Geological Survey werden die aktuellen Weltreserven an Kupfer mit 690 Millionen Tonnen (Mt) beziffert. Mit der derzeitigen Produktion von 16,1 Mta würden die Reserven noch knapp 43 Jahre betragen, falls keine neuen Kupfervorkommen gefunden werden und die Jahresproduktionen nicht steigen. Entsprechend sind die derzeitigen Minen-Lebensdauern der führenden Kupferproduzenten auch relativ klein (Bild 14). SCC (Southern Copper) verfügt derzeit über Reserven von 58,8 Mt und kommt mit der vorhandenen Fördermenge auf eine Lebensdauer von 81 Jahren. Anglo American und Codelco kommen mit ihren 20,9 und 132,6 Mt Reserven nur auf jeweils 34 Jahre Lebensdauer. 31 Jahre kann Freeport mit den vorhandenen Reserven erreichen, wobei die Reserven seit 2007 um 62 % erhöht werden konnten. Relativ kurze Zeiträume von nur 21 bzw. 18 Jahren sind für die Branchenriesen BHP Billiton, Rio Tinto und Xstrata bei konstanten Rahmenbedingungen realistisch.

4 Wichtigste Kupferproduzenten

Die TOP 10 Produzenten kommen mit 8,562 Mta auf 53 % der weltweiten Kupferproduktion aus der Erzaufbereitung (Bild 15, Daten 2011). Marktführer ist Codelco (Corporacion Nacional del Cobre de Chile) mit 1,734 Mta Produktion bzw. 10,8 % weltweiten Marktanteil. Das Unternehmen ist zu 100 % im Staatsbesitz. Die Kupfergewinnung erfolgte 2011 in den sechs Minen Chuquicamata, Radomiro Tomic, El Teniente (Bild 16), Andina, Gabriela Mistral und Salvador, die sich allesamt in Chile befinden. Auf dem 2. Platz im Ranking mit wenig Abstand zu Codelco folgt Freeport McMoRan (FCX) mit 1,678 Mta Kupferproduktion und 10,5 % Marktanteil. FCX ist weltweit aufgestellt und verfügt über Kupferminen in Nord- und Südamerika, Afrika (DR Kongo) und Indonesien. 55 % der Kupferproduktion von FCX in 2011 stammte aus den drei Minen Grasberg (Indonesien), Morenci (USA) und Cerro Verde (Peru). Auf Platz 3 folgt BHP Billiton mit 1,139 Mta Produktion und 7,1 % Marktanteil.

 

Auf den weiteren Plätzen mit Marktanteilen von etwa 5 % findet man Xstrata (5,4 %), Antofagasta (4,0 %), Anglo American und Southern Copper (jeweils 3,7 %), Rio Tinto (3,2 %), KGHM Polska Miedz (2,7 %) sowie Norilsk Nickel (2,3 %) und Glencore International, die ebenfalls auf eine Produktion von 0,363 Mta bzw. 2,7 % Marktanteil kommen. Dabei liefert der Markt eine Menge an Verschiebungen im jährlichen Ranking. Zu den Gewinnern zählten zuletzt beispielsweise Southern Copper und Antofagasta. Southern Copper konnte die Kupferproduktion von 2009 bis 2011 von 0,485 Mta um 0,102 Mta steigern, Antofagasta gelang in dem Zeitraum eine Steigerung von 0,443 Mta um 0,198 Mta bzw. um fast 45 %. Anglo American und Rio Tinto konnten dagegen ihre 2009 Produktionszahlen nicht halten. So ging bei Anglo American die Kupferproduktion bis 2011 von 0,678 Mta um 0,158 Mta bzw. 23 % zurück.

 

Bild 17 liefert eine Übersicht der Analysten von Brook Hunt, welche Unternehmen seit dem Jahr 2000 bei der Kupfergewinnung aus Kupfererz am schnellsten gewachsen sind. In den Wachstumszahlen sind Akquisitionen berücksichtigt. Demnach ist Barrick Gold mit 34 % am schnellsten gewachsen. Allerdings wurden von dem Unternehmen in 2011 erst 0,065 Mta Kupfer gewonnen. Auf Platz 2 und 3 folgen Southern Copper und First Quantum mit Wachstumsraten von 23 bzw. 22 %. First Quantum Minerals (FQM) ist ein kanadisches Bergbau-Unternehmen, welches erst 1983 gegründet wurde. In 2011 wurden bereits 0,266 Mta Kupfer aus zwei Minen in Afrika produziert. 86 % steuerte davon die Mine Kansanshi (Bild 18) in Zambia bei, die über hohe Kupfergehalte von 1,2 % im Erz verfügt. Die Analysten von Brook Hunt sagen voraus, dass FQM von allen Unternehmen in dem Sektor am schnellsten wachsen wird. Von 2011 bis 2016 werden jährliche Wachstumsraten von 29,2 % prognostiziert. Auf Platz 2 in dem Ranking der am schnellsten wachsenden Unternehmen mit Kupfer folgt Vale mit etwa 13 %.

 

5 Kapazitätsausbau und Projekte

Die Produktionskapazitäten für Kupfer werden gemäß der ISSG (International Copper Study Group) von 20,304 Mta in 2011 auf 26,159 Mta in 2015 zunehmen (Bild 19). Das entspricht einem absoluten Wachstum von fast 29 % bzw. einem durchschnittlichen jährlichen Wachstum von 6,6 %. Infolge von Projektverschiebungen und Verzögerungen durch Genehmigungen wird erwartet, dass 74 % der neuen Kapazitäten erst in 2014/2015 betriebsbereit sind. Anders als man vielleicht vermuten würde, entfällt das größte Wachstum mit 4,8 Mta absolut und einer jährlichen Wachstumsrate von 6,9 % auf konventionelle Prozesse, während nur 1,1 Mta auf SX-EW-Verfahren mit einer jährlichen Wachstumsrate von 5,4 % entfällt. Die meisten neuen Minenprojekte und Erweiterungen erfolgen in Chile, Peru, Brasilien, den USA, China, Mongolei, Zambia und der DR Kongo. Peru und Chile machen allein 19 und 12 % des Wachstums aus. Ca. 0,4 Mta sollen von Ländern kommen, die bisher über noch keine Kupferförderung verfügen, wie Angola, Ecuador, Panama und der Sudan.

 

Ein nicht zu unterschätzendes Problem der Kupferindustrie sind die eskalierenden Minenerschließungskosten. Während die durchschnittlichen Kosten im Zeitraum 1985 bis 2005 noch bei 5,660 kUS$/t lagen und bis 2006-2010 moderat um 18 % auf 6,667 kUS$/t stiegen, wird für 2011-2014 ein Anwachsen um 106 % auf 13,739 kUS$/t erwartet. Für den Ausbau von Escondida V und VI um 400 kt/a werden beispielsweise CAPEX-Kosten von 5,0 Mrd US$ veranschlagt, was einer Kapitalintensität von 12,3 kUS$/t Kupfer-Äquivalent pro Jahr entspricht. Der Ausbau der Minen Andina und El Teniente in Chile liefert z.B. eine Kapitalintensität von 13,1 bzw. 13,2. Es gibt aber auch Projekte wie Chuqui bei Codelco Norte, die nur auf eine Kapitalintensität von 4,6 kommen. Doch die Realität liegt mehr bei den höheren Projektkosten. FCX will Cerro Verde in Peru um etwa 0,275 Mta für 3,5 Mrd. US$ ausbauen. Vale macht in 2012 das Salobo I Projekt betriebsbereit. Dabei wurden 2,34 Mrd. US$ für ein 0,1 Mta Projekt investiert. Bei dem Projekt Cobre Panama von Minera Panama werden für 0,255 Mta Kapazität 4,3 Mrd. US$ (Kapitalintensität von 15,0) aufgewendet. Der durchschnittliche Kupfergehalt dort liegt bei 0,41 %.

 

6 Ausblick

Obwohl der Kupfergehalt in der Erdkruste durchschnittlich 0,0006 % beträgt und Kupfer in der Reihenfolge der Häufigkeit aller Elemente in der Erdkruste an 23. Stelle steht, werden die wirtschaftlich abbaubaren Kupfervorkommen in wenigen Generationen erschöpft sein. Bereits heute werden Kupfererze abgebaut bzw. sollen künftig abgebaut werden, die Kupfergehalte von unter 0,5 % aufweisen. Die Kosten für die Erzaufbereitung steigen damit exponentiell, wie man ebenfalls bereits heute an den Projekten ablesen kann. Es stellt sich somit die Frage, ab wann es sich nicht mehr lohnt, Kupfer aus Erzen zu gewinnen und bei welchem Bedarf sich der Kupferverbrauch aus Recyclingmaterial einstellen wird.

[1] Harder, J.: Improved Yields – Trends in the Grinding of ­
Non-Ferrous Metal Ores. AT Minerals Processing, 7–8/2012, ­pp 49–62

[2] Committee on Technologies for the Mining Industries: Evolutionary and Revolutionary Technologies for Mining. National Academic Press, Washington 2002, ISBN-10: 0-309-07340-5

[3] Watling, H.R.: The Bioleaching of Sulphide Minerals with Emphasis on Copper Sulphides – A Review. Hydrometallurgy, Vol. 84, Oct. 2006, pp. 81–108

x

Thematisch passende Artikel:

Ausgabe 2017-10

Energieeffizienz • Energie-Intensität im Kupfer- und Goldbergbau

1 Einführung In den letzten Jahren konnten viele Minenunternehmen in der Erzaufbereitung von Basismetallen, Gold, Silber und Platingruppenmetallen ihren spezifischen Energieaufwand verringern und...

mehr
Ausgabe 2010-06

Großauftrag für Kupferbergbau in Chile

FLSmidth hat mit dem Unternehmen Minera Lumina Copper Chile einen Vertrag im Wertumfang von mehr als 75 Mio. US$ unterzeichnet. Er umfasst die Lieferung von Design, Engineering und...

mehr

Großauftrag für Kupferbergbau in Chile

FLSmidth hat mit dem Unternehmen Minera Lumina Copper Chile einen Vertrag im Wertumfang von mehr als 75 Mio. US$ unterzeichnet. Er umfasst die Lieferung von Design, Engineering und...

mehr

Erhöhte Verarbeitungskapazität für Kupfererz

Seit Januar 2010 sind bei der chilenischen Minera Los Pelambres Ltda. eine neue SAG-Mühle und eine neue Kugelmühle mit getriebelosen Antriebssystemen von Siemens im Einsatz. Mit den beiden Mühlen...

mehr

Erhöhte Verarbeitungskapazität für Kupfererz

Seit Januar 2010 sind bei der chilenischen Minera Los Pelambres Ltda. eine neue SAG-Mühle und eine neue Kugelmühle mit getriebelosen Antriebssystemen von Siemens im Einsatz. Mit den beiden Mühlen...

mehr