Τουγκόνιο – Το Μυστικό Υψηλής Τεχνολογίας Μέταλλο

Το Ξεχασμένο Στρατηγικό Μέταλλο

Investing in commodities tends to be centered around the largest ones by volume and total value: oil, gas, foodstuffs, iron, copper, etc., or around “trendy” commodities important for new technologies like battery metals (lithium, cobalt, nickel) and rare earth elements.

Παρά τη τεράστια σημασία τους για τη σύγχρονη βιομηχανική κοινωνία, ορισμένα σημαντικά τμήματα του περιοδικού πίνακα των στοιχείων παραμένουν εκτός του φώτου.

Ένα καλό παράδειγμα είναι το Τουγκόνιο – ένα μέταλλο που απαιτείται για την κατασκευή ημιαγωγών, κινητήρων πυραύλων και όπλων. Χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε μπαταρίες και μπορεί σύντομα να χρησιμοποιηθεί και σε κινητήρες πυρηνικής σύντηξης.

Αυτό το καθιστά ένα πολύ στρατηγικό μέταλλο. Με σχεδόν το 90% της προσφοράς του να προέρχεται από την Κίνα και τη Ρωσία, είναι σημαντικό στο πλαίσιο των εκρηκτικών εντάσεων μεταξύ της Δύσης και των δύο μεγάλων ευρασιακών δυνάμεων.

Κατά τη στιγμή της συγγραφής, η Κίνα αντιπροσωπεύει το 85% της παγκόσμιας προσφοράς, ακολουθούμενη από το Βιετνάμ και τη Ρωσία.

Πηγή: Almonty

Το Πιο Ανθεκτικό Μέταλλο στη Γη

Tungsten is exceptional for its strength. Its melting point is the highest of all known elements, at 3,422 °C (6,192 °F). It also has a very high density, similar to that of much heavier elements like uranium.

Εκτός από την μηχανική του αντοχή, το τουγκόνιο δεν είναι πολύ χημικά αντιδραστικό. Αυτό σημαίνει ότι γενικά δεν οξειδώνεται ή διαβρώται όταν εκτίθεται σε αντίξοες συνθήκες. Δεν αντιδρά με το νερό, είναι αμετάβλητο στα περισσότερα οξέα και βάσεις, και δεν αντιδρά με το οξυγόνο σε κανονικές θερμοκρασίες.

Έχει επίσης τη μεγαλύτερη εφελκτική αντοχή από όλα τα μέταλλα, διπλάσια από αυτή του ανοξείδωτου χάλυβα.

Όταν συνδυάζεται με τον άνθρακα, το καρβίδιο του τουγκόνιου σχηματίζει το μοναδικό φυσικό υλικό που μπορεί να γρατσουνίσει διαμάντια.

Πηγή: Chemistry Learner

Προμήθεια Τουγκόνιου

Tungsten was first discovered in the 1750s. The main resource for tungsten is wolframite (FeMnWO₄), from which tungsten derives its W symbol in the periodic table. It is also found in scheelite (CaWO₄). The name Tungsten comes from Swedish, meaning “heavy stone.”

Αποτελεί ένα μέτρια σπάνιο ορυκτό με 1,25 g ανά 1.000 kg του φλοιού της Γης, και τα πολύ συγκεντρωμένα κοιτάσματα είναι κάπως σπάνια, καθιστώντας τη εμπορική εκμετάλλευση δύσκολη.

The toughness of the metal makes it hard and energy-intensive to purify from ore and process into useful metal, increasing production costs further.

Εφαρμογές Τουγκόνιου

Tungsten’s profile makes it useful in many industrial applications whenever its costs are justified by its extreme resistance.

This creates a diversified demand for tungsten, with many newer sectors growing quickly in addition to traditional industrial applications.

Πηγή: Almonty

Ωστόσο, το τουγκόνιο μπορεί σύντομα να δει περισσότερες εφαρμογές σε βελτιωμένες εκδόσεις κράματων (μετάλλων αναμειγμένων) που ονομάζονται ανθεκτικά κράματα. Αυτά είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στη θερμότητα και δημιουργούνται με συνδυασμό μετάλλων από την πέμπτη και έκτη περίοδο του περιοδικού πίνακα των στοιχείων: μολυβδαίνιο, νιόβιο, τουγκόνιο, ταντάλιο και ρένιο.

Επιστήμονες πρόσφατα ανακάλυψαν ότι μπορείτε να κάνετε αυτά τα κράματα πιο ευέλικτα και λιγότερο εύθραυστα, καθιστώντας τα πιο χρήσιμα (αν και χρησιμοποίησαν ένα κράμα νιόβιου-μολυβδανίου-τανταλίου-αφίου χωρίς τουγκόνιο).

Κατασκευή, Μεταλλευτική & Βιομηχανία

Tungsten and tungsten carbide are commonly used to manufacture ultra-hard drill bits and other tools that are able to cut through steel, concrete, etc.

Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη διάτρηση πετρωμάτων σε ορυχεία χάρη στην αντοχή του στη θερμότητα και τη μηχανική του αντοχή, καθώς και για την επεξεργασία μετάλλων σε βιομηχανικές διαδικασίες.

Η ζήτηση από αυτό το τμήμα είναι σχετικά σταθερή και κυρίως ακολουθεί τη συνολική παγκόσμια οικονομική δραστηριότητα.

Πηγή: Planetary.org

Άμυνα

Tungsten is used to armor various military hardware, including tanks. Its density is also used for armor-piercing ammunition, from small arms calibers to ammunition for air defense, tanks, artillery, and missiles.

Λόγω αυτού του σημαντικού ρόλου, το μέταλλο έχει παρατεταμένα ταξινομηθεί ως στρατηγικό και ήταν ένας από τους πόρους που αποθηκεύτηκαν από το US Defense Logistics Agency. Αυτός ο οργανισμός μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στο μέλλον, καθώς έχει γίνει μακροχρόνια πηγή τουγκόνιου στην αγορά, μειώνοντας το απόθεμά του.

Το 2022, η κυβέρνηση των ΗΠΑ αποφάσισε να αντιστρέψει την πορεία και να επαναχτίσει στρατηγικά αποθέματα των “μεταλλευμάτων απαραίτητων για τις αλυσίδες εφοδιασμού άμυνας, όπως το τιτάνιο, τουγκόνιο και κοβάλτιο“.

These sell-offs have included 3,000 short tons of titanium, used in building military airframes, and 76 million pounds of tungsten ores and concentrates, used in military turbine engines and armor-piercing ammunition.

“Το Κογκρέσο και το Πεντάγωνο επιδιώκουν να ενισχύσουν το στρατηγικό απόθεμα μεταλλευμάτων που κυριαρχείται από την Κίνα”

Αεροδιαστημική

Tungsten’s extreme heat resistance has made it a material of choice for rocket nuzzles, both for space rockets and missiles. So far, this has represented only 8% of tungsten’s global demand, but this might quickly rise with a new space race to the Moon and the growing demand to launch and maintain satellite constellations for space-based Internet like Starlink.

Ο διαστημικός τουρισμός, η μελλοντική εξόρυξη αστεροειδών και τα ταξίδια υπερ-υψηλής ταχύτητας σημείο-προς-σημείο μέσω υποτροπικών πτήσεων είναι επίσης πιθανό να αυξήσουν τη ζήτηση για τουγκόνιο.

Tungsten is also used in planes’ rotor blades, propellers, inertial systems, etc.

Ημιαγωγοί

An often overlooked role of tungsten is in semiconductor manufacturing. Tungsten can be turned into a gas, tungsten hexafluoride, which is the densest known gas, 11 times heavier than air.

This gas allows for the depositing of tungsten in a 10-15 nm thin layer, using a process called “chemical vapor deposition”. The tungsten reacts with the silicon substrate and protects the silicon layer.

Tungsten microscopic needle probes are also used to test semiconductor devices.  Tungsten might be useful in new types of computing systems like redox gates, using Tungsten (VI) oxide (WO3) and Vanadium (IV) oxide (VO2).

So, overall, tungsten demand for semiconductor manufacturing tends to follow the industry’s (growing) overall production volume.

Αυτοκινητοβιομηχανία

A new segment for tungsten demand is in battery manufacturing. This is causing a strong growth in demand for automotive applications, which was confined to high-performance crankshafts, pistons, gears, and other mechanical parts before the development of EVs.

2kg of tungsten goes into every EV, used in the cathode and anode of the battery, as well as the semiconductors.

Tungsten might also benefit from the demand for hybrids beyond the battery component, thanks to hybrids being more demanding for high-resistance gearing systems.

“The major automakers seem to be pulling back from EVs and hybrids seem like a bigger bet over the short term at least. And tungsten is even more vital for hybrids because of its importance in the gearing system.

Tungsten is crucial here because its extraordinary strength and heat resistance can stand up to the vehicle’s constant changing between its electric and gasoline or diesel-powered modes.”

Lewis Black, director, president, and CEO of Almonty Industries

Ενέργεια

Υδρογόνο

Besides batteries, tungsten might also be used for low-carbon energy generation.

One application is using it as a catalyst to produce hydrogen. Recently, researchers have found that an alloy of ruthenium, silicon, and tungsten (RuSiW) could be used to produce hydrogen.

In this method, tungsten stabilizes and makes the active part (ruthenium) more durable. This method could replace much more expensive and environmentally damaging catalysts for hydrogen production, like platinum or iridium.

Σύντηξη

Another application of tungsten could be in nuclear fusion, the holy grail of sustainable energy generation. This follows a new record of a 6-minute-long fusion reaction established by the WEST (tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak).

“We need to deliver a new source of energy, and the source should be continuous and permanent. These are beautiful results. We have reached a stationary regime despite being in a challenging environment due to this tungsten wall.”

“‑ CEA scientist and CICLOP chair Xavier Litaudon”

This shows that while advanced physics and magnetic field will be key to unlocking fusion, leveraging advanced materials like tungsten might contribute a great deal as well.

Άλλα

Tungsten has several other niche applications, some old and some emerging, which are less relevant to the overall demand.

It is, for example, used in:

• New lenses for virtual reality.
• X-ray machines.
• Electron microscopy.
• Surgery tools.
• Jewelry.
• Lamp filament.
• Consumers goods (golf clubs, )

Εταιρείες Τουγκόνιου

1. Almonty Industries (AII.TO)

Almonty is a tungsten miner which is currently mostly producing from a mine in Portugal, in operation for the last 125 years.

The company has been working on expanding the Portuguese mine and owns undeveloped deposits in Spain.

Πηγή: Almonty

The company’s most important project is the ongoing development of a new mine in Sangdong, South Korea.

The mine contains more inferred resources than all of its other deposits combined.

Πηγή: Almonty

Ως ένας από τους λίγους ενεργούς και παραγωγικούς εξορύκτες τουγκόνιου στα δυτικά κράτη, η Almonty είναι ένας βασικός στρατηγικός προμηθευτής για τη βιομηχανία άμυνας.

So it is an important company for reducing dependence on Chinese supply.

While China prepares to open a huge tungsten mine in Kazakhstan, Almonty is poised to “substantially shift the politics involved with securing tungsten” when the Almonty Korea Tungsten Project’s Sangdong mine comes online within a few months. When it begins production, it will be one of the world’s largest tungsten mines, accounting for 30% of the non-Chinese supply.

Lewis Black, director, president, and CEO of Almonty Industries

The Sangdong mine’s location makes it a perfect supplier to the defense industry, with South Korea a new giant in mass production of “low tech” military gear like tanks, artillery, and ammunition (compared to fighter jets, aircraft carriers, etc.).

Because of its strategic position as essentially the sole large supplier in the West, Almonty was offered a guaranteed price by Plansee. Plansee is a high-performance metal manufacturer and one of Almonty’s larger clients, as well as the owner of 15% of the company.

The minimum guaranteed price was $235/MTU (metric ton unit), with no upper threshold. As Sangdong Mine is aiming for cash costs of $110/mtu, this should virtually ensure a high profit margin for the project.

2. China Molybdenum / CMOC Group (603993.SS)

The reason why Almonty is one of the only non-Chinese tungsten manufacturers is that China has for a long time been the lowest-cost producer of this metal, with virtually only Almonty surviving this competition without subsidies. In addition, tungsten production was heavily subsidized by the state for strategic reasons.

China Molybdenum has molybdenum and tungsten mines in China, copper and cobalt mines in Congo, and niobium and phosphate mines in Brazil.

The cobalt operations make CMOC the second-largest cobalt producer in the world.

The Brazilian operations are the country’s second-largest producer of phosphate fertilizers, making CMOC the second-largest producer of niobium in the world.

Πηγή: CMOC

The company also owns IXM, a global base metal trader with 300 employees and more than 5 million metric tons of metal traded.

The company is looking to innovate to keep production costs low, notably thanks to the Chinese mines being “the first in the world to introduce 5G technology to autonomous mining equipment and a pioneer in deploying electric mining trucks“.

While not purely a tungsten company, the company has evolved to become a world-leading producer of “niche” metal. This position will be reinforced with an expansion into lithium in Bolivia through a partnership with battery giant CATL (CATL owns 25% of CMOC since 2022).