Как устроена экономика производства меди в России и мире: инвестиционный обзор рынка

Опубликованная ниже статья - это не обзор на конкретную дату и не анализ того, что с компаниями из анализируемой отрасли может произойти в ближайшем будущем. Мы постарались абстрагироваться от текущей конъюнктуры, и попробовали собрать самое главное о том, что влияет на рассматриваемую отрасль в долгосрочном периоде, включая закономерности, которым подчиняются основные составляющие денежного потока участников рынка. Как любая модель, данная статья представляет собой упрощение - сказанное ниже не обязательно будет в точности применимо к любой компании из отрасли. Тем не менее, мы надеемся, что статья будет полезна тем инвесторам и аналитикам, которым необходимо быстро познакомиться с отраслью, чтобы в дальнейшем выводы, сформулированные в статье, дополнить результатами собственного анализа на конкретную дату и для конкретной компании.

Факторы спроса на медь

В отличие от целого ряда металлов с узкой областью применения, медь используется в большом количестве отраслей:

• Медь один из лучших металлов с точки зрения электропроводности. Поэтому её широко используют в сфере передачи электроэнергии - при производстве электропроводки, генераторов, трансформаторов. В этой нише медь конкурирует с алюминием - алюминий стоит дешевле, но хуже проводит электричество и имеет более короткий срок службы.
• Медь один из лучших металлов с точки зрения теплопроводности. Поэтому её активно используют в большом количестве отраслей промышленности для производства теплообменных устройств (например, теплообменники на промышленных предприятиях, системы кондиционирования воздуха, радиаторы охлаждения в автомобилях). Медь превосходит алюминий и нержавеющую сталь с точки зрения коэффициента теплопроводности, но стоит дороже, поэтому её в среднем чаще используют в промышленных системах отопления и охлаждения, в бытовых системах (например, радиаторы отопления в домах) предпочтение отдают алюминию и нержавеющей стали.
• Медь отличается долговечностью и высокой коррозионной стойкостью - в водной и множестве других средах металл практически не ржавеет. Поэтому медь широко используют в строительстве (в первую очередь в качестве водопроводов и кровельных материалов). При обустройстве водопроводов медь конкурирует с полимерными материалами (пластик), в качестве покрытия для крыш - с другими металлами.
• Медь пластична и хорошо поддается химической обработке. Это позволяет создавать из нее сложные по конфигурации изделия малых размеров. Это свойство, а также её высокая электропроводность делает медь популярным металлом в электронной промышленности (производство компьютеров, смартфонов и их компонентов, конкурируя в некоторых нишах с оптоволокном). При этом пластичность обратна упругости (и, как следствие, жесткости). При производстве многих изделий, для которых важны прочностные характеристики (несущие конструкции зданий, сооружений и оборудования, оружие и пр.), медь не подходит. В таких сегодня обычно используют сталь. В древности, до открытия технологий обработки железа, медь сплавляли с оловом, чтобы придать получившемуся сплаву (бронзе) необходимую жесткость (поэтому в истории человечества был бронзовый век, а не медный).
• Медь устойчива к биообрастанию. Иными словами, на погруженных в воду предметах из меди почти не образуются колонии микроорганизмов (бактерий, водорослей, беспозвоночных). Поэтому медь широко используют для создания сооружений, погруженных в воду (морские трубопроводы и пр.)

Отметим, что по многим физическим свойствам (электропроводность, теплопроводность, коррозионная стойкость) медь может уступать драгоценным металлам (золоту и серебру), но практически не конкурирует с ними из-за их высокой цены.

Таким образом, спрос на медь сильно дифференцирован по отраслям промышленности и слабо зависит от ситуации в какой-то конкретной отрасли. Медь скорее является отражением ситуации во всем промышленном секторе - если промышленное производство в стране растет, то будет расти и спрос на медь. Иными словами, медь - проциклический металл, важный барометр состояния национальной экономики.

Спрос на медь мало эластичен по её цене. Baffes et al, 2018 оценивают его на уровне -0.3 (значительно ниже, чем у алюминия). Такая низкая эластичность связана с сложностью замены меди в большинстве производственных процессов (особенно в условиях, когда цены на медь и алюминий двигаются в одном и том же направлении).

Как и большинство металлов, медь неэластична по доходу (Baffes et al, 2018), при этом она не является инфериорным товаром (при росте дохода спрос на медь растет, но не такими темпами, как сам доход). Неэластичность по доходу типична для всех металлов и связана с их преимущественным использованием в промышленном производстве, доля которого в экономике обычно снижается по мере роста доходов (при одновременном росте удельного веса сектора услуг). При этом медь имеет одни из самых высоких коэффициентов эластичности по доходу среди всех металлов (0.7, уступает только алюминию, коэффициент эластичности которого по доходу равен 0.8). Это связано в том числе с тем, что медь обычно превосходит свои аналоги по физическим свойствам и обычно используется в изделиях более дорогого сегмента. Также высокая относительно других металлов эластичность спроса на медь по доходу связана с широким использованием меди в электронной промышленности. По мере роста доходов люди в большей мере увеличивают спрос на электронные устройства, нежели на изделия других отраслей промышленности. Этим же можно объяснить высокую эластичность спроса на алюминий по доходу.

Спрос на медь эластичен к цене алюминия, который является основным заменителем меди в целом ряде отраслей. При этом сфера применения алюминия значительно шире, чем меди, поэтому спрос на него в среднем в гораздо меньшей степени зависит от цены на медь.

Факторы предложения меди

Медь - достаточно распространенный элемент в земной коре (0.006%), но при этом многократно уступает по распространенности алюминию (8.23%) и железу (5.63%). Большая часть содержащихся в земной коре запасов меди не может быть с прибылью добыта при сегодняшнем уровне развития технологий. Месторождение меди считается рентабельным, если медь расположена достаточно близко к поверхности и содержит не менее 0.3-0.5% меди в руде. Мировая добыча меди приходится на небольшое количество стран (около трети медной руды добывается в Чили). В последнее время в мире вводится в эксплуатацию достаточно мало новых месторождений меди.

При этом медь хорошо поддается вторичной переработке и повторному использованию. В США уже около 30% предложения меди обеспечивается вторичными источниками. В мире этот показатель находится на уровне 10-20%. С учетом ожидаемого роста спроса на медь (в том числе в связи с ожидаемым ростом производства электромобилей и источников возобновляемой энергии - в этих отраслях удельные нормы потребления меди выше, чем в традиционном автомобилестроении и традиционной электрогенерации) и ограниченности её запасов доля вторичной переработки меди, скорее всего, будет возрастать.

Запуск нового месторождения меди требует продолжительной геологоразведки и длительного процесса наладки (rump up stage). Поэтому в краткосрочном периоде предложение меди определяется имеющимися мощностями и слабо эластично - в последние годы имеется устойчивый дефицит предложения меди. Медь, произведенная из вторичных источников, может быть достаточно быстро выведена на рынок - но пока объем такого предложения недостаточен с учетом растущего спроса.

Технология производства меди

Карьер

Процесс добычи медной руды в целом аналогичен процессу добычи руд черных, цветных и драгоценных металлов. В большинстве случаев добыча осуществляется открытым способом (добыча руды в карьерах). Открытый способ добычи предполагает выемку горной породы со вскрытием земной поверхности на всей площади залегания полезного ископаемого с обустройством своеобразной воронки. Этот метод противоположен подземному способу - последний требует обустройства вертикального отверстия в земной коре (шахты), в которую спускаются добытчики и осуществляют выемку горной породы с подземных горизонтов.

Процесс добычи начинается с бурения буровзрывных скважин и последующего взрывания горной породы. После взрыва горная порода (состоящая из вскрыши и руды) становится доступной для выемки экскаваторами. Транспортировка осуществляется огромными горными самосвалами или с помощью конвейера. Затем большая часть руды проходит через первичную дробилку, которая обычно располагается очень близко к карьеру, а иногда и внутри него. Эта первичная дробилка уменьшает фракцию (размер) кусков руды - из больших валунов получают камни размером с мяч для гольфа. Дробленая медная руда поступает на дальнейшую переработку на горно-обогатительный комплекс. Содержание меди в добытой руде низкое - обычно от 0.3% до 5%.

Выбор технологии для дальнейшей переработки зависит от типа медного сырья, добываемого на месторождении. Оксидные руды (copper oxide) более распространены вблизи земной поверхности, однако обычно имеют более низкое содержание полезного компонента. Сульфидные руды (copper sulfide) менее распространены, но содержание меди в них обычно выше. Сегодня в мире до 90% меди производится из сульфидных руд.

Пирометаллургическая технология (переработка сульфидных руд)

Флотация (floatation) - первый технологический процесс переработки сульфидных руд. Прежде чем быть поданной во флотомашину, медная руда измельчается в мельницах практически до фракции порошка и смешивается с водой. Полученная таким образом смесь (пульпа) помещается во флотомашину. Во флотомашину подается воздух и вспомогательные реагенты. В основе технологии флотации лежит избирательное закрепление минералов на границе раздела фаз (водной и воздушной) и, как следствие, их смачиваемость водой. Минералы меди, содержащиеся в пульпе, под воздействием быстро вращающейся мешалки и реагентов теряют свойство смачиваться водой. Они контактируют с частицами воздуха и вместе с ними поднимаются на поверхность, где в виде пены собираются в специальные желоба. Пустая порода смачивается водой и оседает на дне флотомашины. После осушения пустая порода отправляется в отходы (вода возвращается в производственный цикл). Собранная с поверхности флотомашины пульпа (пена) сгущается и фильтруется. В результате этого процесса получают медный (флотационный) концентрат, который содержит от 15% до 30% меди.

Плавка (smelting) -следующий элемент технологического процесса, с помощью которого медный концентрат преобразуют в медные анодные плиты (anode slabs). Плавка осуществляется в несколько последовательных этапов. На первом этапе медный концентрат помещают в автогенную печь, где он нагревается до температуры плавления. В результате получается штейн (matte, смесь меди, серы и железа, где доля меди составляет около 60%) и шлак (slag, состоит из железа и кремнезема и относится к отходам производства). На втором этапе расплавленный штейн помещается в конвертерную печь, где из него удаляют железо и серу. На выходе процесса получают черновую медь, которая содержит 98-99% меди. На третьем этапе черновая медь направляется на огневое рафинирование, где из нее удаляют остатки серы. Расплавленный продукт заливают в специальные формы и получают анодные плиты.

Электролиз (electrolysis) - заключительный этап производственного процесса, позволяющий произвести катодную медь. Анодные плиты подвешиваются в большой емкости, наполненной раствором электролита, состоящим из сульфата меди и серной кислоты. Между анодами подвешиваются тонкие листы чистой меди, которые называются катодами и весят около 15 фунтов каждый. Подается электрический ток, и положительно заряженные ионы меди (называемые катионами) покидают анод (положительный электрод) и перемещаются через раствор электролита, чтобы нанести покрытие на катод (отрицательный электрод). Другие металлы (никель, золото, серебро) и примеси также покидают анод и падают на дно резервуара или остаются в растворе электролита. Полученная в результате данного технологического процесса катодная медь (copper cathodes) представляет собой тонкие листы меди и является конечным продуктом медного производства (содержит 99.99% меди). Катодная мель может быть в дальнейшем использована для производства промежуточных (таких, как медная катанка (copper rod)) и конечных изделий из меди. Сам процесс электролиза занимает около 14 дней.

Гидрометаллургическая технология (переработка оксидных руд)

Кучное выщелачивание (heap leaching) - процесс обработки бедных оксидных (окисленных) руд, позволяющий получить раствор медного купороса. Добытую и прошедшую процесс дробления медную руду складывают в большие отвалы (кучи). Дно отвала покрывают специальной непроницаемой мембраной, защищающей почву от проникновения вредных химических веществ. Вверху кучи ставят разбрызгиватели, которые начинают распылять выщелачивающий реагент (3% или 10% раствор серной кислоты) на кучу. Реагент постепенно просачивается вниз, растворяя медь из руды. На выходе образуется раствор медного купороса в серной кислоте, который по трубам попадает в специальные бассейны. Содержание меди в таком растворе составляет 60-70%.

Жидкостная экстракция (solvent extraction) - процесс получения раствора электролита, содержащего медь. В рамках данного процесса выщелачивающий раствор (содержит медь) смешивают с раствором органических экстрагентов. Две этих жидкости являются несмешивающимися, но с помощью специальных миксеров их удается смешать. Затем обе жидкости обратно разделяют, при этом ионы меди мигрируют в органический раствор, а примеси остаются в выщелачивающем растворе. Далее обогащенная медью органика смешивается с электролитом (сильно концентрированный раствор серной кислоты). Органика отдает ионы меди жидкому раствору. На выходе процесса получают раствор электролита, обогащенный медью.

Электролиз (electrowinning) - процесс, позволяющий извлечь медь из раствора электролита. Раствор, полученный на предыдущем этапе, действует в качестве электролита. В раствор помещается катод (отрицательно заряженный электрод) и анод (положительно заряженный электрод). Цепь замыкается, через раствор пускают электричество. Положительно заряженные частицы меди из электролита начинают оседать на отрицательно заряженном катоде. Осевшая на катоде катодная медь (copper cathodes) представляет собой тонкие листы меди, содержащие 99.99% чистого металла. В дальнейшем она используется для производства промежуточных и конечных изделий из меди. Процесс электролиза в этом случае занимает около 7 дней.

Основные составляющие себестоимости производства меди

При производстве меди из оксидных руд обычно требуется переработать больший объем руды, однако сам по себе процесс переработки такой руды достаточно дешевый. При производстве меди из сульфидных руд можно получить больше меди на тонну переработанной руды, однако себестоимости процесса переработки будет выше. Далее проанализируем только себестоимость производства меди из сульфидных руд, так как эта технология гораздо шире применяется в мире.

Производство меди - энергоемкая отрасль (хотя и менее энергоемкая, чем, к примеру, производство алюминия). Основным видом используемой энергии является электричество, которое применяется в процессах дробления и измельчения руды, плавки и электролиза. Также в отдельных процессах плавки для нагрева сырья применяются другие виды энергии (чаще всего природный газ или мазут). Ниже на графике представлена структура себестоимости производства меди в разных странах на переделах плавки и электролиза:

Структура себестоимости производства меди на этапах плавки и электролиза (Boulamanti, Moya, 2016)

На переделе Карьер электричество также составляет существенную часть себестоимости - оно используются для обеспечения работы дробилок и мельниц. В совокупности по всем переделам доля электричества в себестоимости составляет около 30%.

Остальная себестоимость примерно поровну распределяется между затратами на оплату труда, амортизацией оборудования, расходами на химические реагенты и другими сопутствующими расходами (а также, в зависимости от юрисдикции - налогами или роялти / лицензионными платежами). Таким образом, в себестоимости меди преобладают переменные расходы - что в целом типично для горнодобывающих предприятий (однако на этапе добычи расходы зависят от объема извлекаемой руды, а не от объема содержащейся в ней меди).

Во многих случаях добыча и производство меди (основного продукта на медном месторождении) сопровождается получением сопутствующих продуктов (by-product). Для сульфидных руд типичным побочным продуктом производства является серная кислота, образующаяся на этапе плавки. Также в некоторых случаях в процессе электролиза меди получают дополнительно в незначительных объемах никель, золото, серебро, селен и теллур. В бухгалтерском учета доходы от реализации попутных продуктов отражаются не в составе выручки, а как уменьшение себестоимости (такая ситуация показана на графике).

Капитальные расходы

Расходы на геологоразведку у производителей меди обычно относительно не существенны. Поэтому основные капитальные расходы компании несут на этапе запуска месторождения в эксплуатацию. Основным компонентом капитальных расходов являются расходы на строительство горно-обогатительного комплекса, комплекса по плавке и электролизу, обустройство инфраструктуры месторождения (в первую очередь линий электропередач и транспортной инфраструктуры для транспортировки материалов и реагентов), доля стоимости оборудования в общих капитальных расходах обычно относительно незначительна.

Основной составляющей поддерживающих капитальных расходов являются затраты на горную технику (в первую очередь, горные самосвалы), которые требуется менять один раз в 7-10 лет, а также расходы на ремонт производственного оборудования.

Как выбирается место для размещения медного производства

При изучении списка стран - крупнейших производителей медного концентрата и катодной меди можно обратить внимание, что состав этих списков существенно отличается (далее показано на основе данных за 2020 год):

Производство медного концентрата сконцентрировано в странах, богатых запасами медной руды. Но затем значительная часть руды, добываемая в Чили, Перу или Демократической Республике Конго, не перерабатывается в стране до катодной меди, а экспортируется в виде концентрата зарубеж. Обращает на себя внимание также тот факт, что в Замбии почти вся добываемая руда перерабатывается внутри страны. Также добавим, что среди постсоветских стран большие запасы меди имеют, к примеру, Узбекистан и Армения, при этом Армения экспортирует преимущественно медный концентрат, а Узбекистан - катодную медь.

Существует комплекс причин, по которым многие страны-производители медного концентрата не организовывают у себя в стране полный цикл производства. Одна из причин - логистическая. Медь очень часто залегает в горах на большой высоте. В горных условиях трудно организовать прокладку больших электросетевых мощностей (электричество в больших объемах требуется для процессов плавления и электролиза). Также в процессе плавки в больших объемах выделяется серная кислота, которую необходимо либо как-то утилизировать, либо организовывать её вывоз с месторождения для последующей продажи. Во втором случае потребуется прокладка железнодорожных путей.

На практике горно-обогатительный комплекс (включает переделы дробления и флотации) обычно возводят в горах недалеко от месторождения (чтобы сократить транспортные затраты на перемещение больших объемов медной руды), а процессы плавки и рафинирования осуществляют в другом месте. Некоторые страны при этом предпочитают не инвестировать в плавку и рафинирование, а сразу экспортировать медный концентрат - они либо не имеют подходящих территорий в равнинной части страны, либо не могут привлечь достаточные инвестиции для возведения мощностей по плавке и рафинированию. На решение может влиять также стоимость электричества - в горных странах электричество очень часто достаточно дорогое относительно среднемировых цен.

Основные участники и преобладающие стратегии ведения бизнеса

Отрасль является высоко концентированной - почти 35% металла производится пятью крупнейшими компаниями (чилийская Codelco, американская Freeport-McMoRan, швейцарская Glencore, австралийская BHP Billiton и мексиканская Southern Copper). Крупнейшие игроки рынка стремятся контролировать всю цепочку поставок - как добычу (upstream), так и сбыт (производство медной катанки и других изделий из меди). Такая стратегия связана с дефицитностью медной руды в мире - за счет вертикальной интеграции компании получают сырье по себестоимости и избавляются от рисков, связанных с колебаниями мировых цен на медный концентрат.

В России ситуация в целом похожая. Основные объемы производимой в России меди приходится на трех основных игроков - Норильский никель, УГМК, Русская медная компания. Все три компании также, как и мировые лидеры, придерживаются стратегии вертикальной интеграции, то есть контролируют всю цепочку поставок от добычи руды до производства промежуточных медных изделий (таких, как медная катанка).

Почему одни страны, города или компании добиваются экономического успеха, а другие - вынуждены влачить жалкое существование? Почему экономический рост такой слабый, а неравенство доходов все выше? Как новые технологии могут изменить глобальный экономический ландшафт? Присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте, чтобы получать больше информации о долгосрочных трендах в экономике и бизнесе.

Авторизация через:

Здесь пока нет комментариев. Чтобы их оставить, авторизуйтесь вверху страницы или с помощью аккаунта ВКонтакте либо зарегистрируйтесь .

1