工业牙齿？工业味精！来看小小“钴”的大年夜能量

编者按

钴是一种银白色金属，具有铁磁性、延展性，耐高温、耐堕落，因其良好的物理、化学及机器加工性能而广泛运用于机器制造、电子电器、航空航天、电池制造等行业，是国家主要的计策资源，素有“工业味精”和“工业牙齿”之称。

钴元素简介

钴元素符号Co，原子序数27，相对原子量58.93，硬度5.6，密度8.9g/cm3，熔点1495℃，沸点2870℃，为银白色金属，具有铁磁性、延展性。
在硬度、抗拉强度、机器加工性能等方面与铁和镍相似，钴基合金和含钴合金具有较好的耐热性、耐磨损、抗堕落性，广泛运用于工业生产中。
钴的分布广泛，在铁、镍、铜等矿石中都含有微量的钴，天然水、泥土、植物中也创造有钴的踪迹，独立的钴矿物极为少见，在地壳中含量仅为0.0023%，钴是一种非常稀缺的小金属资源，是主要的计策性资源之一。

自然界中的钴

钴在自然界中紧张以三种形式存在：一是含有钴的独立矿物，如辉砷钴矿、硫钴矿、钴华等矿物，这类矿物钴含量最高；二是“镶嵌”在黄铁矿、磁黄铁矿等硫化物晶体构造中的钴；三因此钴离子状态吸附在某些矿物表面，个中以第二种存在形式最为普遍。
地球上已创造的含钴矿物约有100多种，紧张的钴矿物有：硫钴、纤维柱石、辉砷钴矿、砷钴矿、钴华等。

(钴华)

钴多以伴生的形式存在于其他金属矿床中，紧张在砂岩型铜矿床、岩浆型铜镍矿床和红土型镍矿床中，钴资源储量中镍钴伴生占50%，铜钴伴生占44%，原生钴仅占6%。
根据美国地质调查局（USGS）数据显示，2020年环球钴资源储量约为700万吨，刚果(金)是最大的资源国，钴资源储量360万吨，约占环球总储量的50%；其次是澳大利亚，钴资源储量140万吨，占比约为20%；我国钴资源储量约8万吨，仅占环球总储量的1.12%。

钴的家当发展进程

德国和挪威是最早生产钴的两个国家，初期只是少量生产不成规模，1874年新喀里多尼亚才开始开拓钴矿，1903年~1909加拿大开始大量开拓钴矿，使钴的天下产量由16吨增至1553吨。
1920年刚果（金）加丹加省铜钴矿开拓后，其钴的产量一贯位于天下首位，赞比亚钴产量居天下第二位。
1933年摩洛哥开始从事砷钴矿的开拓利用，为天下第三大钴生产国。

钴在我国的生产利用起步较晚。
1954年，沈阳冶炼厂以锌钴渣为质料生产钴，自此拉开了我国钴生产的序幕。
该厂通过还原溶解、氧化沉淀产出含钴30%~40%的氢氧化钴，再经焙烧、电炉熔炼、电解精髓精辟得到金属钴。
1958年，地质学家在甘肃金昌市创造了金川镍矿，是我国三大多金属共生矿之一，以镍矿为主，伴生有钴、铜等，钴产量占全国总产量的70%以上，成为我国主要的钴生产基地。
我国钴资源储量虽然缺少，但精髓精辟钴的产量在环球市场占比却达到67%。
海内钴生产质料紧张来自刚果（金）等国的钴精矿或钴矿中间产品。

(金川镍矿采矿区)

钴在当代社会中的运用

目前，钴紧张用于制造磁性材料、超级合金、航天器、电池材料等，同时在医疗行业也有广泛利用。

磁性材料是主要的功能性材料，在电子工业和高科技制造领域有着非常主要的浸染。
钴是只需磁化一次就能长久保持磁性的金属之一。
在热浸染下，失落去磁性的温度叫作居里点，铁的居里点为769℃，而钴可达1150℃。
在相同环境下，含钴的磁性材料能保持较为稳定的磁性，因此被大量运用于高性能磁性材料的制造。
钴具有很好的耐高温、耐堕落性，是制造优质合金的主要材料。
刀具钢中含有一定量的钴，可以明显提高它的耐磨性和切削性能。
含钴50%以上的合金，在1000℃下还能保持原有的硬度，是制造高温喷气式发动机、航空涡轮发动机、汽轮机的主要材料，广泛运用于航空航天和国防当代化培植中。

1979年，钴酸锂电池出身，钴首次运用在了充电电池领域。
由于它精良的安全性，被广泛运用在智好手机、平板电脑、条记本电脑、智能穿着设备、储能设备和电动自行车上，从而开启了一个全新的时期。
近些年随着新能源汽车行业的发达发展，电池技能不断实现打破，大家所熟知的三元锂电池广泛运用于新能源汽车领域，钴是该电池正极核心材料之一。

钴在医疗领域中也有广泛运用。
钴的放射性同位素钴60常作为放射源治疗癌症，现阶段钴60治疗机已成为我国肿瘤放疗主要设备之一。
在青霉素中加入适量的钴，可以提高其疗效，在人工枢纽关头材料和牙料添补剂中，也会用到钴。
此外，钴也是人体所必需的微量元素之一，成年人体内大约含有1.1毫克，广泛分布于全身，它是维生素B12的主要组成部分，可帮助人体产生红细胞。
人体缺少钴会导致食欲不振、恶性血虚、乏力等症状。
当然，人体若摄入过量的钴也会引起钴中毒，会引发红细胞过多症、甲状腺增生、神经性耳聋等。

随着新能源汽车不断遍及，电子产品产量不断增长，电池领域成为钴消费增长最快的领域。
2021年，环球钴消费总量约17.5万吨，个中电池领域占比66%，位居第一；高温合金和硬质合金分别占比7%，位居第二；聚酯纤维占比4%，位居第三。

根据安乐科统计，2021年我国钴的消费量约11.5万吨，个中电池领域占比87%，位居第一；硬质合金占比4%，位居第二；陶瓷占比3%，位居第三。
我国钴的消费总量约占环球总消费量的66%，是名副实在的第一大钴消费国。

对钴资源利用的展望

随着天下科技进步，钴在当代工业体系中发挥着不可替代的浸染。
美国和欧盟都将钴列入，影响国家和地区安全及未来经济发展的关键性矿物和材料清单，我国也将钴列为计策性矿产名录。
目前，按照各国新能源汽车发展方案，环球钴资源量将面临供给短缺的风险。
尤其我国是第一大消费国，面对钴资源紧缺的现状，为保障海内工业生产和国防培植需求，我国钴矿须要有充足的资源保障才会在发展中不被“卡脖子”。
目前，自然资源部已全面启动新一轮找矿打破计策行动，重点环绕紧缺和计策性矿产，加强海内勘查开拓，加大锂、钴、镍、油气等矿产找矿力度，全力保障国家能源资源安全。

随着钴的回收利用技能不断成熟，循环再利用也成为钴供给的主要路子。
目前，很多资源回收企业从废旧电池中提取钴，一定程度上缓解钴资源供给紧张的状况。
2018年，工信部等多部委联合发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》，为废旧电池回收和提炼钴等资源供应了政策扶持和保障。
从理论上讲，如果所有被消费的含钴电池都能被回收利用，那么到2030年，环球每年只需10万吨的供应量就能知足生产需求。
然而目前环球电池回收率仅为25%~50%，还有很大的提升空间。
为更高效地进行资源回收利用，减少对自然环境的毁坏，我们一定要做好垃圾分类，将废旧的含钴电池投放到电池回收桶中，这样既能避免环境污染，又能为保障国家计策安全贡献力量。

从“恶魔”到“宝贝”

钴的英文名为“Cobalt”，来源于德文的“Kobold”，意为“恶魔、坏精灵”。
1733年，在德国萨克森州的一座银铜矿开采过程中，矿工们创造了一种外表类似于银的矿石，他们便拿来冶炼，没想到在此过程中有很多工人因此而丧命，当时人们认为这是“恶魔”在作祟。
由于这个历史缘故，钴被授予了“恶魔”之名。
后来科学家研究创造，这种银白色的矿石紧张身分是辉砷钴矿（CoAsS），该矿物在高温下会开释出含有砷的有毒气体，这才是造成工人去世亡的首恶，自此钴才逐渐摆脱了“恶魔”的罪名，但“恶魔”的叫法却沿用至今。

1753年，瑞典化学家布兰特（G.Brandt）从辉钴砷矿等分离出银灰色带有浅玫色金属，是纯度较高的钴。
因此布兰特被人们认为是钴的创造者。
1780年，瑞典化学家伯格曼（T.Bergman）在实验室提纯得到纯度较高的钴，并确定为金属元素。
1789年，法国著名化学家拉瓦锡首次将钴列入元素周期表中。

实在，钴在人类生活中的运用至少有3000多年的历史。
古罗马和古希腊人曾用钴的化合物来制作深蓝色玻璃，同一期间，在我国唐朝的唐三彩器物中彩色瓷器上的蓝色便是以含钴矿物作为着色颜料，在古埃及图坦卡蒙法老的宅兆中创造了一块用钴的化合物染成深蓝色的玻璃器物。

青花瓷是我国古代瓷器的经典代表，成熟的青花瓷涌如今元代景德镇，到明代青花瓷成为瓷器的主流。
青花瓷上的“青花”便是以钴料（含氧化钴）为质料，在瓷坯上描述图案，再罩上透明釉经高温烧制后而成。

钴蓝是一种带绿光的蓝色粉末，从19世纪开始逐渐成为蓝色颜料的主要成员。
因其耐热、耐光、耐堕落且颜色鲜亮独特，深受欧洲后印象派画家的喜好，如梵高的著名油画《星月夜》便是用钴蓝绘画的蓝色夜空。

（作者单位：中国地质调查局西安矿产资源调查中央）

本文原载于5月30日《中国矿业报》4版

本文来自【矿业界】，仅代表作者不雅观点。
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