“钴”是一种什么金属？它能用于哪些地方？

     钴是一种重要的战略金属，钴及其合金在电机、机械、化工、航空航天等领域有着广泛的应用。制造合金时，钴的含量为75%~80%，化学、电子工业中使用的化合物占20%~25%。镍基耐高温合金或含钴合金钢可以作为燃气轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导d组件，以及化工设备中的各种高负荷耐热部件，以及原子能工业的重要金属材料。能够耐高温、硬研磨的钴基耐磨合金用于制造采掘设备、航海柴油机、航空发动器排气阀等。此外，钴也可以和碳化钨一起生产硬质合金。钴系永磁合金的重要组成成分之一，其磁力线密度较高，阿尼科系高导磁率合金钴含量占钴25%。低膨胀系数合金也是钴的理想材料。

     例如，含有17%、29%、53%、0.2%的钴合金，其膨胀系数与玻璃相同，可熔焊在玻璃中，用于电器、无线电、照明等。含有钴的蓝色玻璃具有很高的红透性，用于火焰分析。含有钴的玻璃也用于光学滤镜和眼科学治疗装置，钴也可以作为玻璃去色剂。氧化钴是一种釉面颜料，加入5%氧化钴，制成深蓝色。加入钴后，陶瓷中和黄色变为白色，得到了优质的白色制品。各种有机酸钴盐作为聚合物合成催化剂。例如，乙酸钴作为人造纤维催化剂，萘酸钴作为涂料干燥剂，Co-Mo-Al催化剂用于加氢和脱硫。

    钴盐是人体必需的微量元素之一。缺钴会导致牛、羊食欲下降、发育迟缓和减少奶量。含有钴的维他命2能够预防人类恶性贫血病。能发出γ射线的同位素60 Co，可用于物理化学研究和医学。手术也使用钴。

钴在地壳中的平均含量为0.001%（质量），海洋中钴总量约23亿吨，自然界已知含钴矿物近百种，但没有单独的钴矿物，大多伴生于镍、铜、铁、铅、锌、银、锰、等硫化物矿床中，且含钴量较低。全世界已探明钴金属储量148万吨，中国已探明钴金属储量仅47万吨。分布于全国24个省（区），其中主要有甘肃、青海、山东、云南、湖北、青海、河北和山西。这七个省的合计储量占全国总保有储量的71%，其中以甘肃储量最多，占全国的28%。此外，安徽、四川、新疆等省（区）也有一定的储量。世界钴产量1986年达到顶峰3万吨，以后不断下降，到1989年只有2.5万吨左右。扎伊尔和赞比亚是最大的钴生产国，其产量约占世界总产量的70%。

自然界中已发现的钴矿物和含钴矿物共百余种，分属于单质、碳化物、氮化物、磷化物和硅磷化物、砷化物和硫砷化物、锑化物和硫锑化物、碲化物和硒碲化物、硫化物、硒化物、氧化物、氢氧化物和含水氧化物氢氧化物、砷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等14大类。其中以硫化物、砷化物和硫砷化物最多，主要的钴矿物为：硫钴矿（Co₃S₄）、纤维柱石（CuCo₂S₄）、辉砷钴矿（CoAsS）、砷钴矿（CoAs₂）、钴华（3CoO·As₂O₅·8H₂O）等。自然界中钴的存在形式有三种：①独立钴矿物，②呈类质同象或包裹体存在于某一矿物中，③呈吸附形式存在于某些矿物表面，其中以第二种存在形式最为普遍。以类质同象或显微包裹体存在于辉石、橄榄石、磁铁矿和铬铁矿中的钴不能利用，而赋存于黄铁矿和磁黄铁矿中者则可以利用。铁矿石中以类质同象或显微包裹体存在于硫化物和硫砷化物矿物中的钴，需加设浮选流程才能加以回收，而在铜镍矿中则无需为它们加设另外的选矿流程，它们是和镍一同选出来并从冶炼镍的炉渣中回收的，所以从炉渣中提取钴的生产成本较低。呈吸附形式存在的钴，不能为工业所利用。世界大洋底锰结核中含钴比较丰富，或许成为下个世纪生产钴的主要矿物原料。

2004年，世界钴开采量为52400吨， 其中，刚果开采16000吨，赞比亚10000吨，澳大利亚6700吨，加拿大5200吨，俄罗斯4700吨。中国已探明的钴储量最大的是甘肃金川硫化镍矿中伴生的钴。云南的硅酸镍矿以及四川、山东、湖北、山西、广东等地的黄铁矿中也含有钴。中国钴金属资源量约为140万t，绝大多数为伴生资源，单独的钴矿床极少。中国钴矿品位较低，均作为矿山副产品回收，生产过程中由于品位低、生产工艺复杂，因此金属回收率低、生产成本高。1996年中国钴金属产量（钴含量）229t，钴硫精矿产量（钴含量）192t，氧化钴638t。2005年前后中国钴的年消费量稳定在1200t左右，国内钴产量包括氧化钴折算为钴每年总计约600～700t，国内钴产量尚不能满足国内需求，每年约有半数需进口。 元素在太阳中的含量4(ppm)元素在海水中的含量0.0000069(ppm)地壳中含量20(ppm)

由于钴具有不可替代的物理、化学性能，应用领域非常广泛，包括可充电电池材料、超硬耐热硬质合金、石化催化剂、陶瓷色釉料、磁性材料、饲料添加剂、医药品等行业。虽然钴是小金属，但是钴产品已经大量用于我们的日常生活，例如：我们日常用的手机锂离子电池里有5-10克钴；（注：锂离子电池是日本索尼公司于1990年发明的，于本世纪初开始大量进行入商业生产，目前锂离子电池所消耗的钴已经占全球消费量的近40%，是钴的第一大用途。）人体中也含有微量的钴，如果缺乏钴元素，人体会得病，一般表现是贫血。大家熟知的维生素B12中就有钴元素；

除了人们日常生活中的用到钴外，钴在工业领域也有重要的用途。金属钴主要用于制备合金。钴基合金是钴和铬、钨、铁、镍组中的一种或几种制成的合金的总称。

硬质合金及超级硬质合金中所消耗的钴在锂离子电池发明以前一直是钴的第一大用途，目前是第二大用途，约占钴消耗量的20%。含有一定量钴的刀具钢可以显著地提高钢的耐磨性和切削性能，钴将合金组成中其它金属碳化物晶粒结合在一起，使合金具更高的韧性，并减少对冲击的敏感性能，这种合金熔焊在零件表面，可使零件的寿命提高3-7倍。含钴50%以上的司太立特硬质合金即使加热到1000℃也不会失去其原有的硬度；在温度在1038℃以上时，钴基合金的优越性就显露无遗，特别适合用于制造高效率的高温发动机，因此钴基合金在航空航天技术中有最广泛的应用。在航空涡轮发动机的结构材料使用含20%-27%铬的钴基合金，可以不要保护覆层就能使材料具有高抗氧化性。核反应堆供热汞作使热介质的涡轮发电机可以不检修而连续运转一年以上；

钴是磁化一次就能保持磁性的少数金属之一。在热作用下，失去磁性的温度叫居里点，铁的居里点为769℃，镍为358℃，钴可达1150℃。含有60%钴的磁性钢比一般磁性钢的矫顽磁力提高2.5倍。在振动下，一般磁性钢失去差不多1/3的磁性，而钴钢仅失去2%-3.5%的磁性。由于钴优越的磁特性，被大量应用于磁性材料制造，例如：扬声器。

钴还作为催化剂应用于石油化工行业，作为粘合剂应用于橡胶轮胎行业。

综上所述，钴虽然是小金属，其广泛的用途却不可小视。特别是因其在航空航天等军工领域有着不可替代的作用，所以美国、日本、俄罗斯等国家都把钴作为重要的战略储备物资，中国近年也开始建立了自己的钴储备。随着钴在锂离子电池中的大量应用，其特殊的战略地位更加凸显。

四、钴的加工史

目前，自然界中已发现的钴矿物和含钴矿物共百余种，分属于单质、碳化物、氮化物、磷化物和硅磷化物、砷化物和硫砷化物、锑化物和硫锑化物、碲化物和硒碲化物、硫化物、硒化物、氧化物、氢氧化物和含水氧化物氢氧化物、砷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等14大类。德国和挪威最早生产了少量的钴，1874年开发了新喀里多尼亚的氧化钴矿。1903年加拿大安大略北部的银钴矿和砷钴矿（方钴矿）开始生产，使钴的世界产量由1904年的16t猛增至1909年的1553t。1920年刚果（金）加丹加省的铜钴矿带开发后，钴产量一直居世界首位。非洲另一个国家摩洛哥也在用砷钴矿生产钴。这段时期以火法生产钴为主。此后，第二次世界大战前夕，芬兰从含钴黄铁矿烧渣中提钴，战后送至西德氯化焙烧处理，直到1968年才建立起科科拉钴厂。日本、法国、比利时有规模较大的钴精炼厂，分别处理菲律宾、澳大利亚、摩洛哥、赞比亚的富钴中间产物。

与上述国家相比，中国的钴工业起步较晚。1952年，江西省南昌市五金矿业公司用简易鼓风炉熔炼钴土矿产出钴铁。1956年按此工艺建设了江西冶炼厂，产出的钴铁送至上海三英电冶厂（上海冶炼厂前身）处理。广东梅县也用同样工艺从钴土矿熔炼出钴铁送潮州冶炼厂处理生产工业氧化钴。1954年，沈阳冶炼厂以湿法炼锌钴渣为原料产出首批电钴，拉开了中国电钴生产的序幕，沈阳冶炼厂锌系统采用黄药法除钴产出黄原酸钴渣，该厂以此钴渣为原料，通过还原溶解、氧化沉钴产出含Co 30%～40％的氢氧化钴，然后再经干燥、焙烧、电炉还原熔炼成粗金属钴，最后用电解精炼法得到电钴。1958年，赣州钴冶炼厂从当地的钴土矿中生产出氧化钴。由于当地钴土矿资源分散，无法大规模开采，在冶金工业部安排下，赣州钴冶炼厂于1960年开始处理从摩洛哥进口的砷钴矿，这是中国用进口钴原料生产钴的开始。1966年，葫芦岛锌厂首家建成了从钴硫精矿中回收钴的车间,以后又陆续建成了南京钢铁厂钴车间，淄博钴冶炼厂，湖北光化磷肥厂的钴车间。

近年来，因其环保、节能、成本等原因，湿法提取工艺已成为生产钴的主要方法。中国各钴加工厂主要从非洲进口氧化铜钴混合矿，采取湿法提取工艺生产钴产品。1992年，中国开放了钴产业，外资、民营资本都可以进入。摆脱了所有制的桎梏，又恰逢20世纪未21世纪初锂离子电池的爆炸式增长的机遇，中国一批钴企业获得了惊人的发展。目前中国的钴产能已经突破2万吨/年，成为全球最大的钴生产国家。金川有色金属公司的钴产量已经达到6000吨/年，成为中国最大的钴生产基地，浙江华友钴业股份有限公司产量已经达到4000吨/年，是中国第二大钴加工企业。北京当升科技股份有限（生产钴酸锂为主）、深圳格林美科技股份有限公司（生产钴粉为主）这二家生产钴新材料的企业已经分别于2010年和2009年在中国深圳交易所上市。一大批钴生产企业，如金川，华友、凯力克、巴莫、瑞翔等均在做上市的准备。但老一代的钴加工厂除金川公司得到了发展外，大部份已经不再生产钴或产量很小了。

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