奇妙的化学元素-钴
钴[gǔ],元素符号Co,是一种表面略带粉红色的银白色铁磁性金属,位于元素周期表第4周期第Ⅷ族,原子序数27,原子量58.9332,密排六方晶体,常用价数为+2和+3。钴是有光泽的钢灰色金属,较硬而脆,具有铁磁性,加热到1150℃时磁性消失。钴的价数为+2和+3。常温下不与水反应,在潮湿空气中也很稳定。在空气中加热到300℃以上被氧化生成CoO,白热时燃烧为Co3O4。用氢还原制成的细小金属钴粉在空气中能自燃,生成氧化钴。 钴是生产耐热合金、硬质合金、耐蚀合金、磁性合金及各种钴盐的重要原料。
钴在早期中国就已为人所知,并用于陶器釉料,古希腊和古罗马人则利用其化合物制造
彩色玻璃
呈现出美丽的深蓝色。中国唐代彩瓷的蓝色也是由于钴化合物的存在。
钴矿
CoAsS 是中世纪欧洲人对它的称呼,最早出现于 16 世纪
捷克共和国
德国
矿物学家
在阿格里科拉的著作中,这个词原本是德语的“恶魔”的意思。这可能是因为当时人们认为这种矿石毫无用处,而钴矿中含有砷,对工人的健康有害,所以才使用这种词。如今,钴的拉丁名和元素符号Co,都来自德语单词“恶魔”,这源于当时人们对新事物缺乏了解。1753年,瑞典化学家格哈德·勃兰特(G.)从钴矿中分离出一种浅玫瑰色的灰色金属,这是比较纯净的金属钴。因此,勃兰特被认为是钴的发现者。1780年,瑞典化学家伯格曼(T.)制得了纯钴,并确定钴是金属元素。1789年,拉瓦锡首次将其列入元素周期表。
德国和挪威首先生产了少量的钴,并于 1874 年开发出
新喀里多尼亚
氧化钴矿。1903年,加拿大安大略省北部的银钴矿和砷钴矿(
方钴矿
)开始生产,导致世界钴产量从1904年的16吨猛增至1909年的1553吨。
加丹加
该省铜钴矿带开发后,钴产量一直居世界首位。摩洛哥利用砷钴矿生产钴,这一时期生产钴的主要方法是火法冶金。此后,二战前夕,芬兰从含钴黄铁矿渣中提取钴,战后运往西德进行氯化焙烧。直到1968年,科科拉钴厂才成立。日本、法国、
比利时
菲律宾、澳大利亚、摩洛哥、赞比亚等国均建有加工富钴中间体的大型钴冶炼厂,这种在富钴国家进行粗炼、在钴使用发达工业国家进行精炼的钴冶金模式至今仍占据主导地位,钴资源丰富的国家也相应建立了大型成套钴冶金工厂。
湿法
已成为提取钴的主要方法。
与世界相比,我国钴工业起步较晚,1952年,江西南昌市五金矿山公司用简易高炉冶炼钴矿,生产出钴铁。1954年,沈阳冶炼厂以湿法炼锌钴渣为原料,生产出第一批电解钴,揭开了我国电解钴生产的序幕。沈阳冶炼厂锌系统采用黄药法除钴,生产出黄药钴渣。该厂以此钴渣为原料,经钴的还原溶解和氧化沉淀,生成含Co30%~40%的氢氧化钴,再经干燥、焙烧,经电炉还原冶炼为粗金属钴,最后经电解精炼,得到电解钴。
计算机和飞机中的钴
钴是一种银白色金属,具有很强的磁力(很容易被磁铁吸引)。计算机硬盘和其他材料使用大量钴,主要是因为它具有很强的磁性。
由钴、镍、铬、钼等组成的合金在高温下也非常坚固,用于飞机和燃气轮机。
钴化合物的多种颜色
人类自公元前 2000 年开始使用含钴化合物的颜料。钴彩玻璃中美丽的蓝色颜料是由钴和铝的氧化物组成的,是最具代表性的颜料之一。钴化合物一般颜色非常鲜艳。
氯化钴不溶于水时呈蓝色,溶于水时呈粉色或红色。食用干燥剂硅胶中加入氯化钴,无水时呈蓝色,吸水后变成粉色。
钴染色玻璃。当钴化合物添加到玻璃中时,玻璃会变成硅酸钴,这种颜色具有非常漂亮的蓝色。“钴蓝”颜色经常用于玻璃和陶瓷的上釉。
理发剪。钴一般不直接使用,多是加入铁等元素制成合金后使用。加有钴的钢不易生锈,延展性强,常用于制作理发剪等工具。
全球钴行业主要集中在嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源等矿业巨头手中,预计三大矿业巨头2019年将占据全球钴供应量的60%以上,行业集中度很高。嘉能可作为行业巨头,拥有全球30%的钴储量,拥有绝对的定价权。
嘉能可矿山产量为全球第一,2018年产量为2.73万吨,占全球的20%。该矿山于2019年12月正式关闭,减产部分原因是其子公司KCC产能增加,约1.6万吨。该公司下调了2020-22年产量指引,全年产量下降逾1万吨。同时,由于KCC产品中铀含量超标,产销严重不足,能否实现产销平稳仍存在很大不确定性。
需求端:2020-2021年是5G手机渗透率快速提升的年份,主要受4G换机潮带来的消费拉动,电池容量带来的需求是亮点。
动力电池仍为最大增长点,根据最新规划,中国到2025年将实现新能源汽车产销率25%,总产销500万辆。以目前特斯拉汽车单车平均钴消耗量8kg计算,保守钴需求量约2万吨(三元占50-60%)。德国计划在2021年至2025年提高新能源汽车补贴,售价不超过4万欧元的新能源汽车补贴增加50%,售价不超过6.5万欧元的新能源汽车补贴增加25%。新能源行业渗透率有望进一步加速。