我国钴资源产业发展现状、问题与对策丨中国工程科学

我国钴资源产业发展现状、问题与对策丨中国工程科学

本文摘自中国工程院学报《中国工程科学》2024年第3期

作者：段军、徐刚、唐中立、严海清、刘俊泰、陈阳阳、刘琪

来源:我国钴资源产业发展现状、问题及对策[J].中国工程科学学报,2024,26(3):98-107。

编者注

钴金属是新能源产业发展的必备材料，钴金属因具有良好的耐高温、耐腐蚀、铁磁性、延展性等特点，被广泛应用于航空航天、机械制造、电子电气、化工、陶瓷等工业领域。

中国工程院唐忠礼院士课题组在中国工程院刊《中国工程科学》2024年第3期发表题为《我国钴资源产业发展现状、问题与对策》的文章，文章通过分析全球及国内钴资源禀赋、钴精矿、精炼钴供需情况以及钴资源产业政策表明，我国钴资源产业发展中存在的问题如下：我国钴矿资源极其匮乏，但却是全球最大的精炼钴生产国和消费国；其极高的对外依存度、不可替代的单一进口源等因素综合作用，使我国钴资源安全面临重大风险。针对以上问题，提出以下钴资源安全对策：加强我国钴矿资源储备，有效增加储量；拓展多元化钴资源进口渠道，确保稳定获取海外钴资源；落实支持政策，帮助海外中资企业实现钴资源稳定产出；建立钴资源储备体系，提高钴资源保障能力；提高钴资源综合利用技术水平，增加钴资源可利用量；重视对海底铁锰结核（结壳）等潜在钴资源开采方式研究。

1. 简介

钴金属因具有良好的耐高温、耐腐蚀、铁磁性及延展性等特性，被广泛应用于航空航天、机械制造、电子电气、化工、陶瓷等工业领域。高品位的矿石称为钴精矿，钴精矿经过加工制成钴中间体或直接制成氯化钴、硫酸钴等钴盐产品称为精钴，可制成氧化钴、钴粉及电解钴等产品。金属钴、钴粉主要用于高温合金、硬质合金、催化剂及磁性材料等；四氧化三钴主要用于电脑、通讯、消费电子产品等；硫酸钴主要用于动力锂电池领域（3C产品）。 3C锂电池正极材料主要为钴酸锂，主要应用于手机、笔记本电脑、数码电子产品等便携式电子产品；动力锂电池正极材料主要为三元材料（如镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂）、磷酸铁锂等，主要应用于新能源电动汽车。钴对于保证锂电池的耐久性和安全性至关重要，是实现向新能源转型的重要战略金属。

我国钴资源储量极其有限，作为全球最大的钴消费国，我国每年需进口大量钴原料，进口渠道有限。随着国际钴价飙升、进口成本不断增加，我国钴资源供应链面临严峻挑战。加之美国《降低通胀法案》、欧盟《关键原材料法案》等政策的实施，使得我国钴资源产业供需形成竞争关系，全球钴供应链的不稳定性和不确定性加大了我国化解钴资源风险、保障钴原料供应、确保国内钴资源产业稳定可持续发展刻不容缓。

针对以上问题，本文总结了全球及国内钴资源产业发展现状及趋势，分析了我国钴资源产业发展面临的问题，并提出了保障我国钴资源产业发展的对策建议。

2. 全球钴资源产业发展现状及趋势

1. 全球钴资源禀赋

世界钴资源较为丰富，潜在资源量较大，可以保障全球经济发展对钴的需求。根据美国地质调查局的数据，截至2022年，全球钴资源储量约8.3×106 t，其中，刚果民主共和国钴资源储量为4×106 t，约占世界钴资源总量的48%，其次是澳大利亚、印尼、古巴、菲律宾等国（见表1）。此外，多金属结核（结壳）中已发现超过1.2×108 t的钴资源，但目前无法利用。

表1 全球钴资源产量及储量分布

陆地钴矿床类型主要有：沉积岩型铜钴矿床、红土型镍钴矿床、岩浆型镍钴硫化物矿床、热液脉型钴矿床。沉积岩型铜钴矿床中的钴资源量占全球钴资源量的41%，主要集中在中非新元古代铜矿带，从赞比亚中部向西南延伸至刚果民主共和国。主要铜钴矿山规模大、品位高，包括Tenke（TFM）、KFM等。红土型镍钴矿床占全球钴资源量的36%，主要分布在23.6°N至23.6°S之间。在平均气温23°的热带地区，包括新喀里多尼亚、印尼、菲律宾等国家，主要的富钴矿物是钴矿、含镍钴矿和含钴氢氧化铁，平均钴品位0.06%~0.09%；岩浆型镍钴矿床占世界钴资源的15%，钴大部分富集在镍黄铁矿中，该类型矿床中钴含量与镍品位密切相关，镍品位越高钴含量越高，含量越高钴含量也越高；热液脉型钴矿床占世界钴资源的2%，目前仅布阿泽尔地区超大型钴（镍金）矿床以钴为主开采。矿体位于蛇纹岩与中酸性侵入岩接触带，含钴矿物主要为镍钴砷矿物，钴品位在1.0%~1.6%，最高达18%。

（二）钴资源生产

1. 钴精矿供应概况

2022年全球钴金属产量为1.9×105吨，钴精矿主要供应国包括刚果民主共和国（73%）、印度尼西亚（5%）、澳大利亚（3%）、菲律宾（3%）等（见图1）。刚果民主共和国占据全球钴供应主导地位，2022年钴产量为1.3×105吨。刚果民主共和国主要钴精矿生产商有嘉能可斯特拉塔有限公司、洛阳栾川钼业有限公司（以下简称洛阳钼业）等。嘉能可斯特拉塔有限公司拥有两座世界级铜钴矿山，2022年钴总产量为4.9×104吨。洛阳钼业拥有两座新兴世界级铜钴矿山TFM和KFM。2022年TFM钴产量为2.03×104吨，占全球钴产量的10%。

图1 2022年全球钴供应概况

2022年印尼以钴产量1×104t成为第二大钴生产国，超过澳大利亚、菲律宾、古巴等主要钴生产国。随着红土镍矿湿法冶金的不断发展，高压酸浸工艺（HPAL）成为处理低品位红土镍钴矿的主流技术路线，宁波利勤资源科技发展有限公司红土镍矿湿法冶金项目（OBI项目）是印尼第一个投产的HPAL项目，产量为2800t；华友钴业股份有限公司华越镍钴项目是第二个投产的HPAL项目，2022年钴产量为2400t；格林美股份有限公司青梅邦高压酸浸项目将于2022年8月投产，投产后钴产量将达到1600吨。随着印尼镍钴化合物生产线的逐步投产，红土镍钴矿有望成为未来钴供应增长最快的原料来源（见表2）。

表2：2021年至2025年全球主要钴增量项目

2. 精炼钴供应概况

2022年全球精炼钴供应量为1.65×105t，同比增长1.2×104t。作为全球精炼钴主要供应国，2022年我国精炼钴（包括电解钴、钴粉、钴盐等）总体产量约为1.45×105t，占全球精炼钴供应量的76%。精炼钴化学品（硫酸钴等盐）越来越多地用于制造锂电池，2022年精炼钴化学品占精炼钴1.45×105t。2022年我国精炼钴化学品产量占全球精炼钴化学品供应量的91%；其他国家主要生产精炼钴金属产品，占金属钴供应量的66%。其他主要精炼钴供应国包括芬兰、加拿大、挪威和澳大利亚（见表3）。

表 3 全球精炼钴产量占比

（三）精炼钴消费及需求

2015年至2020年，全球钴需求量从2015年的不足1×105吨增长至2020年的1.43×105吨，年复合增长率为9.2%。2020年疫情对大部分钴应用行业影响显著，全球经济复苏的影响使得需求增长放缓甚至停滞。随着锂电池市场的快速增长，2021年钴需求量升至1.75×105吨，较2020年增加3.16×104吨。钴需求量增至1.87×105吨，较2021年增加1.2×104吨。如前所述，钴金属主要用于锂电池、合金、磁性材料等行业。随着第五代移动通信（5G）技术和新能源汽车行业的快速发展，电池行业对钴的使用量已经超过高温合金行业：2022年锂电池中钴消费量将占钴总需求的70%（见图2）。

图2 2022年钴应用概况

1. 新能源电动汽车市场

2021年全球新能源汽车（纯电动与混合动力汽车之和）销量增加340万辆至670万辆，同比增长102%。2022年全球电动汽车销量增加380万辆至1030万辆。全球三大新能源电动汽车市场为中国、欧洲和北美（见图3）。电动汽车行业已成为全球最大的钴消费行业，占钴总消费量的40%（见图2）。占比持续上升，2022年新能源电动汽车行业钴需求量将达7.4×104 t，较2021年（5.6×104 t）增长33%。

图3 2019年至2022年全球电动汽车销量

2.便携式电子产品

随着5G技术产品的出现、智能手机的更新换代，以及增强现实（AR）设备、虚拟现实（VR）设备、无人机等新兴电子产品在医疗、娱乐、安防等领域的广泛应用，便携式电子产品的需求量呈现稳步增长。2020年，笔记本电脑、平板电脑等便携式设备的购买量大幅增加。

钴对便携式电子行业发展至关重要，77%的便携式电子产品需要钴酸锂（LCO）作为锂电池正极材料，2021年便携式电子产品的钴需求量占钴总需求量的31%，共计5.2×104吨。其中手机是最大的应用市场，2021年手机市场钴需求量约2.6×104吨，同比增长12%。第二大市场是笔记本电脑和平板电脑，2021年钴需求量达到2.6×104吨。需求量为1.6×104吨，同比增长约1200吨。此外，无人机在娱乐、工业和军事领域的应用日益广泛，占2021年锂离子电池钴需求增长的5%。2022年，便携式电子产品需求继续下降，不再是钴需求的最大推动力。根据IDC的电子产品消费数据，2022年全球智能手机出货量将同比下降11.3%，笔记本和平板电脑市场也将面临压力。

3.工业应用

工业应用占2021年钴总需求的25%，包括各种金属和化工产品应用。金属应用包括硬质合金、高温合金和钐钴磁铁；化工应用包括颜料、催化剂、轮胎、油墨和干燥剂。2021年，金属应用需求占工业应用总需求的57%。硬质合金是钴金属应用最大的行业，占2021年工业金属应用的37%。聚酯产品是钴化工应用的最大消费者。（2021年占工业化工应用的31%），其次是陶瓷和染料（占工业化工应用的28%）。2022年，钴的工业应用占钴总需求的28%，占2.年需求增长的贡献率为6%（约1,300吨）。

（四）主要国家钴产业政策

1. 美国通胀削减法案

2022年8月，美国政府通过《削减通胀法案》，规定电池中一定比例的关键矿物材料必须在美国或与其有自贸协定的国家开采或加工，才能享受相应的优惠政策，电池不得含有由外国关注实体（FEOC）制造或组装的零部件，以及由外国关注实体开采、加工或回收的关键矿产。2023年12月，美国能源部澄清，外国关注实体涵盖的国家包括中国、俄罗斯、朝鲜和伊朗。

目前，美国已与20个国家签署了全面自由贸易协定，其中包括澳大利亚、巴西、加拿大等，美国财政部和国税局提议将更多国家纳入自由贸易协定伙伴范围。日本签署了《关键矿产协议》，其中包括“确保关键矿产自由贸易”的强制性义务。《通胀降低法案》或将重塑全球钴供应链。目前未被列入《通胀降低法案》合规国家名单的全球主要钴生产国为刚果民主共和国、印尼、马达加斯加和菲律宾（2022年这些国家的钴矿开采总量占全球钴产量的82%）。2023年1月，美国与刚果民主共和国和赞比亚签署了《关于遵守关键矿产协议》的协议。因此，长期来看，美国或其他合规国家的精炼钴原料仍需来自这些国家。

2. 欧盟关键原材料法规

考虑到美国《降低通胀法案》颁布可能导致电池投资者迁往美国，欧盟于2023年3月出台《关键原材料法案》，承诺未来10年大幅增加关键原材料的开采和矿物加工，发展欧洲清洁能源经济，减少对中国的依赖。《关键原材料法案》的目标是到2030年，欧洲采矿业至少满足欧盟每年战略原材料消耗的10%，至少满足其加工矿物需求的40%，至少15%的矿物材料来自欧洲境内回收，来自非欧盟国家的关键原材料比例不超过65%。钴与其他重要电池金属一起被列为关键战略原材料。为实现《关键原材料法案》设定的目标，欧盟将加大对精炼钴的投入，而精炼钴矿的原料将依赖来自刚果民主共和国的供应。

3. 加拿大政府资金支持关键矿产行业

2023年11月，加拿大能源和自然资源部宣布将在7年内提供高达15亿美元的资金，支持开发“战略性”基础设施项目，以实现关键矿产的可持续生产，并将资源与市场连接起来。加拿大将支持美国推动电动汽车行业的发展，并将制造、炼油和采矿业迁回北美。

3、我国钴资源产业发展现状及趋势

1、我国钴资源禀赋

截止2022年，我国已探明钴资源量为1.4×105t，仅占世界钴资源量的1.7%，我国钴矿特点为：富矿少，贫矿多，独立钴矿床少，主要伴生于其他矿物中，含钴矿床类型主要有：岩浆型镍钴硫化物矿床、热液型和火山型钴多金属矿床、沉积岩型铜钴矿床，目前，我国可利用的钴金属全部来自岩浆型镍钴矿床，且回收率不足20%。以上三类钴矿床分布情况见表4。

表4 我国主要钴矿床分布

（1）岩浆型镍钴矿床。位于华北克拉通南缘的金川铜镍硫化物矿床是我国最大的钴矿床，伴生钴品位为0.05%~0.11%，金属量约1.6×105 t，产量为104.5万吨；位于中亚造山带南缘的图拉尔根、西黄山、东黄山、红旗岭等地铜镍矿床钴品位为0.03%~0.05%，金属量约1×104∼2×104 t；东昆仑造山带夏日哈木铜镍矿床钴品位约0.03%，金属量约4.3×104 t。此外，大量钴还与岩浆型钒钛磁铁矿矿床伴生，如攀枝花钒钛磁铁矿矿床中钴品位为0.01%∼0.02%，金属量约2×104 t。

（2）热液型、火山型钴多金属矿床。青海德尔尼铜钴矿为产于蛇绿岩中的块状硫化物矿床，该矿床为大型铜钴矿，钴品位约0.1%，金属量约3×104t。此外，还有大量钴伴生于夕卡岩型和氧化铁铜金（IOCG）型矿床中，占全国钴资源量的16%。

（3）沉积岩型铜钴矿床。辽吉裂谷地区已发现大、中、小型铜钴矿床10余处，其中大横路铜矿床钴品位0.04%，金属含量>2×104 t，矿床尚未开发，其成因尚有争议。

（二）我国钴资源生产及需求情况

1. 钴精矿供应概况

钴原料供应方面，2008年以来，国内钴需求快速增长，国际钴价飙升，刺激国内矿山扩大开采，2016年国内钴产量创7700吨历史新高；2016年以后，进口原料成本低于国内矿山产钴量，产量稳步下降，近年来国内钴产量稳定在2200吨左右。

2013年，刚果民主共和国实施禁矿令，限制原料出口，导致我国钴矿进口量同比减少，钴湿法冶金中间品进口量增加。2022年我国进口钴湿法冶金中间品3.466×105t，钴矿及其精矿2.62×104t，其他钴锍及冶炼钴得到的中间品1.1×104t，未锻造钴2700t，锻造钴及钴制品1000t。2022年我国年进口钴金属约1.13×105t，是国内钴产品企业原料主要来源。此外，随着二次资源回收行业的发展，2022年我国再生钴金属产量约2.7×104t，主要原料为废旧三元锂电池、钴酸锂电池以及锂电池生产过程中产生的边角料、下脚料。

2. 精炼钴产量及需求概况

2022年我国精炼钴总产量（包括电解钴、钴粉、钴盐等，折算成金属含量）约1.45×105t，国内钴产品消费量约1.41×105t，约4000t钴产品出口，其中锂电池是钴产品最大的终端消费领域。2022年我国四氧化三钴（钴酸锂前驱体）产量6.7×104t，硫酸钴（三元锂电池材料前驱体）产量8.7×104t，金属钴总消费量约1.25×104t。

钴粉（电解钴、电解钴）除了用于锂电池外，还用于生产硬质合金、磁性材料、钴化合物、催化剂等。随着装备制造、信息技术等高新技术产业持续向好发展，我国硬质合金行业正向高质量稳步发展。据上海有色金属网统计，我国硬质合金产量由2010年的2.2×104t增长到2022年的4.9×104t（消耗钴粉约5000t）。另外，2022年我国钐钴磁铁产量约3000吨，消耗钴粉约1500吨；其他消耗及库存钴约9500吨。

四、我国钴资源行业存在的问题

1. 钴资源储量极低

我国钴资源极其稀缺，截至2022年底，我国钴资源探明可采储量仅占世界钴储量的1.7%，我国已知钴矿150处，分布在24个省区，储量超过2×104吨的有甘肃金川铜镍硫化物矿床、青海德尔尼铜钴矿床、吉林大横路铜钴矿床，钴储量达104吨。对我国58处钴储量超过1000吨的矿床统计结果显示，钴平均品位仅为0.02%，伴生钴品位低，钴精矿回收率低，生产成本高。总体来看，我国钴矿资源不足，具有分布区域广、伴生矿物多、矿床规模小、品位低、分选难度大的特点。

（二）不能满足新能源产业发展的需要

2015年至2019年，我国新能源汽车年销量从20万辆增长至120万辆，占同期全球销量的46%。2021年，我国新能源汽车销量达到350万辆，销量快速增长。一大因素是微型电动车凭借价格优势，市场迅速爆发。2022年，我国继续领跑全球电动车市场，销量突破600万辆（见图3），占全球总增长的75%，同比增长2021年1.3%。我国新能源汽车出口也在快速增长，国际对我国电动汽车的需求大幅增加。2021年我国前十款新能源汽车车型中有五款采用磷酸铁锂电池。该电池比三元锂电池便宜，但续航能力和性能相对较差。三元锂电池凭借优越的能量密度、性能和可回收性在电动汽车领域占据主导地位。为了追求更高的能量密度，进一步提高车辆的续航里程和性能，三元锂电池将向能量密集型的高镍低钴材料发展。虽然高镍电池的钴用量有所减少，但钴仍然是稳定性和安全性的关键材料。由于整个电动汽车行业的支持，对钴的需求将保持强劲。年增长率为。

3. 对外依存度过高 安全隐患较大

我国尽管本身钴资源就不足，但却是全球最大的精炼钴生产国和消费国。2022年我国钴产量仅为2200t，累计消耗钴资源约1.41×105t，国外依存度高达98%。2001年至2021年，我国钴精矿、湿法冶金钴中间体等原料进口量合计达1.495×106t，其中83.4%的钴精矿和96%的湿法冶金中间体来自刚果民主共和国。极高的对外依存度和不可替代的单一进口源，构成了我国稀缺战略金属资源难以稳定和维持供应链上的最大隐患。一旦供应链出现不可抗力事件或者地缘政治变化，很可能造成我国钴资源出现暂时的短缺或中断。

（四）钴产业链亟待完善

刚果金生产全球73%的原钴，中国生产全球76%的精钴。刚果金的矿业公司生产出半成品粗钴氢氧化物，然后由国际金属贸易商进行交易。钴公司通过运输公司将钴原料从刚果金经南非德班港运到中国港口，锂电池制造商再从国内钴冶炼生产商处购买。钴行业形成了“刚果金钴资源-中国钴冶炼”的产业格局。

在钴资源产业链中，由于冶炼扩产相对容易，上游资源对钴的供给有较强的约束，而下游的市场前景和技术发展对钴的需求有重要影响。我国是全球最大的钴原料生产国，中国是最大的钴进口国，也是最大的钴精炼产品生产国和出口国。钴资源的稀缺性和巨大的冶炼加工能力意味着我国在钴市场上没有定价权，因此我国钴产业链的整合水平有待提高。作为全球最大的钴盐加工中心和需求中心，我国亟待建立自己的钴市场定价权。

五、我国钴资源产业保障措施

1、加强国内钴资源有效增量

与世界上主要的钴矿石类型不同，我所在国家的钴矿床主要是岩浆镍铜矿矿床，占我国家的钴储量的45％，我的国家需要加深对镍的研究。 沉积物的深处，中亚造山带的南部边缘以及的造山带，以确保目前有效增加我所在国家的钴资源，大量的铜 - 铜矿是在诸如之类的大量铜管中，我们应该在类似的- of of of of of 。在我国的耳朵铜矿沉积物。此外，在我国的造山带中广泛分布的蛇状石带为水热钴沉积物的形成提供了可能性。 - 衍生的橄榄石。

（ii）加强外国钴资源的安全性

1.多元化的钴资源进口渠道

扩大和稳定海外钴资源的供应对于我国家的钴资源安全至关重要开源。 。这很大程度上是由于中国公司在高压酸浸技术方面的突破以及中国为印度尼西亚新兴的钴资源慈善市场提供了足够的资源。 2022年2月，欧洲和美国对俄罗斯的钴出口施加了制裁，这减少了俄罗斯出售给我国家的钴。

2.帮助海外中国公司实现稳定的产出

Co.，Ltd。是世界第二大钴生产商，预计 Co.，Ltd。将拥有6×104 t/a的钴生产能力。国际资源有限公司，有限公司等。随着中国企业在供应国家的发展，从事钴资源开发的中国企业的运作在一定程度上保证了海外的钴资源。外国钴资源的供应和运输安全。

3.建立钴资源储备系统

在2022年，我国家的钴产量将为1.45×105 t，占世界总钴矿的75％，而我国家的国内钴消耗量仅为6.8×104 t，仅在大量进口的钴资源中，占地一半的cobal量就占了48％。巴尔特仅在我国家的经济发展中没有发挥作用，但建议在我国的经济发展中发挥战略作用。

（iii）加强钴资源的全面利用

钴矿在挖掘过程中形成大量相对级别的尾矿，在冶炼过程中，含钴的炉灶也形成了大量的炉灶，在冶炼技术和设备水平上的改善，在早期的阶段，钴和奴隶的二级开发也成为现实的次数利用钴资源可以有效地增加可用的钴资源储备，这将有助于满足钴的需求，并促进钴的可持续发展，因此，我的国家应提高钴的恢复率，以优化选择和杂种技术，从而增强“工业合作”的研究和发展技术。

4.强调研究潜在的钴资源

在全球范围内，大量的钴资源位于现代化的铁 - 曼加纳人的结节（地壳），这些结节位于海底以下6,000 m以下投资深海开采与19世纪北美的“淘金热”相媲美。

关于作者

Zheng

中国工程学院院士的人工智能和自动控制工程专家。

主要从事计算机视觉和模式识别，人工智能及其先进计算体系结构的研究。