钴矿

钴矿是用于制造耐热合金硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种盐的重要原料,广泛用于航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业。是一种重要的战略物资。


原料特点
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、砷化物和砷化物、化物和硫锑化物、化物和碲化物、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。  
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,而在镍矿中则无需为它们加设另外的选矿流程,它们是和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,目前不能为工业所利用。世界大洋底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。
单独钴矿床一般分为砷化钴矿床、硫化钴矿床和钴土矿矿床三类。  
钴除单独矿床外,大量分散在夕卡岩型铁矿、磁铁矿、热液多金属矿、各种类型铜矿、沉积钴锰矿、硫化铜镍矿、硅酸镍矿等矿床中,其品位虽低,但规模往往较大,是提取钴的主要来源。综合矿床伴生钴的评价指标尚无统一规定,一般选冶性能好的矿石,含钴品位大于0.01%。钴精矿的品位0.2%便有价值,如果金属矿床规模大、矿石综合回收效果好,钴有多少算多少。  
钴硫精矿按化学成分,精矿分为六个等级,均按干矿品位计算。
我国钴资源
我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。我国钴矿品位较低,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年我国钴金属产量(钴含量)229t,钴硫精矿产量(钴含量)192t,氧化钴638t。近几年我国钴的年消费量稳定在1,200t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。


国际钴资源
刚果(金)东南部加丹加省的鲁苏西露天钴矿是世界产量最大的钴矿,年产4,000吨金属钴。刚果(金)也是世界第一“钴国”,拥有世界钴储量的75%。

钴矿用途与技术经济指标
钴的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。  
钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料。钴作为粉末冶金中的粘结剂能保证硬质合金有一定的韧性。磁性合金是现代化电子和机电工业中不可缺少的材料,用来制造声、光、电和磁等器材的各种元件。钴也是永久磁性合金的重要组成部分。在化学工业中,钴除用于高温合金和防腐合金外,还用于有色玻璃、颜料、珐琅及催化剂、干燥剂等。
近期来自硬质金属部门和超合金方面对钴的需求较为强劲。另外,钴在电池部门消费量增长率最高。国内有关报道讲,钴在蓄电池行业、金刚石工具行业和催化剂行业的应用也将进一步扩大,从而对金属钴的需求呈上升趋势。  
钴矿简史
钴矿物的应用有着悠久的历史,纪元前埃及人就曾使用钴蓝作为陶瓷制品的着色剂,我国从唐朝起也在陶瓷生产中广泛应用钴的化合物作为着色剂。1735年,瑞典化学家布兰特(Brandt)首次分离出钴,1780年伯格曼(Bergman)将钴确定为一种元素。  
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1,553t。
1920年扎伊尔加丹加省的铜钴矿带开发后,钴产量一直居世界首位,摩洛哥用砷钴矿生产钴,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。这种钴资源国的粗炼和用钴的发达工业国的精炼的钴冶金格局至今仍占主要地位。近年来,钴资源丰富国家也相应建立了规模较大的完整的钴冶金工厂。现在,各种湿法冶金已成为提取钴的主要方法。  
与世界相比,我国的钴工业起步较晚。
1952年,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钴渣为原料产出首批电钴,拉开了我国电钴生产的序幕,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Co30%~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,这是我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铁厂钴车间,淄博钴冶炼厂,湖北光化磷肥厂的钴车间。  
甘肃金川、四川会理、吉林磐石铜镍矿开发后,硫化铜镍矿又成为回收钴的重要资源。金川有色金属公司的钴回收包括从镍电解系统净化钴渣中生产电解钴和氧化钴,从转炉渣提钴流程产出的富钴冰铜中生产氧化钴两部分。目前,金川有色金属公司的钴产量已占全国总产量的70%以上,成为我国钴生产的重要基地。
供需现状分析
我国是世界位居美国和日本之后的第三钴消费大国。钴主要应用在硬质合金、陶瓷、磁性材料和充电电池等领域,其次是用于制造高温合金和催化剂等。近几年,随着我国经济快速发展,硬质合金业发展迅速,金属钴粉需求不断上升。另外,蓄电池和磁性材料行业对金属钴粉的需求也快速增长,给金属钴粉市场增添了活力。金刚石工具行业和催化剂行业对金属钴的需求也呈上升趋势。因此,近年来我国钴消费量呈总体快速增大趋势。
在供应方面,从资源储量来看,由于我国的钴矿资源地质勘探工作不够,后备资源严重不足,属紧缺矿种。从生产来看,由于我国钴矿品位较低,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,国内钴矿开采回收率和选冶回收率低、生产成本高,产量一直增长缓慢。另外,我国还从含钴废料中回收一部分钴,
但数量有限。因此,我国钴生产长期不能满足国内市场需求。近年来,国内钴矿(含氧化钴折算为钴)最高年消费量已达到9,000吨以上,而年产量才7,000多吨,缺口达2,000多吨,因此,我国每年均需从国外进口钴以弥补不足。

1995年-2010年钴矿砂及其精矿年度进口统计

2009年钴矿砂及其精矿月度进口统计


 

 

2009年11月份按产销过进口数量

供需趋势分析
钴可供生产能力对需求的保障能力
由于我国钴和镍的产量之间有一定比例,其比值大约为0.045~0.036,因此可以根据镍产量推算钴生产能力。
另一方面,根据钢铁产量以及钢铁产量和钴消费量之间的经验比例关系0.002%,可以推算钴的需求量。据此预测,到2010年我国国内生产的钴仅能满足需求量的40%—50%,因此,国内钴生产量不能满足国内需求,将主要依赖进口。到2020年,钴的需求将在2010年的基础上再增加一倍以上,而同期我国钴矿接替资源将更加紧张,相当大的一部分始建于五六十年代的骨干矿山资源日趋枯竭,生产能力锐减,因此2020年我国钴矿供需形势将更加严峻。
钴矿储量对需求的保障能力
我们这里所说的矿产储量对消费需求的保障能力是指某一时期累计可供储量与同一时期累计储量需求量的比值。经测算,从2000年到2020年我国钴矿累计可供储量与累计储量需求量的比值小于40%,属于严重短缺的矿产。
综合以上两方面的分析,我国钴矿到2020年供需形势严峻,存在较大供需缺口,钴矿供应不足将成为制约我国全面建成小康社会的重要“瓶颈”之一。
我国钴矿供应保障能力建议
加强钴矿勘查,提高资源储量
我国钴矿由于地质勘探程度不够,后备资源严重不足。根据几十年的地质工作,我国钴矿资源的成矿区域主要集中在中国的中西部,特别是中国的西部地区。目前还有许多尚待开展深入勘查的区域,有较大的资源潜力。如我国红土型镍钴矿当前勘查开发的力度还很不够,可以借鉴澳大利亚采用的PAL技术开发我国的这部分资源。一些已经开发利用的矿区,其深部和外围仍有较大的找矿潜力。加强钴矿地质勘查投入,加大科技攻关,应用矿产勘查新理论、新方法和新技术,寻找更多矿源是解决钴矿后备储量不足的重要措施。
提高钴矿资源利用效率
一方面,由于钴矿绝大多数是铁、铜和镍矿的伴生矿产,因此应加强镍钴矿、铜钴矿、镍铜钴和钴多金属矿等矿床类型的综合勘查和综合开发,整顿和规范矿产开采秩序,优化矿山开发规模结构,合理规划开采利用总量,不断改进钴矿采选冶技术、方法和工艺,提高含钴矿产的综合回收利用水平:另一方面,由于钴矿具有再生利用性能好的特征,应抓好含钴废料的回收利用,制定有利于钴等有色金属循环利用的法律和政策,大力支持钴再生利用的技术开发工作,建立含钴废料有效回收系统。
进行矿产资源战略储备
矿产资源战略储备主要指那些对国家安全、国家经济安全有战略意义、国内又相对短缺的矿种所建立的储备。世界上一些发达国家如美国、法国、德国、日本和瑞典等都在20世纪均不同程度地建立了钴矿产品的储备制度,为本国钴矿资源的安全稳定供应提供了重要保障。钴矿是我国重要的战略矿产,关系到我国的军事安全和经济安全,因此有必要进行矿产品储备。
充分利用国外资源
世界钴矿资源丰富,供应充盈。截至2006年底,世界陆地钴矿资源基础储量1300万吨,全球钴矿山产量5.27万吨。钴矿资源和产量主要集中于澳大利亚、巴西、加拿大、刚果(金)、赞比亚、古巴、新喀里多尼亚、俄罗斯等国家。我国在实施“两种资源、两种市场”的战略背景下,要充分利用国外钴矿资源,一方面国家可以继续从国外直接进口钴原料和含钴废料,另一方面,国家应支持有条件的矿产企业通过多种方式参与国际钴矿资源的经营和开发。从资源状况、投资环境和双边关系看,当前和今后一个时期我国尤其应加快开发利用具有廉价劳动力的发展中国家的钴矿资源,如巴西、赞比亚、古巴等国家。结合我国矿业公司自身在资金、技术和经验方面的优势,建立一批钴矿勘探和开发项目。