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世界钴的资源、生产和应用的形式

发布日期:2017-10-14  浏览次数:363

世界的资源、生产和应用的形式 中国工程院院士 邱定蕃 赣州的钴资源与稀土和钨比较是很少的,但赣州的钴工业在国内是很有地位的,从历史上来讲,70年代当时我是我们院课题组的组长,在座还有钴专家刘大星教授等一批人,那时候我们赣州钴厂是我们国家最主要的钴的来源,我记不太清楚,好象那时候就有200吨左右的钴,那时候川还没有上,我们在一些地方建立一些钴厂,比如说在南京,冶金部的一个钴基地,我们费了很大力气才搞了30吨钴。八O一厂现在叫钴钨有限公司,那时八O一厂在国内很有地位,是江西省利税大户,更是赣州的利税大户,在历史上讲是很辉煌的。到现在,赣州钴的生产能力6000多吨,在国内仍然是处于数一数二的地位,当然很可能金川很快就要超过赣州。钴的厂家虽然不是很多,但在国内处于很重要的地位,而且还有一点,我没有这个把握,我觉得赣南地区应该是有钴资源的,可能地质工作过去做得不是很多,70年代曾在研究院内搞钴的时候从广昌取了一些矿样去,经分析,钴成份含量是10%左右,我们当时吓一跳,当时做是百分之零点几的钴,提取到零点二几,然后搞冶金处理,但后来回去调研是“鸡窝矿”,但是我想搞地质的同志是不是可以从这个线索上想一想,有没有可能在这些地方有钴的资源,70年代广东梅县有个钴厂,用大汽车到赣南来拉钴土矿,作为他们的主要原料,这些年我不知道,地质工作做得怎么样?我认为这个工业应该值得我们去关注。   一、从储量来讲,世界上并不缺钴,世界上1998年公布的储量是430万吨,主要集中在刚果(金)、古巴、赞比亚、澳大利亚、新喀里多尼亚和俄罗斯。中国钴的储量现在掌握的确实很少,从排序来看,刚果(金)占世界储量的一半,从储量来看,假如说430万吨的储量,他们占了200万吨,其次是像古巴、赞比亚这些国家。我们国家按照国土资源部1999年公布的数据,储量只有4万吨左右,基础储量也不过是6万吨,资源量有47万吨。70年代,我们搞钴的时候,我们国家钴的资源非常丰富,四川攀枝花大量的低平面的钴,那时候从地质口来讲,往往把这种资源量作为储量,实际上可以利用的,经济上能开采的,按照储量或基础储量这个概念,我们是严重缺钴的国家,国土资源部过去做过这样一个图,大家看一边是储量占世界的比例,一边是人均储量占世界的比例,不管用哪个算,我们最顶端的是族金属,第三个就是钴,所以我们现在大量的用钴,在世界上首屈一指,但是我们是一个非常严重缺钴的国家,所以赣南搞地质的同志能够发现有丰富的钴的话,那将做出很大的贡献,中国号称有47.5万吨的钴资源,但具有开采意义的储量仅为3.9万吨,占资源储量的8.34%;基础储量也只有5.98万吨,占资源储量的12.59%。因此,中国是个钴资源非常短缺的国家。  
     二、钴矿床的主要类型。钴矿一般是很少以独立的矿床,绝大多数都以伴生元素的形态跟其它的元素伴生在一起,第一,钴矿床主要分布在非洲,刚果南部、赞比亚北部,集中了世界上钴将近二分之一,非常丰富,是目前世界钴的主要来源。去年我去考察了一次,4-5%的钴遍地都是,到处堆得没有人用,我们现在进口很多都是8-10%,运输非常长,从刚果运到南非有两千多公里,如果要买矿的话,要武装察押运,要不然土匪会抢,所以运输非常困难。资源目前状况还是很严峻的。第二,含钴的硫化铜矿床,主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚,也是钴的主要来源,大部分集中在镍黄矿中。第三,钴镍红土矿,镍很大的资源转向红土矿,红土矿处理起来选矿比较困难,要直接冶金,品味比较低,这也是钴的一个来源,最主要的还是铜钴。第四,还有一些含钴的多金属矿,如摩洛哥、加拿大。第五,含钴的黄铁矿,我们国家在金川没有上去以前,我们主要处理这一类的矿石,从铁矿里面分显出一些含估的黄铁矿,再去冶金处理。钴是一种很特殊的金属,总体来讲比较稳定,熔点很高,所以很多高合金用它,它也能生成很多的化合物,都有很多特殊用处,有些我们已经知道了,已经开发了,但是很多不处于我们研究之中,因此它将来的应用前景,我认为是非常广阔的,它的很多特点是别的金属难以取代的。下面这个表是一些矿山的矿物组成,我就不详细介绍了,无非是这么几类,硫化物、接化物、含的矿物象现在我们国内处理比较多的金川是硫化物,本土的,从外来的很多都是铜钴矿或者是钴的氧化矿。  
     三、关于钴的生产方法。我简单提一下,按照最近英国钴研究院对世界上的统计,认为中国的精炼钴,指电解钴,产量是6000吨,从1999年到2004年增加得非常快,大概中国是世界钴的生产量和消费量增加得最快的一个国家,过去我们的产量在世界上的地位并不是很前,现在从单个国家来讲,我们已经是非常高了,那么其中有些比如说OMG,是美国一个公司,它是在世界各地都有厂,并不是美国产量最大的,它作为一个跨国公司生产那么多,所以,恐怕中国的钴很快就是世界上产量最大的一个国家。过去我们精炼钴是一年4万吨左右的产量,实际上去年已经接近5万吨了,钴增加的非常明显。中国钴的消费,世界上是48%,我们是57%,主要用在电池方面,48%是指化学钴,还包括催化剂,中国钴的消费结构是57%是电池,那么其它的几个部分比较大一点,像14%是用在陶瓷或者瓷器那个行业了,那么钴在电池中的应用是引人注目的,特别是离子电池的广泛使用使得钴的用量大大增加,现在有很多人讲,我们研究、锰酸锂或镍酸锂来代替钴行不行?这个可能性是有一部分,我个人观点觉得是很难全面代替钴,去年我到日本去,东京大学在研究锰离子,我说你研究得怎么样,他说他们研究的可靠性、充电性能还是不像钴那样,从整个世界趋势也是这样,锂电池发展得非常快,镍电池就差一些了,越来越少,镍氢电池也是不错的,但是锂电池可能是势头更猛一些了,这个图是一个研究结果,我认为很形象说明钴的性能可能是锰和镍很难以全面替代的,那个S是指储存的能力,它那对面是一个高放电的能力,这个红颜色的是百分之百的钴酸锂,就是我们现在用得多的,这个上面的K是它的储存电的能力,这三个指标在电池里肯定是大家最关注的,所以它是要高性能的这种锂电池,可能我看在相当一段时间里面还是要用钴,当然最下面那个C成本对钴来讲肯定是最不利的,用锰、镍可以替代,所以在有些地方,特别一些像手机、电脑这些,钴酸锂仍然是今后一段时间里可能不会全面替代的,因此钴的用量不会说是将来因为钴价高就给取代了。第三个方面关于催化剂,在催化剂方面,钴的用量将会增加,这是很多世界上搞钴的人认为第一块是电池,第二块就是催化剂,特别是在石油方面的加裂化,钴的用量会增加,那么有两个领域,除了电池以外,一个用于石油脱氢硫的催化剂,一个是对苯二酸的净化剂,这个是用在聚脂纤维领域,这两个领域,当然还有些数字,还有用于包装行业的,现在很多搞钴的或者是搞石油 的很关注的,这两个领域发展得很快,为什么呢?大家知道美国汽油平均的含硫量是要求将来降到30个PPM,所以从300 PPM降到30个PPM脱硫的能力,钴的催化剂是很有优势的,如果说电池对钴需要是第一因素的话,那么还有个石油催化,天燃气异化,钴的催化剂是一种钴和的结合的催化剂,也是其它东西难以代替的,所以国外对钴的评价是认为钴工业对环境起积极作用的一个工业,当然炼钴的时候会有些环境污染,要注意防护,但是钴用在很多地方,比如说在石油工业里面脱硫,这是起环保作用的金属,钴还有很多种的化合物,它们用途非常广泛,只不过现在我们科研工作力度不够。现在我们用的比较多的,我们比较熟悉的,比如说钴酸锂是电池是用得多,醋酸钴是催化剂用得多,草酸钴国内大家都生产,这几种我们用量大,大量的钴的化合物的一些用处是有人做过一些研究的,但是都很初步,我相信随着将来的科研工作的深入,钴的用处会有些新的亮点出来,需要我们去做工作,这里就不举例子了。   
       最后,我讲一下钴的价格和中国钴的进出口情况,大家搞钴的人知道钴价波动非常大,所以我想中国也有一批企业家在钴价波动中间发了财的,当然是不是也有人破了产的。因为我们这些搞钴的人都知道,钴价一会变成了50万、60万、70万,一会掉,掉到十几万,二十几万,三十几万,这个图大家看看是从1989年到2004年,它的波动是非常大的,在去年年初的时候,恐怕搞钴的人都发了一笔,到年底的时候可能就非常紧张了,掉得很低。今年目前状状况还不是太好,但是根据我个人观点,大家看看,它就不会说是一直处于最低点,也不会说一直处于最高点,所以我跟有些人开玩笑,说搞股票的人还不如去搞钴,可能多少还有点规律,因为至少它不是一直老低低下去,它还是一个波动的,大致上有一规律的,这是今年1-7月份,英国今日导报目前我们钴价是处于一个比较低一点的水平,但是也不是说是历史最低点,当然多长时间升上去,因为它这个波动很快,也不一定需要几个月,也许一两天又上去了,几天又下来了,所以搞钴工业的人需要很注意价格的一些波动,中国进口钴精矿的数量,从1992年到2004年,看这个图,增加非常快。去年我到赞比亚的时候,非洲钴百分之八九十都跑到中国了,所以每年增加是非常快,反映中国钴工业的发展和用量,从非洲进口的占大部分,我们的进出口情况从1992年到2004年,大家看黄颜色是进口,绿颜色是出口,我们现在是进口大大的大于出口,钴的氧化物和氢氧化物,除了钴矿以外,我们大量还进口一些钴的中间物料,中国出口的镍镉电池,镍氢电池和锂电池。锂电池上面那个灰颜色的,从2001年到2004年,增加得很快,也是中国锂电池工业的发展情况,将来这块跟世界上一样,会成主要的二次电池来源,中国可充电电池主要原料,最后这个是钴的氧化物,从2002年到2004年,蓝颜色是2004年,黄颜色的是2003年,2004年也是增加得非常迅速,所以我估计它很快就要超过前面的镍或者是泡沫镍这些,我认为它还是有很大的后劲,不像有些人就认为钴那么贵,将来会都全面取代,我认为取代不了。   
       最后,钴是一种有益于环境,而且具有非常独特性能的金属,中国是一个严重缺钴的国家,但是钴的产量和消费量却在世界上是举足轻重的,根据原料性质,钴的生产有不同的工业流程,生产中要重点考虑的是金属回收率,因为它贵而且品味低,回收率一直是我们搞研究的或者生产里面主要考虑的,还有资源综合利用,因为它是一个半成金属,另外还有环境污染,钴的循环利用是中国钴工业可持续发展的一个必然趋势,刚才我讲不能说长期大量进口,都卡在别人手里,这种不是一个可持续发展的办法,另外我们也想把它作为有色金属资源循环的一个典型,因为它比较小,在企业里比较容易自立,而且它价值比较高。恰恰现在大家把废旧的都扔在那个地方,我看可能每个人手里都有些钴电池,锂电池。钴的应用是很广泛的,近年来化学用钴量迅速增加,钴的化合物还有非常广阔的应用前景,所以足够我们去搞研究,搞开发的人可能干一辈子也干不完,因此我们应加强这方面的研发。

 
 
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