鈷的基礎(chǔ)知識(shí)

鉆的基礎(chǔ)知識(shí)

1.鉆金屬簡介

鉆(英文為Cobalt)化學(xué)符號(hào)為Co,在元素周期表中位于第4周期的VID族(鐵

族)，原子序數(shù)為27,在鐵(26)之后，銀(28)、銅(29)之前，原子量為

58.9332。鉆的密度為8.9克/厘米，熔點(diǎn)為1495℃,沸點(diǎn)為2870℃。

鉆呈銀灰色，硬度高于鐵，延展性好于鐵，磁性弱于鐵c鉆的化合價(jià)+2和

+3,常溫下與水和空氣不起作用，能逐漸溶于稀鹽酸和硫酸，易溶于硝酸。

由于鉆具有不可替代的物理、化學(xué)性能，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括可充電

電池材料、超硬耐熱硬質(zhì)合金、石化催化劑、陶瓷色釉料、磁性材料、飼料添

加劑、醫(yī)藥品等行業(yè)。人工合成的鉆60有強(qiáng)放射性，人量用于物體內(nèi)部控測(cè)、

醫(yī)療及示蹤物質(zhì)等。

鉆雖然是小金屬，但卻是一種非常稀缺的資源，素有“工業(yè)味精”和“工業(yè)牙

齒”之稱，是重要的戰(zhàn)略資源之一。美國戰(zhàn)略儲(chǔ)備局長年保持鉆的儲(chǔ)備。

2.氧化鉆

氧化鉆粉主要包括CoO、CO2O3、C03O40含鉆74%以上的高品位氧化鉆為

褐色，含鉆74%以下的氧化鉆為黑色。按照其用途和化學(xué)成分的不同，根據(jù)國

家標(biāo)準(zhǔn)，精制氧化鉆粉主要分為Y類和T類兩大系列，而Y類產(chǎn)品又分為Y0、

Yl、Y2三種牌號(hào)，T類產(chǎn)品分為Tl、T2兩種牌號(hào)。精制氧化鉆粉的粒度一般

在180?250目，其松裝密度為0.4?

氧化鉆，主成分為CoO或CO2O3,黑灰色粉末，漸溶于熱鹽酸和熱稀硫酸

中，并分別放出氯和氧，不溶于水和醇。用作氧化劑，制造鉆和不含銀的鉆

鹽、鉆催化劑、顏料、陶瓷的釉料、色素著色劑、硬質(zhì)合金，用于電子及冶金

工業(yè)等。精制氧化鉆粉主要用于制造硬質(zhì)合金，占用量的93%；部分用作顏料

和釉料，4%用于陶瓷，3%用于搪瓷行業(yè)。將草酸鉆在650~750℃下進(jìn)行煨

燒，最終制得精致氧化鉆產(chǎn)品。金川鉆系統(tǒng)采用回轉(zhuǎn)窯煨燒，鉆的回收率可達(dá)

到98%以上。

四氧化三鉆(CO3O4)為灰黑色粉末狀固體，廣泛應(yīng)用于制造硬質(zhì)合金、磁性

材料、搪瓷顏料、陶瓷顏料及玻璃顏料、故觸媒、油墨顏料、玻璃脫色劑，是

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制備催化劑和干燥劑的主要原料。目前主要用于生產(chǎn)鋰離子電池材料鉆酸鋰。

由于通訊、電子業(yè)的發(fā)展，我國對(duì)鋰離子電池的需求也不斷增長，預(yù)計(jì)從目前

到2010年我國對(duì)鋰離子電池的需求將以每年10%?20%的速度增。目前我國

對(duì)四氧化三鉆的需求量為2600to四氧化三鉆傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法多采用灼燒或是

熱分解法。灼燒法就是將鉆粉用紅熱蒸汽加熱法生成CoO,在500C下進(jìn)一步

氧化成CO3O4,但是這種方法產(chǎn)出的（：03。4粉末活性差，純度低，粒度分布

寬。熱分解法是將純凈的氧化鉆或是硝酸鈉溶液沉淀生產(chǎn)草酸鉆或是碳酸鉆，

經(jīng)高溫燃燒產(chǎn)出C03O4。但該法同樣存在粒度分布不均勻的問題，產(chǎn)品純度較

低。雙氧水直接氧化法制得產(chǎn)品需要進(jìn)一步煨燒，流程較長，而且雙氧水加入

量及加入速度對(duì)產(chǎn)品影響較大，過程較難于控制。近幾年，我國對(duì)高濃度硝酸

鉆或氧化鉆溶液直接合成Co?%進(jìn)行了試驗(yàn)研究。將含鉆溶液加熱后，緩慢加

入氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值，并緩慢加入H2O2,反應(yīng)產(chǎn)生黑色沉淀，

沉淀產(chǎn)物主要為鉆的氧化物和水合物，含鉆為65%?68%,沉淀物經(jīng)進(jìn)一步煨

燒,可得到純度95%以上的C03O4粉末。

3.鉆的用途簡介

3.1.鉆是重要的戰(zhàn)略金屬

上世紀(jì)九十年代以前，鉆的主要用途在生產(chǎn)高溫合金、耐熱耐腐合金、硬

質(zhì)合金以及磁性材料等，特別是在軍事工業(yè)（制造穿甲彈與防護(hù)裝甲卜航空工

業(yè)（發(fā)動(dòng)機(jī)）中有不可替代的重要地位。因此人們認(rèn)為是鉆一種重要戰(zhàn)略金屬，

美國、俄羅斯等國都持有鉆的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。目前硬質(zhì)合金與超級(jí)硬質(zhì)合金為鉆的

第二大用途，占鉆總消費(fèi)量的20%左右。

3.2.鉆是鋰離子電池中最重要的金屬

上世紀(jì)九十年代以來，充電電池行業(yè)，特別是鋰離子電池、銀氫行業(yè)鉆消

費(fèi)的快速增長，使全球鉆的消費(fèi)量幾年內(nèi)增長了約100%。鈣占鋰離子電池正

極材料重量的60%,而正極材料是鋰離子電池性能決定性材料。目前鋰離子電

池行業(yè)已成為鉆最大的消費(fèi)領(lǐng)域，占鉆總消費(fèi)量的30%左右，并且比例還有持

續(xù)提高。

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由于全世界的鋰離子電池、銀氫電池生產(chǎn)主要集中在中、日、韓三國，因

此世界鉆的消費(fèi)已從過去主要集中在西方發(fā)達(dá)國家，逐步向日本、中國、韓國

等東亞地區(qū)轉(zhuǎn)移。目前，日本和中國，己取代美國，成為鉆的主要消費(fèi)國。

3.3.鉆的其它用途

鉆還廣泛應(yīng)用于PTA等石化品的催化劑，天然氣氣轉(zhuǎn)液的催化劑，玻璃、

陶瓷、搪瓷的色釉料，磁性材料，特殊鋼的添加劑，動(dòng)物飼料的添加劑，人造

金剛石的催化劑，人造骨骼合金的添加劑，醫(yī)藥品原料等；人工合成的鉆60有

強(qiáng)放射性，大量用于物體內(nèi)部控測(cè)、醫(yī)療及示蹤物質(zhì)等。

4.全球鉆行業(yè)資源儲(chǔ)量及分布分析

4.1.鉆資源儲(chǔ)量簡介

地球上的鉆絕大部分賦存在含銀的紅土礦床中，其余賦存在銅銀硫化礦床

和銅鉆礦床中。由于紅土礦開采成本較高，目前世界主要鉆的供應(yīng)以銅銀硫化

礦床和銅鉆礦床開發(fā)為主。

世界陸地鉆儲(chǔ)量靜態(tài)可采年限在百年以上，在正常情況下可保證長期穩(wěn)定

供應(yīng)。但因一般礦石中鉆品位較低，單獨(dú)開采成本昂貴，故大絕大部份鉆為開

采銅鎮(zhèn)時(shí)所產(chǎn)生的副產(chǎn)品，單獨(dú)增產(chǎn)的可能性較小。所以在近年隨著鉆用量迅

速增加的情況下，鉆的供應(yīng)無法相應(yīng)增長，造成價(jià)格上漲較快。

據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)，截止2006年的勘探顯示，世界鉆的儲(chǔ)量700萬

t,基礎(chǔ)儲(chǔ)量1300萬噸，儲(chǔ)量高度集中在剛果民主共和國、澳大利亞和古巴。

中國鉆礦資源不多，累計(jì)探明鉆儲(chǔ)量70多萬噸，主要伴生在銅、銀、鐵礦

中，獨(dú)立成礦的鉆礦物僅占全國保有儲(chǔ)量的4.70%。中國已知鉆礦產(chǎn)地150

處，分布于24個(gè)?。▍^(qū)卜但主要分布在甘肅省（占全國總儲(chǔ)量的29.80%）。礦

區(qū)鉆金屬儲(chǔ)量超過2萬噸的只有甘肅金川和青海德爾尼，礦區(qū)儲(chǔ)量大于1萬噸

的有河北、四川、海南、新疆四省區(qū)。但中國伴生鉆礦的品位較低，據(jù)對(duì)鉆儲(chǔ)

量大于1000噸的58個(gè)礦床統(tǒng)計(jì)，鉆的平均品位僅為0.02%。

根據(jù)中國金屬網(wǎng)的報(bào)導(dǎo)，鉆是中國嚴(yán)重短缺的九種礦產(chǎn)資源之一（這九種資

源是：銘，銅、鋅、鉆、伯族元素、鋸、鉀、硼、金剛石）。鉆的短缺程度比大

家關(guān)注的石油更嚴(yán)重。國土資源部網(wǎng)上有文章稱：從靜態(tài)保證程度來看，我國

已探明的45種主礦產(chǎn)的儲(chǔ)量，到2010年嚴(yán)重短缺的將有銘、鉆、鋁、鉀、金

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剛石5種。我國必須加大礦產(chǎn)資源調(diào)查與開發(fā)利用的力度，提高礦產(chǎn)資源對(duì)國

民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的保證程度，尤其對(duì)關(guān)系國家安全的戰(zhàn)略資源，必須增加戰(zhàn)略儲(chǔ)

備，以保證我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述，中國是鉆資源缺乏的國家，大部分鉆的生產(chǎn)原料需要從國外進(jìn)

口。

4.2.全球鉆資源儲(chǔ)量及分布

鉆為銀灰色金屬，鉆與其他金屬的合金具有高溫強(qiáng)度高、耐熱性好、耐腐

蝕性高且與其他金屬的浸潤性好等特點(diǎn)。鉆是一種重要的戰(zhàn)略金屬，鉆及其合

金廣泛應(yīng)用于電機(jī)、機(jī)械、化工、航空航天、硬質(zhì)合金、粉末冶金、催化劑、

陶瓷、粘結(jié)劑、皂化劑、干燥劑等領(lǐng)域。鉆75%?80%用于制造合金，

20%?25%以各種化合物形態(tài)用于化工、電子等行業(yè)。

鉆的產(chǎn)品主要有鉆的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品、鉆的金屬態(tài)產(chǎn)品（鉆片等）和鉆粉體材

料。隨著產(chǎn)品加工技術(shù)深化，產(chǎn)品升級(jí)，鉆產(chǎn)品附加值不斷提升。

歐盟委員會(huì)發(fā)布題為《在歐盟生死攸關(guān)的原料》的報(bào)告，將其中14種重要

礦產(chǎn)原料列入“緊缺”名單，這14種礦產(chǎn)原料是:睇、鉞、鉆、螢石、錢、錯(cuò)、

石墨、鈿、鎂、銀、伯族金屬、稀土、鋁和鋁。這些原料廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電

話、鋰電池、光纖光纜和太陽能面板的制造工藝中,成為許多高科技產(chǎn)品和日常

消費(fèi)品不可或缺的一部分。緊缺主要由三個(gè)方面的因素造成:一是供應(yīng)主要來自

少數(shù)幾個(gè)國家，特別是中國、巴西、俄羅斯和剛果。二是礦產(chǎn)原料難以替代，也不

易循環(huán)使用,加劇了其供應(yīng)的安全問題。三是新技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致對(duì)這

些原料需求的快速增長。

全球鉆資源主要集中在剛果、贊比亞、加拿大、俄羅斯知澳大利亞等國家

和地區(qū)，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)，截至2006年的勘探顯示，全球鉆的儲(chǔ)量

700萬噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量1,300萬噸，其中剛果、澳大利亞、古巴三國鉆礦資源占世

界儲(chǔ)量的83%o

我國鉆礦資源不多，累計(jì)探明鉆儲(chǔ)量7.2萬噸，僅占世界的1%,相當(dāng)貧

乏。并且已探明的鉆資源絕大多數(shù)為伴生礦，主要伴生在銅、銀、鐵礦中，獨(dú)

立成礦的鉆礦物僅占全國保有儲(chǔ)量的4.70%,我國已知鉆礦主要分布在甘肅

省。我國鉆礦品位較低，主要作為礦山副產(chǎn)品回收，生產(chǎn)過程中由于品位低、

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生產(chǎn)工藝復(fù)雜，因此金屬回收率低，生產(chǎn)成本高。由于我國鉆礦資源貧乏，每

年需要進(jìn)口鉆礦滿足國內(nèi)冶煉廠的原料需求。

4.3.鉆需求分析

從2010年國內(nèi)鉆消費(fèi)結(jié)構(gòu)分析，電池材料用鉆份額有所提高，占到總消

費(fèi)量的63%；其他幾個(gè)行業(yè)需求變化不大，硬質(zhì)合金占11%,磁性材料占

7%,石化產(chǎn)品占6%,玻陶行業(yè)占6%,還有一些用于其他合金、干燥劑、觸

媒、飼料等等。

我國是制造大國，但還不是制造強(qiáng)國，高端裝備制造業(yè)將是未來國家戰(zhàn)略

扶持發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè)，也被確立為七大新興產(chǎn)業(yè)之一。未來，輸變電和用電產(chǎn)

品、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、汽車、通用設(shè)備、環(huán)保設(shè)備仍將穩(wěn)步增長，軸承、液壓

件等機(jī)械基礎(chǔ)產(chǎn)品也可保持增長的態(tài)勢(shì)。硬質(zhì)合金鉆金屬的比例將逐步提升。

同時(shí)我國大力發(fā)展航天航空產(chǎn)業(yè)，不論是神舟計(jì)劃、嫦娥計(jì)劃，還是大飛機(jī)計(jì)

劃都將帶來戰(zhàn)略金屬鉆的需求。因?yàn)槿绻麤]有能耐幾千度高溫的耐燒蝕材料和

涂層材料，人類遨游太空的夢(mèng)想不可能實(shí)現(xiàn)。

4.4.鉆價(jià)格走勢(shì)

2010年國際市場鉆價(jià)震蕩上揚(yáng)，但整體價(jià)格仍處于低位。MB高品位鉆平

均價(jià)格為20.6美元/磅（合30.8萬元/噸），低品位鉆平均價(jià)格為18.7美元/磅

（合28萬/噸），同比分別上漲18.5%和17.8%。國內(nèi)金屬鉆平均價(jià)為35.5萬

元，同比上漲7.6%。雖然2010年國內(nèi)鉆價(jià)整體隨國際市場變化，但