矿物的世界很精彩，有精美绝伦的天然艺术品，也有杀人于无形的致命元素，各种矿物，颜色各异，形态万千。《矿业汇》将通过几期为大家介绍几种“有意思”的矿物，这次是”钴“，一个在新能源产业大放异彩的元素。
钴的英文名称“Cobalt”来自于德文的Kobold，意为“小恶魔”或者“坏妖精”。
1733年，德国萨克森州的一座矿井，工人们发现了一种外表很像银的矿石，他们激动地拿去提炼，却万万没有想到，在这个过程中，有许多工友中毒丧命，因此，在那个科学并不乏大的年代，人们觉得是“妖魔”矿石在作祟。
直到1780年，瑞典化学家伯格曼（Bergman）在研究后发现，这种石头其实是钴的化合物——辉钴矿，它在加热后会生成含有剧毒的硫、砷化合物，自此，“钴”才洗脱了“妖魔”的恶名。
其实，人们利用钴的历史还要追溯到更久远。在四千多年前的中东，钴矿石就被用作蓝色染料，甚至到新能源电池产业爆发的今天，仍有大约10%生产出来的钴都被用于陶瓷和涂料行业。长期以来，人们就使用天然的钴矿石（如：黑云母）让玻璃呈现出浓郁的蓝色，1143年，第一座哥德式教堂法国巴黎的圣丹尼教堂建成，其采用大面积的花窗玻璃，其中就包括添加钴的蓝色玻璃窗，阳光照射在上面，会产生好看的蓝紫色光，漂亮异常，后钴蓝玻璃成为了风尚。
1、钴的发现及发展
13世纪：中国在元朝已懂得用钴土矿作颜料烧制釉下彩青花瓷器的技艺。
1450年：埃及人和巴比伦人制造的陶器中用到钴颜料。钴盐可使陶瓷釉染上蓝色，与镍、铬或锰化合物混配，可以调配出由蓝至绿的所有色调。
1735年：瑞典化学家布兰特（Brandt）首次从辉钴矿中分离出钴，这一发现被认为是钴元素的首次明确记录。随后，在1753年，他再次成功地从辉钴矿中分离出纯度较高的金属钴。
1780年：瑞典化学家伯格曼（Bergman）制得纯钴，详细研究了钴元素的性质，将钴确定为一种独立的金属元素。这标志着钴元素在化学领域中的正式确立。
1789年：拉瓦锡首次把它列入元素周期表中。
19世纪中叶：开始出现把钴电镀到金属上的工作。
1874年，新喀里多尼亚的氧化钴矿开始被开采。
1903年：加拿大安大略北部的银钴矿和砷钴矿开始生产，使得钴的世界产量大幅增加。
20世纪初：把钴应用于制合金钢和其它合金等方面的工作兴起。
1917年：Honda宣布发现了含钴的永磁合金。
1935年：永磁合金进一步得到发展，衍生出一系列铝镍钴永磁材料（含Al，Ni，Fe，Co），后来又合成出新型的钐钴永磁合金，钴已成为一种重要的战略金属。
至今：钴在电机、机械、化工、航空航天等工业部门得到广泛应用，特别是在制造锂电池正极材料方面，钴的重要性不断凸显。此外，钴还被誉为“工业维生素”，其合金材料具有耐高温和耐腐蚀的优良特性，因此在各个领域都有所应用。
钴为英语cobalt的音译，德文原型为Kobalt，源出希腊语cobalos，意为矿山。其德文词汇系指一个善于恶作剧的幽灵（gnomes和goblins），在Saxony地方的德国矿工把这个术语应用于称谓某些能伤害矿工手足的矿石，此术语便曾在欧洲广为使用。这类矿物后来被发现是砷钴矿。
钴在地壳中的平均含量为0.001%（质量），海洋中钴总量约23亿吨，世界已探明钴金属储量148万吨，中国已探明钴金属储量仅47万吨。自然界已知含钴矿物近百种，但没有单独的钴矿物，大多伴生于镍、铜、铁、铅、锌、银、锰、等硫化物矿床中，且含钴量较低。重要矿物有硫钴矿、辉砷钴矿、砷钴矿、钴华等。其中钴华（化学成分为砷酸钴）是一种桃红色的美丽矿物，被加热时可以变为蓝色。
钴矿床的成因大致可以分为岩浆型、热液型、沉积型、风化壳型等四大类。以岩浆型为主，占钴矿总量的65%以上。岩浆矿床是岩浆在上升冷却过程中，通过结晶作用与分异作用，使含钴矿物聚集在一起而形成的矿床。
钴矿在全球有着重要地位，但是陆地上的钴资源分布非常不均衡，陆地钴矿探明总储量的80%以上都分布在刚果（金）、澳大利亚、古巴、赞比亚、菲律宾等少数几个国家。其中刚果（金）是全球钴矿资源储量最丰富的国家，大约占到全世界总储量一半，澳大利亚和古巴则分列二三位，前三个国家的占比达到四分之三。
中国钴矿资源缺乏，其中主要有甘肃、青海、山东、云南、湖北、青海、河北和山西。这七个省的合计储量占全国总保有储量的71%，其中以甘肃储量最多，占全国的28%。少有独立成矿，多与铁、镍、铜等矿床伴生，且品类较低。我国伴生钴的回收效率低，工艺手段较落后，使得钴成为一种需要长期依赖进口的原材料。要解决这一依赖性较强的资源劣势，一方面是要从海洋中寻找和提炼钴资源，另一方面是提高钴矿的利用率和钴材料回收的技术手段。
2、脆弱的供应链
刚果（金）大部分铜、钴储量分布在与赞比亚接壤的上加丹加省、卢阿拉巴省和上洛米省。目前大约有40个铜钴矿在这个地区开采，这个地区更广为人知的名字是加丹加，在斯瓦希里语曾被称为沙巴（Shaba），也就是“金属”，这里的铜矿曾经为比利时殖民者输送财富，也为二战后西方国家重建提供重要资源。
电动车的大规模生产让钴成为加丹加地区新的财富热点，也形成了从上游采矿初加工到中游贸易商再到下游冶炼以及最终销往车厂的产业链。刚果（金）作为这条产业链的上游国家，因其脆弱动荡的政治经济环境而为这条供应链增加了很多风险与挑战。
这些铜钴矿地处偏远省份，加之多年投资不足导致交通系统破败不堪。大多数货物是由重型货车在未铺设沥青路面的道路上运输，经常造成交通拥挤，严重影响了卢本巴希等矿业贸易中心附近的主要道路运力。这些矿石在经过陆路长途运输后来到东非和南部非洲国家的港口，如莫桑比克、南非、赞比亚和津巴布韦，再从这些地方运往中国、韩国、新加坡、马来西亚、比利时等其他国家。其中，约92％出口至中国。
英国记者蒂莫西·布彻（TimothyButcher）曾在其撰写的刚果河纪实文学中记载了钴矿石运输的艰难，要获得矿石出口文件，需要向刚果（金）矿业、海关、移民部门行贿或缴纳非官方税费，地方政府省长也必须打点。在运输过程中，卡车上的矿石还可能遭到沿途抢劫，变成一车土，因为这种矿石太值钱了，被各方势力所觊觎。
任何运输途中的风吹草动都会影响钴矿石价格，南非德班港口是钴贸易主要枢纽，刚果（金）的大部分钴从这里出口到中国和其他地方。过去几年中，这里受到疫情、洪水和动乱等各种不利因素影响，运力受阻加剧钴价飙升，2021年最为严重。去年刚果（金）钴矿石开采产量增加1.5万吨，中国需求迅速增长，但中国的进口并不匹配，而且余额没有卖给其他市场，这种脱节凸显了钴矿石受供应链制约的严重程度。
除了外部因素，钴作为铜和镍生产的副产品这一特性也加剧了其供应链的薄弱。CRU研究数据显示，2021年，约75%钴来自初级铜开采，23%来自初级镍开采。全球只有两个初级钴矿，钴的加工一般只有在宿主金属被浓缩和提取后才开始。
“开采钴需要根据铜和镍市场行情增加或减少产量，钴通常只占总开采量的一小部分（尽管以目前的价格计算，其经济价值很大），因此对新矿投资并不总是很重要，特别是在近年价格波动情况下。”费舍尔解释说，当然近年来情况也在发生变化，鉴于钴在能源转型中的作用，以及其在过去12个月的强劲价格和高需求增长预期，它正成为投资决策中越来越重要的一部分。
刚果（金）出产的钴产品有两种作业方式，一种是手工和小规模采矿（ASM），另一种则是大规模矿山采矿（LSM），前者占全球钴矿供应10%，达到1.45万吨，也是不可小觑的生产力。
由于钴矿是开放的坑矿，一种名为“手抓矿”的原始作业方式就能获得钴矿石，一些当地人拿着铲子挖掘，寻找呈现暗紫色和灰色的石头，这种石头富含钴盐，用锤子敲打去除杂质，就可以出售这种最初级钴产品。这种操作因为涉及童工和危害工人身体健康等问题而受到质疑，不符合当今国际贸易对供应链提出的高标准要求。
为了规范采矿，也为了避免矿石非法出口影响国家收入，刚果（金）政府在2019年成立国家采购商通用钴业公司（EGC），并于2021年3月发布负责任采购标准，规定EGC垄断手工采矿者开采的钴的购买、处理、转化、销售和出口，由国际金属行业贸易商托克（Trafigura）负责进行产品溯源和识别潜在买家。
手工和小规模生产作业可以应对较容易开采的钴矿，但大型铜钴矿则需要有技术含量的工业化开采作业。由于钴矿石矿物表面极性和化学活性较弱，对水分子吸引力弱，为非极性矿物，具有较好的可浮性，中国钴矿企业大多采取浮选技术对钴矿石进行富集。
这一过程包括破碎钴矿石原石，去除杂质，选出所要矿石，再通过浮选，根据不同矿物特性加入浮选药剂，使所需成分与其他杂质分离，在矿石磨成粉状的液体中先除去铜后，再加入中和剂沉钴得到半成品粗制氢氧化钴。刚果（金）钴矿储量很大，但基础设施落后，无法直接从钴矿中得到钴这个金属本身，需要把半成品粗制氢氧化钴拉回中国加工。
3、钴的应用
钴是一种重要的战略金属，具有广泛的应用领域。以下是一些钴的主要应用：
电池材料：钴是制造锂电池的重要原料，制造电池设备是钴最重要的用途，使用量占到全部钴使用量的40%。钴主要用来制作锂离子电池的钴酸锂，镍氢电池的氧化亚钴等，特别是用于电动汽车和移动设备。钴可以提高电池的能量密度和循环寿命，使得电池能够存储更多的电能并更持久地使用。
超耐热合金和硬质合金：钴常被添加到钢或者其他合金当中，可以明显提高合金的坚硬程度、耐磨程度、抗冲击性能和韧性。该合金常常被熔焊到其他材料的表面，能够明显延长零件的使用寿命。大约有20%的钴被用来制造这种超级合金。含钴合金常被用来制造喷气式飞机涡轮发动机的风扇扇叶，火箭和燃气机轮等设备的耐热部件等。生活中的含钴钢刀的耐磨性和切割性能也更加突出。
这些合金在航空、航天、机械制造等领域有广泛应用，用于制造高温工作部件、切削工具和耐磨部件等。
磁性材料：钴是一种被磁化之后就能长期保持磁性的金属。钴的这种优越磁性，使之被大量应用于制造高性能磁性材料。这种用途的钴使用量大概占到总使用量的5%左右。高钴含量的磁性钢比一般磁性钢的磁力密度更高，而且在高温条件下这种磁性也不会轻易丧失。大型的永久磁体大多为含钴合金，其中常用的是一种叫作阿尔尼克的合金材料，是由钴、镍、铝制造的坚硬合金。广泛应用于电机、传感器、音响设备等领域。
催化剂：钴及其化合物可用作催化剂，在化工生产中促进各种化学反应的进行。例如，在石油炼制和合成氨等工业过程中，钴催化剂发挥着重要作用。
颜料和染料：钴化合物具有鲜艳的颜色，可用于制造各种颜料和染料。这些颜料和染料广泛应用于陶瓷、玻璃、油漆、涂料等行业，为产品增添色彩。
钴蓝化学成分为铝酸钴，是铝和氧化钴反应生成的一种颜料，表现为蓝色或蓝绿色调，被大量作为陶瓷、珐琅、玻璃等许多材料的着色剂使用。日常生活中见到的食品用硅胶干燥剂中就加入了氧化钴，无水时表现为蓝色，在吸取空气中的水后变为粉红色。
钴紫颜料也常被用于陶瓷、玻璃等的颜料，其成分为磷酸钴，为一种特殊的紫色颜料。
钴黑颜料有铁钴黑和铁钴铬黑两种，主要用于陶瓷坯体和釉料的着色，是由多种金属氧化物经过高温固相反应而生成的高性能无机颜料，具有环保无毒的优点。
医学领域：钴在医疗领域也有多方面的应用，钴-60放射性同位素被用来治疗人体的皮肤病和恶性肿瘤；维生素B12（钴胺素）中钴的含量更是高达4.5%；
钴被用于制造人工髋关节和膝关节以及牙料填充剂。具有放射性的钴同位素还被广泛应用于辐照食品加工行业，通过这种辐照技术可以杀死有害的细菌。
钴还可以促进造血功能，对贫血等疾病有一定的治疗作用。
其他：除了以上几个主要应用领域外，钴还在其他领域发挥着重要作用，如电子电气、化工、陶瓷等工业领域。随着科技的进步和新能源、新材料等领域的快速发展，钴的应用前景将更加广阔。
4、中国十年布局全产业链成优势
刚果的钴矿位于非洲最干旱的地方，这里不仅经济落后、基建设施更是一塌糊涂。这极大限制了当地矿产的生产力。而此时中国的非洲援建计划则如同神兵天降般，为刚果带来了大量基建工程。
据不完全统计，从2007年到现在，仅仅是基础设施建设，中国就往非洲投资了上百亿美元。而这些基建工程，并没有打水漂，他为我国带来了大量的矿产储备。其中最典型的就是中国与刚果金签订的基建项目协议。这项协议为刚果金带来了超过数十亿美元的基础设施，而作为回报，中国则获得了当地钴矿和铜矿的开采权利。
除了基建援助计划以外，中国的资本布局也极其深远。刚果金的钴矿资源虽然十分丰富，但是矿山却大多数由外国公司掌控。其中嘉能可公司占比最大，最高时占到了刚果金全国钴资源量的67%。这一局面直到中国又一位矿业巨头入场。
2016年，洛阳栾川钼业集团豪掷26.5亿美元，从美国自由港公司那里买下了刚果最大的铜钴矿，腾凯·丰钴鲁梅铜钴矿56%的股权，掌控了这座最大的矿山。这一举动，不仅让中国在刚果的钴产能在此提高，还让洛阳栾川钼业，一举成为了世界第二大钴生产商，产量直逼瑞士的嘉能可。
当然只是储量丰富并不代表拥有话语权，像我们的稀土、钨矿等也很丰富，但并未获得垄断性利润。究其原因，就是因为我们最初的产业链及加工技术并不完善。但是钴资源却不同，中国在全世界大手笔买矿的同时，也在悄悄发展钴产品的生产链和精炼技术。
进入21世纪以后，世界精炼钴的主要产地不断发生转移，先是从原料生产地的非洲转向工业发达的欧洲，之后又转向了产业链更加全面的中国。尤其是近十年，中国精炼钴的产量迅速增加，一度蝉联世界第一大精炼钴供应国的宝座。截至目前，中国已经掌握了全世界约三分之二的钴矿精炼，完全确立了行业内的主导地位。
同时，中国凭借着钴矿石上游产业链的优势，在电池以及新能源汽车方面也迅速发展。像宁德时代已经能够和日本松下这种老牌电池企业一较高下，而美国的特斯拉，在电池方面对比中国的新能源汽车汽车，优势也不再明显，甚至开始节节败退！
总结
当然，面对中国的强势崛起，像美欧一类的老牌强国也意识到了危机。所以近几年，特斯拉、松下等企业，一方面大力倡导“无钴”“去钴”等新型电池技术，来减少对钴产业的依赖。另一方面，各国政府和企业也在大力砸钱，争夺“钴矿”，为碳中和的大潮下的新能源兴起做准备。不过面对中国十余年的布局，他们的这些操作，不知道最终能翻起多大的浪花！