世界钴的资源生产和应用的形式

世界钴的资源、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，那时候金川还没有上，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，我们最顶端的是铂族金属，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，铜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，要武装警察押运，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，含钴的硫化铜镍矿床，主要分布在加拿大、俄罗斯、澳大利亚，也是钴的主要来源，大部分集中在镍黄铁矿中。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，所以很多高温合金用它，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、含砷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，特别是锂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、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，镍镉电池就差一些了，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铅裂化，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300PPM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钼的结合的催化剂，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。