世界鈷的資源、生產和應用的形式

2006/11/06 re-posted by 一秒賺一分錢的

中國工程院院士 邱定蕃

贛州的鈷資源與稀土和鎢比較是很少的，但贛州的鈷工業在國內是很有地位的，從歷史上來講，70年代當時我是我們院課題組的組長，在座還有鈷專家劉大星教授等一批人，那時候我們贛州鈷廠是我們國家最主要的鈷的來源，我記不太清楚，好像那時候就有200噸左右的鈷，那時候金川還沒有上，我們在一些地方建立一些鈷廠，比如說在南京，冶金部的一個鈷基地，我們費了很大力氣才搞了30噸鈷。八O一廠現在叫鈷鎢有限公司，那時八O一廠在國內很有地位，是江西省利稅大戶，更是贛州的利稅大戶，在歷史上講是很輝煌的。到現在，贛州鈷的生產能力6000多噸，在國內仍然是處於數一數二的地位，當然很可能金川很快就要超過贛州。鈷的廠家雖然不是很多，但在國內處於很重要的地位，而且還有一點，我沒有這個把握，我覺得贛南地區應該是有鈷資源的，可能地質工作過去做得不是很多， 70年代曾在研究院內搞鈷的時候從廣昌取了一些礦樣去，經分析，鈷成份含量是10%左右，我們當時嚇一跳，當時做是百分之零點幾的鈷，提取到零點二幾，然後搞冶金處理，但後來回去調研是「雞窩礦」，但是我想搞地質的同志是不是可以從這個線索上想一想，有沒有可能在這些地方有鈷的資源，70年代廣東梅縣有個鈷廠，用大汽車到贛南來拉鈷土礦，作為他們的主要原料，這些年我不知道，地質工作做得怎麼樣？我認為這個工業應該值得我們去關注。

一、從儲量來講，世界上並不缺鈷，世界上1998年公布的儲量是430萬噸，主要集中在剛果(金)、古巴、贊比亞、澳大利亞、新喀裡多尼亞和俄羅斯。中國鈷的儲量現在掌握的確實很少，從排序來看，剛果（金）佔世界儲量的一半，從儲量來看，假如說430萬噸的儲量，他們佔了200萬噸，其次是像古巴、贊比亞這些國家。我們國家按照國土資源部1999年公布的數據，儲量只有4萬噸左右，基礎儲量也不過是6萬噸，資源量有47萬噸。70年代，我們搞鈷的時候，我們國家鈷的資源非常豐富，四川攀枝花大量的低平面的鈷，那時候從地質口來講，往往把這種資源量作為儲量，實際上可以利用的，經濟上能開採的，按照儲量或基礎儲量這個概念，我們是嚴重缺鈷的國家，國土資源部過去做過這樣一個圖，大家看一邊是儲量佔世界的比例，一邊是人均儲量佔世界的比例，不管用哪個算，我們最頂端的是鉑族金屬，第三個就是鈷，所以我們現在大量的用鈷，在世界上首屈一指，但是我們是一個非常嚴重缺鈷的國家，所以贛南搞地質的同志能夠發現有豐富的鈷的話，那將做出很大的貢獻，中國號稱有47.5萬噸的鈷資源，但具有開採意義的儲量僅為3.9萬噸，佔資源儲量的8.34%；基礎儲量也只有 5.98萬噸，佔資源儲量的12.59%。因此，中國是個鈷資源非常短缺的國家。

二、鈷礦床的主要類型。鈷礦一般是很少以獨立的礦床，絕大多數都以伴生元素的形態跟其它的元素伴生在一起，第一，銅鈷礦床主要分布在非洲，剛果南部、贊比亞北部，集中了世界上鈷將近二分之一，非常豐富，是目前世界鈷的主要來源。去年我去考察了一次，4-5%的鈷遍地都是，到處堆得沒有人用，我們現在進口很多都是8-10%，運輸非常長，從剛果運到南非有兩千多公里，如果要買礦的話，要武裝警察押運，要不然土匪會搶，所以運輸非常困難。資源目前狀況還是很嚴峻的。第二，含鈷的硫化銅鎳礦床，主要分布在加拿大、俄羅斯、澳大利亞，也是鈷的主要來源，大部分集中在鎳黃鐵礦中。第三，鈷鎳紅土礦，鎳很大的資源轉向紅土礦，紅土礦處理起來選礦比較困難，要直接冶金，品味比較低，這也是鈷的一個來源，最主要的還是銅鈷。第四，還有一些含鈷的多金屬礦，如摩洛哥、加拿大。第五，含鈷的黃鐵礦，我們國家在金川沒有上去以前，我們主要處理這一類的礦石，從鐵礦裡面分顯出一些含估的黃鐵礦，再去冶金處理。鈷是一種很特殊的金屬，總體來講比較穩定，熔點很高，所以很多高溫合金用它，它也能生成很多的化合物，都有很多特殊用處，有些我們已經知道了，已經開發了，但是很多不處於我們研究之中，因此它將來的應用前景，我認為是非常廣闊的，它的很多特點是別的金屬難以取代的。下面這個表是一些礦山的礦物組成，我就不詳細介紹了，無非是這麼幾類，硫化物、接化物、含砷的礦物像現在我們國內處理比較多的金川是硫化物，本土的，從外來的很多都是銅鈷礦或者是鈷的氧化礦。

三、關於鈷的生產方法。我簡單提一下，按照最近英國鈷研究院對世界上的統計，認為中國的精煉鈷，指電解鈷，產量是6000噸，從1999年到2004年增加得非常快，大概中國是世界鈷的生產量和消費量增加得最快的一個國家，過去我們的產量在世界上的地位並不是很前，現在從單個國家來講，我們已經是非常高了，那麼其中有些比如說OMG，是美國一個公司，它是在世界各地都有廠，並不是美國產量最大的，它作為一個跨國公司生產那麼多，所以，恐怕中國的鈷很快就是世界上產量最大的一個國家。過去我們精煉鈷是一年4萬噸左右的產量，實際上去年已經接近5萬噸了，鈷增加的非常明顯。中國鈷的消費，世界上是48%，我們是57%，主要用在電池方面，48%是指化學鈷，還包括催化劑，中國鈷的消費結構是57%是電池，那麼其它的幾個部分比較大一點，像14%是用在陶瓷或者瓷器那個行業了，那麼鈷在電池中的應用是引人注目的，特別是鋰離子電池的廣泛使用使得鈷的用量大大增加，現在有很多人講，我們研究錳、錳酸鋰或鎳酸鋰來代替鈷行不行？這個可能性是有一部分，我個人觀點覺得是很難全面代替鈷，去年我到日本去，東京大學在研究錳離子，我說你研究得怎麼樣，他說他們研究的可靠性、充電性能還是不像鈷那樣，從整個世界趨勢也是這樣，鋰電池發展得非常快，鎳鎘電池就差一些了，越來越少，鎳氫電池也是不錯的，但是鋰電池可能是勢頭更猛一些了，這個圖是一個研究結果，我認為很形象說明鈷的性能可能是錳和鎳很難以全面替代的，那個S是指儲存的能力，它那對面是一個高放電的能力，這個紅顏色的是百分之百的鈷酸鋰，就是我們現在用得多的，這個上面的K是它的儲存電的能力，這三個指標在電池裡肯定是大家最關注的，所以它是要高性能的這種鋰電池，可能我看在相當一段時間裡面還是要用鈷，當然最下面那個C成本對鈷來講肯定是最不利的，用錳、鎳可以替代，所以在有些地方，特別一些像手機、電腦這些，鈷酸鋰仍然是今後一段時間裡可能不會全面替代的，因此鈷的用量不會說是將來因為鈷價高就給取代了。

第三個方面關於催化劑，在催化劑方面，鈷的用量將會增加，這是很多世界上搞鈷的人認為第一塊是電池，第二塊就是催化劑，特別是在石油方面的加鉛裂化，鈷的用量會增加，那麼有兩個領域，除了電池以外，一個用於石油脫氫硫的催化劑，一個是對苯二酸的淨化劑，這個是用在聚脂纖維領域，這兩個領域，當然還有些數字，還有用於包裝行業的，現在很多搞鈷的或者是搞石油　的很關注的，這兩個領域發展得很快，為什麼呢？大家知道美國汽油平均的含硫量是要求將來降到30個 PPM，所以從300 PPM降到30個PPM脫硫的能力，鈷的催化劑是很有優勢的，如果說電池對鈷需要是第一因素的話，那麼還有個石油催化，天燃氣異化，鈷的催化劑是一種鈷和鉬的結合的催化劑，也是其它東西難以代替的，所以國外對鈷的評價是認為鈷工業對環境起積極作用的一個工業，當然煉鈷的時候會有些環境污染，要注意防護，但是鈷用在很多地方，比如說在石油工業裡面脫硫，這是起環保作用的金屬，鈷還有很多種的化合物，它們用途非常廣泛，只不過現在我們科研工作力度不夠。現在我們用的比較多的，我們比較熟悉的，比如說鈷酸鋰是電池是用得多，醋酸鈷是催化劑用得多，草酸鈷國內大家都生產，這幾種我們用量大，大量的鈷的化合物的一些用處是有人做過一些研究的，但是都很初步，我相信隨著將來的科研工作的深入，鈷的用處會有些新的亮點出來，需要我們去做工作，這裡就不舉例子了。

最後，我講一下鈷的價格和中國鈷的進出口情況，大家搞鈷的人知道鈷價波動非常大，所以我想中國也有一批企業家在鈷價波動中間發了財的，當然是不是也有人破了產的。因為我們這些搞鈷的人都知道，鈷價一會變成了50萬、60萬、70萬，一會掉，掉到十幾萬，二十幾萬，三十幾萬，這個圖大家看看是從1989年到2004年，它的波動是非常大的，在去年年初的時候，恐怕搞鈷的人都發了一筆，到年底的時候可能就非常緊張了，掉得很低。今年目前狀狀況還不是太好，但是根據我個人觀點，大家看看，它就不會說是一直處於最低點，也不會說一直處於最高點，所以我跟有些人開玩笑，說搞股票的人還不如去搞鈷，可能多少還有點規律，因為至少它不是一直老低低下去，它還是一個波動的，大致上有一規律的，這是今年1-7月份，英國今日導報目前我們鈷價是處於一個比較低一點的水平，但是也不是說是歷史最低點，當然多長時間升上去，因為它這個波動很快，也不一定需要幾個月，也許一兩天又上去了，幾天又下來了，所以搞鈷工業的人需要很注意價格的一些波動，中國進口鈷精礦的數量，從1992年到2004年，看這個圖，增加非常快。去年我到贊比亞的時候，非洲鈷百分之八九十都跑到中國了，所以每年增加是非常快，反映中國鈷工業的發展和用量，從非洲進口的佔大部分，我們的進出口情況從1992年到2004年，大家看黃顏色是進口，綠顏色是出口，我們現在是進口大大的大於出口，鈷的氧化物和氫氧化物，除了鈷礦以外，我們大量還進口一些鈷的中間物料，中國出口的鎳鎘電池，鎳氫電池和鋰電池。鋰電池上面那個灰顏色的，從2001年到2004年，增加得很快，也是中國鋰電池工業的發展情況，將來這塊跟世界上一樣，會成主要的二次電池來源，中國可充電電池主要原料，最後這個是鈷的氧化物，從2002年到2004年，藍顏色是2004年，黃顏色的是2003年，2004年也是增加得非常迅速，所以我估計它很快就要超過前面的鎳或者是泡沫鎳這些，我認為它還是有很大的後勁，不像有些人就認為鈷那麼貴，將來會都全面取代，我認為取代不了。

最後，鈷是一種有益於環境，而且具有非常獨特性能的金屬，中國是一個嚴重缺鈷的國家，但是鈷的產量和消費量卻在世界上是舉足輕重的，根據原料性質，鈷的生產有不同的工業流程，生產中要重點考慮的是金屬回收率，因為它貴而且品味低，回收率一直是我們搞研究的或者生產裡面主要考慮的，還有資源綜合利用，因為它是一個半成金屬，另外還有環境污染，鈷的循環利用是中國鈷工業可持續發展的一個必然趨勢，剛才我講不能說長期大量進口，都卡在別人手裡，這種不是一個可持續發展的辦法，另外我們也想把它作為有色金屬資源循環的一個典型，因為它比較小，在企業裡比較容易自立，而且它價值比較高。恰恰現在大家把廢舊的都扔在那個地方，我看可能每個人手裡都有些鈷電池，鋰電池。鈷的應用是很廣泛的，近年來化學用鈷量迅速增加，鈷的化合物還有非常廣闊的應用前景，所以足夠我們去搞研究，搞開發的人可能幹一輩子也干不完，因此我們應加強這方面的研發。