钴的基础知识

钻的基础知识

1.钻金属简介

钻(英文为Cobalt)化学符号为Co,在元素周期表中位于第4周期的VID族(铁

族)，原子序数为27,在铁(26)之后，银(28)、铜(29)之前，原子量为

58.9332。钻的密度为8.9克/厘米，熔点为1495℃,沸点为2870℃。

钻呈银灰色，硬度高于铁，延展性好于铁，磁性弱于铁c钻的化合价+2和

+3,常温下与水和空气不起作用，能逐渐溶于稀盐酸和硫酸，易溶于硝酸。

由于钻具有不可替代的物理、化学性能，应用领域非常广泛，包括可充电

电池材料、超硬耐热硬质合金、石化催化剂、陶瓷色釉料、磁性材料、饲料添

加剂、医药品等行业。人工合成的钻60有强放射性，人量用于物体内部控测、

医疗及示踪物质等。

钻虽然是小金属，但却是一种非常稀缺的资源，素有“工业味精”和“工业牙

齿”之称，是重要的战略资源之一。美国战略储备局长年保持钻的储备。

2.氧化钻

氧化钻粉主要包括CoO、CO2O3、C03O40含钻74%以上的高品位氧化钻为

褐色，含钻74%以下的氧化钻为黑色。按照其用途和化学成分的不同，根据国

家标准，精制氧化钻粉主要分为Y类和T类两大系列，而Y类产品又分为Y0、

Yl、Y2三种牌号，T类产品分为Tl、T2两种牌号。精制氧化钻粉的粒度一般

在180〜250目，其松装密度为0.4〜

氧化钻，主成分为CoO或CO2O3,黑灰色粉末，渐溶于热盐酸和热稀硫酸

中，并分别放出氯和氧，不溶于水和醇。用作氧化剂，制造钻和不含银的钻

盐、钻催化剂、颜料、陶瓷的釉料、色素着色剂、硬质合金，用于电子及冶金

工业等。精制氧化钻粉主要用于制造硬质合金，占用量的93%；部分用作颜料

和釉料，4%用于陶瓷，3%用于搪瓷行业。将草酸钻在650~750℃下进行煨

烧，最终制得精致氧化钻产品。金川钻系统采用回转窑煨烧，钻的回收率可达

到98%以上。

四氧化三钻(CO3O4)为灰黑色粉末状固体，广泛应用于制造硬质合金、磁性

材料、搪瓷颜料、陶瓷颜料及玻璃颜料、故触媒、油墨颜料、玻璃脱色剂，是

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制备催化剂和干燥剂的主要原料。目前主要用于生产锂离子电池材料钻酸锂。

由于通讯、电子业的发展，我国对锂离子电池的需求也不断增长，预计从目前

到2010年我国对锂离子电池的需求将以每年10%〜20%的速度增。目前我国

对四氧化三钻的需求量为2600to四氧化三钻传统的生产方法多采用灼烧或是

热分解法。灼烧法就是将钻粉用红热蒸汽加热法生成CoO,在500C下进一步

氧化成CO3O4,但是这种方法产出的（：03。4粉末活性差，纯度低，粒度分布

宽。热分解法是将纯净的氧化钻或是硝酸钠溶液沉淀生产草酸钻或是碳酸钻，

经高温燃烧产出C03O4。但该法同样存在粒度分布不均匀的问题，产品纯度较

低。双氧水直接氧化法制得产品需要进一步煨烧，流程较长，而且双氧水加入

量及加入速度对产品影响较大，过程较难于控制。近几年，我国对高浓度硝酸

钻或氧化钻溶液直接合成Co?%进行了试验研究。将含钻溶液加热后，缓慢加

入氢氧化钠溶液，调节溶液的PH值，并缓慢加入H2O2,反应产生黑色沉淀，

沉淀产物主要为钻的氧化物和水合物，含钻为65%〜68%,沉淀物经进一步煨

烧,可得到纯度95%以上的C03O4粉末。

3.钻的用途简介

3.1.钻是重要的战略金属

上世纪九十年代以前，钻的主要用途在生产高温合金、耐热耐腐合金、硬

质合金以及磁性材料等，特别是在军事工业（制造穿甲弹与防护装甲卜航空工

业（发动机）中有不可替代的重要地位。因此人们认为是钻一种重要战略金属，

美国、俄罗斯等国都持有钻的战略储备。目前硬质合金与超级硬质合金为钻的

第二大用途，占钻总消费量的20%左右。

3.2.钻是锂离子电池中最重要的金属

上世纪九十年代以来，充电电池行业，特别是锂离子电池、银氢行业钻消

费的快速增长，使全球钻的消费量几年内增长了约100%。钙占锂离子电池正

极材料重量的60%,而正极材料是锂离子电池性能决定性材料。目前锂离子电

池行业已成为钻最大的消费领域，占钻总消费量的30%左右，并且比例还有持

续提高。

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由于全世界的锂离子电池、银氢电池生产主要集中在中、日、韩三国，因

此世界钻的消费已从过去主要集中在西方发达国家，逐步向日本、中国、韩国

等东亚地区转移。目前，日本和中国，己取代美国，成为钻的主要消费国。

3.3.钻的其它用途

钻还广泛应用于PTA等石化品的催化剂，天然气气转液的催化剂，玻璃、

陶瓷、搪瓷的色釉料，磁性材料，特殊钢的添加剂，动物饲料的添加剂，人造

金刚石的催化剂，人造骨骼合金的添加剂，医药品原料等；人工合成的钻60有

强放射性，大量用于物体内部控测、医疗及示踪物质等。

4.全球钻行业资源储量及分布分析

4.1.钻资源储量简介

地球上的钻绝大部分赋存在含银的红土矿床中，其余赋存在铜银硫化矿床

和铜钻矿床中。由于红土矿开采成本较高，目前世界主要钻的供应以铜银硫化

矿床和铜钻矿床开发为主。

世界陆地钻储量静态可采年限在百年以上，在正常情况下可保证长期稳定

供应。但因一般矿石中钻品位较低，单独开采成本昂贵，故大绝大部份钻为开

采铜镇时所产生的副产品，单独增产的可能性较小。所以在近年随着钻用量迅

速增加的情况下，钻的供应无法相应增长，造成价格上涨较快。

据美国地质调查局统计，截止2006年的勘探显示，世界钻的储量700万

t,基础储量1300万吨，储量高度集中在刚果民主共和国、澳大利亚和古巴。

中国钻矿资源不多，累计探明钻储量70多万吨，主要伴生在铜、银、铁矿

中，独立成矿的钻矿物仅占全国保有储量的4.70%。中国已知钻矿产地150

处，分布于24个省（区卜但主要分布在甘肃省（占全国总储量的29.80%）。矿

区钻金属储量超过2万吨的只有甘肃金川和青海德尔尼，矿区储量大于1万吨

的有河北、四川、海南、新疆四省区。但中国伴生钻矿的品位较低，据对钻储

量大于1000吨的58个矿床统计，钻的平均品位仅为0.02%。

根据中国金属网的报导，钻是中国严重短缺的九种矿产资源之一（这九种资

源是：铭，铜、锌、钻、伯族元素、锯、钾、硼、金刚石）。钻的短缺程度比大

家关注的石油更严重。国土资源部网上有文章称：从静态保证程度来看，我国

已探明的45种主矿产的储量，到2010年严重短缺的将有铭、钻、铝、钾、金

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刚石5种。我国必须加大矿产资源调查与开发利用的力度，提高矿产资源对国

民经济建设的保证程度，尤其对关系国家安全的战略资源，必须增加战略储

备，以保证我国经济社会的可持续发展。

综上所述，中国是钻资源缺乏的国家，大部分钻的生产原料需要从国外进

口。

4.2.全球钻资源储量及分布

钻为银灰色金属，钻与其他金属的合金具有高温强度高、耐热性好、耐腐

蚀性高且与其他金属的浸润性好等特点。钻是一种重要的战略金属，钻及其合

金广泛应用于电机、机械、化工、航空航天、硬质合金、粉末冶金、催化剂、

陶瓷、粘结剂、皂化剂、干燥剂等领域。钻75%〜80%用于制造合金，

20%〜25%以各种化合物形态用于化工、电子等行业。

钻的产品主要有钻的基础化工产品、钻的金属态产品（钻片等）和钻粉体材

料。随着产品加工技术深化，产品升级，钻产品附加值不断提升。

欧盟委员会发布题为《在欧盟生死攸关的原料》的报告，将其中14种重要

矿产原料列入“紧缺”名单，这14种矿产原料是:睇、钺、钻、萤石、钱、错、

石墨、钿、镁、银、伯族金属、稀土、铝和铝。这些原料广泛应用于移动电

话、锂电池、光纤光缆和太阳能面板的制造工艺中,成为许多高科技产品和日常

消费品不可或缺的一部分。紧缺主要由三个方面的因素造成:一是供应主要来自

少数几个国家，特别是中国、巴西、俄罗斯和刚果。二是矿产原料难以替代，也不

易循环使用,加剧了其供应的安全问题。三是新技术和新兴产业的发展导致对这

些原料需求的快速增长。

全球钻资源主要集中在刚果、赞比亚、加拿大、俄罗斯知澳大利亚等国家

和地区，据美国地质调查局统计，截至2006年的勘探显示，全球钻的储量

700万吨，基础储量1,300万吨，其中刚果、澳大利亚、古巴三国钻矿资源占世

界储量的83%o

我国钻矿资源不多，累计探明钻储量7.2万吨，仅占世界的1%,相当贫

乏。并且已探明的钻资源绝大多数为伴生矿，主要伴生在铜、银、铁矿中，独

立成矿的钻矿物仅占全国保有储量的4.70%,我国已知钻矿主要分布在甘肃

省。我国钻矿品位较低，主要作为矿山副产品回收，生产过程中由于品位低、

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生产工艺复杂，因此金属回收率低，生产成本高。由于我国钻矿资源贫乏，每

年需要进口钻矿满足国内冶炼厂的原料需求。

4.3.钻需求分析

从2010年国内钻消费结构分析，电池材料用钻份额有所提高，占到总消

费量的63%；其他几个行业需求变化不大，硬质合金占11%,磁性材料占

7%,石化产品占6%,玻陶行业占6%,还有一些用于其他合金、干燥剂、触

媒、饲料等等。

我国是制造大国，但还不是制造强国，高端装备制造业将是未来国家战略

扶持发展的重点行业，也被确立为七大新兴产业之一。未来，输变电和用电产

品、农业机械、机床、汽车、通用设备、环保设备仍将稳步增长，轴承、液压

件等机械基础产品也可保持增长的态势。硬质合金钻金属的比例将逐步提升。

同时我国大力发展航天航空产业，不论是神舟计划、嫦娥计划，还是大飞机计

划都将带来战略金属钻的需求。因为如果没有能耐几千度高温的耐烧蚀材料和

涂层材料，人类遨游太空的梦想不可能实现。

4.4.钻价格走势

2010年国际市场钻价震荡上扬，但整体价格仍处于低位。MB高品位钻平

均价格为20.6美元/磅（合30.8万元/吨），低品位钻平均价格为18.7美元/磅

（合28万/吨），同比分别上涨18.5%和17.8%。国内金属钻平均价为35.5万

元，同比上涨7.6%。虽然2010年国内钻价整体随国际市场变化，但