钴资源储量和矿产分布及其提取工艺

 

钴在地壳中的平均含量为0.001%(质量)，海洋中钴的总量约为23亿吨，自然界已知含钴矿物近百种，但单独的钴矿物极少。

 

美国地质调查局(USGS)数据显示, 全球已探明钴资源中大部分是赋存在含镍红土矿床中，其余则多赋存在镍铜硫化物矿床中，这类矿床主要分布在澳大利亚，加拿大和俄罗斯。

 

刚果民主共和国的金沙萨和赞比亚的钴资源主要赋存在沉积型铜矿床(sedimentary copper deposit)中。除此之外，据推测，地球上有近23亿的潜在钴资源赋存在海底锰结核中，可见海底锰结核是钴的重要远景资源。

 

 

已知的含钴矿物约100种。主要的钴矿物为：硫钴矿(Co₃S₄)、纤维柱石(CuCo₂S₄)、辉砷钴矿(CoAsS)、砷钴矿(CoAs₂)、钴华(3CoO·As₂O₅·8H₂O)等。世界上的主要钴矿有四种类型:①铜钴矿②镍钴矿,包括硫化矿和氧化矿;③砷钴矿；④含钴黄铁矿。这些钴矿含钴均较低。

 

 

2、全球钴资源储量及分布情况

 

据美国地质调查局2015年最新统计，全球已探明陆地钴资源量约2500万吨，储量720万吨，储量高度集中在刚果(金)，澳大利亚和古巴。世界钴资源的分布很不平衡，刚果(金)、澳大利亚和古巴三国储量之和就占了全球总储量的68%。刚果(金)是钴储量最丰富的国家，截至2014年，该国钴储量达到340万吨，居世界第一位。居世界第二位的是澳大利亚，储量为110万吨。古巴居世界第三位，储量为50万吨。其后依次为赞比亚、菲律宾27万吨；俄罗斯、加拿大各25万吨；巴西8.5万吨；中国8万吨；美国3.7万吨；新喀里多尼亚2万吨等。

 

 

3、中国钴资源储量及分布

 

中国钴矿资源不多，独立钴矿床尤少，主要伴生于铁、镍、铜等矿产中。矿床类型有岩浆型、热液型、沉积型、风化壳型4类。以岩浆型硫化铜镍钴矿和夕卡岩铁铜钴矿为主，占总量65%以上；其次为火山沉积与火山碎屑沉积型钴矿，约占总储量17%。单一的钴矿其储量只占全国钴矿总储量的2%左右。

 

共、伴生钴矿床类型

 

共、伴生钴矿床的分类一般服从于主矿。国内目前现有的钴矿按矿床成因可分为四大类，即岩浆型、热液型、沉积型和风化型矿床。四大类按工业类型又可分为九个亚类。

 

 

我国目前已知的钴矿产地有150余处，分布于24个省(区)，主要分布在甘肃、山东、云南、河北、青海、山西等6省，以甘肃省储量最多，约占全国的30%，其他省依次为10.4％、8.5％、7.3％、7.1％、6％，以上6省储量之和占全国总储量的70％，其余30％的储量分布在新疆、四川、湖北、西藏、海南、安徽等省(自治区)。

 

按照矿床集中分布和产出的大地构造位置，大致可分为准噶尔北缘—北天山成矿带、华北地区中段成矿带、华北地区北缘东段成矿带、昆仑—西秦岭成矿带、长江中下游成矿带、扬子地台西缘成矿带和华南成矿带等7个重要成矿带。

 

4、全球钴矿产量

 

据美国地质调查局2015年数据显示：2014年全球钴矿产量为11.2万吨，2013年为11万吨。刚果(金)拥有丰富的钴资源储量，钴矿产量也高踞第一位，占全球总量的一半。其他产量较高的国家还有：中国(7200吨)；加拿大(7000吨)；澳大利亚(6500吨)；俄罗斯(6300吨)等。

 

 

5、中国钴矿产量

 

以下数据由中国相关机构统计，与上文中美国地质调查局(USGS)提供的数据有差别，请注意区分。

 

2012年中国钴供应量为3.74万吨，同比下滑13%；其中原生钴产量为3.12万吨，进口金属钴2359吨，进口钴盐825吨，回收钴3100吨。从2012年起，中国企业的进口方向从钴矿向中间品和白合金转移，2012年进口中间品为7.2万吨，折合金属量为1.16万吨。中国钴矿主要来自刚果(金)，最近几年中国钴库存严重过剩。

 

6、钴的提取工艺

 

自然界中的钴矿很少单独存在，主要伴生于镍矿、铜矿、黄铁矿和砷矿床中，而且含量较少，提取起来相对比较困难。钴矿资源主要有镍钴硫化矿和氧化矿，铜钴矿，砷钴矿，含钴黄铁矿四种类型。钴冶炼特点表现为原料品位低，提取流程长，提取方法多。

 

 

从镍、铜硫的吹炼渣中提钴：含钴吹炼渣在鼓风炉或电炉中经还原硫化熔炼，获得钴合金或钴锍。经磁选富集后加压酸浸，使钴进入溶液。溶液经净化后加入草酸使钴生产草酸钴沉淀，草酸钴经煅烧即可产出精制氧化钴产品。

 

从镍精炼净化渣中提钴：镍电解精炼过程中阳极液净化产出的钴渣是重要的提钴原料。钴渣经还原硫酸浸出使钴呈硫酸钴进入溶液，溶液用黄钠铁矾法除铁，萃取法除铜，锌，锰等杂质和镍钴分离获得纯净的氯化钴溶液，籍此可生产氧化钴产品，或经电积获取金属钴产品。

 

从含钴黄铁矿中提取钴：含钴黄铁矿经浮选可产出含钴0.3%～0。5%的钴硫精矿。钴硫精矿经硫酸化焙烧，使精矿中的钴，镍，铜等有价元素转变为可溶性的硫酸盐。焙砂用水浸或酸浸使钴，镍，铜等转入溶液。浸出液经净化除杂除去铁，铜，锌，锰等杂质，再经镍钴分离得到纯净的钴溶液，电积生产金属钴。

 

从砷钴矿提取钴：砷钴矿经焙烧或熔炼使砷以As2O3挥发脱除，得到焙砂或钴锍经酸浸使钴进入溶液，溶液经除铁，砷和铜，锌，锰等杂质后进入镍钴分离。净化后的钴溶液再根据市场需要生产金属钴或氧化钴产品。

 

钴大多伴生在其他矿物中而且成分复杂，因此钴的冶炼方法繁多，流程复杂。钴的冶炼一般分成三个步骤:

 

一是把钴从矿石中转入溶液，或制成粗钴合金或钴锍，再转入溶液；

 

二是除杂净化；

 

三是提取金属。

 

钴的冶炼工艺大体上可分为4大类：高温熔炼富集后湿法提取钴，硫酸化焙烧后浸出提出钴，还原焙烧氨浸法和加压浸出法。

 

 

技术发展方向：加压浸出具有流程短，镍钴浸出率高，过程中不产生有害废气，废水，环境保护好。这种方法在发达国家被广泛采用。实践证明，不管工厂规模多大，单台冶金炉生产总是最经济的。所以改造时将多台炉子改为单台炉子生产。另外一种动向，就是在各种不同工艺之间，互相借鉴，互相利用，取长补短，以达到不断进步的目的。