盧宜冠，郝波，孫凱，何勝飛 ，許康康 ，龔鵬輝，張航

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170；2.華北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，天津300170；3.贊比亞謙比希濕法冶煉有限公司，贊比亞謙比希22880）

關(guān)鍵礦產(chǎn)是影響或制約國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的緊缺礦種或者優(yōu)勢(shì)礦種，在國(guó)際上被形象地描述成“被別人卡脖子”或“卡別人脖子”的礦產(chǎn)資源[1]。關(guān)鍵礦產(chǎn)之所以關(guān)鍵，在于它們?cè)诟呖萍碱I(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[2]。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展刺激了全球?qū)︹捫枨蟮某掷m(xù)增長(zhǎng)，當(dāng)前已被多國(guó)列入關(guān)鍵性礦產(chǎn)目錄[3]，中國(guó)《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020年）》也首次將包括鈷在內(nèi)的24種礦產(chǎn)列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄。

鈷是具有光澤的鋼灰色硬質(zhì)金屬，具鐵磁性，耐腐蝕性、耐磨性、高熔點(diǎn)等特征，被廣泛應(yīng)用于電池材料（30%）、超級(jí)合金（19%）、硬質(zhì)合金（13%）、陶瓷原料（9%）、催化劑（9%）和磁性材料（7%）等領(lǐng)域[4]。鈷主要為鎳礦及銅礦的副產(chǎn)品，少見(jiàn)獨(dú)立礦床，生產(chǎn)量受市場(chǎng)對(duì)銅和鎳需求影響。中國(guó)具有較為豐富的大陸鈷礦床類型，其中絕大部分鈷為共生或伴生礦種，僅有個(gè)別為獨(dú)立礦種[5]；大部分為中小型礦床，大型以上礦床較少[6]。當(dāng)前，中國(guó)作為全球第一大鈷資源消費(fèi)國(guó)，國(guó)內(nèi)鈷資源明顯不足，超過(guò)90%以上的鈷原料進(jìn)口自剛果（金）等國(guó)。

中國(guó)鈷需求的迅猛增長(zhǎng)主要源于電子設(shè)備和新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)上游電池材料需求的增長(zhǎng)。超級(jí)合金是鈷消費(fèi)的第二大領(lǐng)域，這一領(lǐng)域中鈷主要是用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，鈷催化劑對(duì)石油脫硫的功能也是其他材料難以替代的。因此，在低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，鈷工業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊。而且，鈷作為新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵礦產(chǎn)，在保障我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、保障國(guó)家能源資源安全方面有著非常重要的意義。本文通過(guò)對(duì)鈷地球化學(xué)屬性、在自然界中的分布、礦床類型劃分等幾個(gè)方面對(duì)鈷金屬資源進(jìn)行了概述，并結(jié)合鈷資源利用現(xiàn)狀對(duì)鈷市場(chǎng)未來(lái)走向進(jìn)行分析，給出了今后鈷資源開(kāi)發(fā)和利用的建議。

1 鈷地球化學(xué)屬性

鈷作為一種微量元素，在地殼當(dāng)中含量?jī)H為17.3×10-6[7]，然而在鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石中卻具有非常高的含量，并與鎳元素展現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性。含鈷礦物多為硫化物，例如硫鈷礦、碲硫鎳鈷礦、硫銅鈷礦和輝砷鈷礦等，另外一些常見(jiàn)含鈷礦物還包括方鈷礦、鈷華、菱鈷礦和水鈷礦等。含鈷礦物中鈷的含量通常介于14.5%～67.4%之間，化學(xué)式和礦物中鈷的含量詳見(jiàn)表1。此外，鈷常以類質(zhì)同象形式賦存于硫化物當(dāng)中，如毒砂、磁黃鐵礦、黃鐵礦和鎳黃鐵礦[8]。

地球上鈷分布不均一，由地核向地殼迅速遞減。地核中鈷含量為0.25%，到上地幔減至102×10-6，再到地殼含量只有（35～10）×10-6。在球粒隕石中鈷可達(dá)（500～513）×10-6。自然界中鈷廣泛賦存在火成巖和沉積巖中，但主要富集于超鎂鐵質(zhì)巖石中，平均含量可達(dá)110×10-6，在玄武質(zhì)巖漿分異過(guò)程中，鈷逐漸進(jìn)入到鎂鐵質(zhì)礦物當(dāng)中[9-11]。此外，在空氣、水、土壤及植物當(dāng)中鈷也展現(xiàn)出不同程度的富集。在海水中鈷主要以Co2+形式存在，源于海水能夠萃取深海錳結(jié)核和洋殼中的鈷，這部分鈷常常與Mn和Fe的氫氧化合物結(jié)合在一起[12-13]。在深海錳酸鹽中鈷最初以Co2+形式存在，由于Mn4+離子的作用而氧化形成Co3+，最后在鐵氫氧化合物中Co3+以類質(zhì)同象形式取代Fe3+。此外，在水鈉錳礦中鈷同樣會(huì)被吸附并以二價(jià)鈷（中性條件）或三價(jià)鈷（堿性條件）的形式存在。盡管目前缺乏對(duì)土壤中孔隙水、地下水、地表水中鈷含量的綜合研究分析，但已有研究表明在這類環(huán)境中鈷的含量介于0.006μg/L～0.43μg/L[14]。而由于三價(jià)鈷極低的溶解度，在陸地環(huán)境下鈷主要以二價(jià)氧化態(tài)賦存在含水礦物中。

表1 含鈷礦物名稱及其對(duì)應(yīng)鈷含量（據(jù)參考文獻(xiàn)[15]）Tab.1 The list of the chemical formula and cobalt contents for the cobalt minerals

2 鈷的分布與遷移

在地表風(fēng)化環(huán)境中，Co2+和Co3+以水氧化物、氟化物、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物或有機(jī)物的形式進(jìn)行遷移。在風(fēng)化環(huán)境下鈷通常與鐵和錳結(jié)合在一起，尤其是錳氧化物，具有較強(qiáng)的鈷離子吸附能力，其溶解性和運(yùn)移能力與pH值和溫度有關(guān)。鈷在風(fēng)化條件下相對(duì)活潑，通常聚集在硫化物和砷化物中，因?yàn)榱蚧镌谌芙獾倪^(guò)程中會(huì)釋放金屬元素，同時(shí)產(chǎn)生酸性物質(zhì)并降低pH值，這也使得高濃度的金屬礦物溶解并導(dǎo)致礦山排放大量的酸性廢水。包括鈷在內(nèi)溶解于礦山酸性廢水中的金屬元素通過(guò)沉淀、被氫氧化物吸收、被水稀釋等方式濃度逐漸降低。或者，這些金屬元素將會(huì)遷移至下游地區(qū)從而更廣泛分布在自然界中[4]。在熱液環(huán)境中，鈷主要以正二價(jià)氯絡(luò)合物遷移。其中，在體系有H2S的條件下，鈷在200～300°C條件下主要以氯絡(luò)合物CoCl42-遷移，在<200°C條件下主要以硫氫絡(luò)合物Co(HS)+遷移[6]。

自然界中鈷在巖石、土壤、水、空氣中的含量如表2所示。土壤中鈷的含量與母巖的鈷含量有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)未受工業(yè)污染的土壤中鈷含量范圍在（0.5～30）×10-6左右。海水中鈷的含量約為0.000 3～0.004 ug/L。河流的鈷含量介于0.006～0.43μg/L之間。河流中的懸浮顆粒鈷含量可達(dá)22.5×10-6。在大氣中鈷賦存于礦物塵埃顆粒中，在相對(duì)無(wú)污染的空氣中，例如南極，鈷含量介于0.1～1.2 ng/m3之間[4]。

表2 鈷在巖石、土壤、水系和空氣中的含量（據(jù)參考文獻(xiàn)[4]）Tab.2 Cobalt concentrations in rocks,soils,waters,and air

礦業(yè)生產(chǎn)加工的影響可以導(dǎo)致周圍環(huán)境中鈷具有較高的背景值（表2）。例如礦區(qū)附近的土壤中鈷的含量可高達(dá)（22～6 150）×10-6。此外，靠近礦業(yè)城市的水系也檢測(cè)出較高的鈷含量，介于3～1 100μg/L之間，其中俄羅斯Khovu-Aksy礦的尾礦周圍廢水檢測(cè)出極高的鈷含量。在鈷的冶煉和提取過(guò)程中部分鈷排放到大氣當(dāng)中，這也使得工廠附近的空氣檢測(cè)出具有較高的鈷含量[4]。

3 鈷礦床類型劃分

鈷礦石主要包括銅鈷硫化物、鎳銅鈷硫化物及鎳鈷紅土型礦石等，其中鈷常以副礦物形式與銅、鎳及鉑族金屬元素共生在一起。全球主要鈷礦床類型按照產(chǎn)出的背景，可分為大陸鈷礦和現(xiàn)代海底鈷礦兩種[6]。其中大陸鈷礦主要類型包括沉積巖型層狀銅鈷礦床、紅土型鎳鈷礦床和巖漿型銅鎳鈷鉑族元素礦床，占全球總的鈷資源量的16%（圖1），其他次要類型含鈷礦床包括黑色頁(yè)巖型Ni-Cu-Zn-Co礦床、矽卡巖和交代型Fe-Cu-Co礦床、鐵氧化物銅金型Cu-Au-(Co)礦床、變質(zhì)沉積巖型Co-Cu-Au礦床、密西西比型Zn-Pb-(Co)礦床和多金屬及其他富鈷脈型礦床等[4]；現(xiàn)代海底鈷礦主要類型為洋底鐵錳結(jié)核礦床和洋底鐵錳結(jié)殼礦床，占全球總的鈷資源量的83%（圖1），其次為火山塊狀硫化物礦床[4]。中國(guó)具有較為豐富的鈷礦床類型，代表性礦床包括金川銅鎳鈷礦（巖漿硫化物型）、元江鎳鈷礦（風(fēng)化型）、中條山銅礦峪銅鈷礦（變質(zhì)沉積型）、東川銅鈷礦（沉積巖型）、昭蘇卡拉蓋雷銅鈷金礦（火山塊狀硫化物型）等[16-21]，其中大部分鈷為伴生或共生礦種，礦床規(guī)模為中型及以下[6]。綜合前人研究成果，全球鈷資源主要集中于以下幾種礦床類型[4,22]（圖1、2）：

（1）沉積巖型層狀銅鈷礦床

圖1 全球各類型鈷礦床儲(chǔ)量百分比（據(jù)參考文獻(xiàn)[4]）Fig.1 The ratio of the cobalt reserves for each kind of cobalt deposit type in the world

圖2 主要類型鈷礦床全球分布簡(jiǎn)圖（據(jù)參考文獻(xiàn)[4]）Fig.2 Several major types of cobalt deposits distribution in the world

世界上此類礦床的絕大多數(shù)為伴生礦，鈷主要伴生在硅質(zhì)碎屑或碳酸鹽地層中的沉積巖型銅鈷礦床中。主要礦石礦物為黃銅礦、黃鐵礦、硫銅鈷礦，少量斑銅礦和輝銅礦；脈石礦物為鉀長(zhǎng)石、白云母、黑云母、鈉長(zhǎng)石、石英和碳酸鹽礦物等。沉積巖型銅鈷礦床成礦年齡主要為中元古代、新元古代和二疊紀(jì)。盡管該類型礦床的礦床成因模型還尚存爭(zhēng)議，但存在一點(diǎn)共識(shí)，即礦床的形成與成巖期和成礦早期變形變質(zhì)階段中低溫條件下含礦含鹽熱液流體的加入密切相關(guān)[23-25]。沉積巖型層狀銅鈷礦床主要分布在中非銅礦帶的剛果（金）和贊比亞境內(nèi)，其中代表性銅鈷礦床包括剛果（金）的卡莫托、滕凱-豐古魯梅、科盧韋齊，贊比亞的恩卡納和謙比希礦床等[25-30]（圖3，表3）。

（2）紅土型鎳鈷礦床

紅土型鎳鈷礦床常常發(fā)育在潮濕熱帶環(huán)境中，超基性巖由于風(fēng)化作用，鎳鈷金屬得以富集成礦[31-32]。紅土型鎳礦具有良好的垂向分帶性，從上至下依次為殘余紅土帶、腐巖帶、基巖，鎳鈷含礦層厚度為10～40 m，通常鎳品位>1%，鈷品位<0.15%。該類型礦床主要礦物為褐鐵礦、綠脫石、硅鎂鎳礦（含鎳蛇紋石）等。

圖3 中非銅鈷礦帶鈷礦床分布示意圖（據(jù)文獻(xiàn)[24]）Fig.3 The distribution of the main cobalt deposits in Central African Copper belt

表3 中非銅礦帶沉積巖型層狀銅鈷礦床特征簡(jiǎn)表（據(jù)參考文獻(xiàn)[25-30]）Tab.3 Geological characteristics of sedimentary Cu-Co deposits in the Central African Copperbelt

紅土型鎳鈷礦床代表性礦床有西澳Kalgoorlie（Co資源量32萬(wàn)噸）和Murrin Murrin（Co資源量35.1萬(wàn)噸）礦床，新咯里多尼亞Goro礦床（Co資源量35.5萬(wàn)噸），喀麥隆Nkamouna礦床等（Co資源量86萬(wàn)噸）[33-34]。

（3）巖漿型銅鎳鈷鉑族元素礦床

巖漿硫化物礦床中的鈷主要賦存于鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石中，礦石類型為浸染狀、半致密塊狀和致密塊狀等，礦體常常發(fā)育在層狀雜巖體、巖漿通道、超鎂鐵質(zhì)侵入巖和火山熔巖中[35]。世界上一些大型-超大型巖漿硫化物礦床形成時(shí)代較老，如形成于新太古代的Mt.Keith（Co資源量6.7萬(wàn)噸）和Kambalda（Co資源量13.9萬(wàn)噸），形成于古元古代的Pechenga（Co資源量15.3萬(wàn)噸），Thompson（Co資源量6.9萬(wàn)噸）和Sudbury（Co資源量100.6萬(wàn)噸）礦床，以及形成于中元古代的Eagle（Co資源量0.4萬(wàn)噸）和Voisey’s Bay（Co資源量12.3萬(wàn)噸）礦床。而中國(guó)的巖漿硫化物礦床形成年代較新，其中絕大部分分布于新元古代至晚三疊世[36]。這類礦床中鈷主要作為鎳和鉑族金屬的副產(chǎn)品產(chǎn)出。含鈷礦物主要為鎳黃鐵礦，其次為硫鈷礦，成礦過(guò)程與巖漿期硫化物熔離及巖漿期后熱液作用有關(guān)。

鈷作為伴生礦的代表性巖漿硫化物礦床主要有加拿大的Voisey’s Bay礦床和Sudbury礦床，俄羅斯Norilsk礦床（Co資源量79.8萬(wàn)噸），以及中國(guó)金川銅鎳鈷礦床（Co資源量9.8萬(wàn)噸）[35]。

（4）洋底鐵錳結(jié)核礦床

洋底鐵錳結(jié)核中富含大量的鎳、銅、鈷、鉬等金屬元素[37]。鐵錳結(jié)核常常發(fā)育在海平面以下3 500～6 500 m的深海平原，由產(chǎn)生于海水及沉淀物空隙流體中的鐵錳氫氧化物沉淀而成。這類結(jié)核的生長(zhǎng)速率差異較大，直徑通常為2～8 cm，主要組成成分包括了二氧化錳、鋇鎂錳礦等其它錳酸鹽，以及少量水鈉錳礦、鐵氫氧化物和鋁硅酸鹽等。其中鈷常常被吸附于錳氫氧化物的表面并貯存于其中，這類洋底鐵錳結(jié)核的形成年代通常早于全新世。大量的洋底錳結(jié)核發(fā)現(xiàn)于太平洋Clarion-Clipperton斷裂帶、庫(kù)克島經(jīng)濟(jì)海域、Penrhyn-Samoa盆地和秘魯盆地等[37]。

（5）洋底鐵錳結(jié)殼礦床

位于海平面以下800～3 000 m的洋中脊擴(kuò)張區(qū)、海山及高原區(qū)的洋底鐵錳結(jié)殼中同樣蘊(yùn)含了大量的鈷、鉬、稀有金屬等元素[38]。由于沉淀物僅僅來(lái)源于海水，因此這類結(jié)殼的生長(zhǎng)速率較慢。結(jié)殼的厚度變化較大，從小于1 cm至26 cm不等，主要組成物包括二氧化錳、氫氧化鐵、碳酸鹽巖、針鐵礦及少量長(zhǎng)英質(zhì)礦物等。洋底鐵錳結(jié)殼中鈷的富集機(jī)制與富集過(guò)程與鐵錳結(jié)核類似。大量的洋底錳結(jié)殼發(fā)現(xiàn)于太平洋赤道中部、東北大西洋、印度洋Afanasiy-Nikitin海山等[39-40]。

由于鈷礦床種類眾多，因此勘查方法各異。例如對(duì)沉積巖型層狀銅鈷礦床，勘查方法主要是對(duì)化探、構(gòu)造、地層、地球物理及鉆孔數(shù)據(jù)的綜合分析和解譯。在紅土型鎳鈷礦床勘查過(guò)程中，關(guān)鍵點(diǎn)在于對(duì)深部風(fēng)化的超基性巖體、紅土層位及富集鈷鎳的風(fēng)化層厚度的勘查研究。大多數(shù)巖漿型銅鎳鈷鉑族元素礦床發(fā)育于大型鎂鐵質(zhì)侵入巖體中，該類型礦床中礦體常常發(fā)育在雜巖體底部層位，勘查方法包括電法、磁法等地球物理勘查方法。對(duì)深海錳結(jié)殼，利用淺鉆定點(diǎn)獲取結(jié)殼巖芯樣品，是目前富鈷結(jié)殼資源勘查最重要的方法之一[41]。另外，電視抓斗和水下機(jī)器人（ROV）也已普遍應(yīng)用于深海鈷資源開(kāi)采[42]。隨著科技不斷進(jìn)步，未來(lái)包含更高精度、高清晰的水下可視裝備等新型采樣技術(shù)將繼續(xù)應(yīng)用于深海鈷資源勘查和開(kāi)采當(dāng)中。

4 鈷資源利用概況

鈷具有鐵磁性、耐腐蝕性、耐磨性、高熔點(diǎn)等特征，由于其良好的物理化學(xué)和機(jī)械性能，鈷及其化合物常常用于以下幾個(gè)領(lǐng)域[43]：

（1）電池材料。全球生產(chǎn)出的鈷大約有50%作為電池材料使用，這里主要包括了便攜式設(shè)備（手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等），電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車，電動(dòng)列車和可再生能源電站。鈷可以防止鋰離子電池中樹(shù)突的發(fā)生，具有延長(zhǎng)堿性電池使用壽命的作用。

（2）集成電路。由于鈷獨(dú)特的物理化學(xué)屬性，廣泛適用于各類部件集成電路（例如觸頭、金屬電纜、電路板等），所用的電阻材料一般包括了鈷-銻、鈷-硼、鈷-鑭、鈷-鉬、鈷-磷、鈷-錸、鈷-銠、鈷-鎢、鈷-釩、鈷-鍺等化合物。

（3）半導(dǎo)體和磁性隧道結(jié)晶體管。光電器件使用Co-Si-Ge化合物來(lái)改善接觸接口。得益于最新一代半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，結(jié)合不同的方法可以將鈷添加到各類元器件上。例如：物理氣相沉積（PVD）利用蒸發(fā)離子束使得鈷在目標(biāo)物體表面沉淀下來(lái)；化學(xué)氣相沉積利用化學(xué)反應(yīng)物將鈷添加到目標(biāo)物體表面；金屬電鍍則利用電流使得鈷沉淀下來(lái)。

（4）磁記錄設(shè)備。在磁記錄過(guò)程中鈷是一種不可或缺的金屬，主要用于數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，如硬盤。數(shù)字信息的存儲(chǔ)便于記錄照片、視頻及文件等。

（5）催化劑。鈷在天然氣和精煉石油產(chǎn)品制備中常作為催化劑使用。每噸含鈷的催化劑化合物的使用可減少25 000噸硫氧化物和750噸氮氧化物的排放。同時(shí)，鈷也用于聚酯前體的合成及羰基合成反應(yīng)中來(lái)自烯烴里醛的生成。鈷催化劑用于合成對(duì)苯二甲酸酸（TPA）和二甲基對(duì)苯二甲酸酯（DMT），它們主要用于聚酯（PET）的合成。另外，鈷催化劑也用于紡織品和可回收塑料瓶的生產(chǎn)中。

（6）著色劑。鈷氧化物和其他鈷化合物常常作為著色劑用于玻璃、陶瓷、油墨和琺瑯涂料等。除了常見(jiàn)的的“鈷藍(lán)”顏色，鈷也用來(lái)制作其他顏色，如紫色、綠色、粉色、棕色和黃色等。

（7）合金。含鈷的合金可分為超合金、磁合金、鈷基合金等。含鈷超合金用于燃?xì)廨啓C(jī)、航天器、核反應(yīng)堆、發(fā)電廠渦輪機(jī)和化學(xué)設(shè)備等；含鈷磁合金常用于永久磁鐵、傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)；鈷基合金是一種能耐各種類型磨損和腐蝕以及高溫氧化的硬質(zhì)合金，即通常所說(shuō)的司太立（Stellite）合金。它們可以制成焊絲，粉末用于硬面堆焊，熱噴涂、噴焊等工藝。

（8）醫(yī)療保健。鈷以金屬、鈷胺素和鈷同位素（60Co，58Co，57Co和55Co）的形式用于腫瘤、癌癥的診斷和放療。鈷以維生素B12形式參與核酸、膽鹼、蛋氨酸的合成及脂肪與糖的代謝。此外，鈷還可用于醫(yī)療器材的消毒使用[43,44]。

在160種含Co的不同商品中，全球流通的前三種分別為64.5千噸的HS-810510（粗鈷以及其他鈷冶煉的中間產(chǎn)品；未鍛軋鈷；廢品和廢料；粉末），21.7千噸的HS-850780（蓄電池）[45]。由于一直以來(lái)鈷價(jià)都存在較大波動(dòng)，因此亟需尋找一些鈷的替代品以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。然而由于鈷的獨(dú)特屬性，幾乎所有的鈷替代品所導(dǎo)致的結(jié)果都是產(chǎn)品性能的降低。常見(jiàn)的鈷替代品主要涵蓋了以下幾個(gè)領(lǐng)域：（1）用鋇或鍶鐵氧體，或者釹-鐵-硼及鎳鐵合金制成的磁鐵；（2）涂料中采用鈰、鐵、鉛、錳或釩代替；（3）在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和石油催化劑領(lǐng)域使用鎳和鎳基合金；（4）鋰離子電池：鐵磷-錳，鎳-鈷-鋁或鎳-鈷錳。對(duì)于鈷資源的利用可采取使用一些價(jià)格更為便宜的金屬和合金作為替代，隨著技術(shù)的進(jìn)步在各類鈷應(yīng)用領(lǐng)域所占的比值可以從60%降低至10%以內(nèi)[15]。

5 鈷的供需及未來(lái)市場(chǎng)

過(guò)去鈷常常用作顏料的原料使用，之后由于鈷在化工業(yè)中的廣泛使用（主要為合金和催化劑），自二十世紀(jì)中葉以來(lái)鈷的產(chǎn)量隨之迅速增長(zhǎng)（圖4）。然而70年代后期由于剛果（金）的政治動(dòng)亂使得鈷嚴(yán)重短缺導(dǎo)致價(jià)格飛漲，而后80年代初期由于生產(chǎn)過(guò)剩，鈷價(jià)猛烈下跌（圖4）。之后自1990年以來(lái)至今全世界鈷的需求量經(jīng)歷了大幅度的增長(zhǎng)。從1950年至2011年全世界鈷的產(chǎn)量約增長(zhǎng)了一個(gè)數(shù)量級(jí)[4]。其中剛果（金）鈷資源儲(chǔ)量最為豐富，約占世界總儲(chǔ)量的49%；年產(chǎn)量可達(dá)9萬(wàn)噸（2018年），約占世界總產(chǎn)量64%（表4），其他一些鈷資源大國(guó)包括澳大利亞、古巴、俄羅斯、菲律賓、加拿大等，中國(guó)鈷的儲(chǔ)量和年產(chǎn)量分別占全世界的1%和2%（表4）。

圖4 1970—2016年全球鈷價(jià)格與產(chǎn)量變化（據(jù)參考文獻(xiàn)[46]）Fig.4 Annual real price and production of cobalt from 1970 to 2016

表4 世界各國(guó)鈷礦產(chǎn)儲(chǔ)量和2018年產(chǎn)量（據(jù)參考文獻(xiàn)[47]）Tab.4 World mine production and reserves in 2018

在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)由于鈷價(jià)過(guò)高導(dǎo)致各類鈷產(chǎn)品被替代，因而絕大部分鈷資源未被開(kāi)發(fā)利用。如今在許多領(lǐng)域，如果鈷持續(xù)被其他金屬所替代，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致產(chǎn)品性能的損失和成本的增加，特別是用于飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的零件，還包括船舶推進(jìn)系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、傳感器和雷達(dá)等，這些用途使得鈷在軍事和民用工業(yè)發(fā)展方面占有重要地位。鈷常常作為其他金屬類大宗商品（如鎳或銅）的副產(chǎn)品開(kāi)采，因此，鈷的生產(chǎn)往往受到銅鎳等金屬市場(chǎng)的影響，而非鈷自身的需求。2009—2015年，由于鈷礦生產(chǎn)項(xiàng)目的擴(kuò)建和增長(zhǎng)，使得這一期間世界范圍內(nèi)鈷的生產(chǎn)量大于消費(fèi)量，因此價(jià)格也出現(xiàn)了一定量的回落。2015年后由于電池行業(yè)對(duì)鈷的旺盛需求導(dǎo)致鈷價(jià)格上漲。2018年全球鈷消費(fèi)約12.6萬(wàn)噸，其中電池行業(yè)和高溫合金是鈷最重要的兩個(gè)消費(fèi)領(lǐng)域，占總消費(fèi)比分別為60.9%和13.7%，接近該年世界總的鈷產(chǎn)量。然而，截至2019年6月初鈷價(jià)跌到3.2萬(wàn)美元/t，較2018年鈷價(jià)最高點(diǎn)下跌跌幅達(dá)到66%，這其中供應(yīng)和囤貨過(guò)剩及中國(guó)新能源汽車的退坡政策為主要因素，而剛果（金）政府政策的不確定性（新礦業(yè)法的實(shí)施等）以及時(shí)局的不穩(wěn)定，也將給未來(lái)鈷的價(jià)格帶來(lái)更多的擾動(dòng)[48]。

如今鈷的供應(yīng)市場(chǎng)情況和1978年類似，即剛果（金）在鈷的供應(yīng)鏈上占據(jù)了主導(dǎo)地位。不過(guò)與以往不同在于，當(dāng)今鈷資源的利用更多的在鋰電池的使用上。研究分析，至2025年中國(guó)鈷需求量可能達(dá)到11.1萬(wàn)噸，其中鋰電池領(lǐng)域需求8.1萬(wàn)噸[49]。因此，假如未來(lái)新能源汽車持續(xù)得到普及使用，可以預(yù)計(jì)的是作為銅鎳副產(chǎn)品開(kāi)采加工的鈷資源在供應(yīng)上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

目前，國(guó)內(nèi)超過(guò)90%以上的鈷原料進(jìn)口自剛果（金）等國(guó)，預(yù)計(jì)未來(lái)隨著需求增長(zhǎng)缺口還將增加。自2018年起，剛果（金）政府已經(jīng)把鈷上升為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，關(guān)稅從2%上漲至10%。此外，2019年初新總統(tǒng)上任后，礦業(yè)部將暫停所有礦業(yè)公司出口礦產(chǎn)。因此，90%以上的鈷原料進(jìn)口來(lái)自剛果（金）顯然不是對(duì)我國(guó)最為有利的進(jìn)口結(jié)構(gòu)。為解決這種困境，一是積極拓展剛果（金）以外的海外鈷資源配置。除非洲中部外，太平洋國(guó)家澳大利亞、新喀里多尼亞、巴布亞新幾內(nèi)亞和菲律賓也是重要的鈷礦資源國(guó)和供應(yīng)國(guó)，且地緣政治風(fēng)險(xiǎn)均低于剛果（金）[50]。二是加大深海鈷礦開(kāi)采的投入，因?yàn)樯詈Ｖ锈挼膬?chǔ)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于陸地中鈷儲(chǔ)量（圖1）。然而值得注意的是，加大商業(yè)化深海鈷開(kāi)采的投入也可能會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)鈷價(jià)格上漲。另外，減少鈷在鋰電池方面的應(yīng)用以保證供需平衡，這與上世紀(jì)九十年代面對(duì)鈷價(jià)飛漲所采取的減少鈷在永久性磁鐵方面的使用類似。綜合來(lái)看，未來(lái)市場(chǎng)影響鈷價(jià)格的主導(dǎo)因素可能仍將是新能源汽車行業(yè)，鈷的長(zhǎng)期高價(jià)也將刺激替代產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品出現(xiàn)將改變當(dāng)下市場(chǎng)的供需格局。

6 結(jié)論及建議

（1）全球鈷礦資源主要集中于沉積巖型層狀銅鈷礦床、紅土型鎳鈷礦床、巖漿型銅鎳鈷鉑族元素礦床、洋底鐵錳結(jié)核礦床、洋底鐵錳結(jié)殼礦床等五大類礦床中。其中洋底鐵錳結(jié)核結(jié)殼中蘊(yùn)含了豐富的鈷資源，深海鈷資源開(kāi)采前景廣闊。

（2）鈷廣泛應(yīng)用于電池材料、合金、陶瓷原料、催化劑、磁性材料等領(lǐng)域。由于鈷價(jià)波動(dòng)較大，因此對(duì)于鈷資源的利用可采取使用一些價(jià)格更為便宜的金屬和合金作為替代，預(yù)計(jì)未來(lái)各類鈷應(yīng)用領(lǐng)域所占的比值可以從60%降低至10%以內(nèi)。

（3）長(zhǎng)期以來(lái)剛果（金）在全球鈷市場(chǎng)供應(yīng)鏈上都占據(jù)了主導(dǎo)地位，今后面對(duì)旺盛的鈷需求，我國(guó)應(yīng)提升對(duì)剛果（金）以外的海外鈷資源配置比例。此外，在減少鋰電池應(yīng)用的同時(shí)亟需新型產(chǎn)品的生產(chǎn)研發(fā)以維持供需平衡。