即便在礦業(yè)開(kāi)發(fā)高度發(fā)達(dá)的今天，在廣袤的非洲土地上，人們?nèi)栽诿爸：】档娘L(fēng)險(xiǎn)，從事著手工鈷開(kāi)采的勞動(dòng)，用以換取每天的糧食。它不僅是剛果（金）人賴以生存的“原材料”，更是與之相關(guān)的資本市場(chǎng)風(fēng)向標(biāo)，更可能是決定著未來(lái)新能源產(chǎn)業(yè)走向的關(guān)鍵元素。除了電池產(chǎn)業(yè)外，鈷還在制取合金、顏料、醫(yī)療、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這個(gè)目前被廣泛應(yīng)用的稀有金屬，還有著一段不為人知的故事。

地下“惡魔”

在鈷進(jìn)入科學(xué)家的視野之前，一個(gè)有趣的“誤會(huì)”推進(jìn)了科學(xué)家對(duì)鈷的研究。數(shù)百年前，德國(guó)薩克森州有一個(gè)規(guī)模很大的銀銅多金屬礦床開(kāi)采中心，礦工們發(fā)現(xiàn)一種外表似銀的礦石，在冶煉過(guò)程中，工人因二氧化硫、砷等毒氣中毒，未完成提煉金屬的任務(wù)。當(dāng)時(shí)的人們認(rèn)為這是“地下惡魔”作祟，便在教堂里誦讀祈禱文，為工人解脫“地下惡魔”迫害。這個(gè)“惡魔”其實(shí)是輝鈷礦（含鈷的藍(lán)色礦石輝鈷礦，首先出現(xiàn)在16世紀(jì)德國(guó)礦物學(xué)家阿格里科拉的著作里）。因?yàn)檫@個(gè)緣故，鈷被無(wú)辜地叫成了“惡魔”，并沿用至今。

1780年，瑞典化學(xué)家伯格曼制得純鈷，確定鈷為金屬元素。至此，“惡魔”之謎也終于被揭示，其實(shí)鈷對(duì)人體沒(méi)有顯著傷害，而是含鈷30％左右的輝鈷礦加熱后生成的硫或砷的化合物都有劇毒。到1789年，拉瓦錫首次把鈷列入元素周期表中。鈷金屬（元素符號(hào)Co）呈銀白色，熔點(diǎn)1495攝氏度，沸點(diǎn)2870攝氏度，密度8.9g／cm3，質(zhì)地硬而脆，有鐵磁性，加熱到1150攝氏度時(shí)磁性消失。常溫下不和水作用，在潮濕的空氣中也很穩(wěn)定。在空氣中加熱至300℃以上時(shí)氧化生成CoO，在白熱時(shí)燃燒成Co3O4。因?yàn)樘厥獾奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)，鈷是生產(chǎn)耐熱合金、硬質(zhì)合金、防腐合金和磁性合金的重要原料。

鈷的“前世今生”

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0.01％，再到地殼含量只有0.002％。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)0.011％。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。盡管超過(guò)80％的鈷賦存于海底鐵錳結(jié)核、結(jié)殼中，然而卻因?yàn)殚_(kāi)發(fā)程度低難以被利用，而大陸型鈷礦則貢獻(xiàn)了超過(guò)700萬(wàn)噸鈷儲(chǔ)量。

鈷礦常常作為銅礦和鎳礦的伴生礦種，在大陸型鈷礦中主要分布在沉積巖型層狀銅鈷礦床（41％）、紅土型鎳鈷礦床（36％）和巖漿型銅鎳礦床（15％）中。沉積巖型層狀銅鈷礦床作為其中最重要的鈷礦床，絕大部分分布在剛果（金）境內(nèi)，礦種發(fā)育在白云巖、頁(yè)巖、粉砂巖、角礫巖等巖性中，典型礦物包括硫銅鈷礦、水鈷礦、菱鈷礦等，形成年代大約在8億～4億年前。

鈷在人類生活中的應(yīng)用可以追溯到1000多年前。中國(guó)古代對(duì)鈷的應(yīng)用，最早可以見(jiàn)于唐三彩器物中。彼時(shí)，鈷藍(lán)作為著色顏料十分名貴，只見(jiàn)于少量唐三彩之中，此類鈷藍(lán)的唐三彩也被后世推崇備至，同一時(shí)期，古羅馬和古希臘人曾用輝鈷礦來(lái)制作深藍(lán)色的玻璃。在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下，這種靚麗的深藍(lán)色是無(wú)法用輝鈷礦之外的東西來(lái)代替制作的。1980年，鈷首次應(yīng)用在了電池領(lǐng)域，該電池被稱為鈷酸鋰電池。因?yàn)樗行Ы鉀Q了此前電池的安全問(wèn)題，因此被廣泛應(yīng)用在手機(jī)、電腦、充電寶以及電動(dòng)汽車上。自智能手機(jī)之后，新能源汽車在全球范圍內(nèi)的崛起，掀起了鈷的全球爭(zhēng)奪戰(zhàn)。如今，除電池行業(yè)外，鈷在合金、集成電路、半導(dǎo)體、磁記錄設(shè)備、催化劑、著色劑以及醫(yī)療保健等領(lǐng)域都發(fā)揮了重要作用。

海底“鈷”事

我國(guó)是全球最大的鈷消費(fèi)國(guó)家，然而鈷資源十分稀缺，對(duì)鈷的依賴使得我國(guó)必須盡快找到屬于自己可開(kāi)采的鈷資源。大洋底部蘊(yùn)藏了豐富的鈷資源，占全球總資源量的80％以上。其中位于海平面以下800米～3000米的洋中脊擴(kuò)張區(qū)、海山及高原區(qū)的富鈷鐵錳結(jié)殼中鈷含量可高達(dá)2％，是陸地含鈷礦床中鈷含量的20倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，洋底富鈷鐵錳結(jié)殼、結(jié)核在太平洋、印度洋、大西洋的海底均有大量分布，覆蓋范圍約為5400萬(wàn)平方公里。我國(guó)自1997年起對(duì)太平洋5個(gè)海山區(qū)的28座海山開(kāi)展了富鈷結(jié)殼資源調(diào)查，并于2014年起，獲得位于西北太平洋麥哲倫海山區(qū)的國(guó)際海底富鈷結(jié)殼礦區(qū)勘探合同，成為世界首個(gè)擁有3個(gè)海底礦區(qū)的國(guó)家。未來(lái)，海底仍將具備極大的鈷礦開(kāi)發(fā)前景，是全球重要的潛在接替資源。

對(duì)深海鐵錳結(jié)殼，利用淺鉆定點(diǎn)獲取結(jié)殼巖心樣品，是目前富鈷結(jié)殼資源勘查最重要的方法之一。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。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。新能源汽車需求的增長(zhǎng)將帶動(dòng)鈷資源需求的強(qiáng)烈增長(zhǎng)，所以開(kāi)發(fā)大洋鈷資源是未來(lái)發(fā)展的重要方向。