採礦和生產

採礦和生產

鈷礦石和精礦開採

地球上的大部分鈷都是作為開採更豐富金屬的副產品而開采的。鈷通常在富含銅和鎳的礦山中回收。 例如，在中非銅帶（剛果民主共和國和讚比亞），銅是從層狀沉積物的銅鈷礦床中開采出來的，鈷含量相對較高 水平。

鈷主要是使用傳統的地下和露天技術開采的，這些技術已經使用了幾十年。礦石的礦物成分決定 回收過程中，礦物經過各種冶金技術。浸出，或浸出與焙燒或冶煉相結合，是 當今分離鈷礦最常用的方法。濕法冶金和/或電冶金工藝用於提純和精煉，以便 分離各種金屬。

雖然自然界中不存在純鈷，但其化合物廣泛分佈於地殼各處，平均濃度為百萬分之25 (ppm)。鈷存在於含鎳的鐵隕石中，也存在於植物、動物和土壤中。鈷對許多人的健康至關重要 是生物體中維生素 B12 的一種成分，通常作為補充劑提供給放牧動物。

鈷礦物的濃度足夠高，可以在各種環境中進行有利可圖的開採，所有這些環境都具有很大的不同 礦化模式。硫化物、硫磺鹽、砷化物和氧化物是最普遍的礦物群。在大多數情況下，鈷含量不高 典型的造岩礦物。在紅土和熱液礦床中，可以在橄欖石、尖晶石和綠泥石中以經濟數量找到它。

存款

鈷可以在四種不同的地質環境中找到，並且具有經濟集中度。鈷幾乎通常作為採礦的副產品或聯產品生產 用於其他賤金屬，主要是鎳和銅。在海底、錳結核和富鈷結殼中也大量發現鈷， 儘管在當前的技術和經濟條件下這些在經濟上是不可行的。

主要存款類別

沉積物託管存款

這些礦床通常用於開採銅，鈷作為副產品。他們生產全球一半以上的鈷。發現礦石 在還原條件下的近岸潟湖環境中產生的富含有機質的黃鐵礦頁岩和砂岩中是主要產狀的特徵。 礦化陸地碎屑沉積物總是在氧化碎屑沉積物上方發現。由於廣袤的干旱和半乾旱環境存在於 在上元古代（大約 1500 至 600 Ma）和二疊紀和三疊紀（300 至 200 Ma）期間的地球表面，最大的沉積物發現於 在這些時期創建的序列。

提取方法及處理

提取

鈷通常作為提取其他礦物（最常見的是銅或鎳）的副產品而開採。礦床是使用地下或 露天開採方法，或兩者的結合，取決於它們的大小、品位、形態和與地表的接近程度。

露天採礦

當礦體靠近地表時（通常小於 100 米），露天開採比地下開採更受歡迎，因為它更具成本效益。 通常，這種方法需要清除覆蓋層，挖掘礦石或用炸藥爆破，然後通過卡車或傳送帶運輸礦石 用於進一步加工前的庫存。

地下採礦

根據各個礦床的特性，地下開采采用一系列常見的採礦工藝。它非常適合提取 高品位或深部礦床。塊崩落（適用於大而均勻的沉積物）、房柱式（通常適用於小於 30° 的平坦、淺的浸漬沉積物）， 和其他停止程序被使用（用於狹窄或陡峭的靜脈）。為了進入礦體的淺層和深層區域，露天和地下 技術經常在一個礦場結合使用，並且可能同時發生。在開發地下工程的同時，露天礦可能 繼續經營。由於技術進步和增加，部分銅礦尾礦的再加工是鈷提取的新概念。 對金屬的需求。許多老銅礦都有大量鈷含量高的尾礦。

處理

礦石在開採後經過處理以增加其金屬含量。使用合適的物理和化學方法粉碎礦石並分離含鈷和脈石礦物 程序，統稱為​​選礦，通常在採礦現場或附近進行。鈷幾乎總是提取其他產品的副產品 金屬，因此任何選礦技術都將取決於提取核心金屬所需的技術。在基本金屬（通常是銅或 鎳）已被濃縮和去除，通常開始處理鈷。該方法通常特定於正在開采的礦石的礦物學。 濕法冶金（包括溶劑萃取、電解和電積）、火法冶金和蒸汽冶金是三種主要的提取方法 鈷。利用在溶液中溶解度和電化學特性的差異，在濕法冶金中分離金屬。加壓酸浸 (PAL) 是最流行的濕法冶金工藝之一。礦漿在高溫高壓下加熱並與硫酸混合 PAL 流程。正常條件是 255°C 和 440 萬帕斯卡。在這些條件下 90 分鐘左右後，鎳（通常是基本金屬 解脫 這種方法）和鈷被轉換成可溶解的硫酸鹽。這些在那時被送入一個 逆流傾析電路（CCD）。 CCD 包括洗滌鎳和鈷改進漿液的幾個階段，以創建一個 鎳和鈷的清晰排列和強烈的堆積。鎳、鈷等硫化物在下一階段加速， 通過注入硫化氫的反應。在高壓下用氧氣再浸提精煉混合金屬硫化物。硫化物 然後轉化為金屬硫酸鹽相。隨後使用有機試劑和化學反應將鐵和銅與鎳分離 分別是氨和空氣和硫酸。 PAL 最適用於需要較少酸使用的低鎂和低鋁礦石。

氣相冶金是處理紅土礦石的尖端技術。鎳和鈷金屬可以直接從礦石、锍或 集中。一氧化碳和其他氣體用於化學蒸發礦石中的金屬。該蒸氣然後被送到金屬沉積的腔室。 這是一個簡單的程序，主要在大氣壓下起作用。

在火法冶金過程中利用熱量根據熔點、密度和其他物理和化學特性分離金屬。這些技術是 主要用於岩漿硫化礦，它們嚴重依賴冶煉從精礦中提取盡可能多的金屬。幹濃縮物被餵入 在稱為閃速熔煉的過程中，用熱空氣或氧氣混合物進入熔爐。

放熱反應提供了足夠的熱量來熔化精礦，從而產生液態冰銅和熔渣。硫化锍用於回收鎳和鈷，而爐渣 用於回收鐵，二氧化硫氣體用於回收硫。冶煉會產生鎳/鈷碳酸鹽和氧化物等物質。 電解程序用於從這些冶煉產品中回收鈷，其中鈷陽極溶解在電解槽中並沉積鈷離子 到陰極上，任何雜質都會沉澱到電池底部。

製造

根據最終用途，鈷通常以粉末、煤球、陰極、圓球和錠的形式生產。粉末更容易溶解和熔化，使它們 更適合化學工藝，而陰極和鑄錠更適合冶金應用。

規格和用途

• 規格 - 鈷以多種形式生產。
• 精煉鈷 - 精煉鈷金屬中的鈷幾乎是純的（98% 到 99%），含有少量的鎳、銅和鐵。精煉鈷的定義是 鈷開發研究所 (CDI) 稱為“所有鈷單位，無論是金屬還是來自需要進一步精煉的飼料的化學品。”
• 啞光鈷 - 啞光是一種用於製造精煉金屬的冶煉中間產品。它由鈷、銅、 黑色顆粒或固結塊形式的鎳和鐵。大多數啞光永遠不會出售，而是被拋光到更純淨的狀態。鈷 啞光的濃度在 1.5% 到 2% 之間。
• 鈷合金 - 這些是金屬組合，其中按重量計，鈷是最普遍的金屬。鈷合金有多種形式。
• 鈷化學品 - 氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和硫酸鹽只是市場上的幾種鈷化合物。