金屬元素鈷應(yīng)用范圍及用途的重要性

1、金屬元素鈷應(yīng)用范圍及用途的重要性鈷的應(yīng)用現(xiàn)狀目前，鈷的消費(fèi)與應(yīng)用的傳統(tǒng)領(lǐng)域主要有電池材料、超級(jí)耐熱合金、工具鋼、硬質(zhì)合金、磁性材料；以化合物形式消費(fèi)的鈷主要用作催化劑、干燥劑、試劑、顏料與染料等。鈷-60是一種廣為使用的放射性材料，在生物化學(xué)中廣泛用于活化分析；在電鍍、腐蝕和催化中用于示蹤研究；在醫(yī)療中被用于放射檢查與治療。磁性材料鈷是磁化一次就能保持磁性的少數(shù)金屬之一。在熱作用下，失去磁性的溫度叫居里點(diǎn)。鐵的居里點(diǎn)為769，鎳為358，而鈷可達(dá)1150。含有60%鈷的磁性鋼比一般磁性鋼的矯頑磁力提高2.5倍。振動(dòng)環(huán)境下，一般磁性鋼失去差不多1/3的磁性。而鈷鋼僅失去2%-3.5%的磁性。由于

2、鈷優(yōu)越的磁特性，被大量應(yīng)用于高性能磁性材料的制造。磁性材料是重要的功能材料，在電子工業(yè)和高科技領(lǐng)域起著非常重要的作用。鈷在磁性材料領(lǐng)域應(yīng)用分布如下：70%用于Alnico 永磁合金，20%用于Smco合金，10%用于其他稀土永磁材料。近幾年來(lái)，不僅磁性材料的產(chǎn)量增加了很多，而且磁體市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化。從世界范圍來(lái)看，鋁鎳鈷磁體的產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，但近幾年來(lái)我國(guó)進(jìn)行的大規(guī)模電網(wǎng)改造使鋁鎳鈷磁體的產(chǎn)量維持在2000噸左右，而衫鈷合金的產(chǎn)量有逐年上升的勢(shì)頭。硬質(zhì)合金與超級(jí)合金含有一定量鈷的刀具鋼可以顯著提高鋼耐磨性和切削性能，鈷將合金組成中其他金屬碳化物晶粒結(jié)合在一起，使合金具更高的韌性，并

3、減少對(duì)沖擊的敏感性能，這種合金熔焊在零件表面，可使零件的壽命提高3-7倍。含鈷50%以上的司太立特硬質(zhì)合金即使加熱到1000也不會(huì)失去其原有的硬度。溫度在1038以上時(shí)，鈷基合金的優(yōu)越性就顯露無(wú)遺，特別適合用于制作高效率的高溫發(fā)動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)等，因此鈷基合金被廣泛地應(yīng)用在航空航天和現(xiàn)代軍事領(lǐng)域中。在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)材料中使用含20%-27%鉻的鈷基合金 可在不使用任何保護(hù)涂層的條件下 材料達(dá)到很高的抗氧化性。核反應(yīng)堆供熱工作室熱介質(zhì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以不檢修而連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一年以上。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院2013-2017年中國(guó)硬質(zhì)合金行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，2012年中國(guó)硬質(zhì)合金產(chǎn)量為2.

4、35萬(wàn)噸，硬質(zhì)合金行業(yè)銷售收入209億元，硬質(zhì)合金出口近5000噸，出口創(chuàng)匯超過(guò)3.6億美元，硬質(zhì)合金深加工產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到6600噸，占合金總產(chǎn)量的1/3。目前中國(guó)是世界第一硬質(zhì)合金生產(chǎn)國(guó)。金屬鈷在硬質(zhì)合金領(lǐng)域卓越的性能表現(xiàn)使其需求也將呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)。電池材料的應(yīng)用目前鈷的消耗量近40%用于充電電池材料，如用于鋰離子電池的鈷酸鋰，用于鎳氫電池的氧化亞鈷等。鈷最主要的用途是用于鋰電池，鋰離子電池的核心之一是它的正極材料，其中要用到鈷酸鋰(LiCoO2), 鈷酸鋰屬于固體電解質(zhì)，具有高能量密度和高的環(huán)保安全性。鋰電池的優(yōu)勢(shì)在于電壓范圍寬，高能量密度，環(huán)保(和Ni-Cd、Ni-Mn相比較)。作為鋰電

5、池主要材料的鈷酸鋰的世界需求量2008年為3.29萬(wàn)噸（折合金屬鈷為1.97萬(wàn)噸)，產(chǎn)鋰電池的主要國(guó)家集中在亞洲，分別是日本占40%(32%)、韓國(guó)占到30%(22%)中國(guó)占到28%(44%)，其中括號(hào)內(nèi)為實(shí)際生產(chǎn)份額因?yàn)椴簧儋N牌日本、韓國(guó)產(chǎn)的、實(shí)際產(chǎn)地在中國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)鈷酸鋰行業(yè)鈷消費(fèi)量約2.7萬(wàn)噸，同比增加28.6%；而2014年國(guó)內(nèi)鈷酸鋰的產(chǎn)能在6萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量約為4.5萬(wàn)噸。醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用鈷在醫(yī)療領(lǐng)域中也有廣泛應(yīng)用，鈷的放射性同位素，可治療皮膚病和惡性腫瘤，在青霉素中加入適量的鈷，可以提高其療效，對(duì)造血具有特殊功效的維生素B12(別名鈷胺素)中，鈷含量高達(dá)4.5%，此外，在

6、人工關(guān)節(jié)材料和牙料填充劑中，也用到鈷。顏料的應(yīng)用中華民族引以為榮的唐三彩、青花瓷、景泰藍(lán)的釉料中就含鈷，也只有鈷顏料的藍(lán)色才能歷久彌新。鈷作為顏料主要分為三種：鈷藍(lán)顏料、鈷紫顏料、鈷黑顏料。鈷藍(lán)顏料：鈷藍(lán)是一種歷史非常悠久的顏料，我們的祖先最早用天然氧化鈷(存在于礦石和植物中)作為陶器和瓷器中坯和釉的著色顏料，呈不同色調(diào)的藍(lán)色和藍(lán)綠色，而古代的希臘人和羅馬人則最早將氧化鈷用于玻璃的著色，呈天藍(lán)色調(diào)。鈷藍(lán)的化學(xué)組成是CoOAl2O3即鋁酸鈷，礦物組成是CoAl2O4即鈷鋁尖晶石；鈷藍(lán)顏料有鮮明的色澤，著色強(qiáng)度很高，此外有極強(qiáng)的耐侯性、耐酸堿性，耐熱可達(dá)1200oC以上，適用于作為陶瓷、玻璃、搪瓷

7、、琺瑯等材料的著色顏料。鈷紫顏料:用于陶瓷、玻璃等制品裝飾的鈷紫顏料為磷酸鈷，化學(xué)式為Co3(PO4)2，呈藍(lán)相紫色，采用干法固相合成。如以部分鋰化合物替代鈷化合物，可制成磷酸鋰鈷，即CoLiPO4紫色顏料。鈷黑顏料:主要有鐵鈷黑，其基本化學(xué)式為(Fe, Co)Fe2O4，尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)，主要用于陶瓷坯體的著色，其著色機(jī)理屬于金屬混相著色；還有鐵鈷鉻黑其化學(xué)式簡(jiǎn)式為：(Co, Fe)(Fe, Cr)2O4主要用作陶瓷釉料的著色，著色機(jī)理也是金屬混相著色。其他領(lǐng)域的應(yīng)用飼料添加劑：動(dòng)物，特別是反芻動(dòng)物缺乏鈷會(huì)造成消化能力下降、貧血等疾病，因此動(dòng)物飼料中廣泛添加微量的鈷元素。催化劑：鈷的化合物還作為催化劑應(yīng)用于石油化工行業(yè)，作為粘合劑應(yīng)用于橡膠輪胎行業(yè)。目前鈷消費(fèi)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)顯示，2010鈷的供應(yīng)量為76363噸，消費(fèi)量為65677噸；2011為82247噸，消費(fèi)量為75100噸；2012年為77189，消費(fèi)量為72000噸；2013年為85904噸，消費(fèi)量為75000噸。據(jù)專家預(yù)計(jì)，受鈷化學(xué)品產(chǎn)量增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)，預(yù)計(jì)2014年全球鈷產(chǎn)量為9.06萬(wàn)噸，到2018年全球鈷產(chǎn)量將增至10萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率約為7%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)鈷酸鋰行業(yè)鈷消費(fèi)量約2.7萬(wàn)噸，同比增加28