2018年，美國内政部發布了一份美國經濟不可或缺的重要礦産清單，一共包含了35種礦産。其中，有一種礦産尤為突出，它就是金屬钴。它甚至被定義為涉及國家安全風險的礦産。金屬钴排在元素周期表的第27位，它是現代可充電電池和噴氣發動機的基本生産元素。目前，大多數钴都是在非洲地區開采，并在中國加工提煉。

為什麼金屬钴在美國經濟中占有如此重要的位置呢？下面就讓我們一起來了解一下關于這種多功能金屬的更多知識。它最初是因為能創造出栩栩如生的精美藍色陶器而備受贊譽，而現在，則是電動汽車未來的關鍵。好吧，我們就先從民間傳說開始。

幾個世紀前，德國施尼伯格山的礦工們遇到了一個問題。他們在山腰上挖掘，尋找富含金屬的礦石，特别是銀和鎳。但是，當他們試圖将礦石熔煉成有價值的貴金屬時，總會有一些雜質破壞了這個過程。

一種名為“kopelts（或是kopolds）”的小怪物

在中世紀，礦工們一般會将采礦和冶煉中發生的問題，歸咎于一種名為“kopelts（或是kopolds）”的小怪物。這個詞是一個中世紀的德語單詞，意為“矮人”或“小妖精”。傳說，這些矮人或是小妖精生活在施尼伯格山礦區，特别喜歡惡作劇，它們會用一種在冶煉過程中釋放有毒煙霧的肮髒礦物來偷換礦石中的銀和鎳。另外，它們還被指責制造礦洞塌方。

就像所有古老的傳說一樣，在礦工中流傳的這個故事也存在着真實的一面。由于施尼伯格山的岩石中天然存在高含量的钴，才使得銀和鎳的冶煉過程變得複雜和難以操作。另外，當地還有一種叫做輝砷钴礦的礦物含有砷和硫，如果在密閉的礦井中釋放，這些物質可能是緻命的。

钴礦石

事實上，金屬元素钴是由瑞典化學家格奧爾格·勃蘭特（Georg Brandt），于1735年首次分離出來，并命名的。而勃蘭特本人則是早期煉金術的堅定批評者，當然更不可能相信會什麼矮人或是小妖精。

雖然钴直到18世紀才得名，但幾千年來，钴基顔料和染料卻因其濃郁的藍色色調而備受推崇。

研究發現，在距今至少2600年曆史的埃及墓葬中，就發現了含有钴基釉料的陶器和玻璃。而中國唐代（公元600 - 900年）、元代（公元1271 - 1368年）和明代（公元1368 - 1644年）著名的青花瓷也都是用钴基礦物上釉。

青花瓷罐

純钴是一種閃亮的灰色，但它可以轉化為明亮的藍色粉末。轉化過程對钴氧化物進行一種煅燒處理，該過程會将富钴礦物暴露在超過1100攝氏度的溫度下。而被稱為钴藍的美麗顔色，是通過在1200攝氏度高溫下，用矽酸鋁加熱氧化钴（Co3O4）制成的。

制作玻璃器時用的藍料

還有一些其他的色調，比如，深藍、柳青、藍黑等，可以通過将氧化钴與其他礦物質結合而制成。 少量的藍色钴色調也被用作“消色劑”，以抵消玻璃中因鐵污染而呈現的黃色。

直到20世紀，钴幾乎完全被用作顔料和油漆的成分。據統計，1916年全世界開采和精煉的钴中有70%以上，被用作着色劑的氧化物。

你的智能手機、平闆電腦和電動汽車中的可充電锂離子電池，在某種程度上來說，是依靠钴來驅動的。钴和锂、鎳、錳等其他金屬一樣，是這些可以快速充電、經久耐用的電池的關鍵成分之一。而這些電池，則為我們的數字生活提供了充沛的動力。目前，全球生産的钴中約有50%用于可充電電池。

手機用锂電池

钴存在于锂離子電池的陰極（帶正電荷的電極）中。當锂離子電池充電時，锂離子從陰極流向帶負電荷的陽極，并儲存在那裡。而當電池放電時，離子流回陰極，電子被釋放出來給手機或電動機供電。

圖中藍色小球為钴

钴有兩個固有的特性，使其成為電池應用的理想材料：熱穩定性和高能量密度。用钴制成的陰極不會容易過熱或着火，這不但解決了電池的一個主要的安全問題，而且它們還可以儲存和轉移更多的能量。钴不僅存在于锂離子電池的陰極中，也存在于其他常用的可充電電池中，如鎳镉電池和鎳氫電池。

特斯拉锂離子電池

由于钴目前占可充電陰極的10%到33%，汽車行業将需要更多的钴來為電動汽車的未來提供動力。一項分析預測，到2025年，僅僅乘用車對钴的需求，将從2020年的25000噸增至超過100000噸，翻了兩番。

當航空工程師們需要一種能夠承受噴氣發動機或火箭發動機内部高溫的材料時，他們會轉向用钴制成的“高溫合金”。

發動機葉片

高溫合金是一種高性能金屬，因其極高的耐磨性和耐熱性而得名，钴基高溫合金就是其中的佼佼者。雖然，钴基高溫合金在中溫環境的強度隻有鎳基合金的50-75%，但在高于980℃的極端溫度環境下，具有較高的強度、良好的抗熱疲勞、抗熱腐蝕和耐磨蝕性能。

火箭發動機噴口

钴的熔點比鎳高，而钴基高溫合金更耐熱腐蝕。這就是為什麼你會在燃氣渦輪發動機的固定翼片中找到钴基高溫合金，它們承受着噴氣發動機産生的高溫的沖擊而不會磨損和失效。

根據2015年的數據，美國消耗了全球10%的钴，而生産的钴還不足全球供應的1%。

钴并非無處不在，但它也不是一種特别稀有的礦物。它在地殼中的儲量排在第32位。在加拿大和摩洛哥隻有兩座礦山可以開采純钴礦石，而大多數是作為銅和鎳礦的副産品開采的。世界上最豐富的钴礦床之一是剛果民主共和國的中非銅帶。

剛果盧本巴希銅钴礦

然而，美國并沒有大量高品位的钴礦床，這使得盈利開采變得更加困難。采礦業還抱怨，允許在陸上和海上進行礦産勘探的許可程序緩慢。盡管，存在許可和地質障礙，但美國的钴開采仍取得了一些進展。2014年，密歇根上半島的鷹礦開始開采鎳和銅，并将钴和其他礦物作為副産品。美國第一個專門生産钴的礦山也準備在2020年在愛達荷州投産。

特朗普政府已指示内政部加快許可審批程序，以減少美國對钴等關鍵礦物國外來源的緻命依賴。

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