钴在元素周期表中排在第27位，作為可充電電池和噴氣發動機的基礎原料，钴在2018年就被美國内政部列為35種美國經濟離不開的關鍵礦物之一，甚至被認為是一種可以影響國家安全風險的重要元素。現如今大量钴礦石從非洲的一個動蕩地區開采并由中國提煉， 下面讓我們了解一下更多關于這種神奇金屬的信息，一切從一個民間傳說開始。

妖精的礦石

早在幾個世紀以前，大概公元1500年左右的時候，在德國薩克森銀礦附近工作的礦工遇到了一種特别讨厭的礦石，他們本來是要深入山中尋找富含貴金屬的礦石，但新發現的這種石頭打破了他們的計劃。乍一看，這種新材料很類似于銀，但是當礦工們試圖熔化這些石頭分離貴金屬時卻發現，這些石頭很快就變成了一堆不值錢的渣滓。

歐洲很早便開始發掘貴金屬礦産

與此同時在這個過程中被冶煉的礦石還冒出了一股股有毒煙霧，引發了不少礦工生病甚至死亡。礦工們并沒有真正理解為什麼會變成這樣，那個時代金銀銅鐵錫鉛汞是世上唯一被認知的金屬礦物，除此之外人們不知道還會有新金屬的誕生，因此，礦工們想出了一個解釋，即這一定是有地靈妖精對礦石施展魔法，是妖精把礦山附近的白銀都偷偷換掉了，并且釋放具有惡臭味的有毒煙霧。

“kopelts”與“kopolds”這兩個詞就是中世紀用來形容這種礦石的詞彙，意為地精。與所有經典的古代傳說一樣，這個地精的故事除了帶有靈異色彩外也包含一定的道理。實際上在德國的這個礦區中的礦石中含有高品位的钴，并且這種被稱為钴酸礦的礦石中含有砷和硫，這就是它能釋放惡臭味的有毒氣體的原因。

直到1730年，瑞典化學家George brandt在自家的冶煉廠中分離出這種金屬。布蘭特懷疑這種材料是一種前所未知的元素，因此通過火分析了這種近似數，由此得到了當年與那些德國礦工命名的妖精礦石相同的物質。此後布蘭特堅持使用礦工的名字來命名這種材料 即我們今天提到的“钴”。

George brandt

钴藍 古代的藍

盡管钴一直到18世紀才驗明正身，但幾千年來，钴基顔料因其豐富的藍色色調而備受推崇。據調查，钴顔料的應用最早可以追溯到古埃及，人們在距今至少2600年的埃及墓葬中發現了含有钴基釉料的陶器和玻璃，而在中國的唐朝時期瓷器上也有钴基顔料的痕迹。

古埃及用钴顔料來制作陶器

钴藍 新時代的藍

就在瑞典科學家布蘭特分離出钴元素大約70年後，一位法國政府官員給法國化學家路易斯雅克德納一項任務，就是要創造一種新的藍色顔料。在當時藍銅礦是一種讓藝術家們夢寐以求的顔料但卻價格昂貴，上流社會急需要尋找一個替代産品。德納接到任務之後就開始思考從彩色玻璃窗和古代瓷器找尋靈感，這些舊瓷器自古代以來就是由钴礦石染的顔色，但要成為藍銅礦顔料的替代品，還需要保證它的穩定性和可控性，最麻煩的是他們不知道究竟是什麼元素産生了這種藍色。當時他們并沒有分離出導緻這些絢麗色彩的确切元素，但他們知道要将一種礦石在高溫下烘烤并将其與另外一種東西混合便會産生漂亮的藍色，這一過程一直到1802年終于被研究透徹。

梵高畫作中的藍色被認為有兩種礦物顔料一種是石青另一種就是钴藍

钴藍顔料的制取方法

純钴是一種閃亮的灰色，但卻可以通過将钴氧化而轉化為亮藍色的粉末，這個加工過程我們通常稱為煅燒。具體步驟是先将富含钴的礦物放在在超過1100度的空間中加熱，當純钴成為氧化钴之後，将矽酸鋁夾雜其中，并将溫度提高到1200度，钴藍這種引人注目的顔色便應運而生。人們根據這個原理，舉一反三通過将氧化钴與其他礦物質結合可以制成許多其他色調的藍，比如瑪莎藍、柳藍等等。少量的钴藍也被用作脫色劑，用來消除玻璃中因鐵污染而産生的暗黃色。

一直到20世紀，钴幾乎隻用作顔料和油漆的成分。根據數據1916年世界開采和提煉的所有钴中約有七成也就是440噸左右被用作了着色劑。

世界上一半的钴用做了充電電池

如今的現代人都在享受着智能手機平闆電腦和電動汽車所帶來的便利，這其中的可充電電池我們也并不陌生，可是人們平時隻聽說過锂電池、鎳镉電池，卻不曾知道钴和锂鎳等金屬元素一樣都是構成耐用的充電電池的關鍵成分之一，目前全世界生産的钴中約有50%用于可充電電池。钴存在于锂離子電池的陰極中，當锂離子電池充電時 锂離子從陰極流向帶負電的陽極，并儲存在那裡。當電池放電時，離子流回陰極，并釋放出電子為手機或者其他設備供電。钴具有熱穩定性和高能量密度這兩個特性使其成為電池應用的理想選擇，用钴制成的陰極不會輕易過熱或者着火，這是一個主要的安全問題，并且它還能夠儲存和轉移更多的能量。

作為陰極的钴離子

钴不僅存在于锂離子電池的陰極中，還存在于其他流行的可充電電池中，比如鎳镉和鎳金屬氫化物電池。由于钴目前占可充電陰極的10%-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，據分析預測，僅僅乘用車的钴需求量就會翻兩番，從2020年的27500多噸增加到2025年的110231噸以上。

超級钴合金

當航空航天的工程師需要一種能夠承受噴氣發動機或者火箭發動機内部高溫的材料時，他們會首先會考慮由钴制成的超級合金。超級合金是高性能金屬，因其具有極高的耐磨性和耐熱性而赢得了這麼個響亮的名字。除了極端溫度以外钴基超級合金顯示了它的特性，钴的熔點高于鎳，在930度的溫度下，钴合金的抗應力性能優于鎳基高溫合金，同時钴合金更加耐腐蝕，這就是為什麼燃氣輪機發動機的固定葉片中有钴合金的身影，它們可以在強烈的熱量下保持不被磨損和失效。

發動機葉片用上超級合金可以在高溫下依舊保持良好的機械性

美國也有卡脖子的時候

钴被列為美國内政部的國家安全“關鍵礦産”清單的主要原因之一是世界上用量一半以上的钴都在剛果民主共和國開采的，剛果民主共和國的政治環境不穩定意味着钴供應鍊的很大一部分容易受到幹擾。

剛果露天采礦

如果高科技經濟過渡依賴钴供應，那麼剛果民主共和國可能會減緩全球經濟的增長，除此之外，中國是主要的钴精煉基地，美國不得不考慮自己被钴元素卡脖子的時候該怎麼辦。钴并非無處不在，卻也不是特别稀有，他在地殼中的豐度排名第32位，但隻有加拿大和摩洛哥的礦山可以以提取出純钴的礦石，其他大部分是作為銅和鎳的附屬礦提取的，例如與紅砷鎳礦伴生的砷钴礦，與銅礦伴生的硫銅钴礦或者輝砷钴礦等。

砷钴礦

美國消耗了全球10%的钴，但本國的供應量不到全球的1% 由此不難推測美國對于本國钴資源枯竭的擔憂不無道理。

貼士：钴是動物和人類飲食中必不可少的微量元素，維生素B12就是牛等反刍動物将钴轉化而來的钴胺素。悄悄地說一句，巧克力是食物中钴含量最高的食物。

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