Добувна галузь стрімко змінює свої пріоритети. Місце традиційних продуктів виробництва захоплює низка так званих “battery metals” – сполук, які необхідні промисловості для виготовлення акумуляторних батарей, напівпровідників та комунікаційних елементів. Про це вже заявили найбільші світові надрокористувачі – Glencore та BHP. Наша Асоціація вже писала про такі елементи як нікель, цинк, літій та мідь. Сьогодні мова буде йти про надзвичайно красивий метал, без якого неможливо уявити сучасні електрокари, смартфони та авіаційні двигуни. Отже, зустрічайте короля синього спектру ‒ кобальт.
Людство відкрило кобальт близько трьох століть тому, і аж до недавнього часу цей метал, традиційно використовуваний для легування сталі або в якості нафтохімічного каталізатора, не зараховувався до ряду найбільш «популярних» елементів періодичної системи. Однак зростаюча роль транспортних засобів з електродвигуном звела кобальт в пантеон ключових металів XXI століття. Поряд з ним частіше згадуються літій та нікель, «супутником» яких кобальт є під час видобутку. Проте цей метал має унікальний цикл виробництва, переробки і збуту, який може викликати неабиякі пристрасті на світових товарних біржах.
Кобальт (Co) (Cobaltum) – хімічний елемент VIII групи в періодичній системі хімічних елементів з атомним номером 27, твердий в’язкий блискучий блакитнувато-сірий метал, відноситься до важких металів. Щільність дорівнює 8,9 г / см3, tпл. = 1493 ° C, температуру кипіння. = 2957 ° C. У земній корі вміст Co дорівнює 4 · 10-3% по масі. Цей метал входить до складу більше 30 мінералів. До них відносяться кароліт CuCo2S4, лінеїт Co3S4, кобальтин CoAsS, сферокобальтіт CoCO3, смальта СоAs2 і інші. У морській воді приблизно (1-7) · 10-10% Co.
Аристократична назва металу “Кобальт” тісно пов’язана з саксонськими копальнями, а точніше з підземним гномом Кобольдом, який там жив на думку саксонців. Справа в тому, що не завжди руда, яка приймалася тоді за срібну, давала при виплавці безпосередньо дорогоцінний метал. Дане явище, як раз, і приписували до злих вчинків маленького гнома Кобольда. Руда, яка не давала срібла, але була за зовнішніми ознаками дуже схожа на срібну, отримала назву “кобольд”. Швидше за все, це були миш’яковмісні кобальтові мінерали – кобальтин CoAsS, або сульфіди кобальту скутерудит, сафлору або смальтін. У 1735 році шведський хімік Георг Брандт виділив з даної руди сірий, із слабким рожевим відтінком, невідомий метал, який отримав назву “кобольд” або “Кобальт”. Брандт з’ясував також, що з’єднання саме цього елементу забарвлюють скло в синій колір.
Кобальт є зносостійким жароміцним металом, що визначає його застосування в якості легуючої добавки до сталей і сплавів з метою поліпшення їх властивостей, а також матеріалу для нанесення зносостійких покриттів. Крім цього даний метал використовується в постійних магнітах завдяки високому опору розмагнічування.
Застосування кобальту
Кобальт у вигляді порошку використовують в основному в якості добавки до сталі. При цьому підвищується її жароміцність, поліпшуються механічні властивості (твердість і зносостійкість при підвищених температурах). Цей метал входить до складу твердих сплавів, з яких виготовляється швидкорізальний інструмент. Один з основних компонентів твердого сплаву – карбід вольфраму або титану – спікається в суміші з порошком металевого кобальту. Саме Co покращує в’язкість сплаву і зменшує його чутливість до поштовхів і ударів. Так, наприклад, різець з суперкобальтової сталі (18% Co) виявився самим зносостійким і з кращими ріжучими властивостями в порівнянні з різцями з ванадієвої сталі (0% Co) та кобальтової сталі (6% Co). Також кобальтовий сплав може використовуватися для захисту від зносу поверхонь деталей, схильних до великих навантажень. Твердий сплав здатний збільшити термін служби сталевої деталі в 4-8 разів.
Також варто відзначити магнітні властивості кобальту. Цей метал здатний зберігати ці властивості після однократного намагнічування. Магніти повинні мати високий опір до розмагнічування, бути стійкими по відношенню до температури і вібрацій, легко піддаватись механічній обробці. Додавання кобальту в сталь дозволяє їм зберігати магнітні властивості при високих температурах і вібраціях, а також збільшує опір розмагнічування. Так, наприклад, японська сталь, що містить до 60% Co, має велику коерцитивну силу (опір розмагнічування) і всього лише на 2-3,5% втрачає магнітні властивості при вібраціях. Магнітні сплави на основі кобальту застосовують при виробництві сердечників електромоторів, трансформаторів і в інших електротехнічних пристроях.
Варто відзначити, що кобальт також знайшов застосування в авіаційній і космічній промисловості. Кобальтові сплави поступово починають конкурувати з нікелевими, які добре зарекомендували себе і давно використовуються в даній галузі промисловості. Сплави, що містять Co, використовуються в двигунах, де досягається досить висока температура, в конструкціях авіаційних турбін. Нікелеві сплави при високих температурах втрачають свою міцність (при температурах від 1 038 ° С) і тим самим програють кобальтовим.
Останнім часом кобальт і його сплави стали застосовуватися при виготовленні феритів, у виробництві «друкованих схем» в радіотехнічної промисловості, при виготовленні квантових генераторів і підсилювачів. Кобальтат літію застосовується в якості високоефективного позитивного електрода для виробництва літієвих акумуляторів. Силіцид кобальту є відмінним термоелектричний матеріалом і дозволяє виробляти термоелектрогенератори з високим ККД. З’єднання Co, введені в склад при їх варінні, забезпечують гарний синій (кобальтовий) колір скляних виробів.
Видобуток кобальту
На світовому ринку кобальту за останні 20-25 років відбулася велика кількість значимих змін. Зокрема, спостерігалося значне збільшення обсягів виробництва металу з окислених нікелевих руд і виробництво кобальту як основного металу, в той час як частка кобальту, виробленого з мідних руд, знизилася.
Загальносвітові запаси кобальту в усіх його різновидах складають близько 25.5 млн тонн. Це дослідження Геологічної служби США не включає океанські ресурси. Слід зазначити, що осадові родовища кобальту на дні світових океанів вивчені досить погано, незважаючи на високі показники кобальту в залізо-марганцевих конкрецій Тихого і Атлантичного океанів (0.3-2%). На даний момент не існує жодного проекту, який би ставив собі за мету видобуток кобальту з дна морів і океанів, тому в межах даного аналізу будемо задовольнятися перспективами наземної видобутку.
Близько половини всіх відомих нам на сьогоднішній день запасів кобальту знаходиться на території Демократичної Республіки Конго (ДРК). Більш того, частка ДРК в загальносвітовому видобутку ще більш відчутна – станом на 2019 р 64% глобальної видобутку припадає на цю африканську країну. У той час як ДРК домінує в сфері видобутку кобальту, Китай є безперечним світовим лідером в області металургійної обробки кобальтових руд, випускаючи половину всіх обсягів кобальтомістких хімічних продуктів в світі. Значною проблемою для галузі ДР Конго є широке використання дитячої праці на небезпечних для здоров’я кобальтових рудниках, які в своїй більшості є нелегальними «копанками». У співробітництві з такими виробниками звинувачували навіть великі міжнародні компанії (Glencore, Apple, Microsoft) . Серед інших лідерів за видобутком слід згадати Австралію, Росію, Папуа Нову Гвінею. Нижче можна ознайомитися з обсягами виробництва в світі загалом та конкретно по кожній з країн-виробників
Українські перспективи
Незважаючи на те, що експертна думка щодо кобальтового майбутнього нашої держави є доволі помірною (наші родовища вважаються скоріше рудопроявами, цікавими для наукових досліджень, а не повноцінного промислового видобутку), треба враховувати стрімке зростання попиту на цей метал, а отже й активізації геологічної розвідки, яка може принести позитивні результати. На даний момент можна виділити три потенційних родовища: Прутівський рудопрояв в Житомирській області (спецдозвіл на геологічне вивчення з ДПР належить ТОВ «Кольормет») та два родовища з Інвестиційного атласу надрокористувача. Це Карнаухівська ділянка у Дніпропетровській області та Ділянка Железняки у Житомирській області. Державна служба геології та надр високо оцінює останнє родовище, обрахувавши стартову ціну лоту на електронному аукціоні на геологічне вивчення з ДПР в майже 3,6 млн гривень. В піковий момент для кобальтового ринку, його ціна за 1 тонну перевищувала показники в $96 тис.
НАДПУ щиро сподівається, що завдяки спільним діям державних органів влади, бізнес-спільноти та науковців, Україна може стати новим кластером виробництва не тільки головної сировини 21 сторіччя, а й будувати лінії продукції з високою доданою вартістю.
Георгій Попов
