Якщо ви читаєте цей блог на смартфоні, планшеті або ноутбуці, ви отримуєте користь від кобальту.
Ви можете спитати, чому стільникові телефони містять кобальт? Що таке кобальт?
Перш ніж відповісти на ці питання, погляньмо на кобальт.
Кобальт (Co) – сріблясто-білий феромагнітний метал. Кобальт з його 27 протонами затиснутий між залізом та нікелем у середній частині періодичної таблиці.
Металевий кобальт твердий, тендітний та феромагнітний. Магнетизм зникає під час нагрівання до 1150°С. Чи не взаємодіє з водою кімнатної температури. Він окислюється з утворенням CoO при нагріванні до 300°C або вище на повітрі та згоряє до Co 3 O 4 при білому жарінні. Його температура плавлення становить 1495°C.
Попит на кобальт
Навіщо кобальт у мобільних телефонах? Зокрема, кобальт міститься в літій-іонних батареях, що використовуються у смартфонах, планшетах та ноутбуках.
У середині 20 століття люди почали використовувати літій як негативний електрод батареї. Однак у процесі заряджання можуть виникати такі проблеми, як літієві дендрити, що знижує безпеку батареї.
Хімік Джон Б. Гуденаф виявив, що використання кобальту робить батарею більш безпечною та стабільною. З'явилися літій-кобальтові оксидні батареї, які широко використовувалися у мобільних телефонах, ноутбуках та інших портативних електронних пристроях.
Потім Tesla успішно застосувала його до електромобілів. Бум електромобілів спричинив сплеск попиту на кобальт. За даними Міжнародного енергетичного агентства (МЕА), в 2040 році попит може збільшитися в6-30 разів порівняно із нинішнім.
Видобуток та запаси кобальту
Сплеск попиту на кобальт викликав побоювання: чи багата наша земля на кобальт? Чи може річний обсяг виробництва кобальту задовольнити попит?
На жаль, світові ресурси кобальту нерівномірні, а світовий видобуток кобальту недостатній.Відповідно до попередніх даних, опублікованих Геологічною службою США (USGS), світове виробництво кобальту в 2021 році складе близько 170 000 тонн і знаходиться в руках кількох компаній.
У ДРК (Конго) знаходиться понад 50 % світових запасів кобальту Інші перебувають у кількох країнах, включаючи Австралію, Кубу, Замбію, Філіппіни, Канаду та Росію.
Конго постачає понад 70% світового кобальту, займаючи перше місце.
Китай є найбільшою країною з переробки та споживання кобальту, частку якої припадає 67% і 52%, тоді як виробництво кобальту становить лише близько 1%.
Видобуток та переробка кобальту
У природі кобальт переважно пов'язані з такими мінералами, як мідь, нікель і залізо. Здебільшого самостійного родовища кобальту немає. В результаті кобальт в основному є побічним продуктом видобутку міді та нікелю.. Це ускладнює одержання.
Враховуючи, що Конго є найбільшим постачальником кобальту, як приклад я коротко розповім про кілька ефективних методів збагачення кобальту, що широко використовуються на кобальтових копальнях, розташованих у мідно-кобальтовому рудному поясі Катанги.
Процес дроблення
Відмінною рисою меднооксидних руд є сильне шламування. У місцевий сезон дощів (з листопада до березня) випадають сильні опади. Це робить руду з високим вмістом води та більш в'язкою.
Зважаючи на такі фактори, як властивості руди, природні умови та стабільність виробництва, в останні роки в процесі дроблення на нещодавно побудованих збагачувальних фабриках в Конго (ДРК) зазвичай використовується схема дроблення кульового млина напівавтогенного типу (SABC).
- Дробарка: Щекова дробарка, Конусна дробарка.
- Млин напівсамоподрібнення: кульовий млин
- 1. Потрібна лише одна секція грубого дроблення, що зводить до мінімуму етапи дроблення. Коротша блок-схема, менше обладнання. А це означає менше засмічення обладнання.
- 2. З меншою кількістю обладнання завод із переробки кобальту займає меншу площу, що знижує витрати на придбання землі.
- 3. Просте управління вимагає менше робочих, що знижує трудовитрати.
В даний час цей процес дроблення широко використовується на нових заводах зі збагачення кобальту в Конго (ДРК).
Процес збагачення кобальту
Мідно-кобальтовий рудний пояс Катанга в Конго (ДРК) протяжністю 300 км і завширшки 100-150 км проходить від Колвезі на північному заході до Лубумбаші на південному сході до кордону із Замбією.
Кобальтові рудники цього пояса сильно розрізняються за вмістом вуглецю, бруду, ступеня окислення, вмістом міді та кобальту та складом основної порожньої породи.
Для розумного освоєння та використання ресурсів мідно-кобальтових руд та підвищення ступеня вилучення металів необхідно постійно вдосконалювати процес збагачення. Типові процеси сортування, що використовуються в нещодавніх великомасштабних гірничодобувних проектах, здебільшого включають таке.
1. Схема переробки кобальту: одноразова флотація сірки перед киснем
- Флотаційне обладнання:флотаційна машина
- Устаткування для збагачення: високоефективний концентратор
- Флотаційний реагент: силікат натрію, гідросульфід натрію, бісантогенат, пентаксантат та піноутворювач.
2. блок-схема переробки кобальту: дівуглецева флотація сірки перед киснево-флотаційною хвостовою магнітною сепарацією
- Устаткування для видалення шламу: Пральна машина з подвійною спіраллю або пральна машина з барабаном.
- Флотаційне обладнання: Флотаційна машина.
- Устаткування для магнітної сепарації:магнітний сепаратор
- Обладнання для збагачення:високоефективний концентратор
- Флотаційні реагенти: флотореагентами для сульфідної руди є MIBC, NaHS та ксантогенат; реагенти для обробки окислених руд та змішаних руд включають MIBC, NaHS, сульфат амонію, етіонін, амілксантогенат та КМЦ.
3. блок-схема переробки кобальту: сірка перед киснево-флотуючим доподрібненням та очищення великого концентрату сульфіду меді-хвостова магнітна сепарація
- Флотаційне обладнання:флотаційна машина
- Устаткування для магнітної сепарації:магнітний сепаратор
- Обладнання для збагачення:високоефективний концентратор
- Флотаційний реагент: гексаметафосфат натрію, гідросульфід натрію, бутилксантогенат, пентаксантат та піноутворювач.
Отримані мідно-кобальтовий сульфідний концентрат і мідно-кобальтовий оксидний концентрат піддають подальшому очищенню відповідними методами.
Висновок
Катанзький мідно-кобальтовий рудний пояс Конго має величезні запаси ресурсів міді та кобальту.Безперервна оптимізація методів видобутку та переробки кобальту може покращити використання ресурсів, знизити інвестиції та виробничі витрати, забезпечити глобальне постачання кобальту, який є дефіцитним та життєво важливим стратегічним мінеральним ресурсом.
Типові способи видобутку та переробки кобальту, описані вище, були успішно введені в експлуатацію та досягли хороших виробничих показників, що може забезпечити певні умови для екологічно чистої та ефективної розробки інших аналогічних ресурсів мідно-кобальтових руд в еталонному Конго.
Автор: Jordan Джордан – автор блогу, що має широкі знання в цій галузі. Найголовніше, він щиро сподівається допомогти вам у ваших проектах.
Кобальт – метал сріблястого кольору, необхідний для виробництва акумуляторів, на яких працює майже вся сучасна електроніка. За останні два роки він подорожчав більш ніж утричі. Інвестори скуповують кобальт тисячами тонн, а аналітики прогнозують, що невдовзі він стане дефіцитом. Проблема в тому, що 60 відсотків цього металу видобувають у Демократичній Республіці Конго — одній із найбідніших та найкорумпованіших країн світу, де для видобутку кобальту використовують у тому числі дитячу працю. "Медуза" розповідає про колізію навколо видобутку кобальту.
Кобальт увійшов у моду через електромобілі
Авторитетна консалтингова компанія CRU Group заявила, що до 2021 року у світі буде майже чотири з половиною мільйони електромобілів та автомобілів з гібридними двигунами (у 2016 році їх було трохи більше мільйона).До 2040 року, за даними Міжнародного енергетичного агентства, кількість електромобілів у світі зросте щонайменше до 40 мільйонів.
Як і інша електроніка, сучасні електромобілі працюють на літій-іонних акумуляторах, для яких потрібний кобальт. При цьому акумулятор в електромобілі, зрозуміло, набагато більший, ніж, наприклад, у смартфоні; його вага може перевищувати 500 кілограмів. І якщо для батареї в смартфоні потрібно 10 г кобальту, то для акумулятора електромобіля — в середньому близько 20 кілограмів.
Інвестори зрозуміли, що автовиробникам скоро знадобиться більше кобальту — наприклад, Volkswagen хоче продавати 400 тисяч електромобілів за два роки і півтора мільйона — за сім років. Після цього до кобальту потекли гроші. Однією з компаній, що зробили ставку на цей метал, стала Pala Investments, що належить колишньому співвласнику "Мечела" Володимиру Йоріху. Вона вже вклала в кобальт та інші метали для виробництва електромобілів щонайменше 150 мільйонів доларів.
Завдяки інтересу інвесторів кобальт став стрімко дорожчати. За два роки ціна тонни кобальту на лондонській біржі кольорових металів зросла більш як утричі — з 22,5 тисяч доларів до 75 тисяч.
Найбільше кобальту — у Демократичній республіці Конго
Щороку у світі видобувають приблизно 120 тисяч тонн кобальту. 60 відсотків видобутку припадає на Демократичну Республіку Конго (ДРК) — одну з найбідніших та найкорумпованіших країн у світі. ВВП на душу населення у ДРК становить 466 доларів (для порівняння, у Росії — 10 248 доларів). При цьому в рейтингу сприйняття корупції країна знаходиться на 156 місці зі 176 (Росія — на 131-му).
Нестабільна економіка Конго змушує експертів побоюватися за видобуток кобальту у країні; високі ризики підвищують ціни на метал. Запаси кобальту знайдено й інших країнах, але вони невеликі. На Канаду припадає шість відсотків видобутку, на Австралію чотири відсотки, на Росію три. Найбільшим виробником кобальту країни є гірничо-металургійна компанія «Норільський нікель»; у світі вона посідає п'яте місце у виробництві цього металу.
З видобутком кобальту у ДРК багато проблем
Значну частину металу видобувають у саморобних шахтах Півдні країни. Гірники-кустарі працюють у вузьких та довгих підземних тунелях, використовуючи найпростіші інструменти на зразок молотка; перебирають та промивають породу вручну. Працівники саморобних конголезьких шахт не носять навіть елементарного захисного спорядження, хоча вдихання кобальтового пилу спричиняє хвороби серця та легень.
За оцінкою Amnesty International, у Конго від 110 до 150 тисяч гірників-кущів. За даними ЮНІСЕФ на 2014 рік, близько 40 тисяч із них були дітьми (після того, як кобальт почав дорожчати, дітей у шахтах побільшало, вважає Amnesty International). Деякі з них не старші за чотири роки, але в основному на видобутку кобальту працюють діти шкільного віку, батьки яких не можуть оплачувати їхнє навчання. Робочий день дитини триває в середньому 12 годин, денний заробіток коливається близько одного-двох доларів. "Це одна з найгірших форм дитячої праці [за рівнем шкоди для здоров'я та безпеки дітей]", – вважає Amnesty International.
Добуту кустарним способом руду купують торговці з Китаю, які потім перепродують її більшим компаніям.Одна з таких компаній – китайська Huayou Cobalt – постачає кобальт виробникам акумуляторів з Китаю та Південної Кореї, які працюють з такими гігантами, як Apple, Huawei, Samsung та Volkswagen. "Мільйони людей користуються благами нових технологій, але рідко запитують, що за цим стоїть", – заявив правозахисник Amnesty International Марк Даммітт (організація домагається того, щоб великі технологічні компанії не працювали з постачальниками, які порушують права людини).
Попит на кобальт – це, можливо, ненадовго
Через зростаючі ціни на кобальт і складнощі з його видобутком в Конго виробники акумуляторів вже шукають заміну металу. Західні ЗМІ (наприклад, Bloomberg і Techcrunch) припускають, що може стати нікель. За прогнозом швейцарського фінансового холдингу UBS, до 2025 року найпоширеніша модель акумулятора складатиметься на вісімдесят відсотків з нікелю і лише на десять з кобальту (зараз співвідношення цих металів майже однакове).
У нікелю кілька переваг перед кобальтом. По-перше, це найпоширеніший метал — його світові запаси оцінюються не в сім, а в триста мільйонів тонн. Крім того, видобуток нікелю не сконцентрований в одній країні; її ведуть Філіппіни, Росія (Норільський нікель займає друге місце у світі з виробництва цього металу), Канада, Австралія та інші країни. На світовому ринку нікель поки що в шість разів дешевше за кобальт — його продають по 12600 доларів за тонну.
Bloomberg вважає, що кобальт може повторити ситуацію з паладієм металом, який використовується в автокаталізаторах. На початку двохтисячних на тлі побоювань щодо зниження постачання паладію ціна на нього зросла втричі.Але в результаті автовиробники вигадали спосіб, що дозволив використовувати менше паладію в автокаталізаторах, і попит на нього знизився на третину. Компанія Ford Motor, що накопичила великі запаси паладію, зазнала тоді збитків у мільярд доларів.
Ще про ринок електромобілів
Ольга Кореліна
Попит на кобальт зростає швидкими темпами. Одним з головних каталізаторів є ажіотаж навколо електромобілів, для акумуляторів яких потрібні літій, графіт і кобальт. Останній переважно виробляється як побічний продукт міді і нікелю, двох інших металів, необхідні «зеленого» переходу.
За даними Інституту кобальту, цей метал є 32-м за поширеністю елементом на Землі, тобто він не дуже рідкісний. Однак лише кілька країн мають запаси кобальту більше 300 000 тонн, причому ДРК посідає перше місце з 4 млн т, Австралія на другому місці з 1,7 млн т, а Індонезія замикає трійку лідерів з 600 000 т. Фактично, ДРК більше запасів кобальту , ніж в решти світу разом узятого.
За даними USGS, Геологічної служби США, за останню пару років світове виробництво кобальту значно зросло: якщо у 2021 році його загальний обсяг становив 165 000 т, а 2022-го — 190 000 т, то 2023-го вже 230 000 т.
Які ж країни увійшли до десятки провідних виробників кобальту за підсумками минулого року? Видання INN наводить свій рейтинг.
Нікель-кобальтовий рудник Ambatovy на острові Мадагаскар.
фото з відкритих джерел
1. Демократична Республіка Конго (ДРК)
Обсяги видобутку руди: 170 000 т
ДРК з часткою приблизно 73% на даний момент є найбільшим у світі виробником кобальту.Африканська країна, ймовірно, залишиться важливим джерелом цього металу і в найближчому майбутньому. Однак видобуток кобальту в ДРК пов'язаний із кричущими порушеннями прав людини та використанням дитячої праці, що частково пояснюється великими масштабами нерегульованого кустарного видобутку, в якому зайняті сотні тисяч людей. Змінити ситуацію покликане створення у 2019 році нової державної компанії Entreprise Générale du Cobalt для закупівлі та збуту всього кобальту, який видобувається старателями-кустарями.
У лютому 2024 року Entreprise Générale du Cobalt уклала угоду з іншою державною гірничодобувною компанією Gecamines про ексклюзивні права на видобуток у п'яти районах країни. Крім цього, було затверджено рамкові умови для регульованого сектора кустарного видобутку, а 2022 року міністр гірничодобувної промисловості ДРК офіційно затвердив стандарт кобальту ASM, і наразі розробляються плани оцінки його ефективності на пілотних ділянках.
Великими гравцями у сфері видобутку кобальту у ДРК як побічного продукту мідних копалень є китайська CMOC Group, міжнародна корпорація Eurasian Resources Group та швейцарська компанія Glencore.
2. Індонезія
Обсяги видобутку руди: 17 000 т
Видобувши всього 2700 т кобальту в 2021 році, Індонезія серйозно наростила обсяги видобутку, ставши другим за величиною виробником цього металу. Такий швидкий прогрес став результатом збільшення інвестицій у ланцюжок постачання акумуляторних металів в Індонезії, в основному з боку китайських компаній, які прийшли після введення Індонезією заборони на експорт нікелевої руди у 2019 році.
Нарощування обсягів виробництва кобальту в країні сприяло будівництво чотирьох установок кислотного вилуговування під високим тиском (HPAL), які переробляють руду для отримання як нікелю, так і кобальту в змішаному гідроксидному осаді, який потім може бути експортований.
Згідно з звітом, опублікованим у травні 2023 року Інститутом кобальту, Індонезія здатна збільшити видобуток кобальту в 10 разів до 2030 року, а лондонське агентство Benchmark Mineral Intelligence до того ж терміну прогнозує зростання частки Індонезії у світових постачаннях кобальту з 1%. . Проте розвиток як нікелевої промисловості Індонезії, і швидке нарощування обсягів видобутку кобальту створюють серйозні екологічні проблеми.
ДРК з часткою приблизно 73% на даний момент є найбільшим у світі виробником кобальту.
фото з відкритих джерел
3. Росія
Обсяги видобутку руди: 8800 т
Обсяги видобутку кобальту в Росії зросли в 2022 році, досягнувши 9200 т, але минулого року відбулося зниження до 8800 т. Хоча запаси кобальту в країні становлять 250 000 т, Росія все ще значно відстає від ДРК за обсягом виробництва.
Велика російська гірничодобувна компанія «Норільський нікель», яка є постачальником у тому числі кобальту, входить до п'ятірки найбільших світових виробників цього мінералу. Однак у червні минулого року були продовжені санкції щодо кобальту російського і білоруського походження.
4. Австралія
Обсяги видобутку руди: 4600 т
Запаси кобальту острівної держави є другим за величиною у світі і становлять 1 700 000 т. Незважаючи на це, видобуток кобальту в Австралії скоротився з 5900 т 2022 року до 4600 т 2023-го.
Як і в багатьох інших країнах цього списку, кобальт отримують на Зеленому континенті як побічний продукт видобутку міді та нікелю. Крім того, уряд Австралії фінансує роботи з пошуку кобальту у відвалах шахт, і ця робота принесла плоди. Генеральний директор австралійської компанії Cobalt Blue Holdings оцінив потенціал хвостосховищ приблизно 300 000 т кобальту.
Ще один важливий кобальтовий проект у країні — Broken Hill, який дозволить отримувати кобальт безпосередньо, а не як побічний продукт видобутку нікелю. Введення копальні Broken Hill в експлуатацію заплановано на 2026 рік, і очікується, що обсяги видобутку становитимуть близько 4000 т кобальту на рік протягом 20 років.
Видобуток кобальту в Австралії скоротився з 5900 т 2022 року до 4600 т 2023-го.
фото з відкритих джерел
5. Мадагаскар
Обсяги видобутку руди: 4000 т
Видобуток кобальту на Мадагаскарі було припинено у 2020 році для запобігання поширенню COVID-19, що призвело до падіння річного обсягу виробництва країни до 850 т з 3400 т у 2019 році. Тим не менш, кобальтова промисловість Мадагаскару відновилася вже у 2021 році, а потім показала зростання до 3500 т у 2022 році та 4000 т у 2023-му. Велика частина кобальту в країні надходить з нікель-кобальтової копальні Ambatovy, що належить японській компанії Sumitomo та уряду Південної Кореї. Минулого серпня компанії представили план реструктуризації боргу до лондонського суду. За повідомленнями ЗМІ, загальний обсяг збитків Sumitomo, основного акціонера проекту, становив 410 млрд ієн.
6. Філіппіни
Обсяги видобутку руди: 3800 т
Виробництво кобальту на Філіппінах залишалося стабільним протягом останніх двох років.Доля видобутку корисних копалин у цій країні деякий час була під сумнівом, оскільки колишній президент Родріго Дутерте та екс-міністр довкілля Рой Сімату закликали закрити всі шахти в країні через екологічні проблеми. Проте Дутерте, схоже, змінив своє рішення на початку 2021 року, знявши заборону видачу нових дозволів на видобуток корисних копалин у спробі збільшити доходи бюджету. Новий президент Бонгбонг Маркос віддав розпорядження Міністерству навколишнього середовища та природних ресурсів країни забезпечити дотримання суворіших правил і протоколів безпеки як на дрібних, так і на великих копальнях.
Виробництво кобальту на Філіппінах залишалося стабільним протягом останніх двох років.
фото з відкритих джерел
7. Куба
Обсяги видобутку руди: 3200 т
Видобуток кобальту на Кубі скоротився у 2023 році до 3200 т порівняно з 3700 т роком раніше. Регіон Моа є домом для СП Moa з видобутку нікелю та кобальту, що належить канадській компанії Sherritt International та кубинській General Nickel Company. СП Moa використовує систему відкритого видобутку для видобутку латеритової руди, яка переробляється на змішані сульфіди, що містять нікель і кобальт, з використанням технології HPAL. Державна нікелева гірничодобувна компанія є єдиним оператором переробного заводу Che Guevara у Моа.
8. Нова Каледонія
Обсяги видобутку руди: 3000 т
Нова Каледонія, французька заморська територія в Тихому океані на схід від Австралії, відома своєю гірничодобувною промисловістю, зосередженою переважно на видобутку нікелю і кобальту. Згідно з звітом USGS "Mineral Yearbook" за 2019 рік, видобуток нікелю становить приблизно 7% річного ВВП Нової Каледонії.Хоча видобуток кобальту тут виріс з 2000 т у 2022 році до 3000 т у 2023-му, ситуація навколо основної нікель-кобальтової копальні Goro залишається складною.
Введений в експлуатацію бразильською компанією Vale, копальня постраждала від низьких цін на нікель та заворушень, пов'язаних з виборчою реформою, і в 2021 році було продано консорціуму Prony Resources New Caledonia, СП компаній Нової Каледонії та міжнародного трейдера сировинних товарів Trafigura. У 2024 році рудник знову опинився в центрі уваги, коли Trafigura Group відмовилася надати додаткове фінансування Prony Resources Nouvelle-Calédonie в рамках плану французького уряду з порятунку гірничодобувного сектора Нової Каледонії, що зазнає труднощів.
фото з відкритих джерел
9. Папуа-Нова Гвінея
Обсяги видобутку руди: 2900 т
Папуа-Нова Гвінея входить до списку найбільших виробників кобальту вже шостий рік поспіль. У 2023 році ця невелика країна біля узбережжя Австралії отримала 2900 т кобальту в якості побічного продукту виробництва нікелю, залишившись практично на рівні попереднього року в 3000 т. Nickel 28 Capital та урядом Папуа-Нової Гвінеї створено СП.
10. Туреччина
Обсяги видобутку руди: 2800 т
Обсяги видобутку кобальту в Туреччині зросли з 2100 т 2022 року до 2800 т 2023-го. Країна може похвалитися великими запасами, загальним обсягом 91 000 т.У звіті Британської геологічної служби за 2021 рік наголошується на важливості потенціалу кобальту в Туреччині в умовах енергетичного переходу і зазначається, що на Балканах та в Туреччині відомо 27 родовищ нікелю-латериту, що містять кобальт у значних кількостях, а кілька родовищ містять більше 10 0 . В даний час з цих родовищ витягується лише нікель, але досягнення в технологіях обробки, такі як HPAL, дозволять у перспективі отримувати кобальт.
Переклад Віктора Сіміонова