周艷晶，李 穎,柳群義，張艷飛

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

鈷是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的重要原料。我國是鈷第一消費(fèi)大國，但是鈷資源極其匱乏，2012年鈷消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量的1/3，儲量僅占全球的1.1%。根據(jù)中國礦業(yè)聯(lián)合會的研究，到2020年鈷將成為嚴(yán)重短缺的九大礦種之一。供需關(guān)系的嚴(yán)重失衡導(dǎo)致我國鈷原料大量依靠進(jìn)口，2011年鈷資源對外依存度高達(dá)85%，供應(yīng)存在安全隱患。因此，對我國鈷需求進(jìn)行預(yù)測，掌握未來鈷的需求趨勢，分析國內(nèi)鈷供應(yīng)存在的問題，對于提高鈷資源對國內(nèi)需求的保障能力和及早尋找解決供應(yīng)安全問題的途徑，有著重要意義。

1 鈷的應(yīng)用

鈷是一種銀白色的硬質(zhì)金屬，沸點(diǎn)2927℃，居里點(diǎn)(熱作用下失去磁性的溫度)高，耐磨性好，磁性優(yōu)，是僅磁化一次就能保持磁性的少數(shù)金屬之一。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，鈷的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，廣泛應(yīng)用于電池、航空發(fā)動機(jī)、機(jī)械和陶瓷等領(lǐng)域，在人類社會的發(fā)展過程中起到了重要作用。

鈷在充電電池領(lǐng)域中主要是以鈷酸鋰和三元材料的形式作為鋰電池正極材料；在硬質(zhì)合金生產(chǎn)中主要是以鈷粉形式作為粘結(jié)劑，含量通常為7%～10%[1]；在陶瓷工業(yè)中以氧化鈷的形式作為著色顏料；在磁性材料制作中主要用于生產(chǎn)Sm-Co合金、Al-Ni-Co合金以及稀土強(qiáng)力永磁性材料[1]。此外，鈷在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中也發(fā)揮著不容忽視的作用，60Co放射出的C射線可用來治療癌癥，維生素B12中鈷含量高達(dá)4.5%。鈷的具體應(yīng)用詳見表1。

表1 鈷的主要用途

2 中國鈷的消費(fèi)歷史與前景

2.1 我國鈷消費(fèi)量增長迅速

21世紀(jì)以來，隨著中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國內(nèi)鈷消費(fèi)增長勢頭明顯。1998年，我國消費(fèi)鈷金屬量2786t，約占全球總消費(fèi)量的9%；2007年鈷消費(fèi)量為14700t，占全球總消費(fèi)量的24%，首次超越日本成為第一鈷消費(fèi)國；2012年鈷消費(fèi)量增長至26880t，占全球的比例增加至32%。1998～2012年我國鈷消費(fèi)量平均每年增長17.5%，遠(yuǎn)高于其他有色金屬的消費(fèi)增速。

2.2 我國鈷消費(fèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變

隨著電子產(chǎn)品和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)—新能源汽車的快速發(fā)展，我國鈷的消費(fèi)結(jié)構(gòu)也在悄然改變。主要表現(xiàn)在電池領(lǐng)域鈷的消費(fèi)占比快速增加；而硬質(zhì)合金、磁性材料和陶瓷色釉等傳統(tǒng)領(lǐng)域中鈷的消費(fèi)比例呈下降趨勢。

2006年電池領(lǐng)域鈷的消費(fèi)量為5474t，占總消費(fèi)量的45%，2012年電池領(lǐng)域的耗鈷量增加至18520t，占比變?yōu)?6%；硬質(zhì)合金領(lǐng)域鈷的消費(fèi)量由1716t增加到2600t，然而占比卻下降了5%；同時(shí)陶瓷色釉、磁性材料和高溫合金等其他領(lǐng)域中鈷的消費(fèi)量也穩(wěn)步增長，但是占比都不同程度地表現(xiàn)出下降趨勢。各領(lǐng)域鈷的消費(fèi)變化[2]見圖2。

圖1 中國鈷消費(fèi)歷史及占全球比例(數(shù)據(jù)來源：JOGMEC)

圖2 我國鈷消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化(數(shù)據(jù)來源：安泰科)

2.3 我國鈷需求預(yù)測

我國鈷的消費(fèi)主要集中在電池和硬質(zhì)合金兩個(gè)領(lǐng)域，針對這一消費(fèi)特點(diǎn)，本文采用部門需求預(yù)測法對我國未來鈷的需求進(jìn)行預(yù)測。

2.3.1 電池領(lǐng)域

2012年電池領(lǐng)域消費(fèi)鈷金屬1.8萬t，占我國鈷消費(fèi)總量的66%，其中80%用于鋰電池的正極材料，因此未來鈷消費(fèi)與鋰電池行業(yè)發(fā)展強(qiáng)度密切相關(guān)。歷史上鈷在電池領(lǐng)域中的消費(fèi)主要受小型鋰電池的驅(qū)動，考慮到電子信息產(chǎn)業(yè)大幅擴(kuò)張的時(shí)代已經(jīng)遠(yuǎn)去，預(yù)計(jì)未來小型鋰電池的增速將有所放緩。未來十年將是新能源汽車快速發(fā)展的時(shí)期，因此動力鋰電池將成為拉動鋰電池發(fā)展的主要動力。2012年我國新能源汽車產(chǎn)量12552輛，其中插電式混合動力汽車1311輛，純電動汽車11241輛?！豆?jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012～2020年)》提出：到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭達(dá)到50萬輛；到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛。顯然，新能源汽車的發(fā)展已是大勢所趨，其必將成為鈷在電池領(lǐng)域消費(fèi)的強(qiáng)勁推動力，但是實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)的過程中存在諸多困難，且動力鋰電池市場全面啟動存在滯后性，因此動力鋰電池產(chǎn)量的增長難以達(dá)到規(guī)劃中新能源汽車的增速。結(jié)合鋰電池產(chǎn)量的歷史增速，本文估計(jì)未來十年我國鋰電池的產(chǎn)量將保持20%左右的增速。

目前實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的鋰離子電池正極材料主要有四種，其中含鈷的有鈷酸鋰和三元材料[3]，前者含鈷量60%，后者約28%。2011年中國鋰電池正極材料消費(fèi)量為2.85萬t，其中鈷酸鋰占49%，三元材料占22%，其他材料占29%。盡管目前鈷酸鋰仍然占據(jù)正極材料市場的半壁江山，但是其市場份額較2006年的75%已經(jīng)下降很多，而且受安全性能影響，鈷酸鋰只適用于小型鋰電池中[3]；三元材料主要應(yīng)用于動力鋰電領(lǐng)域，其市場份額由2006年的10%增加到22%，據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，三元材料未來可能逐步取代鈷酸鋰在小型鋰電領(lǐng)域大展其能；其他正極材料因價(jià)格優(yōu)勢占有一定的市場份額，在新能源汽車政策的推動下，未來消費(fèi)量仍將穩(wěn)步增長?？梢?，未來鈷酸鋰在正極材料中的市場份額會進(jìn)一步下降，三元材料將成為鋰電池正極材料的首選，而其他正極材料的消費(fèi)量也將穩(wěn)步增長。

綜上，隨著三元材料在正極材料市場中地位的增加，單位電池的含鈷量將有所降低，因此本文估計(jì)到2025年鈷在電池領(lǐng)域的年均增速將慢于鋰電池產(chǎn)量增速，約為10%～14%。

2.3.2 硬質(zhì)合金領(lǐng)域

硬質(zhì)合金是我國鈷消費(fèi)的第二大領(lǐng)域，2012年我國硬質(zhì)合金產(chǎn)量23500t，消費(fèi)鈷金屬約2420t，占總消費(fèi)量的9%。隨著汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，以及鋼鐵、建筑等領(lǐng)域?qū)τ操|(zhì)合金需求的帶動，我國硬質(zhì)合金發(fā)展前景十分廣闊[4]?！缎虏牧袭a(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確指出要大力發(fā)展硬質(zhì)合金行業(yè)，到“十二五”末期，我國硬質(zhì)合金產(chǎn)量將達(dá)到3萬t，則2012～2015年，我國硬質(zhì)合金產(chǎn)量的年均增速為8%，按此速度預(yù)測到2025年，我國硬質(zhì)合金的產(chǎn)量將達(dá)到6.4萬t左右。按照硬質(zhì)合金的含鈷量7%～10%計(jì)算，2025年我國硬質(zhì)合金行業(yè)鈷的需求量為4480～6400t。

然而，由于國內(nèi)鈷資源稀缺且價(jià)格昂貴，近年來一些少鈷或無鈷硬質(zhì)合金研發(fā)活躍，前景樂觀[5]，考慮到新技術(shù)突破具有較大未知性，本文保守估計(jì)未來鈷在硬質(zhì)合金市場中的消費(fèi)增速要慢于硬質(zhì)合金產(chǎn)量增速，約為5%～7%。

2.3.3 其他領(lǐng)域

2012年鈷在陶瓷色釉、磁性材料、高溫合金及其他領(lǐng)域的用量分別為1600t、1650t、800t和2680t，合計(jì)占當(dāng)年總消費(fèi)量的25%。近年來各領(lǐng)域中鈷的消費(fèi)量見圖3，結(jié)合歷史增速及各領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀及前景綜合判斷，未來鈷在這些領(lǐng)域的消費(fèi)將保持緩慢增長地態(tài)勢，年均增長率約為3%～5%。

圖3 其他領(lǐng)域鈷的消費(fèi)歷史(數(shù)據(jù)來源：安泰科)

圖4 2025年鈷需求預(yù)測

2.3.4 總量預(yù)測結(jié)果

綜上，未來電池領(lǐng)域仍然是鈷消費(fèi)增長的最大驅(qū)動力，與此同時(shí)，鈷在硬質(zhì)合金、磁性材料和陶瓷色釉等傳統(tǒng)領(lǐng)域的消費(fèi)也將保持穩(wěn)定上升的態(tài)勢，但是消費(fèi)占比可能有所下降。

總體看來，未來我國對鈷資源的需求將呈現(xiàn)穩(wěn)步增長的局面，然而受電池和硬質(zhì)合金兩大領(lǐng)域增速放緩的影響，未來鈷的需求很難達(dá)到歷史的增速水平，2002～2012年鈷消費(fèi)量的年均增速為18.32%，預(yù)計(jì)到2025年期間年均增速將維持在10%～12%左右，2025年我國鈷消費(fèi)量有望超過10萬t。具體預(yù)測結(jié)果見表2。

表2 各領(lǐng)域鈷的預(yù)測結(jié)果/t

3 中國鈷供應(yīng)問題分析

3.1 我國鈷資源短缺

全球范圍內(nèi)的鈷資源較為豐富，2013年鈷儲量720萬t，儲產(chǎn)比60年[6](高于銅、鉛、鋅等金屬)。我國鈷資源緊缺，2012年鈷儲量僅占全球的1.1%。中國單一的鈷礦為鈷土礦，儲量僅占全國總儲量的2%左右，絕大多數(shù)鈷資源以伴生形式賦存于銅、鎳、鐵等礦床中[7]。

我國鈷資源品位低，據(jù)有關(guān)部門對全國儲量大于1000t的50多個(gè)礦床進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，鈷的平均品位為0.02%，遠(yuǎn)低于澳大利亞主要鎳鈷礦床平均品位的0.07%、加拿大硫化銅鎳礦平均品位的0.04%～0.1%和剛果(金)銅鈷礦平均品位的0.1%～0.5%[8]。

3.2 我國鈷資源對外依存度高居不下

我國鈷資源匱乏，卻是世界上最大的精煉鈷生產(chǎn)國，2012年精煉鈷產(chǎn)量31200t，占全球總產(chǎn)量的40%。這就導(dǎo)致我國自產(chǎn)鈷長期不能滿足市場需求，2011年鈷資源對外依存度高達(dá)85%，國內(nèi)企業(yè)不得不大量進(jìn)口鈷礦石原料及其他鈷產(chǎn)品，以彌補(bǔ)國內(nèi)供應(yīng)缺口。

3.3 我國鈷進(jìn)口來源過于集中

根據(jù)海關(guān)信息網(wǎng)，2012年我國共進(jìn)口鈷礦砂及其精礦17.6萬t，占全球貿(mào)易的97%，其中94%來自剛果(金)；進(jìn)口未鍛軋鈷和鈷粉8.3萬t，占全球貿(mào)易的46%，其中92%來自剛果(金)；進(jìn)口鈷濕法冶煉中間產(chǎn)品7.3萬t，其中97%來自剛果(金)。顯然，我國鈷資源進(jìn)口嚴(yán)重依賴剛果(金)，剛果(金)的礦業(yè)政策及政局穩(wěn)定性將對我國鈷的供應(yīng)產(chǎn)生重大影響，我國鈷資源供應(yīng)安全問題不容小覷。

4 鈷資源供應(yīng)安全問題的對策建議

4.1 積極“走出去”

我國鈷資源形勢隨著需求的日益高漲而愈發(fā)嚴(yán)峻，加之國內(nèi)市場存在的巨大供需缺口，中國礦業(yè)公司“走出去”進(jìn)行海外投資已是大勢所趨。事實(shí)上國內(nèi)企業(yè)“走出去”參與境外鈷資源勘查投資早有先例：如中鐵資源有限公司以參股的方式取得了剛果(金)MKM銅鈷礦的開發(fā)權(quán)益，華剛礦業(yè)股份有限公司通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)援助在剛果(金)換取資源的成功典范也對其他企業(yè)有重要的借鑒意義[9]。

4.2 加強(qiáng)二次資源的循環(huán)利用

回收利用是礦產(chǎn)資源供應(yīng)過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，含鈷合金、催化劑和廢電池等均可作為回收鈷的來源。受技術(shù)條件所限，目前我國鈷二次資源的回收利用量僅占消費(fèi)量的10%左右，2013年美國這一比例可達(dá)26%，因此其較為領(lǐng)先的回收技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)都是值得國內(nèi)回收部門借鑒的對象。需要強(qiáng)調(diào)的是，鈷在回收利用的過程中會不可避免的對環(huán)境產(chǎn)生污染，因此在加強(qiáng)回收利用的同時(shí)應(yīng)采取相關(guān)措施將污染降至最低。

4.3 建立鈷相關(guān)產(chǎn)品的儲備體系

鈷作為重要的戰(zhàn)略性新興礦產(chǎn)，供應(yīng)不足將會嚴(yán)重制約我國經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。西方發(fā)達(dá)國家可謂未雨綢繆，在20世紀(jì)就建立了鈷礦產(chǎn)品的儲備制度，近期美國又將鈷酸鋰列為2015年新增礦產(chǎn)儲備種類。因此，以戰(zhàn)略的高度重視鈷資源，建立健全鈷礦產(chǎn)品儲備制度，對儲備產(chǎn)品及數(shù)量進(jìn)行專業(yè)調(diào)控，對維護(hù)我國安全具有重要意義。

4.4 鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新及替代品研發(fā)

目前含鈷硬質(zhì)合金及鋰電池正極材料均有相應(yīng)替代品問世，如新型少鈷或無鈷的硬質(zhì)合金替代傳統(tǒng)的含鈷合金，鈷含量低的正極材料——三元材料替代鈷含量高的鈷酸鋰等，這些少用鈷的產(chǎn)品為其他行業(yè)減少鈷的用量樹立了典范。雖然表觀上硬質(zhì)合金和電池領(lǐng)域?qū)︹挼男枨蟛⑽唇档停珕挝划a(chǎn)品用鈷量的減少在一定程度上緩和了鈷的供需矛盾。

4.5 加大國內(nèi)鈷礦勘查力度，提高自給能力

近年來我國鈷礦勘查取得了可喜的成績，在華北、西部、贛西和湘東北等地區(qū)均有鈷礦發(fā)現(xiàn)，此外，在中國西部昆秦造山帶發(fā)現(xiàn)多個(gè)鈷礦床、礦化點(diǎn)及化探異常[1]，因此我國鈷資源的潛力巨大。同時(shí)應(yīng)注意到我國鈷資源主要與鐵、鎳、銅等礦產(chǎn)伴生，因此今后在尋找上述三種資源的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)伴生鈷的綜合評價(jià)。

[1] 豐成友，張德全，黨興彥.中國鈷資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀[J].礦床地質(zhì)，2004,23(1)：93-100.

[2] 中國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈷業(yè)分會.國內(nèi)外鈷市場現(xiàn)狀及展望[J].中國有色金屬，2011(18)：62-63.

[3] 賈冬梅.鋰離子電池正極材料市場分析[J].精細(xì)與專用化學(xué)品，2012，20(4)37-41.

[4] 張忠建.硬質(zhì)合金發(fā)展前景廣闊[J].中國金屬通報(bào),2012(31)：16-19.

[5] 徐濤.硬質(zhì)合金發(fā)展與鈷粉市場變化[J].硬質(zhì)合金,2009,26(2)：116-121.

[6] US Geological Survey.Mineral Commodity Summaries [R].2014.

[7] 鈷礦的資源特點(diǎn)[EB/OL](2010-07-13) http://www.shmet.com/knowledge/Detail.aspx?id=1065.

[8] 鄒仿棱.鈷的資源、市場與應(yīng)用[J].硬質(zhì)合金，2006,23(zk):176-181.

[9] 周應(yīng)華，江少卿.剛果(金)銅鈷礦業(yè)開發(fā)形勢[J].地質(zhì)與勘探，2010,46(3):525-530.