دسته بندی

گرافیت

فروآلیاژها

اخبار فولاد

تحلیل جهانی

مقالات تخصصی

رویدادهای داخلی

آخرین اخبار

مقاله تخصصی : کبالت؛ گنجینه های استراتژیک

تولیدات صنعتی جهانی در کشـورهای در حال توسـعه و نوظهور همچنان با سـرعت بیشـتری نسبت به کشـورهای توسـعه یافته صنعتـی در حال افزایش اسـت. این موضـوع به همراه تقاضـا برای فلـزات و مواد معدنـی در آینـده ای کـم کربن جهان، جایگاه رو به رشـدی بـرای تقاضای مواد معدنی ترسـیم میکند که بر این اسـاس کبالت فلزی اسـت که با رشـد انرژی های پاک، کاربرد بیشـتری پیدا خواهد کرد. گرایش جهان بـه چنیـن سـمت و سـویی میتواند منتهی به شـکل گیری فرصت های چشـمگیر توسـعه اقتصـادی برای کشورهایی باشد که غنی از مواد معدنی هستند.

کبالت، فلزی خاکسـتری نقرهای مایـل بـه آبی کمرنگ، سـخت و بـراق با علامت Co و عدد اتمی 27 است که به طور طبیعی خاصیت فرومغناطیسـی دارد و سـی و دومین عنصر فراوان در پوسـته زمیـن بـا فراوانـی نسـبی 002.0 درصـد و وزن اتمـی 933.58 گـرم بـر سـانتیمتر مکعـب محسـوب می شـود. ایـن فلـز در دمـای یـک هـزار و 495 درجـه سـانتیگراد ذوب میشـود و در دمـای دو هـزار و 927 درجـه سـانتیگراد می جوشـد. کبالـت، دارای ایزوتـوپ پایـدار طبیعی نیسـت اما چنـد ایزوتـوپ مصنوعـی رادیواکتیـو از آن سـاخته می شـود کـه مهمتریـن آن، رادیوایزوتـوپ کبالـت 60 است. این ماده به آرامی در اسیدهای معدنی رقیـق حـل میشـود و به طور مسـتقیم بـا هیدروژن یا نیتروژن ترکیب نشـده بلکه از طریق گرم کردن با کربن، فسفر و یا گوگرد ترکیب میشود. کبالت در هـوا پایـدار اسـت و آب روی آن اثـر نمیگـذارد. همچنیـن در اسـید سـولفوریک و اسـید نیتریـک، محلـول و بـه کنـدی تحـت تاثیـر قلیایی هـا قـرار میگیـرد. ایـن فلـز ماننـد نیکل دیامغناطیـس بوده امـا دارای سـه برابـر حداکثـر نفوذپذیری آن اسـت. ضمـن اینکـه ماننـد تنگسـتن دارای خاصیـت اضافه کردن سـختی به آلیاژهای برشکاری اسـت.

کبالت، شـکل پذیر بوده و نفوذپذیری مغناطیسـی آن دو سوم آهن است.

كبالت به آلیاژهای خاصی از آهن، نیكل و آلومینیوم، ویژگی آنها را به عنوان آهنربای دائم افزایش میدهد. نخستین گام در تولید کبالت از کانه های آن شامل جدایش کانی های کبالتدار از گانگ و دیگر کانی هایی است که دارای فلزاتی به غیر از کبالت اند.

تاریخچه کبالت

 كبالت، از تاریخچه ای بسـیار طولانی برخوردار است. كانه های كبالت هزاران سال به عنوان عامل ایجاد رنگ آبی در شیشه سـازی و سـفالگری به كار می رفته اسـت. سـفال های با جلای آبی رنگ كه در مقبره هـای مصـری یافـت شـده و قدمت آنهـا به دو هـزار و 600 سـال پیـش از میلاد مسـیح مربـوط میشـود، دارای كبالـت هسـتند. بـه دنبـال ایـن، دانه های شیشـه ای آبی رنگ گردنبند پیدا شـده در شمال غرب ایران با قدمت دو هزار و 250 سال پیش از میلاد مسیح نیز دارای كبالت است. گلدان های پورتلنـد موجـود در مـوزه بریتانیـا شـواهدی دال بـر اسـتفاده از رنگدانه های كبالتی توسـط شیشـه گران یونانی در آغاز دوران مسیح دارند. کبالت همچنین در لیوان هـای شیشـهای در ویرانه هـای پمپئـی و در چیـن از اوایـل سلسـله تانـگ 618 تـا 907 میلادی کشـف شـده اسـت. این مواد در كارهای شیشـه ای ونیـزی هـم در نیمـه اول قـرن 15 دیـده میشـود. رنگدانه هـای آبـی رنـگ مرغـوب كه بـرای این منظور ایجـاد شـده اند را میتـوان بـا ذوب كانـه اكسـیدی كبالت با پتاس و سیلیس به دست آورد كه مادهای شیشـهای بنـام اسـمالت ایجـاد میكنـد. بـا پـودر كردن این ماده رنگدانه ها به دست می آید. در قرون 16 و 17 میلادی، در پی پیشرفت شایان توجـه تکنولـوژی متالورژی، کبالـت در قالب مینا یا الجـورد تولیـد شـد. در آن زمـان اکسـید کبالـت از تشویه کانی های سولفوآرسنیکی کبالت تهیه شد. این ماده وقتی با کربنات پتاسـیم ذوب میشـد، به حالـت شیشـه ای بـا جلای لاجـوردی پدیـدار میگشـت و بدیـن ترتیـب قابلیـت ایجـاد رنـگ آبـی توسـط کبالت، دوباره کشـف شـد. نام کوبولد برای اولین بار در قرن 16روی سنگ معادنی به کار رفته اسـت کـه تصـور میشـود حـاوی مـس اسـت امـا سرانجام مشخص شد که سنگ معدن های کبالت آرسـنیک سمی هسـتند. جهش در به كارگیری مواد كبالت دار، كشف این نكته در اوایل قرن 18 بود كه از محلول هـای حـاوی بیسـموت و كبالـت میتـوان جوهر زنده تهیه كرد. در سـال 1735 ،یك دانشـمند سـوئدی بـه نـام جـورج برانـت بـرای اولیـن بـار فلـز كبالـت را بـه صـورت یك نمونه ناخالص با احیاكردن از كانسـنگ جـدا كـرد. وی كبالـت را به رنـگ آبی در شیشه نشان داد كه پیشتر آن را ناشی از بیسموتی میدانسـتند كه همراه با كبالت یافت شـده اسـت. برانـت اثبـات کـرد کـه رنـگ آبـی بـه کار رفتـه در شیشـه ها و کاشـی ها حـاوی کبالـت اسـت. در سـال1780  ،برگمـان نشـان داد كـه ایـن فلـز در واقـع یـك عنصـر اسـت . بـا ایـن وجـود، کبالـت تـا قـرن بیسـتم استفاده محدودی داشت و استفاده از آن به عنوان یك فلز به سـال 1907 مربوط میشـود كه اها واینس، آلیاژهـای كبالـت كـروم را طراحـی كـرد كـه اسـتلیت نـام داشـتند. در سـال 1917 ،هونـدا کشـف یـک آلیاژ مغناطیسی قوی کبالت را اعلام کرد. در سال 1930 مشـاهده شـد كه افزودن كبالت به آلیاژهای خاصی از آهـن، نیـكل و آلومینیـوم، ویژگـی آنهـا را به عنوان آهنربای دائم افزایش میدهد. پیشرفت های عمده در بازیافـت كبالـت در قـرن 20 ،ریشـه در كشـف كانسارهای جدید و نیز بهبود روشهای استحصال فلز از كانه دارد.

کاربردهای کبالت

 امـروزه از عنصـر یـا شـمش کبالـت، در صنایـع مختلفی اسـتفاده میشـود. به عنوان مثال، کبالت در درجه اول در باتریهای یون لیتیوم و در ساخت آلیاژهـای مغناطیسـی مقـاوم در برابـر سـایش و مقاومت بالا اسـتفاده میشـود. ترکیبات سیلیکات کبالت و آلومینات کبالت در شیشه ها و سرامیک ها یک رنگ آبی متمایز میدهند. در بسیاری از آلیاژها و سوپر آلیاژها برای ساخت قطعـات توربیـن گازی در موتـور هواپیمـا، فولادهای پرسـرعت، آلیاژهـای مقـاوم در برابـر خوردگـی، کاربیدهای سیمانی، تایرهای رادیال تسمه فولادی و الکترودهای باتری از کبالت استفاده میشود. همچنین این فلز در آهنرباها و رسانه های ضبط مغناطیسـی از قبیـل نـوار کاسـت و ویدئـو کاربـرد دارد. ضمـن اینکـه بـه عنـوان کاتالیـزور بـرای صنایـع نفت و شیمیایی و نیز به عنوان عامل خشک کننده رنـگ و جوهـر و براق کننده هـا اسـتفاده میشـود. همچنیـن در آبکاری الکتریکـی بـرای ظاهـر، اسـتحکام و مقاومـت در برابـر اکسیداسـیون، کاربیدهـای روکشـدار و ابزارهـای الماسـه مـورد استفاده قرار می گیرد.

از اشـعه گامـا ناشـی از کبالـت 60 بـه جـای اشعه ایکس یا اشعه آلفا از رادیوم در بازرسی از مواد صنعتـی بـرای آشـکار سـاختن سـاختار داخلـی و نقص هـا اسـتفاده شـده اسـت. ایـن فلز همچنیـن در درمان سرطان به عنوان یک ردیاب رادیواکتیو مورد استفاده قرار گرفته است.

بزرگترین ذخایر کبالت جهان در کنگو

بـر اسـاس گـزارش سـازمان زمین شناسـی ایـاالت متحـده، رقـم کل ذخایـر کبالـت در جهـان بـه 6.7 هفـت میلیـون و 600 هـزار تـن میرسـد )تمـام اعـداد ذخایـر کبالـت بـر اسـاس جدیدترین داده هـای سـازمان زمین شناسـی ایـاالت متحـده است) که عمده آن در کشور جمهوری دموکراتیک کنگو با حدود سـه میلیون و 500 هزار تن در سـال 2021 اسـت کـه ایـن بـدان معنـی اسـت کـه ذخایر کبالـت کنگـو تقریبا نیمی از ذخایر کبالت جهان را تشـکیل میدهـد امـا متاسـفانه کنگـو شـاهد بی ثباتـی سیاسـی اسـت کـه آن را بـه مکانـی چالش برانگیـز بـرای معـدن تبدیـل میکنـد. علاوه براین، اسـتخراج معادن در این کشـور با کار کـودکان و نقـض حقـوق بشـر مرتبط اسـت. پس از آن، استرالیا با یک میلیون و 400 هزار تن، در رتبه دوم جـای گرفتـه اسـت. اندونـزی بـا 600 هـزار تـن سومین ذخایر بزرگ کبالت جهان را داراست. بـازار کبالـت همواره بـا تقاضای بالایی مواجه بـوده امـا تحلیلگـران معتقدنـد کـه تولیـد نیـز در حـال افزایـش اسـت. بـر اسـاس گـزارش سـازمان زمین شناسـی ایـاالت متحـده، تولیـد جهانـی در سـال 2021 به 170 هزار تن رسـیده که در مقایسـه بـا 142 هـزار تـن سـال قبـل از آن، نزدیـک بـه 20 درصـد افزایـش یافتـه اسـت. بـر این اسـاس، کنگو بزرگتریـن تولیدکننـده کبالـت در جهـان بـه شـمار می آیـد کـه حـدود 70 درصـد از تولیـد جهانـی را بـه خـود اختصـاص داده اسـت. تولیـد کبالـت در ایـن کشـور از 98 هـزار تـن در سـال 2020 ، به 120 هزار تن در سـال 2021 افزایش یافته اسـت. همچنیـن تولیـد کبالـت روسـیه در سـال 2021  کاهـش یافـت و از 9 هـزار تـن در ایـن 2020 ، بـه هفـت هـزار و 600 تـن در سـال قبـل کاهـش یافـت. اسـترالیا نیـز درحالـی بـا کاهـش 30 تنـی تولید کبالت از سـال 2020 تا 2021 همراه شـد که تولیـد ایـن فلـز در کشـور کانگوروهـا، پنـج هـزار و 600 تن است.

اژدهای سرخ، بزرگترین مصرف کننده کبالت در جهان

 چیـن بـه عنـوان بزرگتریـن تولیدکننـده کبالـت تصفیه شده جهان در سال 2020 ،عمدتا کبالت را از معـادن کنگـو تامیـن کـرده اسـت زیـرا ایـن کشـور از نظـر تولیـد کبالـت تصفیه نشـده رتبـه دهـم را در اختیـار دارد. چیـن بـا مصـرف بیـش از 80 درصـد کبالـت جهـان، بزرگترین مصرف کننده جهانی این ماده معدنی نیز بوده است. این در حالی است که میـزان ذخایـر کبالـت چیـن، 80 هـزار تـن و تولیـد معـادن کبالـت آن، دو هـزار و 200 تـن در سـال 2020 بوده است. چیـن بـا ارزش واردات 92 میلیـون دلار سـنگ معدن و کنسـانتره کبالت در سـال 2021( معادل با 77 درصـد از مجمـوع ارزش واردات در جهـان(، بزرگتریـن واردکننـده ایـن فلـز بـوده اسـت. پس از آن فنلانـد بـا ارزش واردات 15 میلیـون و 600 هـزار دلار )معـادل بـا 1.13 درصـد از مجمـوع ارزش واردات در جهـان( و بلژیـک بـا ارزش واردات 883 هزار دلار )معادل با 581.0 درصد از مجموع ارزش واردات در جهـان( در رده هـای بعـدی قـرار گرفته اند. در بررسی ارزش صادرات، کشور کنگو بـا صـادرات 191 میلیـون دلار )معـادل بـا 83 درصـد از مجمـوع صـادرات کبالـت در جهان(، بزرگترین صادرکننـده ایـن فلـز بـوده اسـت و پـس از آن کشـورهای زامبیـا و اتریـش بـه ترتیـب بـا 12 و 762 میلیـون دلار در جایـگاه بعـدی قـرار دارند.بخـش معـدن در جمهـوری دموکراتیـک کنگـو، سـودآورترین و ضروری تریـن بخـش اقتصـاد کنگـو اسـت کـه بزرگتریـن منبـع درآمـد صادراتـی آنهاسـت. کنگـو بیـش از دو سـوم تولیـد جهانـی کبالـت را در سـال 2021 بـه خـود اختصاص داد و با اختلاف زیـادی بـه بزرگتریـن صادرکننـده کبالت در جهان تبدیل شد.

ذخایر کبالت در نقاط مختلف ایران

کبالـت معـدن مجزایـی نـدارد و معمـولا اسـتخراج آن بـه صـورت محصول جانبـی از معادن مـس و نیـکل انجـام میشـود. در ایـن رابطـه، چنـد محـدوده معدنـی در نقـاط مختلـف کشـور وجـود دارد. پیشـینه فعالیـت و اسـتفاده از کبالـت در ایـران بـه زمـان صفویـان مربـوط میشـود و معـدن کبالـت الجـورد در قمصـر کاشـان نیـز از نمونـه ذخایر اسـت، به این ترتیب برای سـاخت رنگ آبی از کبالت استفاده میکردند، همچنین نمونه های بـارز کاربـرد کبالـت در کاشـی و سـرامیک را میتـوان در مسـاجد شـیخ لطفاللـه و امـام و عمـارت عالی قاپـو مشـاهده کـرد. متاسـفانه در ایران اکتشافات سیستماتیک روی کبالت و نیکل انجام نشـده اسـت. البته در سـالهای بسیار دور، سـرمایه گذاری روی ذخایـر ایـن کانی هـا انجـام و نیـکل موجـود در نخلک برداشـت می شـده اسـت. همچنین در ایران متاسفانه ذخایر کبالت چندان رقـم بالایـی نبـوده و بـه صـورت پراکنـده در چنـد نقطـه از کشـور معـادن ایـن عنصـر شناسـایی شـده است.

در حـال حاضـر 6 درصـد از ظرفيـت معدني مس و كبالت دنيا در كشور ايران قرار دارد. اسـتان فـارس در منطقه نیـدر ذخایر کوچکی از کبالت دارد که شناسـایی شـده اسـت. معادن بایچـه بـاغ در آذربایجـان شـرقی و فرومـد در سـبزوار، از جملـه مناطقـی هسـتند کـه ذخایـر کوچکـی از ایـن فلـز در آنهـا شناسـایی شـده اسـت. در ایـران مرکـزی بیـن مسکنی و تالمسـی نیز ذخایری از کبالت دیده شـده و این در حالی اسـت کـه اکنـون ایـن معـادن بـه شـکل متروکـه درآمـده و هیچگونـه فعالیـت معدنـی در آنهـا انجـام نمیشـود. همچنیـن در ایران بـا وجود این مـاده معدنـی در باطله هـای سـرب و روی، میتـوان تـا حدودی بخشـی از نیاز صنایع کشـور را تامیـن کـرد؛ چرا کـه سـرب و روی کـه در ایـن کارخانه ها اسـتحصال می  شـوند، حاوی مقادیری از کبالـت و نیـکل هسـتند و بعـد از عملیـات فـرآوری کبالـت و نیـکل بـه باطلـه تبدیـل میشـوند. اگـر ایـن موضـوع جـدی گرفتـه شـود، ضمـن جداسـازی کبالـت و نیـکل موجـود در

باطله هـا میتـوان میـزان فلـز قابـل قبولـی از ایـن دو مـاده را بـه دسـت آورد. باطله هـای سـرب و روی، حکـم ذخایـر کبالـت و نیـکل ایـران را دارنـد و بایـد میلیون هـا تـن باطلـه را آنالیـز و میزان ماده معدنـی موجـود در آن را ارزیابـی کـرد. بنابرایـن بایـد سـرمایه گذاری کافـی در ایـن بخـش صورت پذیـرد و ایـن کار می توانـد بـا صرفـه اقتصـادی بـرای کشـور همـراه باشـد زیـرا کبالـت و نیـکل فلـزات اسـتراتژیک و بـا ارزشـی هسـتند کـه میتوان از آنها استفاده کرد.

پیشبینی قیمت کبالت درسالهای آینده

پیشبینی قیمت کبالت درسالهای آینده رونـد رشـد سـاالنه کبالـت نشـاندهنده این اسـت کـه بـه احتمـال فـراوان، قیمـت کبالـت سـاالانه 5 تـا ۶ درصـد رشـد خواهـد داشـت. علاوه بـر رونـد صعـودی قیمت کبالت پس از جنگ جهانی دوم، عواملی مانند رشـد روز افـزون تولیـد باتـری در جهـان، سـوپرآلیاژها، کاهـش عیارسـنگ معـدن کبالـت، شـرایط سیاسـی و انحصار بازار کبالت، میتوانند در رشد قیمت کبالت در آینده تاثیرگذار باشند. پس از سال 2023 و با افزایش تقاضـا در ایـن سـال، بـا وجـود پایـان همه گیـری ویروس کرونـا احتمـاال در سـال 2024 و 2025 شـاهد افزایـش مجدد تولید کبالت در جهان حتی به عنوان محصول جانبـی خواهیـم بـود. افزایـش تولیـد، سـبب کاهـش قیمت این عنصر شـده اسـت و میتواند تا میزان یک سـوم و حتـی دو سـوم افـت پیـدا کنـد و بـه حـدود 150 دلار در هر کیلوگرم برسـد. پس از سـال 2025 تا 2030 ، احتمـالا بـا کاهـش ذخایـر کبالـت و افزایـش شـدید تکنولوژی هایی که نیازمند فلز کبالت هستند، مواجه باشیم. بسیاری از کارشناسان پیش بینی کرده اند که تـا حـدود 15 سـال آینـده، میـزان مصـرف و نیـاز صنایـع مختلف به کبالت، بیش از 45 برابر شود.

منبع: مجله فلزات آنلاین

جدیدترین مطالب مرتبط