一、钴的基础属性与发现历程

钴是元素周期表第四周期 VIII 族的过渡金属元素，符号 Co，原子序数 27，原子质量 58.93。作为银白色铁磁性金属，其莫氏硬度 5—5.5，密度 8.9g/cm³，熔点约 1500℃，沸点可达 3100℃，且具有已知最高的居里点 1121℃，这些特性使其在多个工业领域不可替代。

人类对钴的利用可追溯至公元前 1450 年，古埃及和巴比伦人用钴颜料制作陶器，中国元朝更是掌握了钴土矿烧制青花瓷器的技艺。1735 年瑞典化学家布兰特从蓝色矿石中分离出钴元素，1780 年伯格曼确认其为新元素，1938 年科学家发现的放射性同位素钴 – 60，进一步拓展了其应用边界。

二、钴的核心理化特性

钴的基态电子组态为 (Ar) 3d⁷4s²，存在 α-Co（＞695K，面心立方结构）和 ε-Co（六方晶系结构）两种晶体形态。其化学性质与铁、镍相似，属中等活泼金属，常温下不与水反应，在潮湿空气中稳定，但加热至 300℃以上会氧化生成氧化亚钴（CoO），白热状态下燃烧为四氧化三钴（Co₃O₄）。

钴是两性金属，既能溶于稀酸，也可溶于氢氧化钠。常见化合价为 + 2 价和 + 3 价，与卤素反应时，氟可将其氧化至 + 3 价，其他卤素则生成 + 2 价卤化物。这种灵活的化学特性使其能形成多种化合物，为不同领域的应用提供基础。

三、钴的资源分布与矿床类型

地壳中钴的平均含量仅 0.001%，且无单质矿物，主要以伴生矿形式存在，90% 呈分散状态。全球陆地探明钴资源量 2500 万吨，基础储量 710 万吨，其中刚果（金）占比 50.7%，澳大利亚占 19.7%，古巴、菲律宾等国次之，中国储量约 8 万吨，仅占全球 1.1%，主要分布在甘肃、吉林等地。

钴矿床主要分为四类：岩浆岩型含 Co 硫化物矿床、热液型含 Co 多金属矿床、沉积岩容矿型 Cu-Co 矿床和风化型红土 Ni-Co 矿床，前三者贡献了全球 90% 以上的大陆钴矿资源。海洋中钴资源更为丰富，三大洋富钴结核和结壳的钴资源量达 3.97—7.93 亿吨，含量 0.7%—1.2%，远超陆地原生矿床。

四、钴的主要应用领域

钴的消费结构中，70% 为金属态，25% 为化合物形式。在电池领域，钴是钴酸锂电池和三元锂电池的核心材料，前者用于手机、笔记本等电子设备，后者支撑新能源汽车储能需求，占全球钴需求的 41% 以上。

航空航天领域，含钴超级合金因耐高温、耐腐蚀特性，被用于制造喷气发动机叶片、火箭发动机部件；硬质合金领域，钴与碳化钨结合制成的工具，耐磨性显著提升，广泛用于切削工具和模具。磁性材料方面，稀土 – 钴永磁材料在精密电机、医疗器械中不可或缺。

医疗领域，钴 – 60 作为 γ 放射源用于癌症治疗，同时钴是维生素 B12 的组成部分，参与人体红细胞发育。化工领域的催化剂、陶瓷釉料的着色剂等，也离不开钴及其化合物的应用。

五、钴与人体健康的关联

钴是人体必需的微量元素，主要通过构成维生素 B12 发挥生理功能，催化蛋氨酸合成，与红细胞发育密切相关。人体缺乏钴会导致巨幼细胞贫血等症状，但过量摄入则会引发中毒，对呼吸系统和心肌细胞造成严重损害。

日常饮食中，肉类、鱼类、蛋类等食物含有微量钴，正常饮食可满足人体需求。医疗上，钴化合物除用于维生素 B12 制剂外，在青霉素中加入钴还能提高疗效，钴基材料也被用于制造人工关节和牙科填充材料。

六、钴的同位素特性与价值

钴共有 16 种同位素，其中钴 – 60 具有重要实用价值。作为人工放射性同位素，它能释放 γ 射线，能量高且穿透性强，被广泛用于癌症放射治疗、食品辐射保鲜、工业探伤等领域。其衰变过程稳定，半衰期约 5.27 年，便于储存和使用。

其他同位素多为天然存在或人工合成的短寿命同位素，主要用于科研领域，如研究钴在生物体内的代谢机制、材料的辐射效应等，尚未形成规模化工业应用。

七、钴的提取与回收现状

钴的提取因矿床类型而异，铜钴伴生矿需先提取铜，再从副产品中回收钴；红土镍钴矿则通过酸浸工艺分离镍和钴。陆地钴矿开采中，刚果（金）存在机械化矿山、租赁矿、手抓矿和非法盗采矿四种形式，其中手抓矿占全球供应量的 10%—15%。

回收方面，动力电池回收是再生钴的主要来源，综合回收率达 95%；高温合金回收采用电弧熔炼 – 电解精炼工艺，回收率超 90%；硬质合金则通过锌熔法提取钴粉。目前再生钴占供给量的 20%，成为弥补原生钴资源不足的重要补充。

八、钴的工业化合物特性

钴的化合物种类繁多，氧化钴（CoO）为橄榄绿色粉末，与硅石、矾土反应可用于陶瓷工业；四氧化三钴（Co₃O₄）呈黑色，具有尖晶石结构，是锂电池正极材料的重要原料。硫化物中，CoS₂在低于 120K 时呈铁磁性，高于此温度则为顺磁性，可用于磁性材料研究。

卤化物中，氯化钴（CoCl₂）具有独特的变色特性，无水状态为蓝色，吸水后变为粉红色，常用作干燥剂的湿度指示剂。氟化钴（CoF₂）则具有金红石型结构，微溶于水，可用于制备其他钴化合物。

九、全球钴的供应格局

全球钴供应高度集中，2024 年全球钴矿产量约 29 万金属吨，刚果（金）贡献 22 万吨，占比 75.9%。印尼凭借红土镍钴矿开发快速崛起，产量从 2021 年的 2700 吨增至 2024 年的 2.8 万吨，全球份额达 9.7%。

中国是钴加工大国，2022 年精炼钴产量占全球 76%，但资源高度依赖进口，98% 的钴矿需从海外采购。国内企业通过海外并购，已控制刚果（金）约 20% 的钴矿产能，同时加大印尼红土镍钴矿进口，2023 年进口量增长 38%。

十、钴在消费电子领域的具体应用

消费电子是钴的核心应用场景之一，智能手机、笔记本电脑等设备使用的钴酸锂电池，以钴为正极活性物质，具有高能量密度和良好循环性能，能满足便携设备对小型化、长续航的需求。

平板电脑、智能手表等穿戴设备的电池同样依赖钴基材料，其稳定的电化学性能可保障设备在频繁充放电下的使用寿命。此外，消费电子中的微型电机、传感器等部件，也使用稀土 – 钴永磁材料，确保设备的精密运行。