Câu chuyện về loài người phần lớn là câu chuyện về xung đột, thường xảy ra do sự phân bổ tài nguyên không đồng đều. Chừng nào chúng ta còn ở trên cây, và có lẽ trước đó nữa, tổ tiên của chúng ta đã phải vật lộn để có được những gì họ cần để tồn tại, thường là không phải trả giá bằng một bộ tộc khác may mắn hơn. Thức ăn, nước uống, đất đai, không thành vấn đề; nếu Họ có nó và Chúng tôi thì không, rất có thể sẽ có một cuộc chiến.
Rất ít tài nguyên được phân bổ không đồng đều trên hành tinh của chúng ta như coban. Kim loại này chỉ chiếm một phần nhỏ của một phần trăm vỏ Trái đất và nồng độ đáng kể về mặt thương mại là rất ít và cách xa nhau, đủ để những người có một số thường mâu thuẫn với những người cần nó. Và cần nó chúng tôi làm; những gì bắt đầu từ thời cổ đại chủ yếu là một sắc tố màu xanh lam phong phú cho thủy tinh và gốm sứ đã trở nên cần thiết cho các hợp kim công nghiệp quan trọng, nam châm công suất cao và cực dương của pin lithium, trong số các mục đích sử dụng khác.
Tiếp cận với nguồn cung cấp coban hạn chế của chúng ta và tinh chế nó thành một kim loại hữu ích không phải là một quá trình tầm thường, và thật không may, tầm quan trọng quá mức của nó đối với xã hội công nghệ buộc nó phải đóng một vai trò địa chính trị đã góp phần làm tăng thêm sự khốn khổ của con người. May mắn thay, các lực lượng thị trường và công nghệ mới đang làm cho các nguồn từng là cận biên trở nên khả thi, điều này có thể giúp chúng ta có được lượng coban cần thiết mà không có xung đột.
Một mặt của Cobalt
Tính chất hóa học của coban đóng một vai trò lớn trong sự phân bố không đồng đều của nó. Giống như nhôm, về cơ bản không thể tìm thấy bất kỳ coban nguyên tố nào trong tự nhiên và vì lý do tương tự - nó phản ứng dễ dàng với oxy, tạo thành các oxit khá trơ. Nó cũng có xu hướng tạo thành các khoáng chất có liên kết chặt chẽ với các kim loại khác, như đồng và niken. Trên thực tế, hầu hết tất cả coban được sản xuất ngày nay — 98% — là sản phẩm phụ của quá trình khai thác và tinh chế hai kim loại công nghiệp quan trọng đó.
Cobaltite, một trong nhiều loại quặng coban. Thánh Giacôbê Gioan, CC BY 2.0, qua Wikimedia Commons” data-medium-file=”https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg?w=400″ data-large-file=”https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg?w=800″ loading=”lazy” class=”size-medium wp-image-558117″ src=”https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg?w=400″ alt width=”400″ height=”272″ srcset=”https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg 3237w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg?resize=250,170 250w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg?resize=400,272 400w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg?resize=800,543 800w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg?resize=1536,1043 1536w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Cobaltite_Cobalt_Ontario_Canada_1_18599849584.jpg?resize=2048,1391 2048w” sizes=”(max-width: 400px) 100vw, 400px”>
Coban cũng dễ dàng tạo thành các khoáng chất kết hợp lưu huỳnh và không may là asen. Có hơn 30 loại quặng khác nhau chứa coban ở nồng độ đáng kể về mặt thương mại, khiến cho việc xác định một loại quặng chính trở nên khó khăn. Tuy nhiên, địa chất làm cho các loại quặng đa dạng này có sẵn khá hạn chế và việc biết loại quặng coban nào có thể được tìm thấy ở dạng đá nào giúp giải thích tại sao các mỏ khả thi lại nằm rải rác trên toàn cầu.
Quặng coban có xu hướng xuất hiện trong hai môi trường địa chất rộng lớn: trầm tích và núi lửa. Các trầm tích, chiếm hơn 50% sản lượng khai thác coban ngày nay, là đá sa thạch và đá phiến hình thành bên dưới các đại dương và hồ cổ đại, nơi trầm tích hữu cơ tích tụ và cuối cùng được khoáng hóa, chủ yếu là sunfua kim loại. Hai mỏ trầm tích lớn là châu Âu khăn quàng cổ, hay "đá phiến sét đồng" và Vành đai đồng Trung Phi. Cả hai mỏ này đều chứa một lượng lớn đồng sunfua cùng với một lượng đáng kể các khoáng chất coban liên quan.
Mặt khác, các mỏ quặng núi lửa đến từ các quá trình thủy nhiệt, trong đó các khoáng chất sunfua đồng và coban kết tủa từ chất lỏng đi qua các lỗ thông thủy nhiệt. Các mỏ khoáng sản này ban đầu hình thành dưới đáy biển, nhưng hoạt động kiến tạo và các quá trình địa chất khác cuối cùng làm lộ ra các khoáng chất này hoặc đặt chúng đủ gần bề mặt để tiếp cận tương đối dễ dàng. Các mỏ coban do núi lửa thực sự rất hiếm, chỉ có một số ít nằm rải rác trên toàn cầu và là dạng duy nhất mà coban được khai thác như một sản phẩm chính, chứ không phải là sản phẩm phụ của quá trình khai thác đồng hoặc niken.
Nguồn cũ, phương pháp mới
Phần lớn coban hiện được sản xuất là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất đồng và do quặng của hai kim loại này có liên quan chặt chẽ với nhau trong các trầm tích trầm tích của chúng nên không thể khai thác có chọn lọc loại này hay loại kia. Vì vậy, quá trình chiết xuất coban từ quặng của nó về cơ bản giống như quá trình khai thác và tinh chế đồng, trong đó chúng tôi đã bảo hiểm trong loạt bài này. Tóm lại, quặng sunfua đã nghiền từ các mỏ lộ thiên rộng lớn được chất đống trong các hố có lớp lót không thấm nước để hứng một loại súp giàu khoáng chất được rửa trôi từ đá bởi một trận mưa axit sunfuric liên tục. Đồng được rút ra khỏi dung dịch bằng cách điện phân, để lại chất điện phân đã qua sử dụng tương đối giàu coban và các kim loại khác.
Một loạt các bước kết tủa hóa học và bước lọc thứ cấp loại bỏ có chọn lọc các kim loại khác khỏi chất điện phân, dần dần làm giàu coban trong dung dịch cho đến khi cuối cùng nó có thể được kết tủa bằng cách thêm vôi để tạo ra coban (II) hydroxit. Mặc dù coban có liên quan đến màu xanh lam, kết tủa là một màu hồng đáng yêu; sắc tố “Cobalt Blue” nổi tiếng chỉ có được khi trộn coban (II) oxit với nhôm oxit.
Mỏ coban Bou-Azzer ở Maroc. Nguồn: Quản lý nhóm” data-medium-file=”https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Bouazzer-067.jpg?w=400″ data-large-file=”https://hackaday.com /wp-content/uploads/2022/10/Bouazzer-067.jpg?w=800″ loading=”lazy” class=”size-medium wp-image-558116″ src=”https://hackaday.com/wp -content/uploads/2022/10/Bouazzer-067.jpg?w=400″ alt width=”400″ height=”270″ srcset=”https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10 /Bouazzer-067.jpg 1136w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Bouazzer-067.jpg?resize=250,169 250w, https://hackaday.com/wp-content/uploads /2022/10/Bouazzer-067.jpg?resize=400,270 400w, https://hackaday.com/wp-content/uploads/2022/10/Bouazzer-067.jpg?resize=800,541 800w” dimensions=”(tối đa -chiều rộng: 400px) 100vw, 400px”>
Đối với một số ít nguồn coban sinh ra từ núi lửa khả thi về mặt thương mại, chẳng hạn như mỏ Bou-Azzer ở Ma-rốc và mỏ mới Hoạt động Cobalt ở Idaho (ICO), quá trình thu hồi hơi khác một chút, chủ yếu là do nồng độ coban trong đá thường thấp hơn đáng kể. Kế hoạch cho dự án ICO, sẽ là mỏ coban duy nhất ở Hoa Kỳ và là mỏ đầu tiên mở cửa sau nhiều thập kỷ, chỉ ra những gì liên quan đến việc thu hồi coban như một sản phẩm chính từ các khoản tiền gửi này.
Dự án ICO được đặt bên ngoài thành phố Salmon, Idaho, ở giữa Rừng Quốc gia Salmon-Challis. Địa điểm này nằm trong một hệ tầng địa chất 1.6 tỷ năm tuổi được gọi là Vành đai coban Idaho, lần đầu tiên được phát triển vào những năm 1940 khi nhu cầu về nguồn coban trong nước trở nên rõ ràng sau Thế chiến II. Một mỏ lộ thiên hoạt động ở đó cho đến đầu những năm 1980, khi các nguồn coban rẻ hơn ở nước ngoài khiến mỏ khó tồn tại.
Tất nhiên, một mỏ lộ thiên ở giữa một khu rừng nguyên sinh sẽ rất khó bán trong những ngày này, vì vậy chủ sở hữu mới của mỏ, Jervois Mining của Úc, sẽ đầu tư vào khai thác trục sâu để tiếp cận quặng, chủ yếu là côban, là hợp chất của coban, asen và lưu huỳnh (CoAsS). Các mạch mà họ đã xác định có tới 1% coban, khá giàu đối với trầm tích núi lửa và xuất hiện cùng với một số quặng đồng chalcopyrit khá giàu, cũng như một lượng vàng lớn.
Dự án ICO chỉ mới bắt đầu, với công việc bắt đầu từ hoạt động của mỏ và nhà máy cô đặc sẽ xử lý quặng tại chỗ. Khi dự án đi vào hoạt động, quặng sẽ được vận chuyển từ mặt mỏ lên mặt đất, được dự trữ trước khi đưa vào nhà máy nghiền hàm. Quặng đã nghiền sau đó sẽ được đưa đến máy nghiền bi để nghiền thành bột và tạo thành dạng sệt với việc bổ sung nước. Chất hoạt động bề mặt gọi là kali amyl xanthat (PAX) sau đó sẽ được thêm vào trước khi bùn được gửi đến một loạt các bể tuyển nổi bọt. Tại đây, không khí sẽ được bơm vào bùn, nhờ PAX sẽ tạo thành các bong bóng lớn. Các sunfua kim loại sẽ nổi lên trên và được tách ra, trong khi các mảnh đá nặng hơn sẽ rơi xuống đáy bể. Sau khi làm đặc bằng quá trình lọc chân không, phần cô đặc sẽ được làm khô, đóng bao và vận chuyển ra khỏi địa điểm để tinh chế thêm bằng các phương pháp chưng cất điện được mô tả ở trên.
Cobalt ở bất kỳ giá nào
Dự án ICO dự kiến sẽ sản xuất khoảng 45 triệu pound (20,400 tấn) coban và 175 triệu pound (80,000 tấn) đồng trước khi đóng cửa để sửa chữa tại chỗ vào khoảng năm 2030. Trong một thị trường toàn cầu sản xuất khoảng 116,000 tấn mỗi năm, dự án Idaho có vẻ giống như những củ khoai tây nhỏ, nhưng thực tế là các nguồn coban mới đang được phát triển là một tin tốt, chủ yếu là vì nó có thể bù đắp cho một số nguồn coban có vấn đề.
Vào năm 2021, khoảng 60% nguồn cung coban trên thế giới đến từ Cộng hòa Dân chủ Congo (DRC), quốc gia nằm trên đỉnh một phần lớn của Vành đai đồng Trung Phi và không xa lạ gì với xung đột về coban. Phần lớn trong số đó được khai thác trong các mỏ truyền thống và được tinh chế như đã mô tả ở trên, nhưng một phần lớn đến từ những gì được gọi một cách hoa mỹ là “thợ mỏ thủ công”. Đây thường là những người nghèo cùng cực tìm thấy các mỏ coban cao cấp bên ngoài các mỏ truyền thống và thu gom quặng thủ công. Công việc cực kỳ nguy hiểm, cả về những mối nguy hiểm thông thường có trong bất kỳ mỏ nào, và kết hợp với việc thiếu thiết bị bảo hộ cá nhân, sự hiện diện của các vật liệu độc hại và mối đe dọa bạo lực từ những người khai thác khác. Trẻ em được sử dụng làm lao động, và những người khai thác đôi khi chỉ kiếm được một xu mỗi ngày.
Bất chấp những thách thức, những người khai thác thủ công vẫn làm việc hiệu quả đáng kinh ngạc — vào năm 2021, họ đã sản xuất lượng coban nhiều hơn gấp đôi so với Nga. Đưa các khoản tiền gửi không khả thi trước đây như ở Vành đai coban Idaho vào sản xuất có thể bù đắp một số nhu cầu này, tất nhiên đây là con dao hai lưỡi vì coban là nguồn thu nhập duy nhất của nhiều thợ mỏ thủ công. Tuy nhiên, toàn bộ vấn đề có thể mang tính học thuật vì nhu cầu coban toàn cầu được dự đoán sẽ tăng lên gần một phần tư triệu tấn hàng năm vào năm 2025, điều này cho thấy cuộc đấu tranh giành coban sẽ không có tác dụng gì ngoài việc tiếp tục leo thang.
