Загальні відомості

Кобальт (Co) — хімі­чний еле­мент VIII гру­пи пері­о­ди­чної систе­ми з атом­ним номе­ром 27. У при­ро­ді він пред­став­ле­ний ста­біль­ни­ми ізо­то­па­ми, основ­ним з яких є ⁵⁹Co. Чистий кобальт — срі­бля­стий метал із роже­вим від­тін­ком, туго­плав­кий, феро­ма­гні­тний і стій­кий до атмо­сфер­но­го впли­ву. Його тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­н­ня ста­но­вить 1495 °C, точка Кюрі — 1121 °C.

У при­ро­ді кобальт тра­пля­є­ться пере­ва­жно у скла­ді суль­фі­дних, арсе­ні­дних і окси­дних міне­ра­лів, які фор­му­ю­ться в різно­ма­ні­тних гео­ло­гі­чних умо­вах — від гли­бин­них магма­ти­чних про­це­сів до зон виві­трю­ва­н­ня та оки­сне­н­ня. Його при­су­тність часто пов’я­за­на з ніке­лем, залі­зом і мід­дю, що пояснює утво­ре­н­ня скла­дних ізо­мор­фних стру­ктур. Ниж­че наве­де­но най­по­ши­ре­ні­ші міне­ра­ли, у яких кобальт висту­пає як голов­ний або супу­тній ком­по­нент.

• Пен­тлан­дит — (Fe,Ni,Co)₉S₈
• Ліне­їт — Co₃S₄
• Кобаль­тин — CoAsS
• Гла­у­ко­дот — (Co,Fe)As
• Ску­те­ру­дит — (Ni,Co)As₃
• Сафло­рит — CoAs₂
• Асбо­лан — (Co,Ni)O₂·MnO₂·nH₂O (зона виві­трю­ва­н­ня)
• Ери­трин — Co₃(AsO₄)₂·8H₂O (оки­сне­ні зони)

Типи родовищ

Кобальт у при­ро­ді най­ча­сті­ше зустрі­ча­є­ться як супу­тній ком­по­нент у ніке­ле­вих родо­ви­щах, однак у пев­них гео­ло­гі­чних умо­вах він фор­мує й само­стій­ні про­ми­сло­ві ску­пче­н­ня. Основ­ні гене­ти­чні типи родо­вищ, де кон­цен­тру­є­ться кобальт, вклю­ча­ють: вла­сне магма­ти­чні, гідро­тер­маль­ні, екзо­ген­ні та стра­ти­форм­ні родо­ви­ща міди­стих піско­ви­ків.

У суль­фі­дних мідно-ніке­ле­вих родо­ви­щах ліква­цій­но­го гене­зи­су кобальт є ста­лим супу­тни­ком ніке­лю. Най­ча­сті­ше він вхо­дить до скла­ду пен­тлан­ди­ту, де ізо­мор­фно замі­щає нікель. У біль­шо­сті випад­ків спів­від­но­ше­н­ня Co/Ni у таких рудах ста­но­вить 1:50–1:60, рід­ше — до 1:30. Видо­бу­ток кобаль­ту здій­сню­є­ться пара­лель­но з ніке­лем на мета­лур­гій­них під­при­єм­ствах.

У стра­ти­форм­них родо­ви­щах, зокре­ма в Зам­бії та Кон­го, кобальт вхо­дить до скла­ду мідних руд, зба­га­чу­ю­чи халь­ко­пі­ри­то­ві гори­зон­ти. Вище по роз­рі­зу з’являються бор­ні­то­ві зони з мен­шим вмі­стом кобаль­ту. Зру­де­ні­н­ня, як пра­ви­ло, при­уро­че­не до порід з під­ви­ще­ною про­ни­кні­стю (піско­ви­ки, рід­ше — вапня­ки), часто у син­клі­наль­них стру­кту­рах, без тісно­го зв’язку з інтру­зі­я­ми. Основ­ним міне­ра­лом є ліне­їт (Co₃S₄), з яко­го кобальт вилу­ча­є­ться попу­тно.

Най­біль­ша час­тка сві­то­вих запа­сів зосе­ре­дже­на в лате­ри­тних родо­ви­щах (48.5%), на дру­го­му місці — стра­ти­форм­ні (43.1%), далі — суль­фі­дні магма­ти­чні родо­ви­ща (7.2%). Попри різне похо­дже­н­ня, біль­шість руд роз­ро­бля­ю­ться ком­пле­ксно, що обумов­лює важли­ву роль кобаль­ту як супу­тньо­го, але еко­но­мі­чно цін­но­го ком­по­нен­та.

Сучасне використання

Істо­ри­чно кобальт був відо­мий ще з анти­чно­сті як барв­ник для скла, кера­мі­ки та ема­лей. Його солі забез­пе­чу­ва­ли інтен­сив­не й стій­ке синє забарв­ле­н­ня, яке ціну­ва­ло­ся в Єги­пті, Месо­по­та­мії, Китаї та пізні­ше у Євро­пі. Попри забу­т­тя техно­ло­гії в сере­дньо­віч­чі, вона була від­нов­ле­на у XVI сто­літ­ті, а вже у XVIII сто­літ­ті кобальт був визна­ний окре­мим хімі­чним еле­мен­том.

У ХХ–ХХІ сто­лі­т­тях роль кобаль­ту стрім­ко зро­сла. Він став клю­чо­вим еле­мен­том у виро­бни­цтві над­твер­дих спла­вів (сте­лі­тів), які засто­со­ву­ю­ться для виго­тов­ле­н­ня ріжу­чо­го інстру­мен­ту, під­ши­пни­ків, дета­лей дви­гу­нів і тур­бін. Зав­дя­ки феро­ма­гні­тним вла­сти­во­стям кобаль­то­ві спла­ви з ніке­лем, залі­зом та мід­дю вико­ри­сто­ву­ють у ство­рен­ні постій­них магні­тів із висо­кою зали­шко­вою нама­гні­че­ні­стю.

Окре­мо слід від­зна­чи­ти засто­су­ва­н­ня кобаль­ту в еле­ктро­хі­мії. Його окси­ди є важли­вою скла­до­вою като­дних мате­рі­а­лів у суча­сних літій-іон­них аку­му­ля­то­рах, які вико­ри­сто­ву­ю­ться в еле­ктро­мо­бі­лях, мобіль­ній еле­ктро­ні­ці та систе­мах збе­рі­га­н­ня енер­гії. Радіо­актив­ний ізо­топ ⁶⁰Co широ­ко засто­со­ву­є­ться в меди­ци­ні — для про­ме­не­вої тера­пії, сте­ри­лі­за­ції інстру­мен­тів та хар­чо­вих про­ду­ктів.

Зна­чні обся­ги спо­лук кобаль­ту також вико­ри­сто­ву­ю­ться у лако­фар­бо­вій, кера­мі­чній, скля­ній про­ми­сло­во­сті, при­ла­до­бу­ду­ван­ні, мета­лур­гії та ката­лі­зі. Напри­клад, кобаль­то­ві фар­би та ема­лі мають висо­ку ста­біль­ність і деко­ра­тив­ні вла­сти­во­сті.

У про­ми­сло­вих мас­шта­бах кобальт пере­ва­жно вилу­ча­є­ться як побі­чний про­дукт з мідно-ніке­ле­вих руд. Про­цес його видо­бу­тку зале­жить від типу руди. У випад­ку суль­фі­дної сиро­ви­ни засто­со­ву­є­ться фло­та­ція з подаль­шим вилу­го­ву­ва­н­ням, тоді як лате­ри­тні руди потре­бу­ють висо­ко­тем­пе­ра­тур­ної оброб­ки — напри­клад, під тиском у авто­кла­вах.

Отри­ма­ний після вилу­го­ву­ва­н­ня роз­чин містить кобальт у вигля­ді хло­ри­дів або суль­фа­тів. Його очи­щу­ють від домі­шок міді, свин­цю, вісму­ту шля­хом хімі­чно­го оса­дже­н­ня. Далі кобальт оса­джу­ють або еле­ктро­лі­зу­ють, отри­му­ю­чи чор­но­вий або рафі­но­ва­ний метал із вмі­стом домі­шок мен­ше 1–2%.

Географія видобутку

Сві­то­ва гео­гра­фія видо­бу­тку кобаль­ту охо­плює кіль­ка клю­чо­вих регіо­нів, що від­рі­зня­ю­ться за гене­ти­чни­ми типа­ми родо­вищ, рів­нем запа­сів та техно­ло­гі­чною досту­пні­стю. Най­біль­ша час­тка ресур­сів при­па­дає на лате­ри­тні родо­ви­ща, роз­та­шо­ва­ні пере­ва­жно в тро­пі­чно­му поясі — в Австра­лії, на Кубі, Філіп­пі­нах, у Новій Кале­до­нії та Індо­не­зії. Ці родо­ви­ща мають зна­чні запа­си, але хара­кте­ри­зу­ю­ться низь­ким вмі­стом кобаль­ту (зазви­чай 0.05–0.1%) і вима­га­ють скла­дної мета­лур­гії для вилу­че­н­ня мета­лу.

Висо­кі кон­цен­тра­ції кобаль­ту вияв­ля­ю­ться у стра­ти­форм­них мідно-кобаль­то­вих родо­ви­щах Цен­траль­ної Афри­ки — насам­пе­ред у Демо­кра­ти­чній Респу­блі­ці Кон­го та Зам­бії. Тут сере­дній вміст кобаль­ту в рудах може дося­га­ти 0.3%, що робить їх кон­ку­рен­то­спро­мо­жни­ми на сві­то­во­му рин­ку. Роз­роб­ка таких родо­вищ тісно пов’язана з мідною про­ми­сло­ві­стю і веде­ться у вигля­ді від­кри­тих кар’єрів.

У Кана­ді, Росії, Китаї, Фін­лян­дії та інших кра­ї­нах здій­сню­є­ться видо­бу­ток кобаль­ту з магма­ти­чних суль­фі­дних руд. У цих регіо­нах кобальт здо­бу­ва­є­ться як побі­чний про­дукт при виплав­ці ніке­лю або міді. Магма­ти­чні родо­ви­ща мають мен­шу час­тку в гло­баль­них запа­сах (понад 7%), але забез­пе­чу­ють до тре­ти­ни сві­то­во­го виро­бни­цтва зав­дя­ки висо­кій ефе­ктив­но­сті пере­роб­ки.

Зро­стає також роль техно­ген­них дже­рел — від­ва­лів, хво­сто­схо­вищ та шла­ків, що зали­ши­лись після три­ва­лої екс­плу­а­та­ції рудни­ків. Такі дже­ре­ла актив­но осво­ю­ю­ться в кра­ї­нах із дав­ньою гір­ни­чою істо­рі­єю, зокре­ма у Євро­пі, США та ПАР. Це спри­яє еко­ло­гі­чній рекуль­ти­ва­ції тери­то­рій і зни­жен­ню собі­вар­то­сті виро­бни­цтва кобаль­ту.

Зага­лом, суча­сна тен­ден­ція в гео­гра­фії видо­бу­тку поля­гає у змі­щен­ні акцен­ту від висо­ко­які­сних, але висна­жу­ва­них афри­кан­ських родо­вищ до мас­шта­бних, про­те менш кон­цен­тро­ва­них лате­ри­тних покла­дів, а також у роз­ви­тку техно­ло­гій вто­рин­но­го вилу­че­н­ня з про­ми­сло­вих від­хо­дів.

Потенціал України

На тери­то­рії Укра­ї­ни кобальт не фор­мує само­стій­них родо­вищ, а тра­пля­є­ться пере­ва­жно як супу­тній еле­мент у ніке­ле­вих рудах, що пред­став­ле­ні як силі­ка­тни­ми, так і суль­фі­дни­ми фор­ма­ці­я­ми. Основ­ні зони роз­ви­тку таких родо­вищ пов’язані з кора­ми виві­трю­ва­н­ня гіпер­ба­зи­тів (Сере­днє Побуж­жя, Сере­днє Придніпров’я) та ендо­ген­ни­ми інтру­зі­я­ми мафіт-уль­тра­ма­фі­то­во­го скла­ду (Волин­ський та При­а­зов­ський мега­бло­ки).

Силі­ка­тні руди кори виві­трю­ва­н­ня зосе­ре­дже­ні в Сере­дньо­му Побуж­жі (Кіро­во­град­ська область) та Сере­дньо­му Придніпров’ї (Дні­про­пе­тров­ська область). Руди хара­кте­ри­зу­ю­ться низь­кою які­стю: вміст ніке­лю ста­но­вить 0.38–1.24%, кобаль­ту – 0.04–0.14%, залі­за – до 30%. Вони при­да­тні лише для виплав­ки феро­ні­ке­лю. На базі цих родо­вищ у Побуж­жі фун­кціо­ну­вав ніке­ле­вий завод, який у 1995 р. виро­бив понад 28 тис. т феро­ні­ке­лю. У 1997 р. виро­бни­цтво було зупи­не­но через еко­но­мі­чні при­чи­ни. Родо­ви­ще у Придніпров’ї досі не роз­ро­бля­є­ться через нерен­та­бель­ність та обме­же­н­ня зем­ле­ко­ри­сту­ва­н­ня.

Най­більш пер­спе­ктив­ним про­я­вом ендо­ген­но­го похо­дже­н­ня є Пру­тів­ський рудо­про­яв, що роз­та­шо­ва­ний у Волин­сько­му бло­ці Укра­їн­сько­го щита (УЩ), в межах Кра­сно­гір­сько-Жито­мир­ської зони. Рудне тіло при­уро­че­не до сило­по­ді­бної інтру­зії габро­ї­дів, роз­кри­тої свер­дло­ви­на­ми на гли­би­ні 150–180 м. Поту­жність інтру­зії — 130–160 м, про­тя­жність — до 3 км. Кри­ста­лі­за­ція порід супро­во­джу­ва­лась фра­кцій­ним роз­ша­ру­ва­н­ням і авто­ме­та­со­ма­то­зом.

Суль­фі­дна міне­ра­лі­за­ція зосе­ре­дже­на у зонах ендо- та екзо­кон­та­кту, з вмі­стом ніке­лю 0.58%, міді — 0.26%, кобаль­ту — 0.022%. Також зафі­ксо­ва­на при­су­тність пла­ти­но­вих мета­лів, золо­та і срі­бла. Руди хара­кте­ри­зу­ю­ться трьо­ма пара­ге­не­ти­чни­ми асо­ці­а­ці­я­ми: халь­ко­пі­рит-пен­тлан­дит-піро­ти­но­ва, пен­тлан­дит-куба­ніт-халь­ко­пі­ри­то­ва, пірит-віо­ла­рит-макі­на­ві­то­ва. Від­но­ше­н­ня Ni/Co у рудах змі­ню­є­ться від 10 до 35, що збли­жує їх із відо­ми­ми родо­ви­ща­ми пери­до­тит-піро­ксе­ніт-габро­но­ри­то­вої фор­ма­ції.

У пів­ні­чній части­ні Волин­сько­го бло­ку роз­та­шо­ва­ний Камен­ський масив, де роз­кри­та зона гні­здо­во-вкра­пле­ної міне­ра­лі­за­ції з вмі­стом кобаль­ту до 0.145%. Про­гно­зна про­тя­жність тіла — понад 6 км. Також пер­спе­ктив­ні рудо­про­я­ви вияв­ле­но у Сере­дньо­му Придніпров’ї — Вар­ва­рів­ський, Віль­но­ху­тір­ський, Гра­нов­ський тощо — з вмі­стом кобаль­ту до 0.1%.

У межах Голо­ва­нів­ської зони (Сере­днє Побуж­жя) дослі­дже­но Демов’ярівський про­яв, а в Приазов’ї — Мико­ла­їв­ський та Ново­тро­ї­цький. Біль­шість із них при­уро­че­ні до уль­тра­ба­зи­тів або стру­ктур ран­ньо­про­те­ро­зой­ської акти­ві­за­ції.

Подаль­ше вивче­н­ня кобаль­тов­мі­сних інтру­зій Укра­їн­сько­го щита має стра­те­гі­чне зна­че­н­ня. Най­пер­спе­ктив­ні­ши­ми вва­жа­ю­ться ділян­ки, при­уро­че­ні до мафіт-уль­тра­ма­фі­то­вих маси­вів у межах Волин­сько­го, Інгуль­сько­го та При­а­зов­сько­го мега­бло­ків. Їх фор­му­ва­н­ня пов’язане з про­те­ро­зой­ською текто­но-магма­ти­чною акти­ві­за­ці­єю (2100–1960 млн років тому), що забез­пе­чи­ло від­по­від­ні умо­ви для фор­му­ва­н­ня ком­пле­ксно­го мідно-ніке­ле­во-кобаль­то­во­го зру­де­ні­н­ня.