채광 및 정제: 불행하게도 꼭 필요한 금속인 코발트

인류의 이야기는 대체로 자원의 불평등한 분배로 인해 발생하는 갈등의 이야기입니다. 우리가 나무에서 내려온 동안, 그리고 아마도 그 이전에도 우리 조상들은 생존에 필요한 것을 얻기 위해 더 운이 좋은 다른 부족을 희생하지 않고도 종종 고군분투해 왔습니다. 음식, 물, 땅, 그것은 중요하지 않습니다. 그들에게는 있고 우리에게는 없으면 싸움이 일어날 확률이 높습니다.

코발트만큼 지구 전체에 고르지 않게 분포된 자원은 거의 없습니다. 금속은 지각의 0.0%만을 차지하며, 상업적으로 중요한 농도는 극소수에 불과하여 금속을 가진 사람과 그것을 필요로 하는 사람이 종종 충돌하게 됩니다. 그리고 우리는 그것이 필요합니다. 고대에는 주로 유리와 세라믹을 위한 풍부한 청색 안료로 시작된 것이 중요한 산업용 합금, 고출력 자석, 리튬 배터리의 양극 등의 용도에 필수적이 되었습니다.

제한된 공급량의 코발트에 접근하여 이를 유용한 금속으로 정제하는 것은 사소한 과정이 아니며 불행히도 기술 사회에 대한 코발트의 중요성이 너무 커서 인간의 불행을 가중시키는 많은 지정학적 역할을 하게 됩니다. 다행스럽게도 시장의 힘과 신기술 덕분에 한때 제한적이었던 공급원이 실행 가능해졌고, 이는 충돌 없이 필요한 코발트를 얻는 데 도움이 될 수 있습니다.

코발트의 화학적 특성은 고르지 않은 분포에 큰 역할을 합니다. 알루미늄과 마찬가지로 자연에서 코발트 원소를 찾는 것은 본질적으로 불가능하며 거의 같은 이유로 산소와 쉽게 반응하여 상당히 불활성인 산화물을 형성합니다. 또한 구리 및 니켈과 같은 다른 금속과 밀접하게 연관된 광물을 형성하는 경향이 있습니다. 실제로 오늘날 생산되는 거의 모든 코발트(98%)는 이 두 가지 중요한 산업용 금속을 채굴하고 정제하는 과정에서 나오는 부산물입니다.

코발트는 또한 황과 불행하게도 비소를 포함하는 광물을 쉽게 형성합니다. 상업적으로 상당한 농도의 코발트를 함유하는 광석이 30개가 넘으므로 하나의 주요 광석을 정확히 찾아내기가 어렵습니다. 그러나 이러한 다양한 광석을 쉽게 이용할 수 있게 만드는 지질학적 특성은 상당히 제한적이며, 코발트 광석이 어떤 종류의 암석층에서 발견될 수 있는지 아는 것은 생존 가능한 퇴적물이 전 세계에 흩어져 있는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다.

코발트 광석은 퇴적암과 화산암이라는 두 가지 광범위한 지질 환경에서 발생하는 경향이 있습니다. 오늘날 코발트 채굴의 50% 이상을 차지하는 퇴적층은 고대 바다와 호수 아래에 형성된 사암과 셰일로, 유기 퇴적물이 축적되어 결국 주로 금속 황화물로 광물화되었습니다. 두 개의 큰 퇴적층은 유럽의 Kupferschiefer 또는 "구리 셰일"과 중앙 아프리카의 Copperbelt입니다. 이 두 광상 모두 상당량의 관련 코발트 광물과 함께 막대한 양의 황화구리를 함유하고 있습니다.

반면, 화산성 광석 퇴적물은 열수 분출구를 통과하는 유체에서 구리 및 황화 코발트 광물이 침전되는 열수 과정에서 발생합니다. 이러한 광물 퇴적물은 원래 해저에 형성되지만 지각 활동 및 기타 지질학적 과정으로 인해 결국 이러한 광물이 노출되거나 상대적으로 쉽게 접근할 수 있을 만큼 표면에 가깝게 위치하게 됩니다. 화산성 코발트 매장지는 실제로 매우 드물며 전 세계에 소수만이 흩어져 있으며 코발트가 구리나 니켈 채굴의 부산물이 아닌 1차 산물로 채굴되는 유일한 지층입니다.

현재 생산되는 코발트의 대부분은 구리 생산의 부산물이며, 두 금속의 광석이 퇴적층에 너무 밀접하게 연관되어 있기 때문에 둘 중 하나를 선택적으로 채굴하는 것은 불가능합니다. 따라서 광석에서 코발트를 추출하는 과정은 본질적으로 이 시리즈에서 이미 다룬 구리 채굴 및 정제 과정과 동일합니다. 간단히 말하면, 광대한 노천 광산에서 분쇄된 황화물 광석을 불침투성 라이닝이 있는 구덩이에 쌓아서 끊임없는 황산 비에 의해 암석에서 침출된 풍부한 미네랄 수프를 얻습니다. 구리는 전기분해에 의해 용액에서 빠져나오고 코발트와 기타 금속이 상대적으로 풍부한 소모된 전해질이 남습니다.