주기율표 에서 27시에 들어오는 코발트는 충전식 배터리 와 제트 엔진 의 필수 요소입니다 . 2018 년 미국 내무부는 코발트를 포함하여 미국 경제가 없이는 살 수없는 35 가지 중요 광물 목록을 발표했습니다 . 코발트는 대부분 정치적으로 불안정한 아프리카 지역에서 채굴되고 중국에서 정제되기 때문에 국가 안보 위험으로 간주됩니다.
생생한 푸른 도자기를 만드는 능력으로 1 위를 받았고 이제 전기 자동차의 미래의 열쇠 인이 다용도 금속에 대해 자세히 알아 보겠습니다. 약간의 민속 이야기부터 시작하겠습니다.
코발트는 노움에서 이름을 얻었습니다.
수세기 전, 현대 독일의 Schneeberg 산에있는 광부들은 문제에 직면했습니다. 그들은 금속이 풍부한 광석, 특히은과 니켈을 찾기 위해 산비탈을 조각했습니다. 그러나 그들이 광석을 귀중한 금속 성분으로 제련하려고 시도했을 때 일부 불순물이 계속해서 공정을 망쳤습니다.
중세 시대이기 때문에 광부들은 "그놈"또는 "고블린"에 대한 중세 독일어 단어 인 문제가 많은 코 펠트 또는 코 폴즈 에 대한 제련 문제를 비난했습니다 . 전설에 따르면 코 폴즈 는 Schneeberg 광산에 살았으며 제련 과정에서 유독 가스를 방출 하는 유해한 광물로 광석에있는은과 니켈을 대체하여 인간을 장난 치는 것을 좋아했습니다. 그들은 또한 동굴 침입에 대한 비난을 받았습니다.
모든 좋은 고대 전설 과 마찬가지로 그놈 이야기에는 진실이 있습니다. 은 및 니켈 제련 공정은 Schneeberg 암석에서 자연적으로 발생하는 높은 수준의 코발트로 인해 복잡했습니다. 그리고 코발 타이트라고 불리는 광물에는 비소와 황이 포함되어있어 밀폐 된 광산 갱에서 방출되면 치명적일 수 있습니다.
원소 금속 인 코발트는 1735 년 에 연금술에 대한 초기 비평가이자 노움의 팬이 아닌 스웨덴의 화학자 게오르그 브란트에 의해 처음으로 분리되고 이름이 지정되었습니다 .
고대 이집트인과 중국인이 사랑한 코발트 블루
코발트는 18 세기까지 이름을 얻지 못했지만 코발트 기반 안료와 염료는 수천 년 동안 풍부한 푸른 색조로 유명해졌습니다.
코발트 연구소는 그 도자기 및 유리 포함 코발트 기반의 유약 적어도 2천6백년 거슬러 올라가는 이집트의 무덤에서 발견 된 말했다. 그리고 당나라 (600-900 CE)와 Ming (1350-1650 CE) 왕조의 유명한 파란색 중국 도자기도 코발트 기반 광물로 유약을 발랐습니다.
순수한 코발트는 광택이 나는 회색이지만 코발트 산화물을 취해 코발트가 풍부한 미네랄을 화씨 2,012도 (섭씨 1,100도) 이상의 온도에 노출시키는 하소라는 과정으로 처리하면 밝은 파란색 분말로 변환 될 수 있습니다. 코발트 블루 로 알려진 눈에 띄는 색상 은 산화 코발트 (Co 3 O 4 )를 알루미늄 규산염으로 1,200 ° C (2,192 ° F)로 가열 하여 만듭니다.
코발트 산화물과 다른 광물을 결합하여 마자린 블루, 윌로우 블루, 블루-블랙 과 같은 다양한 색상을 만들 수 있습니다. 소량의 파란색 코발트 색조는 철 오염으로 인한 유리의 황색 힌트를 제거하기위한 "탈색제"로도 사용됩니다.
코발트는 20 세기까지 거의 독점적으로 안료와 페인트의 성분으로 사용되었습니다. Cobalt Institute에 따르면 1916 년에 전 세계에서 채굴 및 정제 된 모든 코발트의 70 % 이상이 440 톤 (400 톤)에 불과했지만 착색을위한 산화물로 사용되었습니다 .
세계 코발트의 절반이 충전식 배터리에 사용됩니다.
스마트 폰, 태블릿 및 전기 자동차의 충전식 리튬 이온 배터리는 적어도 부분적으로는 코발트로 작동합니다. 코발트는 리튬, 니켈 및 망간과 같은 다른 금속과 함께 우리의 디지털 생활에 동력을 제공하는이 고속 충전, 오래 지속되는 배터리에 포함 된 핵심 성분 중 하나입니다. 전 세계적으로 생산되는 코발트의 약 50 % 가 충전식 배터리에 사용됩니다.
코발트는 리튬 이온 배터리의 음극 (양전하 전극)에서 발견됩니다. 리튬 이온 배터리가 충전되면 리튬 이온이 음극에서 음극으로 충전 된 양극으로 흘러 저장됩니다. 배터리가 방전되면 이온이 음극으로 다시 흐르고 전자가 방출되어 전화 나 전기 모터에 전원을 공급합니다.
코발트는 배터리 애플리케이션에 이상적인 열 안정성과 높은 에너지 밀도라는 두 가지 고유 한 특성을 가지고 있습니다. 코발트로 만든 음극은 쉽게 과열되거나 화재가 발생하지 않아 주요 안전 문제이며 더 많은 에너지를 저장하고 전달할 수 있습니다. 코발트는 리튬 이온 배터리의 음극뿐만 아니라 니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수 소화물 배터리와 같은 다른 인기있는 충전식 배터리에서도 발견됩니다.
코발트는 현재 충전식 음극의 10 ~ 33 %를 차지하기 때문에 자동차 산업은 미래의 전기 자동차에 동력을 공급하기 위해 훨씬 더 많은 코발트가 필요할 것입니다. 한 분석에 따르면 승용차의 코발트 수요는 2020 년 27,500 톤 (25,000 톤) 이상에서 2025 년까지 110,231 톤 (100,000 톤) 이상으로 4 배 증가 할 것으로 예측됩니다.
초합금에서 매우 유용합니다.
항공 우주 엔지니어가 제트 또는 로켓 엔진 내부의 강렬한 열을 견딜 수있는 재료가 필요하면 코발트로 만든 "초합금"을 사용합니다.
초합금은 내마모성과 내열성이 극도로 높아 화려한 이름을 얻은 고성능 금속입니다. 니켈 기반 초합금은 최대 930 ° C (1,706 ° F)에 도달하는 온도에서 응력 저항이 코발트 합금보다 우수 합니다. 극한의 온도를 넘어 서면 코발트 기반의 초합금은 실제로 그 재료를 보여줍니다.
코발트는 니켈보다 융점이 높으며 코발트 슈퍼 합금은 열 부식에 더 강합니다. 그렇기 때문에 가스 터빈 엔진의 고정 핀에서 코발트 초합금을 발견 할 수 있으며, 이는 마모되거나 고장 나지 않고 제트 엔진에서 발생하는 강렬한 열을 막아냅니다.
대부분의 문제가있는 한 나라에서 채굴됩니다.
코발트가 미국 내무부의 국가 안보 "중요 광물"목록에 포함 된 주된 이유 중 하나는 세계 코발트의 절반이 콩고 민주 공화국 (DRC)에서 채굴되기 때문입니다. US Geological Survey 의 보고서에 따르면 DRC는 코발트 채굴 과 관련된 정부 부패, 인권 침해 및 환경 피해의 역사가 좋지 않습니다.
DRC의 규제되지 않은 "인공"코발트 채굴과 관련된 안전하지 않고 비 윤리적 인 노동 관행에 관심이있는 것은 국제 앰네스티 와 같은 인권 단체 뿐만이 아닙니다 . DRC의 정치적, 환경 적 불안정성은 코발트 공급망의 상당 부분이 중단에 취약하다는 것을 의미합니다. 하이테크 경제가 주로 2 차 전지에 사용되는 코발트의 꾸준한 공급에 의존한다면 DRC의 문제는 전세계 경제 성장을 늦출 수 있습니다.
USGS 보고서는 또한 중국이 코발트의 주요 정 제국이자 DRC의 대규모 코발트 채굴 사업의 가장 큰 재정 지원자 중 하나라고 지적합니다. 현재 미국 기술 부문은 DRC의 불안정한 공급원과 코발트 공급을 위해 중국의 논쟁적인 무역 파트너에 크게 의존하고 있습니다. 목록에있는 마지막 사실을 설명합니다.
미국은 코발트 채굴에 뛰어 들고 있습니다
2015 년 수치에 따르면 미국은 세계 코발트 공급량의 1 % 미만을 생산하면서 세계 코발트의 10 %를 소비했습니다.
코발트는 어디에나있는 것은 아니지만 특별히 희귀 한 광물도 아닙니다 . 지각 에서 풍부하게 32 위를 차지하고 있습니다. 캐나다와 모로코의 두 광산에서만 순수한 코발트 광석을 추출 할 수 있으며 대부분은 구리와 니켈 채굴의 부산물로 추출됩니다. 세계에서 가장 풍부한 코발트 매장지 중 하나 는 DRC 의 중앙 아프리카 Copperbelt 에 있습니다.
그러나 미국은 높은 등급의 코발트 매장지가 많지 않아 수익성있게 채굴하기가 까다 롭습니다. 광산 업계는 또한 육지와 연안 모두에서 광물 탐사를 허용하는 느린 허가 과정에 대해 불평했습니다. 트럼프 행정부는 코발트와 같은 중요 광물에 대한 미국의 의존도를 줄이기 위해 미국 내무부가 허가 절차 를 가속화 하도록 지시했습니다 .
허용 및 지질 학적 장애에도 불구하고 미국 코발트 채굴에서 약간의 진전이있었습니다. 2014 년 미시건 어퍼 반도의 이글 광산 은 코발트 및 기타 광물을 부산물로 사용하여 니켈과 구리를 채굴하기 시작했습니다. 그리고 미국 최초의 코발트 전용 광산 은 2020 년 아이다 호에서 생산에 들어갈 준비를하고 있습니다.
이제 멋지다
코발트는 동물과 인간의 식단에 필수적인 미량 영양소입니다. 소와 같은 반추 동물은 코발트를 비타민 B12라고도 알려진 코발라민으로 변환합니다. 코발트 농도가 가장 높은 음식 은 초콜릿!
