钴的特性

钴是一种灰白色金属，化学符号为 Co。作为一种纯金属，钴既硬又脆。它能与其他金属形成牢固的合金，熔点高，导电率低。钴主要用于生产亮蓝色颜料。地球上不存在纯粹的钴，钴总是与其他元素结合成化合物，这些化合物在全球各地都很常见。钴也是动物健康不可或缺的营养元素。钴矿藏通常以表1 所列矿物的形式存在。

矿物名称	化学式	比重	CO百分比
卡特尔石	服务等级2	4 . 82克/立方厘米	47 。 89
红花石	考克斯阿斯2	7 . 48克/立方厘米	21 。 25
格劳科多特	考斯	6 . 22克/立方厘米	26 。 76
硅硼酸盐	辅佐官3	5 . 95克/立方厘米	17 。 95
钴矿	考斯	6 . 35克/立方厘米	35 。 52
卡罗莱特	铜钴2硫4	4 . 83克/立方厘米	28 。 56
镍黄铁矿	(Ni,Fe, CO ) 9 S 8	5 . 27克/立方厘米	67 。 40
林奈石	CoCo 2 S 4	4 . 88克/立方厘米	57 。 95
锡格尼特	CO 3秒4	4 . 85克/立方厘米	14 。 51
赤藓糖醇	CO 3 (AsO 4 ) 2 8 (H 2 O)	3 . 12克/立方厘米	29 。 53

表1 ：含钴元素的矿物

钴的用途

钴已被人类使用数千年。在古代，它被用来给陶瓷、珠宝甚至玻璃增添鲜艳的蓝色。在现代，钴被视为国内冶金应用中的“关键矿物”，服务于航空航天、国防、能源、电子、电信和运输技术（Fortier 等人， 2018 ）。钴仍然是一种重要的强蓝色着色剂，但主要用于电子产品和电动汽车的可充电电池。作为一种高强度金属高温合金，它也是飞机发动机的重要材料。钴在工业、商业和军事领域还有多种其他应用。安全气囊在生产过程中需要钴，钴在油墨和清漆中用作干燥剂，并用于磁性合金中。钴复合材料可制成用于采矿、钻井、建筑和金属加工的耐磨金刚石或切削工具。钴与钢结合后，可显著提高强度和可加工性。

钴地质学

钴在地壳中很常见，与其他元素结合形成多种矿物。当岩浆或熔岩冷却形成火成岩（如纯橄榄岩、蛇纹岩和玄武岩）时，这种元素会融入矿物（镍黄铁矿和林奈石）中，浓度最高。这些被称为岩浆镍钴硫化物矿床。钴也可在硅质碎屑岩或碳酸盐岩中的层状沉积物型铜钴矿床中找到。钴矿床的第三个例子是富钴红土矿床，它可能是由超镁铁质岩风化成富含镍和钴的风化层而形成的。与锰一样，钴在海底以沉淀结核和结壳的形式存在，浓度相对较高（但不易获取）。

矿物系统	存款类型	地质省
化学风化	超基因钴	蓝岭、山谷和山脊
盆式盐水浴	沉积物承载或置换 Cu-Co	山谷和山脊
海洋化学跃层	铁锰	山谷和山脊
俯冲带和裂谷岩浆省	氧化铁铜金，多金属 SRV	Blue Ridge
镁铁质岩浆岩	硫化物	Blue Ridge
火山热液/变质	受区域构造和变质作用改造的SEDEX块状硫化物	Blue Ridge

表2 ：弗吉尼亚州的潜在钴矿系统、矿床类型（Hofstra 和 Kreiner， 2020 ）和地质省

钴在工业中的应用

地球上不存在纯粹的钴，尽管含钴矿物在全球很常见。钴通常作为镍和铜的副产品被开采出来。钴主要在金沙萨（刚果）开采，但也在其他几个国家开采，包括中国、俄罗斯和加拿大。美国在国防储备中保持钴供应，72 ，并依赖从挪威、日本、中国和加拿大等多个国家进口。在美国，钴主要作为副产品在密苏里州和密歇根州开采。虽然钴是生命必需的营养物质，但浓度过高时就会产生毒性。与钴矿开采有关的问题包括钴在矿场和精炼厂周围的空气、土壤和溪流中的释放和浓度。

在弗吉尼亚州，钴在蓝岭省的许多矿场历来被视为二级或三级商品。在联邦发现的钴与其他硫化物或金属元素（如铁、铜、砷和镍）有关。这些硫化矿石可以在矿脉中找到，或不规则地分布在整个变质火山岩或岩浆岩中。

弗洛伊德县

弗洛伊德县北部 (Watson, 1907 ) 存在铁、镍、铜和钴矿化岩。20初，这里曾挖掘了三处矿井。尽管几十年来对其中一些地点进行了断断续续的勘探，但没有一个地方能够以经济规模生产钴。

Lick Fork 矿区 (也称为 Mackusick、Flat Run 和 John Light's Mine) 建于1904 ，尽管在南北战争之前就已经在此地发现了与硫化物有关的矿石 (Ross, 1935 )。这里的硫化物矿石赋存于镁铁质岩和超镁铁质岩中，这些岩的成分从辉石正长岩到辉长岩不等 (Craig and Higgins, 1975 )。据 Watson ( 1907 ) 估计，主平巷中含矿辉长岩的宽度约为18 - 22英尺。这些岩石侵入弗里斯断层带北侧的中粒麻粒岩相变质岩。弗吉尼亚镍业公司将 Lick 勘探区从1904扩展到1907 ，该公司开辟了几个勘探竖井和平巷，暴露出分散和半块状硫化物区。已鉴定的矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、钛铁矿、磁铁矿和紫铜矿（镍黄铁矿的次生氧化矿物）。据报道，紫罗兰矿样品含有高达9 . 7重量百分比的钴 (Craig 和 Higgins， 1975 )。

在距离 Lick Fork 东北约两英里的 Vest 矿区，类似的镁铁质侵入岩也经历了变质作用，在黑云母片麻岩中形成了绿泥石透闪石片岩（Walsh-Stovall 等人， 1989 ）。镁铁质侵入岩最初含有一套硫化物矿物，现已氧化良好，与在利克福克发现的类似。1924的勘探工作包括一个15英尺的垂直竖井和一个75英尺长的平巷 (Sweet and Bell, 1980 ; Grosh, 1949 )。在1936钻了四个勘探孔，美国矿业局在1944又增加了两个勘探孔（Walsh-Stovall 等人， 1989 ）。样本显示出稀疏分布的硫化物带，厚度达5英尺，含0 . 28百分比的钴（Grosh， 1949 ）。没有关于 Lick Creek 或 Vest 矿产生产的记录（Sweet 和 Bell， 1908 ；Sweet 等人， 2016 ）。

第三个钴矿勘探区名为 Sugar Run，于1902开挖。Sugar Run 位于 Vest 勘探区东北约三英里处，由小型地下工事组成，包括一个竖井和一个40英尺的平巷 (Dietrich, 1959 )。与 Lick Fork 和 Vest 矿区类似，Sugar Run 的主要矿产是镍黄铁矿中的镍，尽管该地点的产量并不具有经济效益。

卡罗尔-格雷森县

在 Gossan 铅硫化物区内已发现钴。该区从北卡罗来纳州边界向北延伸，横跨格雷森县和卡罗尔县，部分延伸至怀斯县和普拉斯基县（斯托斯和斯托斯， 1957 ）。感兴趣的硫化物矿床是层控块状和半块状矿床，分布在一条狭窄的东北走向、长达十七英里的带状区域内。构造控制的矿化带包含雁列脉，这些脉通常与变沉积围岩的叶理平行，变沉积围岩包括石英云母片麻岩和片岩，其中夹有新元古代 Ashe 组（林奇堡片麻岩）的角闪岩单元（Stose 和 Stose， 1957 ）。硫化矿石主要由磁黄铁矿组成，还有少量的黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿，但该地区的其他经济矿物包括重晶石、磁铁矿、金红石、钛铁矿、十字石、锰铝榴石和蓝晶石（Stose 和 Stose， 1957 ）。

铁帽铅矿中的围岩被解释为沉积为海相浊积岩或复理石序列，其中有同生硫化物矿床，这些矿床经过构造变形和变质重结晶而发生了改变 (Gair 和 Slack， 1984 ；Kinkel， 1962 ；Magee， 1968 )。该地区的所有岩石都因逆冲断层而发生褶皱和破碎，这些断层和相关的剪切作用似乎对热液循环和矿石沉积起到了重要的控制作用（Stose 和 Stose， 1957 ）。在硫化矿石风化表面形成的铁帽和褐铁矿可以追溯到弗洛伊德县东北部超过60英里的地方。

早在1789开始，Gossan Lead District 就主要开采铜矿。继1843在田纳西州东南部发现类似矿床后， 1850开始开采以供生产（Sweet 等人， 1989 ；Magee， 1968 ）。弗洛伊德县的 Toncray 矿最初是在一条磁黄铁矿脉上开采的，该矿脉还含有黄铜矿和大量的次生矿物辉铜矿 (Watson, 1907 )。随后，贝蒂贝克 (Betty Baker)、科珀斯克里斯蒂 (Copperas Hill) 和铁岭 (Iron Ridge) 地区也进行了矿产开发。1854年，Gossan Lead 地区有 8 个正在运营的矿山，据报道， 1855年上半年这些矿山生产了约700吨含辉铜矿的矿石，平均含铜量为25 % (Watson, 1907 )。随着丰富的次生铜矿石逐渐枯竭，大约从1880开始，人们的注意力转向了开采铁矿的铁帽带。褐铁矿石在附近的几家木炭厂进行冶炼。从1905开始，人们开始开采铁岭富含磁黄铁矿的硫化物矿石来生产硫酸。地下采矿作业始于1930世纪中期，一直持续到1962矿井关闭（Craig 等人， 1971 ）。Henry 等人（ 1979 ）报告称，Gossan Lead 地区硫化物矿床的平均品位约为0 。 5重量百分比的铜， 0 。 1重量百分比的铅，以及2 . 0重量百分比的锌。Gair 和 Slack ( 1984 ) 估计该地区深度984英尺处的总产量和储量约为18万吨。基于对 Betty Baker 和 Lineberry 矿区深度为1640英尺的典型矿石的选矿方案的评估，Corriveau（ 1956 ）此前估计 Gossan Lead 地区的储量（包括脉石）高达181万吨。