特钢又称为特种钢或特殊钢,是指那些由于成分、结构、生产工艺特殊而具有特殊物理、化学性能或者特殊用途的钢铁产品,属于传统钢铁产业的一个分支,与普钢相对但两者的用途有着较大差别。

特殊钢是在冶炼过程中加入了较多的合金元素及采取了特殊的生产、加工工艺,特钢的化学成分、组织结构以及机械性能均优于一般钢铁。其晶粒的复杂性高过一般钢铁,从而获得更多的应用领域,故在汽车、机械、化工、船舶、铁路、航空航天、国防军工等对钢材质量要求较高的领域得到广泛。

然而,特钢里的一种元素,据说用好了可以毁灭全世界……

很长时间以来,民间有一个关于最强大的终极核武器的传说,有很多人都相信,钴-60核弹的威力十分恐怖,如果一枚钴-60核弹在平流层(4万米)的高度引爆,会瞬间产生大量的钴-60放射性核尘埃,随着气流扩散到远方,蔓延至全球各地,甚至能够在几个月内杀死全人类。

因此有人说,根本不需要研制真正的核弹,只要研制一枚钴-60核弹那样的“脏弹”,利用“脏弹”的强辐射性,就能引发极大地杀伤效果,从而得到事半功倍的效应。也有人说,即便不能毁灭全人类,钴-60核弹也可以污染大片的陆地和海洋,在几年时间里放射性污染都不能消除,导致全人类没饭吃没水喝,最终也会灭亡。
这些说法,都是真的吗?
我们先看看什么是钴。

钴(Cobalt),元素符号Co,银白色铁磁性金属,表面呈银白略带淡粉色,在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族,原子序数27,原子量58.9332,密排六方晶体,常见化合价为+2、+3。钴是具有光泽的钢灰色金属,比较硬而脆,有铁磁性,加热到1150℃时磁性消失。在常温下不和水作用,在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO,在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。钴是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。

2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,钴和钴化合物在2B类致癌物清单中。

钴在地壳中的平均含量为0.001%(质量),海洋中钴总量约23亿吨,自然界已知含钴矿物近百种,但没有单独的钴矿物,大多伴生于镍、铜、铁、铅、锌、银、锰、等硫化物矿床中,且含钴量较低。全世界已探明钴金属储量148万吨,中国已探明钴金属储量仅47万吨。分布于全国24个省(区),其中主要有甘肃、青海、山东、云南、湖北、青海、河北和山西。这七个省的合计储量占全国总保有储量的71%,其中以甘肃储量最多,占全国的28%。此外,安徽、四川、新疆等省(区)也有一定的储量。世界钴产量1986年达到顶峰3万吨,以后不断下降,到1989年只有2.5万吨左右。扎伊尔和赞比亚是最大的钴生产国,其产量约占世界总产量的70%。

接下来,我们再看看那种可能毁灭世界的钴-60是什么。

钴-60,是一种强放射性同位素。用途非常广泛,包括医学,农业,工业探伤,辐照保险等等。钴-60的半衰期多于5年,能够释放出1.173兆电子伏的强伽马射线。由于伽马射线的波长很短,频率很高,因此具有非常大的能量。暴露的钴-60是非常危险的,会直接阻断DNA的复制,严重损害人体血液内的细胞组织,对人体有致命伤害。

至于核弹,我们都知道,原子弹是进行核裂变反应的,主要材料是铀-235或钚-239,爆炸后会释放巨大的能量,产生光辐射、热辐射和冲击波,还有多种放射性核素,辐射性比较强。
而氢弹是通过原子弹作为扳机引爆氚热核物质,瞬间发生的核聚变,杀伤力主要体现在核聚变爆炸所产生的超高温、冲击波、光辐射、电磁脉冲和核辐射,但这种威力大多都是瞬时的,虽然爆炸威力强劲,但氢弹所产生的核辐射能力较弱。

再后来,主要强国的核武器总结了原子弹和氢弹的优缺点,发展出了更先进的三相氢弹,就是在普通氢弹外面包裹了一个铀-238的外壳。其作用原理是小型原子弹核扳机爆炸后,轰击氚氘材料,产生核聚变反应,然后核聚变能量再轰击铀-238外壳,在核聚变高速中子的撞击下,铀-238会成铀-235,再进行核裂变反应。

三项氢弹的总体顺序是核裂变→核聚变→再次核裂变。也就是说,一枚三相氢弹在极短的时间内连续进行了原子弹爆炸→氢弹爆炸→再次原子弹爆炸。由于使用了铀-238材料,也就是贫铀,三相氢弹相对廉价,而且能够产生更多的核辐射,其杀伤力非常巨大,目前主要核国家的现役核弹大部分都是三项氢弹。

有了上述知识,接下来我们再说说什么是钴-60核弹。

在1959年,与爱因斯坦齐名的美国科学家、大物理学家利奥·西拉德(他同时也是电冰箱的发明者)想到一个“终极核武器”的方案,他设想在将一颗三项氢弹的铀-238外壳去掉,再包裹一层钴-59的外壳,理论上就可以成为一枚加重辐射氢弹。
钴-59是一种天然的重金属,储量很大,中国都有80多万吨。钴-59的性能非常稳定,没有任何放射性,而且具有高硬度和耐磨的优异特点,因此被广泛地应用到高速工具钢和硬质合金的切削刀具制造领域。

在氢弹引爆以后,钴-59外壳也会被氢弹放射出的高能量中子冲击,也会发生原子量增加的情况,这样钴-59就变成了钴-60。氢弹爆炸以后产生的强大冲击波和大气环流,可将这些钴-60核尘埃辐射粒子推向极远方,甚至都能环绕地球。钴-60粒子的极强放射性能对地面的人体产生巨大伤害,又由于钴-60的半衰期长达5年,人们就是暂时躲入地下防原子隐蔽所,也无法长时间防护。于是,终极核武器——“钴弹”就出现了。
然而,钴-60终极核弹真的这么厉害吗?

当然是假的,钴-60核弹只是理论上的核武器,现实中并不存在。宣传钴-60核弹的通常是一些不知所谓的民科,是对核武器一无无知和夸张恐惧导致的核恐慌。如果钴-60核弹那么好,在确保相互摧毁核战略的冷战时期,美国和苏联早就应该大量装备钴-60核弹了,至今也没有任何核大国装备钴-60核弹,说明这种钴核弹的概念在工程上不可行。要么太贵,要么效果差。
首先,相对于异常庞大的地球来说,钴-60放射性粒子的少量存在,只能在局部早上杀伤,对于整个地球几乎没有什么太大杀伤力。要想用钴-60粉尘杀死全人类,得需要几百万吨钴-60才行。在所有领域,抛开剂量谈危害和杀伤力,都是耍流氓。

一开始,美国空军曾花费大力气投入研制钴-60核弹,但到了60年代中期就放弃了。主要原因是钴-60氢弹的设计太过复杂,存在着无法克服的工程技术上的难关。比如,在氢弹爆炸时,绝大部分钴-59材料当场就被炸飞湮灭了,只有极少一部分会转化为钴-60,生成率只有万分之七,一颗1吨重的氢弹只能轰出0.7公斤钴-60,简直是脱裤子放P。还不如直接用铀-238外壳的三项氢弹效果更好。
还有人不甘心,他们说既然造钴-60氢弹如此的复杂和困难,那么可以造出一枚技术要求不高的“脏弹”——将数百公斤钴-60放射性物质粉末用导弹发射或轰炸机投掷到目标处打击敌人。

这也是一厢情愿,因为钴-60非常昂贵,且数量稀少。一个大型核反应堆,要全功率工作一年,也就能生产2公斤左右的钴-60。生产几百公斤或成吨的钴-60并不现实。
同时,假设直接使用钴-60做脏弹,那么这枚脏弹的外部结构就需要做严密核辐射屏蔽,可能需要几十吨的铅。这样一来,脏弹就失去了战术意义。

综上,在突破性技术出现之前,钴-60核弹应当还不会问世。

钴元素百科

钴(Cobalt),元素符号Co,银白色铁磁性金属,表面呈银白略带淡粉色,在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族,原子序数27,原子量58.9332,密排六方晶体,常见化合价为+2、+3。钴是具有光泽的钢灰色金属,比较硬而脆,有铁磁性,加热到1150℃时磁性消失。在常温下不和水作用,在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO,在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。钴是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。

发现历史

关于钴,在早期的中国就已知并用于陶器釉料,古代希腊人和罗马人曾利用它的化合物制造有色玻璃,生成美丽的深蓝色。中国唐朝彩色瓷器上的蓝色也是由于有钴的化合物存在。含钴的蓝色矿石辉钴矿CoAsS,中世纪在欧洲被称为kobalt,首先出现在16世纪居住在捷克的德国矿物学家阿格里科拉的著作里,这一词在德文中原意是“妖魔”。这可能是当时认为这种矿石是无用的,而且由于辉钴矿中含砷,妨害工人的身体健康才使用的。今天钴的拉丁名称cobaltum和元素符号Co正是德文中“妖魔”一词而来,这是由于当时的人们对新事物的不了解所致。

1753年,瑞典化学家格·布兰特(G.Brandt)从辉钴矿中分离出浅玫色的灰色金属,这是纯度较高的金属钴。因此布兰特被人们认为是钴的发现者。

1780年,瑞典化学家伯格曼(T.Bergman)制得纯钴,确定钴为金属元素。

1789年,拉瓦锡首次把它列入元素周期表中。 

国外发展历史

德国和挪威最早生产了少量的钴,1874年开发了新喀里多尼亚的氧化钴矿。

1903年加拿大安大略北部的银钴矿和砷钴矿(方钴矿)开始生产,使钴的世界产量由1904年的16t猛增至1909年的1553t。

1920年扎伊尔加丹加省的铜钴矿带开发后,钴产量一直居世界首位,摩洛哥用砷钴矿生产钴,这段时期以火法生产钴为主。

此后,第二次世界大战前夕,芬兰从含钴黄铁矿烧渣中提钴,战后送至西德氯化焙烧处理,直到1968年才建立起科科拉钴厂。日本、法国、比利时有规模较大的钴精炼厂,分别处理菲律宾、澳大利亚、摩洛哥、赞比亚的富钴中间产物。这种钴资源国的粗炼和用钴的发达工业国的精炼的钴冶金格局至今仍占主要地位。钴资源丰富国家也相应建立了规模较大的完整的钴冶金工厂。各种湿法已成为提取钴的主要方法。

国内发展历史

与世界相比,中国的钴工业起步较晚 。

1952年,江西省南昌市五金矿业公司用简易鼓风炉熔炼钴土矿产出钴铁。

1954年,沈阳冶炼厂以湿法炼锌钴渣为原料产出首批电钴,拉开了中国电钴生产的序幕,沈阳冶炼厂锌系统采用黄药法除钴产出黄原酸钴渣,该厂以此钴渣为原料,通过还原溶解、氧化沉钴产出含Co 30%～40%的氢氧化钴,然后再经干燥、焙烧、电炉还原熔炼成粗金属钴,最后用电解精炼法得到电钴 。

1956年按此工艺建设了江西冶炼厂,产出的钴铁送至上海三英电冶厂(上海冶炼厂前身)处理。广东梅县也用同样工艺从钴土矿熔炼出钴铁送潮州冶炼厂处理生产工业氧化钴。

1958年,赣州钴冶炼厂从当地的钴土矿中生产出氧化钴。由于当地钴土矿资源分散,无法大规模开采,在冶金工业部安排下,赣州钴冶炼厂于1960年开始处理从摩洛哥进口的砷钴矿,这是中国用进口钴原料生产钴的开始。

1966年,葫芦岛锌厂首家建成了从钴硫精矿中回收钴的车间,以后又陆续建成了南京钢铁厂钴车间,淄博钴冶炼厂,湖北光化磷肥厂的钴车间。甘肃金川、四川会理、吉林磐石铜镍矿开发后,硫化铜镍矿又成为回收钴的重要资源。

钴产业发展现状

近年来,全球精炼钴产量超过消费,导致供应过剩,价格呈跌势。因已有钴矿及精炼钴厂产能不断扩张,新厂又纷纷建设和投产,预计短期内此种过剩情形无法扭转。中国是世界上最大的精炼钴生产商。中国生产的钴产品以钴矿为主,并从刚果(金)进口部分精炼钴。近年来,中国开始消耗其于2009-2011年间储备的大量钴原矿。

2014年上半年,全球可用精炼钴数量(以产量计)较上年增长10%。除中国外,芬兰、日本及马达加斯加等国产量都大幅增加,导致全球产量上涨。2014年12月底,伦交所钴库存从2013年底的560吨下降至491吨。

钴矿粉末

钴在地壳中的平均含量为0.001%(质量),海洋中钴总量约23亿吨,自然界已知含钴矿物近百种,但没有单独的钴矿物,大多伴生于镍、铜、铁、铅、锌、银、锰、等硫化物矿床中,且含钴量较低。全世界已探明钴金属储量148万吨,中国已探明钴金属储量仅47万吨。分布于全国24个省(区),其中主要有甘肃、青海、山东、云南、湖北、青海、河北和山西。这七个省的合计储量占全国总保有储量的71%,其中以甘肃储量最多,占全国的28%。此外,安徽、四川、新疆等省(区)也有一定的储量。世界钴产量1986年达到顶峰3万吨,以后不断下降,到1989年只有2.5万吨左右。扎伊尔和赞比亚是最大的钴生产国,其产量约占世界总产量的70%。

自然界中已发现的钴矿物和含钴矿物共百余种,分属于单质、碳化物、氮化物、磷化物和硅磷化物、砷化物和硫砷化物、锑化物和硫锑化物、碲化物和硒碲化物、硫化物、硒化物、氧化物、氢氧化物和含水氧化物氢氧化物、砷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等14大类。其中以硫化物、砷化物和硫砷化物最多,主要的钴矿物为:硫钴矿(Co₃S₄)、纤维柱石(CuCo₂S₄)、辉砷钴矿(CoAsS)、砷钴矿(CoAs₂)、钴华(3CoO·As₂O₅·8H₂O)等。自然界中钴的存在形式有三种:①独立钴矿物,②呈类质同象或包裹体存在于某一矿物中,③呈吸附形式存在于某些矿物表面,其中以第二种存在形式最为普遍。以类质同象或显微包裹体存在于辉石、橄榄石、磁铁矿和铬铁矿中的钴不能利用,而赋存于黄铁矿和磁黄铁矿中者则可以利用。铁矿石中以类质同象或显微包裹体存在于硫化物和硫砷化物矿物中的钴,需加设浮选流程才能加以回收,而在铜镍矿中则无需为它们加设另外的选矿流程,它们是和镍一同选出来并从冶炼镍的炉渣中回收的,所以从炉渣中提取钴的生产成本较低。呈吸附形式存在的钴,不能为工业所利用。世界大洋底锰结核中含钴比较丰富,或许成为下个世纪生产钴的主要矿物原料。

2004年,世界钴开采量为52400吨, 其中,刚果开采16000吨,赞比亚10000吨,澳大利亚6700吨,加拿大5200吨,俄罗斯4700吨。中国已探明的钴储量最大的是甘肃金川硫化镍矿中伴生的钴。云南的硅酸镍矿以及四川、山东、湖北、山西、广东等地的黄铁矿中也含有钴。中国钴金属资源量约为140万t,绝大多数为伴生资源,单独的钴矿床极少。中国钴矿品位较低,均作为矿山副产品回收,生产过程中由于品位低、生产工艺复杂,因此金属回收率低、生产成本高。1996年中国钴金属产量(钴含量)229t,钴硫精矿产量(钴含量)192t,氧化钴638t。2005年前后中国钴的年消费量稳定在1200t左右,国内钴产量包括氧化钴折算为钴每年总计约600～700t,国内钴产量尚不能满足国内需求,每年约有半数需进口。

文章来源：常州精密钢管博客网