Mineração e refino: cobalto, o metal infelizmente necessário

A história da humanidade é em grande parte um conto de conflito, muitas vezes causado pela distribuição desigual de recursos. Desde que caímos das árvores, e provavelmente consideravelmente antes disso também, nossos ancestrais têm lutado para conseguir o que precisam para sobreviver, muitas vezes às custas de outra tribo mais afortunada. Comida, água, terra, não importa; se eles tiverem e nós não, há boas chances de haver uma luta.

Poucos recursos são tão desigualmente distribuídos em nosso planeta quanto o cobalto. O metal compõe apenas uma fração de um por cento da crosta terrestre, e as concentrações comercialmente significativas são poucas e distantes entre si, o suficiente para que aqueles que o possuem muitas vezes acabem em desacordo com aqueles que precisam dele. E precisamos disso; o que começou na antiguidade principalmente como um rico pigmento azul para vidro e cerâmica tornou-se essencial para importantes ligas industriais, ímãs de alta potência e ânodos de baterias de lítio, entre outros usos.

Obter acesso ao nosso suprimento limitado de cobalto e refiná-lo em um metal útil não é um processo trivial e, infelizmente, sua importância descomunal para a sociedade tecnológica o força a um papel geopolítico que contribuiu muito para aumentar a miséria humana. Felizmente, as forças do mercado e as novas tecnologias estão tornando viáveis ​​fontes antes marginais, o que pode nos ajudar a obter o cobalto de que precisamos sem todo o conflito.

As propriedades químicas do cobalto desempenham um grande papel em sua distribuição desigual. Como o alumínio, é essencialmente impossível encontrar qualquer cobalto elementar na natureza, e pela mesma razão – ele reage prontamente com o oxigênio, formando óxidos que são bastante inertes. Também tende a formar minerais intimamente associados a outros metais, como cobre e níquel. Na verdade, quase todo o cobalto produzido hoje – 98% – é um subproduto da mineração e refino desses dois importantes metais industriais.

O cobalto também forma facilmente minerais que incorporam enxofre e, infelizmente, arsênico. Existem mais de 30 minérios diferentes que contêm cobalto em concentrações comercialmente significativas, tornando difícil identificar um minério principal. No entanto, a geologia que torna esses diversos minérios prontamente disponíveis é bastante limitada, e saber em quais tipos de formações rochosas os minérios de cobalto provavelmente serão encontrados ajuda a explicar por que os depósitos viáveis ​​estão espalhados pelo mundo.

Os minérios de cobalto tendem a ocorrer em duas amplas configurações geológicas: sedimentar e vulcanogênica. Os depósitos sedimentares, que representam mais de 50% da mineração de cobalto hoje, são arenitos e xistos que se formaram sob oceanos e lagos antigos, onde sedimentos orgânicos se acumularam e eventualmente se mineralizaram, principalmente com sulfetos metálicos. Dois grandes depósitos sedimentares são o Kupferschiefer europeu, ou "xisto de cobre", e o Copperbelt da África Central. Ambos os depósitos contêm grandes quantidades de sulfetos de cobre, juntamente com uma quantidade significativa de minerais de cobalto associados.

Os depósitos de minério vulcanogênicos, por outro lado, vêm de processos hidrotermais, onde os minerais de sulfeto de cobre e cobalto precipitam de fluidos que passam por fontes hidrotermais. Esses depósitos minerais se formam originalmente no fundo do mar, mas a atividade tectônica e outros processos geológicos eventualmente expõem esses minerais ou os colocam perto o suficiente da superfície para facilitar o acesso. Os depósitos vulcanogênicos de cobalto são realmente muito raros, com apenas um punhado espalhado pelo globo, e são as únicas formações onde o cobalto é extraído como produto primário, e não como subproduto da mineração de cobre ou níquel.

A grande maioria do cobalto produzido atualmente é um subproduto da produção de cobre e, como os minérios dos dois metais estão tão intimamente associados em seus depósitos sedimentares, não é possível minerar seletivamente um ou outro. Portanto, o processo de extração de cobalto de seus minérios é essencialmente o mesmo da mineração e refino de cobre, que já abordamos nesta série. Resumidamente, minério de sulfeto triturado de vastas minas a céu aberto é empilhado em poços com revestimento impermeável para coletar uma rica sopa mineral que é lixiviada da rocha por uma chuva constante de ácido sulfúrico. O cobre é retirado da solução por eletrólise, deixando para trás um eletrólito gasto que é relativamente rico em cobalto e outros metais.