钴

钴（英文名：Cobalt）元素符号为Co，位于元素周期表第四周期VIII族，是一种过渡金属元素，原子质量为58.93，元素序号为27。^[3][2]单质钴是一种银白色金属，莫氏硬度为5，硬度大于铁，密度为8.9g/cm3，熔点1495℃，沸点2870℃。^[2]钴是人体必需的微量元素之一，主要以构成维生素B12分子的形式参与生理功能，在体内可以催化合成蛋氨酸等生理过程，与红细胞的发育关系密切。人体内钴缺乏会引起巨幼细胞贫血等一系列症状。钴中毒则会对呼吸系统、心肌细胞有着极大损害。^[5]

钴是中等活泼的金属，其化学性质与铁，镍niè相似，也会发生钝化现象。钴在化合物中一般呈+2，+3价。钴在常温下不与水反应，对潮湿空气也较为稳定。加热时，钴与氧，硫，氯，溴等发生剧烈反应，生成相应化合物。钴是两性金属，既可溶于稀酸中，也可溶于氢氧化钠。^[2]

钴有16种同位素，其中60Co作为一种γ放射源在癌症治疗等方面有重要用途钴消费中约70%是金属态钴，主要用于制造超级耐热合金、工具钢、硬质合金、磁性材料等方面。钴也可以用于制造催化剂、染料、电池等。其中，Ni/Co二次碱性电池具有良好的电化学储能特性和突出的放电容量。^[6]钴具有铁磁性，稀土-钴永磁材料在精密直流电机、医疗器械等领域有着重要应用。^[2][7][8][9]

早在公元前1450年，埃及人和巴比伦人制造的陶器中便以使用到钴颜料。钴盐可以使陶瓷釉染上蓝色，与镍、铬、锰化合物可调配出由蓝至绿的所有色调。意大利文艺复兴时期的巨匠达·芬奇便是使用钴颜料作画的画家之一。欧洲中世纪医学家帕拉塞尔苏斯在对钴的阐述中提到了钴可用于治疗。早在唐朝（公元 618-907 年）的中国以及后来在明朝（1368–1644）的蓝色瓷器中都检测到了钴。^[10]中国在元朝时也已懂得用钴土矿作为颜料烧制釉下彩青花瓷器的技艺。^[11][2]

1735年，瑞典化学家布兰特（Brandt）在研究蓝色矿石的物质的过程中，分离出了钴元素。1780年瑞典化学家伯格曼（Bergman）详细研究了这个新金属的性质，确认其为一种新元素。钴为英文cobalt的音译，德文原型为Kobalt，源于希腊语cobalos，意为矿山。^[11][2]

1938 年，约翰·利文古德 (John Livingood)和格伦·西博格 (Glenn T. Seaborg)发现了放射性同位素钴-60^[12]。19世纪中叶开始出现把钴电镀到金属上的工作。20世纪初，把钴应用于制造合金钢和其他合金等方面的工作开始兴起。1917年，科学家成功发现含钴的永磁合金。随后，永磁合金得到进一步发展，1935年衍生出一系铝镍钴永磁材料。^[11][2]

钴在地壳中的丰度约占0.001%，地壳丰度排在第30位，地壳中的平均含量为25mg/kg。钴主要以矿物的形式存在，自然界中无单质形式的钴矿物存在，主要的含钴矿物有砷钴矿、辉钴矿和硫钴矿。自然界中，Co由于具有强迁移能力，90%呈分散状态，作为典型的幔源型元素，从地壳到地核，具有明显集中的趋势，其在地球各个圈层的丰度为：地壳<上地幔<下地幔<地核。^[4][13]

全球钴矿主要有海底钴矿和大陆钴矿。大陆钴矿床的类型主要可分为岩浆岩型含Co硫化物矿床、热液型含Co多金属矿床、沉积岩-变沉积岩容矿型Cu-Co矿床以及风化型红土Ni-Co矿床。其中，全球超过90%的大陆钴矿资源主要赋存在热液型外的其他三种矿床类型之中。海洋钴矿资源主要分布在三大洋中，其中以西、中太平洋中呈带状分布的富钴Fe-Mn结核（结壳）的钴矿资源经济价值最高。三大洋海底富钴结核和结壳中的钴资源量约为3.97~7.93亿吨，钴的含量高达0.7%~1.2%，是多金属结核的4倍多，比陆地原生钴矿床中的钴含量还高几十倍。 ^[13]

截至2021年，世界上已经探明的陆地钴资源量为2500万吨，基础储量为710万吨，多作为铜、镍、砷shēn等金属的伴生矿种产出。其中，超过90%的钴资源集中分布在刚果（50.7%）、澳大利亚（19.7%）、古巴（7.0%）、菲律宾（3.7%）、俄罗斯（3.5%）、加拿大（3.1%）等少数几个国家。截止2020年，中国已探明的的钴资源储量约8万吨，占全球1.1%，主要分布在甘肃（71.8%）、吉林（9.3%）、内蒙古（7.1%）、山东（2.5%）等省份。^[13]

钴的基态电子组态为[Ar]3d74s2，原子半径为126pm，质子数为27，中子数32。^[4]

钴存在α-Co(＞695K)和ε-Co两种晶体结构。α-Co为立方晶系，面心立方点阵，A1型结构。ε-Co为六方晶系，简单六方点阵，A3型结构。^[4]

钴是一种银白色金属，外貌与铁相似。钴的莫氏硬度为5，硬度大于铁，且钴的硬度受生产方式的影响，电解沉积的钴的硬度高于高温生产的钴。钴中掺杂少量碳时会提高其抗张强度和耐压温度，而不影响其硬度。钴具有强磁性，且钴具有已知最高的居里点1121℃，是唯一可以增大铁的磁化强度的元素。^[2]

钴是中等活泼的金属，其化学性质与铁，镍相似。钴在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定。钴在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co3O4。加热时，钴与氧，硫，氯，溴等发生剧烈反应，生成相应化合物。钴可溶于稀酸中，在发烟硝酸中因生成一层氧化膜而被钝化。钴是两性金属，会缓慢地被氢氟酸，氨水和氢氧化钠浸蚀。^[14]

钴与氧气在300℃以上反应，反应温度低于900℃时，生成黑色的Co3O4，温度高于900℃时，生成绿褐色的CoO。^[15]

，

炽热时，钴与水蒸气反应生成CoO。^[15]

钴可以与F2、Br2、Cl2、I2单质反应生成对应的卤化物，单质氟fú能直接将钴氧化至+3价，与其他卤素均生成+2价化合物。^[15]

以溴为例：^[15]

钴与化学计量的硫华混合，在真空中于600℃反应24小时，粉碎，再在620℃下加热3天，生成深灰色的Co3S4：^[15]

钴与化学计量的硫华混合，在真空中于650℃反应2~3天，可形成黑色的CoS2：^[15]

钴与化学计量的硫华混合，在真空中于650℃反应2~3天，急冷，生成微红色的CoS：^[15]

钴与红磷在高温下共熔，可形成灰色针状的Co2P：^[15]

钴粉与化学计量的红磷在真空密封石英管中于650~700℃反应20小时，可形成CoP、Co2P、CoP2。^[15]

在氢气流中，硼与钴于1100~1200℃反应形成CoB、Co2B、CoB2。^[15]

钴与铝在真空或惰性气氛中于1400℃以上共熔，反应时放出大量热，生成CoAl、Co2Al5、Co3Al13。^[15]

钴可与四种氢卤酸反应生成对应卤化钴(Ⅱ)，钴还能与浓硫酸、次氯酸、王水等氧化性酸反应，生成Co2+。以王水为例：^[15]

还原钴粉可在加热下溶于浓NaOH，生成钴酸二钠：^[15]

钴易与H2O2溶液反应，生成Co2O3和Co3O4：^[15]，

700℃时，钴与CO2反应生成CoO，含MnO和MgO杂质的钴在600℃下可反应：^[15]

钴微粉在氢气存在下时，与CO于150℃，5MPa下反应：^[15]

氧化钴(CoO)是一种橄榄绿色的粉末，其制法是在空气中将金属加强热，也可在隔绝空气的条件下加热钴的氢氧化物、碳酸盐或硝酸盐。CoO具有NaCl型结构而且在温度低于298K时是抗铁磁性的。氧化钴与硅石(SiO2)、矾土(Al2O3)反应所产生的原料应用于陶瓷工业。CoO在室温下和在900℃以上是稳定的，在600~700℃下加热转变为黑色的具有尖晶石结构的Co3O4（与Fe3O4为异质同晶）。^[16][2]

用硫化钠处理Co(Ⅱ)盐溶液，得到的黑色沉淀即为所谓的α-CoS，其组成为Co(SH,OH)2，新沉淀的产物能溶于酸。经过放置后，这个非晶态沉淀转变为结晶态的Co1-xS和Co9S8，它们不溶于酸。在钴-硫体系中，已经证实的有CoS2（黄铁矿结构）、Co3S4（尖晶石结构）、Co1-xS（砷化镍结构）。其中，CoS2在低于120K时是铁磁性的，高于此温度时具有顺磁性。^[2]

氟化钴(Ⅱ)（CoF2）是金红石型结构的晶体，它仅微溶于水，在赤热时与水蒸气反应生成氧化钴(Ⅱ)和氟化氢，在温度超过300℃时可被氢气还原还原为钴单质。将复盐CoF2·2NH4F加热使氟化铵升华掉，或在氟化氢气氛中加热氧化钴或氯化钴，即可制得氟化钴。^[2]

氯化钴(Ⅱ)（CoCl2）是CdCl2型结构的晶体，每个钴被六个氯离子所包围，它易溶于水生成粉红色溶液，溶于乙醇时生成深蓝色溶液。无水氯化钴在潮湿空气中可以吸收水分变为粉红色的CoCl2·6H2O，利用这个性质可以将氯化钴作为干燥剂的指示剂。在室温下，从水溶液中可用结晶出粉红色的六水合物，温度高于52℃时结晶出紫色的二水合物，温度高于90℃时结晶出蓝紫色的 一水合物。将六水合物在150℃的真空中加热即可得到无水的CoCl2。^[2]

溴化钴(Ⅱ)（CoBr2）极易溶于水，易溶于许多有机溶剂，它在潮湿的空气中潮解生成红色溶液。在室温下，从水溶液中结晶出红色的六水合物，将六水合物脱水可得到绿色的无水CoBr2。^[2]

碘化钴(Ⅱ)（CoI2）有黑色的α-变体和黄色的β-变体两个异构体。细微钴粉在400-500℃与碘化氢反应生成α-变体，将此化合物在真空升华时，会有部分β-变体升华出来。α-变体在水中生成粉红色溶液，而β-变体生成无色溶液，加热时逐渐变为粉红色。^[2]

向钴(Ⅱ)盐溶液中加入碱金属的氢氧化物时，在不同的反应条件下可得到蓝色或粉色的氢氧化钴（Co(OH)2）沉淀。其中，粉红色的变体较为稳定，蓝色变体长时间放置或加热时会转变为粉红色变体。氢氧化钴是两性化合物，既能与酸反应，也能与碱反应生成蓝色的[Co(OH)4]2-。^[2]

三氧化二钴(Co2O3)和氢氧化钴(Ⅲ)(Co(OH)3)都是未经证实的化合物。用过氧化氢氧化氢氧化钴(Ⅱ)的水溶液，可以得到黑色的Co2O3(aq)，在150℃下干燥该粉末，可用得到CoO(OH)，继续加热则放出氧气而分解为黑色的Co3O4。^[2]

氟化钴(Ⅲ)（CoF3）为六方系晶体，与氟化铝同晶。单质氟与氯化钴(Ⅱ)在250℃下快速反应，生成浅棕色的CoF3粉末，将CoF2在40%的氢氟酸中的饱和溶液电解，可用制得水合物CoF3·3.5H2O。无水三氟化钴遇到痕迹量水时颜色变深，并会与水剧烈反应释放出氧气，在惰性气氛中加热到350℃以上则生成氟化钴(Ⅱ)。在有机化学中，氟化钴(Ⅲ)可作为一种有效的氟化剂，在400℃以上，所有烃类上的氢都可以被其中的氟所取代，且氟会加成到不饱和链上。^[2]

因为Co3+是一种强氧化剂，甚至能将氯离子氧化为氯气，因此氯化钴(Ⅲ)极难存在，而溴化钴(Ⅲ)和碘化钴(Ⅲ)未被制得。^[2]

钴(Ⅲ)络合物在配位化学的发展中起过极为重要的作用。瑞士化学家，配位化学创始人维尔纳（Alfred Werner）在研究钴氨化合物成键时，根据向不同钴氨盐溶液（CoCl3·6NH3、CoCl3·5NH3、CoCl3·4NH3）加入硝酸银溶液沉淀出的氯离子数不同，以及对这些化合物电导率的研究，维尔纳提出了这些氨合物的化学式，并通过[Co(en)3]3+拆分的旋光异构体证实了这些化合物的八面体结构，还进一步提出了与现代理论相差无几的配位化学理论。因此钴(Ⅲ)络合物为无机立体化学的发展作出了巨大的贡献。^[2]

钴可以形成八羰tāng合二钴（Co2(CO)8）、十二羰合四钴（Co4(CO)12）、十六羰合六钴（Co6(CO)16）三种羰基化合物。在加压的CO气氛中以石油醚为介质，用氢气还原碳酸钴，可以在实验室中方便的制备橙棕色的Co2(CO)8：^[2]

八羰基合二钴在许多有机合成反应中被用催化剂，如催化烯烃与一氧化碳和氢气反应制备醛。^[2]

将八羰合二钴在惰性氛围中加热至50℃即可制得黑色的十二羰合四钴。在四氢呋喃溶液中，用碱金属处理Co4(CO)12，然后在水溶液中用氯化铁氧化成混合羰合物，其中可萃取出黑色的Co6(CO)16。^[2]

这三种钴羰基化合物无论是在固态还是在溶液中对都是空气敏感的。它们与卤素反应时分解，生成卤化钴(Ⅱ)和一氧化碳。在强碱溶液中Co2(CO)8可被还原为[Co(CO)4]-，其中的钴为-1价。钴羰基化合物在有含氮或含氧给体原子的强碱存在时，会发生歧化反应，歧化为+2价和-1价，生成具有典型的粉红色或红色的产物，并且这些产物对空气敏感。例如：^[2]

简单的钴烷基化合物和钴芳基化合物都十分不稳定而难以独立存在，但在有π键配体存在时，Co-C σ键可以被稳定化而能分离得到含Co-C σ键的络合物。维生素B12就可看成一种天然存在的烷wán基钴化合物，这个化合物中的钴原子通过一个Co-C σ键和一个腺苷基相连结。^[2]

钴也存在很多π键结合的络合物，如二茂钴。二茂钴[CoⅡ(η6-C5H5)2]是一种暗紫色、对空气敏感的物质。二茂钴可由环戊二烯合钠与无水CoCl2在四氢呋喃中的反应制取。它比二茂铁多一个电子，呈顺磁性，直到250℃是热稳定的。二茂钴易失去电子形成黄绿色的高钴离子[CoⅢ(η6-C5H5)2]＋。该离子的抗氧化能力很强，在浓硝酸中仍是稳定的。^[16]

钴有16种同位素。其中，天然同位素只有59Co一种，原子质量为58.9332。钴的其余15种同位素均有放射性，其中60Co是一种广为使用的放射性同位素，在放射化学研究中作为γ射线源，在生物化学中广泛用于活化分析，医药上常用60Co进行放射治疗。^[2]

钴合金指的是以钴为基加入其他合金元素形成的合金，常见的有钴基高温合金和稀土钴永磁合金。钴基高温合金在900~1000℃内具有较高的强度和良好的抗热疲劳性能，适用于制作喷气式发动机、燃气轮机等高负荷的耐热部件。其中，钴基变形高温合金的应力断裂的时间-温度参数变化较平坦，但中温强度较低，因此适用于高温下工作，且受力不大的长寿命静态零件，常用做航空发动机燃烧室零件，加力燃烧室零件以及其他高温下使用的结构件。钴基铸造高温合金有着优良的抗氧化和热腐蚀性，并有较高的碳和钨含量，成分较为简单，在1100℃以上有着优越的断裂强度。^[7]

稀土钴永磁合金有1-5型合金和2-17型合金两种。稀土钴永磁合金都是金属间化合物，性质很脆，所以稀土钴永磁体的制备，一般都是先制备一定粒度的磁粉，然后用烧结法或粘结法制成工业上的各种永磁体。稀土钴永磁合金具有十分优异的永磁性能，适用于要求磁体体积小、磁场强度大的场合，如精密直流电机、家用电器、磁轴承、打印机和医疗器械等。^[17][7]

钴蓝颜料是一种古老的颜料，早在18世纪中叶就制成了这类颜料。钴蓝颜料的主要组成是CoO和Al2O3，俗称铝酸钴(CoAl2O4)。铝酸钴是一种正尖晶石结构，若其中的Co2+、Al3+被离子半径相近的其它金属离子所取代，可形成混合型尖晶石结构。其中添加的离子可以是Cr、Zn、Fe、Mg、Sn、Ti等金属离子，所制备的钴蓝颜料被称之为改性钴蓝颜料。钴蓝颜料耐高温、耐光性、耐候性优良，多应用于耐高温涂料、塑料、陶瓷、搪瓷、玻璃等着色及美术颜料等领域。高级钴蓝颜料已应用于彩色电视机CRT显像管中荧光体的着色。随着纳米技术的发展，纳米钴蓝应用于要求高透光率的汽车灯具涂料中。^[18]

由于钴独特的性质和出色的催化性能，钴配合物常用于均相催化反应中，所涉及的(脱氢)氢化反应在学术研究和化工行业中起着重要作用。钴金属具有多重氧化态和自旋态，可参与离子型、中性氧化还原反应，并与配体中氮、膦供体稳定配位，使得钴配合物具有出色的催化性能和特有的反应机制。自钴催化氢甲酰化反应被发现以来，钴均相催化剂在氢化、脱氢反应中均有重要应用。通过钴氟硼酸盐与三齿或四齿膦原位形成有效钴(II)催化剂可用于羧酸及其酯zhǐ的氢化。通过Co(BF4)2·6H2O与三齿膦(triphos)原位形成钴催化剂用于酯和羧酸的氢化。该体系可有效催化部分脂肪族酯、芳香族酯及内酯氢化成相应的醇。^[19]

Ni/Co二次碱性电池单位质量的能量度高达160 Wh/kg，比已商用化的Ni/MH电池约高70~90 Wh/kg，其具有良好的电化学储能特性和突出的放电容量。目前已经被广泛研究的Ni/Co电池负极材料主要有单质Co及Co基材料。其中，Co-S材料具有以下优良性质而得到广泛研究。Co-S材料易制备、价格低廉且对环境无污染，适于生产应用；Co-S材料应用于镍钴电池时，在充放电循环过程中放电容量可达500mAh/g，高于已商业化的合金材料；Co-S材料具有很好的催化活性，基本不需要活化就实现最大容量的放电。^[6]

此外，钴基材料还可以作为锂电池、镍氢电池的重要组成部分。锂离子电池正极材料的主要组成为LiCoO2，其中钴的质量百分含量达60%，占整个正极材料质量的50%。钴或其氧化物、氢氧化物可添加至镍镉、镍氢二次电池的Ni(OH)2正极材料中，从而能够提高电极的导电性和稳定性。钴作为镍氢电池负极材料中储氢合金的重要组成部分，不仅可以抑制储氢合金在吸氢时的晶格膨胀，还可以提高合金的耐腐蚀能力。^[20]

糖尿病神经病变是糖尿病最常见的慢性并发症和主要的致残因素之一，其病因主要是长期严重的高血糖及由此而导致的代谢障碍、微循环异常和自身免疫紊乱。甲钴胺（Methylcobalamin）是一种活性维生素B12制剂，在甲基转移过程中起辅酶作用，参与卵磷脂和乙酰胆碱的生物合成。动物实验证实甲钴胺可使链脲菌素诱导的糖尿病大鼠神经节周围脱髓鞘明显降低。临床研究证实甲钴胺口服和肌肉注射皆对糖尿病神经病变有明显的治疗作用，其副作用极低，是治疗糖尿病神经病变的一种安全、有效的药物。^[21]

放射治疗是恶性肿瘤的主要治疗手段之一。放射线通过对人体组织细胞产生电离辐射效应从而实现对肿瘤的治疗作用，常用于放疗的射线类型主要包括放射性同位素所产生的α、β、γ射线、以及各类放疗机所产生的X射线等，起主要作用的射线是X射线和γ射线。钴60可以衰变出γ射线，直线加速器和钴60治疗机是放射治疗最主要的治疗机器。钴60治疗机对很多肿瘤的治疗完全可以取得良好效果。比如在上颌窦癌治疗中，钻60放射后，肿瘤明显缩小或消失，残余瘤组织被纤维组织包绕，有利于手术彻底切除，减少了放射性骨坏死及开口困难等合并症的产生。^[8][9][22]

钴铬合金的主要成分是钴和铬，具有力学性能良好、化学性质稳定、耐腐蚀等优点，被广泛应用于临床，是医用金属中最优良的材料之一。^[23]血管支架的植入能够为血管提供支撑，使已经堵塞或者狭窄的血管完成血运重建。实现其正常生理功能。随着血管内治疗技术的发展,血管内支架植入术已经成为了治疗心血管疾病最有效的方法之一。钴铬合金是一种常用的血管支架材料。^[24]钴基合金硬度、强度较高，耐蚀性好、抛光后有良好的光泽，牙科上用于制作RPDs（可摘局部义齿）的金属支架、卡环、连接杆、基托、PFM修复体、铸造牙冠桥、烤塑牙冠杆、骨科和牙科的某些种植体。^[25]

钴作为机体必需的微量元素具有重要的生理作用，钴是维生素B12的一种极为重要的组成成分，它必需以维生素分子的形式从体外获取。微量元素钴的生理作用实际上指的是维生素B12的生理功能。维生素B12又称钴胺素，是唯一含有金属元素的维生素，人体对钴的最小需要量为1ug/d。维生素B12在体内甲基维生素B12和辅酶维生素B12两种形式存在，参与生化反应。其中，以辅酶维生素B12为主要形式存在。^[5]

在体内，甲基维生素B12作为蛋氨酸合成酶的辅助因子，甲基化同型半胱氨酸，并在蛋氨酸合成酶的作用下合成蛋氨酸。甲基维生素B12参与甲基的形成和转移，与胆碱、甲硫氨酸等的生物合成关系密切。辅酶维生素B12是L-甲基丙二酰CoA变位酶的辅酶，催化琥珀酰4-磷酸泛酰xiān巯基乙酰CoA的生成。已知的酶反应中，至少有10种反应需要辅酶维生素B12参与。^[5]

钴对铁的代谢、血红蛋白的合成、红细胞发育和成熟红细胞的释放均有重要的生理作用。维生素B12是红细胞生成的不可或缺的物质，参与核糖核酸及造血有关物质的代谢而影响造血进程。此外，钴还可以促进脾脏释放红细胞，从而促进造血功能。钴还可以促进细胞分裂，预防巨幼细胞贫血。人体内钴胺素过可能会引起红细胞过多症。^[5]

FAO/WHO推荐每日摄入维生素B12成人1μg，孕妇1.4μg，乳母1.3μg。2000年提出的中国居民膳食维生素B12适宜摄入量建议值为成人2.4μg，孕妇2.6μg，乳母2.8μg。^[5]

维生素B12可以促进血液红细胞成熟，在人体内参与造血。当体内维生素B12及钴缺乏时，会导致叶酸的利用率下降，进而引起合成胸腺嘧啶所需的某种物质生成不足，以至红细胞中DNA的合成障碍，核酸合成受阻，此时红细胞只体积增大却不能正常成熟，于是骨髓中出现“巨幼红细胞”，造成巨幼细胞贫血。^[5]

维生素B12缺乏可引起斑状、弥散性的神经脱髓鞘，此种进行性的神经病变起始于神经末梢，逐渐向中心发展，最终累及脊髓和大脑，形成亚急性复合变性，出现精神抑郁、记忆力下降、四肢震颤等神经症状。^[5]

甲基钴胺素参与同型半胱氨酸甲基化转变为蛋氨酸，缺乏时会引发同型半胱氨酸不能转变为蛋氨酸在体内堆积，引起高同型半胱氨酸血症。高同型半胱氨酸血症不仅是心血管疾病的危险因素，而且可对脑细胞产生毒性作用而造成神经系统损害。^[5]

吸入钴及其钴盐对肺部有刺激作用，并可引起肺水肿和肺出血。长期吸入氧化钴气溶胶的病理所见为间质性肺炎、弥漫性肉芽肿性肺炎、肺泡隔纤维化、支气管和细支气管上皮增生、鳞状化生、肺气肿和肺不张。由于接触含钴的钨碳化物硬金属或钴和其它金属粉尘引起的弥漫性间质性肺疾病，即典型的硬金属疾病，病变可从严重的肺泡炎到肺纤维化。工人单独接触钴或接触钴和其它金属可引发哮喘。^[5]

人每日摄入钴超过500mg，就会中毒，当摄如过量时会造成心肌损伤，这是因为心脏有蓄积钴的能力，并可选择性地作用于心肌，造成心肌缺血。摄入过量的钴还可使人发生特殊的心脏病，伴有心包积液和心力衰竭。患者出现呼吸困难、乏力、恶心呕吐、水肿、心脏扩大等症状。与特发性心脏病相比，钴引起的心肌病的肌原纤维的丢失和萎缩更为明显。动物实验中，钴引起的心肌病与酒精性心肌病相似，伴有空泡形成，肌原纤维丢失，以及不规则的凝固坏死区。^[5]

摄入过多的钴盐可通过抑制酪氨酸碘化酶活性而影响甲状腺对碘的摄取，导致甲状腺吸收碘的能力键入，并最终造成甲状腺肿大。在钴的作用下，由于氧化过程受到破坏，甲状腺体本身的一些催化反应也受明显影响，使酪氨酸碘化过程和无机碘的吸收及氧化过程都发生障碍，甲状腺的结构出现病理变化。人长期摄入高剂量钴（每日3~4mg/kg），3周可引起甲状腺肿大。^[5]

不同产地的铜-钴矿的成分和冶炼方式有所差异。刚果(金)开采的铜钴矿主要为氧化物矿，处理方法主要有火法和湿法，火法工艺适合处理二氧化硅含量低及铜高钴低的氧化铜钴矿。湿法冶金工艺适合处理相对较低品位的氧化铜钴矿。氧化铜钴矿的湿法浸出主要是酸浸，通常是两段浸出。矿石中的钴，有一部分以三价钴形式存在，需要在酸浸时还原为二价钴，所用的还原剂主要有二氧化硫、焦亚硫酸钠、硫酸亚铁等。利用萃取分离浸出液中的铜和钴，经除杂后沉降钴离子，即可得到氢氧化钴产品。^[26][27]

褐铁矿类型的镍红土矿和含MgO比较低的硅镁镍矿通常采用湿法冶金工艺处理。湿法冶金主要形成了2种工艺，分别为加压酸浸工艺和还原焙烧-氨浸工艺。加压酸浸工艺的最大优点就是钴的浸出率可以达到90%以上，远高于还原焙烧-氨浸工艺中钴的浸出率（通常小于40%）。两种工艺流程如下图所示：^[28][29]

砷钴矿中含砷50~60％，含钴10~13％，可采取电炉熔炼→沸腾焙烧→硫酸浸出→净化除铁、砷、铜→漂水沉钴→反射炉煅烧→电炉还原熔炼→电解精炼的工艺流程提取金属钴。^[30]

硫化镍矿中含有一定量的钴。硫化镍矿主要有火法、湿法、细菌浸出等处理方法。硫化镍精矿中的合金在加入硫酸并通入氧气的条件下基本可以完全溶解。氧压浸出时，大部分镍、铜和铝都被浸出，约40%的钴被浸出，钴可以通过后续萃取试验与主金属镍进行分离。^[31][32]

钴剂量较大时，则抑制机体的生长，甚至导致中毒。动物实验中，大鼠腹腔注射金属钴的LD50（半数致死量）为100~200mg/kg。经口给予水溶性大的钴盐，其毒性明显高于非水溶性钴盐。动物每天可耐受的钴剂量为25~200mg/kg（大鼠）。人体的钴中毒症状常表现为食欲不振、恶心、呕吐、耳鸣及神经性耳鸣，皮肤接触金属钴或钴盐可引起变态反应性红斑及丘疹样斑疹，对眼睛则会刺激结膜和角膜。钴还会引发甲状腺肿大、胸骨后疼痛、肾功能障碍等，如不及时治疗，可直接或间接影响小儿智力发育。患者还可能出现红细胞增多症，重者导致缺氧发绀gàn、昏迷甚至死亡。^[5]

金属钴粉末植入或注射入体内形成恶性肿瘤的速度很快，最快仅需要3个月。肿瘤诱发率一般在50%~75%，如经骨骼肌给大鼠注入28mg金属钴粉，经5~12个月，超过50%发生了肿瘤。动物实验表明，皮下注射氯化钴，总量达1000mg/kg时，每组10只大鼠中，有4只以上产生了局部恶性肿瘤。结果表明，氯化钴有弱的致癌作用。金属钴粉注入钴内也可诱发局部肉瘤。^[5]

心肌损害机制：钴可抑制线粒体的呼吸；二价钴离子极易与二氢硫辛酸螯áo合而使其失去生物活性，从而使三羧酸循环受到影响，影响心脏的能量代谢；钴抑制钙离子通道，降低钙离子内流，导致心肌一系列的电化学机制改变；钴可使心肌高能磷酸键生成和储存减少。^[5]

钴元素在土壤中过量时，也会导致植物对这些重金属的积累，引起植物毒性效应。受钴污染的土壤、水体会对依赖其生长的植物、农作物也会产生毒性效应，抑制植物生长、损伤生物大分子、引起代谢紊乱等。随着人类对钴的利用，加剧了钴在环境中的浓度积累，引起污染，矿藏开采、尾矿排放、选矿冶炼、工业生产、化肥施用等是钴污染的主要来源。^[33]

钴胁迫能够抑制植物地上部的生长。高浓度的钴对蔬菜有毒性效应，导致地上生物量、根生物量、株高、根长都显著低于对照，且对地上生物量的影响更显著，且蔬菜表观毒性症状最典型的是上部嫩叶叶脉间失绿或黄化，症状较严重的是黄瓜黄化叶片的中部有大块凹陷黄白坏死斑，蕹wèng菜菜黄化叶片的边缘布满大块焦斑；大白菜则是整片叶子枯黄；在更高浓度钴处理下，多种蔬菜叶柄、叶脉或茎呈现微紫红色。^[33]

采取综合措施，如采矿、冶炼采取湿式作业；局部安装通风防尘设备，尽量降低生产场所空气中钴的浓度。防治钴对水源、空气、食物的污染。不用含钴废水灌溉，不准随便排放含钴废水。粉末钴要防治自燃发生火灾。急性钴中毒应立即洗胃并对症治疗，由于环境污染产生的慢性钴中毒，应使用能够降低钴毒性的药物，如半胱氨酸、甲硫氨基酸等。^[5]