Wszystko o metalu kobaltowym

Kobalt jest błyszczącym, kruchym metalem, który służy do wytwarzania mocnego, korozja i odporny na ciepło stopy, stały magnesy i twarde metale.

• Symbol atomowy: Co
• Liczba atomowa: 27
• Masa atomowa: 58,93 g / mol
• Kategoria elementu: metal przejściowy
• Gęstość: 8,86 g / cm³ w 20 ° C
• Temperatura topnienia: 1495 ° C (2723 ° F)
• Temperatura wrzenia: 2927 ° C (5301 ° F)
• Twardość Moha: 5

Metal kobaltowy w kolorze srebrnym jest kruchy, ma wysoką temperaturę topnienia i jest ceniony za odporność na zużycie i zdolność do zachowania swojej siła w wysokich temperaturach.

Jest to jeden z trzech naturalnie występujących metali magnetycznych (żelazo i nikiel pozostałe dwa) i zachowuje swój magnetyzm w wyższej temperaturze (2012 ° F, 1100 ° C) niż jakikolwiek inny metal. Innymi słowy, kobalt ma najwyższy punkt Curie ze wszystkich metali. Kobalt ma również cenne właściwości katalityczne

Słowo kobalt pochodzi z XVI-wiecznego niemieckiego terminu Kobold, co oznacza goblina lub złego ducha.

Najwcześniejsze zastosowanie kobaltu miało miejsce w związkach stosowanych do niebieskich barwników w ceramice, szkle i szkliwach. Ceramikę egipską i babilońską barwioną związkami kobaltu można datować na 1450 r.p.n.e.

W 1735 roku szwedzki chemik Georg Brandt jako pierwszy odizolował pierwiastek miedź Ruda. Wykazał, że niebieski pigment powstał z kobaltu, a nie arsenu ani bizmutu, jak pierwotnie sądzili alchemicy. Po izolacji metal kobaltowy pozostawał rzadki i rzadko używany do XX wieku.

Krótko po 1900 r. Amerykański przedsiębiorca motoryzacyjny Elwood Haynes opracował nowy, odporny na korozję stop, który nazwał stellitem. Opatentowane w 1907 r. Stopy stellitu zawierają wysoką zawartość kobaltu i chromu i są całkowicie niemagnetyczne.

Kolejnym znaczącym osiągnięciem kobaltu było stworzenie magnesów aluminiowo-niklowo-kobaltowych (AlNiCo) w latach 40. XX wieku. Magnesy AlNiCo były pierwszym zamiennikiem elektromagnesów. W 1970 r. Przemysł został dodatkowo przekształcony przez rozwój samarowo-kobaltowych magnesów, które zapewniały wcześniej nieosiągalną gęstość energii magnesu.

Przemysłowe znaczenie kobaltu spowodowało, że Londyńska Giełda Metali (LME) wprowadziła kontrakty futures na kobalt w 2010 roku.

Kobalt naturalnie występuje w laterytach zawierających nikiel i złożach siarczku niklu i miedzi, a zatem jest najczęściej wydobywany jako produkt uboczny niklu i miedzi. Według Cobalt Development Institute około 48% produkcji kobaltu pochodzi z rud niklu, 37% z rud miedzi i 15% z pierwotnej produkcji kobaltu.

Głównymi rudami kobaltu są kobalt, erytryt, glaukodot i skutterudyt.

Technika ekstrakcji stosowana do produkcji rafinowanego metalu kobaltowego zależy od tego, czy materiał wsadowy ma postać z (1) rudy siarczku miedzi i kobaltu, (2) koncentratu siarczku kobaltu i niklu, (3) rudy arsenu lub (4) laterytu niklu Ruda:

1. Po wytworzeniu katod miedzianych z siarczków miedzi zawierających kobalt, kobalt wraz z innymi zanieczyszczeniami pozostawia się na zużytym elektrolicie. Zanieczyszczenia (żelazo, nikiel, miedź, cynk) są usuwane, a kobalt wytrąca się w postaci wodorotlenku za pomocą wapna. Metal kobaltowy można następnie rafinować za pomocą elektrolizy, a następnie kruszić i odgazowywać w celu uzyskania czystego metalu o jakości handlowej.
2. Zawierające kobalt rudy siarczku niklu poddaje się obróbce metodą Sherritt, nazwaną na cześć Sherritt Gordon Mines Ltd. (obecnie Sherritt International). W tym procesie koncentrat siarczkowy zawierający mniej niż 1% kobaltu jest ługowany ciśnieniowo w wysokich temperaturach w roztworze amoniaku. Zarówno miedź, jak i nikiel są usuwane w szeregu chemicznych procesów redukcji, pozostawiając tylko siarczki niklu i kobaltu. Ługowanie ciśnieniowe powietrzem, kwasem siarkowym i amoniakiem odzyskuje więcej niklu przed dodaniem proszku kobaltu jako zarodka w celu wytrącenia kobaltu w atmosferze gazowego wodoru.
3. Rudy arsenu są prażone w celu usunięcia większości tlenku arsenu. Rudy traktuje się następnie kwasem chlorowodorowym i chlorem lub kwasem siarkowym, aby uzyskać oczyszczony roztwór ługowania. Z tego kobaltu odzyskuje się przez elektrorafinację lub wytrącanie węglanem.
4. Rudy laterytu niklowo-kobaltowego można stopić i rozdzielić stosując techniki pirometalurgiczne lub hydrometalurgiczne, w których stosuje się roztwory ługowania kwasu siarkowego lub amoniaku.

Według szacunków US Geological Survey (USGS), globalna produkcja kobaltu w kopalni wyniosła 88 000 ton w 2010 roku. Największymi krajami produkującymi rudę kobaltu w tym okresie były Demokratyczna Republika Konga (45 000 ton), Zambia (11 000) i Chiny (6 200).

Rafinacja kobaltu często odbywa się poza krajem, w którym początkowo produkowana jest ruda lub koncentrat kobaltu. W 2010 r. Krajami produkującymi największe ilości rafinowanego kobaltu były Chiny (33 000 ton), Finlandia (9300) i Zambia (5000). Najwięksi producenci rafinowanego kobaltu to OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel i Jinchuan Group.

Nadstopy, takie jak stellit, są największym konsumentem metalu kobaltowego, odpowiadając za około 20% popytu. Wykonane głównie z żelaza, kobaltu i niklu, ale zawierające mniejsze ilości innych metali, w tym chrom, wolfram, aluminium i tytan, te wysokowydajne stopy są odporne na wysokie temperatury, korozję i zużycie i są używane do produkcji łopat turbin do silników odrzutowych, twardych części maszyn, zaworów wydechowych i pistoletu beczki.

Innym ważnym zastosowaniem kobaltu są stopy odporne na zużycie (np. Vitallium), które można znaleźć w implantach ortopedycznych i dentystycznych, a także w protezach bioder i kolan.

Twarde metale, w których kobalt jest stosowany jako materiał wiążący, zużywają około 12% całkowitego kobaltu. Należą do nich węgliki spiekane i narzędzia diamentowe, które są używane w aplikacjach do cięcia i narzędziach górniczych.

Kobalt służy również do produkcji magnesów trwałych, takich jak wspomniane wcześniej AlNiCo i magnesy samarowo-kobaltowe. Magnesy odpowiadają za 7% zapotrzebowania na kobalt i są stosowane w magnetycznych nośnikach zapisu, silnikach elektrycznych, a także w generatorach.

Pomimo wielu zastosowań metalu kobaltowego, główne zastosowania kobaltu znajdują się w sektorze chemicznym, który odpowiada za około połowę całkowitego światowego zapotrzebowania. Chemikalia kobaltowe są stosowane w metalicznych katodach akumulatorów, a także w katalizatorach petrochemicznych, pigmentach ceramicznych i odbarwiaczach szklanych.

_Źródła:

_{Young, Roland S. Kobalt. Nowy Jork: Reinhold Publishing Corp. 1948.}

_{Davis, Joseph R. Podręcznik specjalny ASM: Nikiel, kobalt i ich stopy. ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd.: Przegląd rynku Cobalt 2009.}