Kobaltas yra blizgus, trapus metalas, naudojamas stipriams, korozijai ir karščiui atspariems lydiniams , nuolatiniams magnetams ir kietiems metalams gaminti.
Savybės
- Atominis simbolis: Co
- Atominis numeris: 27
- Atominės masės: 58,93 g / mol
- Elementas Kategorija: pereinamojo metalo
- Tankis: 8,86 g / cm 3 20 ° C temperatūroje
- Lydymosi temperatūra: 2723 ° F (1495 ° C)
- Virimo temperatūra: 5301 ° F (2927 ° C)
- Moho kietumas: 5
Charakteristikos
Sidabro spalvos kobalto metalas yra trapus, turi aukštą lydymosi temperatūrą ir yra vertinamas dėl atsparumo dilimui ir gebėjimo išlaikyti savo stiprumą esant aukštai temperatūrai.
Tai yra vienas iš trijų natūraliai atsirandančių magnetinių metalų ( geležis ir nikelis yra kiti du) ir išlaiko savo magnetizmą aukštesnėje temperatūroje (2012 ° F, 1100 ° C) nei bet kuris kitas metalas. Kitaip tariant, kobaltas turi aukščiausią visų metalų Curie tašką. Kobaltas taip pat turi vertingų katalizinių savybių
Istorija
Žodis "kobaltas" prasideda šešiolikto amžiaus amžiaus vokiečių kalbos terminu " kobold" , ty "goblinas" arba bloga dvasia. Koboldas buvo naudojamas apibūdinti kobalto rūdas, kurios, išlydžius sidabro turiniu, išskyrė nuodingą arseno trioksidą.
Pirmiausia kobalto panaudojimas buvo mišiniuose, naudojamuose mėlyniems dažikliams keramikos, stiklo ir glazūros. Egipto ir Babilonijos keramikos, dažytos kobalto junginiais, datos gali būti 1450 m. Pr. Kr
1735 m. Pirmasis buvo izoliuoti elementą iš vario rūdų. Jis parodė, kad mėlynas pigmentas atsirado iš kobalto, o ne arseno ar bismuto, kaip iš pradžių manė, kad tai buvo alchemikai.
Po jo izoliacijos, kobalto metalas liko reti ir retai naudojamas iki XX a.
Netrukus po 1900 m. Amerikiečių automobilių verslininkas Elwood Haynes sukūrė naują korozijai atsparų lydinį, kurį jis vadino stellitu. 1907 m. Patentuotas stellito lydiniai, turintys didelį kobalto ir chromo kiekį, yra visiškai nemagnetiniai.
Dar viena reikšminga kobalto plėtra atsirado 1940 m. Sukūrus aliuminio -nikelio-kobalto (AlNiCo) magnetus. AlNiCo magnetai buvo pirmasis elektromagnetų pakeitimas. 1970 m. Pramonę dar labiau pakeitė samario-kobalto magnetų kūrimas, kuris anksčiau nesuteikė magnetinio energijos tankio.
Kobalto pramonės svarba paskatino Londono metalų biržą (LME) įvesti kobalto ateities sandorius 2010 m.
Gamyba
Natūraliai kobaltas pasitaiko nikeliu besikeičiančiuose lateituose ir nikelio-vario sulfido nuosėdose, todėl dažniausiai išgaunamas kaip nikelio ir vario šalutinis produktas. Pasak Kobalto plėtros instituto, apie 48% kobalto gamybos yra kilę iš nikelio rūdų, 37% - iš vario rūdų ir 15% - iš pirminės kobalto gamybos.
Pagrindinės kobalto rūdos yra kobaltitas, eritritas, glaukodotas ir skutteruditas.
Išgavimo metodas, naudojamas rafinuotam kobalto metalui gaminti, priklauso nuo to, ar pašarinė medžiaga yra (1) vario-kobalto sulfido rūdos, (2) kobalto-nikelio sulfido koncentrato, (3) arsenido rūdos arba (4) nikelio-lateito rūdos:
- Po to, kai variniai katodai gaminami iš kobalto turinčių vario sulfidų, kobaltas kartu su kitomis priemaišomis paliekamas panaudotam elektrolitui. Priemaišos (geležis, nikelis, varis, cinkas ) pašalinami ir kobaltas nusodinamas jo hidroksido forma, naudojant kalkes. Kobalto metalas gali būti rafinuojamas naudojant elektrolizę, prieš susmulkinant ir degazuojant, kad pagamintų gryną, komercinį metalą.
- Kobalto turinčios nikelio sulfido rūdos apdorojamos naudojant "Sherritt" procesą, pavadintą "Sherrit Gordon Mines Ltd." (dabar - "Sherritt International"). Šiame procese sulfido koncentratas, kurio sudėtyje yra mažiau kaip 1% kobalto, esant amoniako tirpalui aukštose temperatūrose išsiskiria. Tiek varis, tiek nikelis abu pašalinami cheminių redukcijos procesų serijoje, paliekant tik nikelio ir kobalto sulfidus. Slėgio išplovimas oru, sieros rūgštimi ir amoniaku susigrąžina daugiau nikelio, kol kobalto milteliai pridedami kaip sėkla, kad nusodintų kobaltą vandenilio dujų atmosferoje.
- Arsenido rūdos yra skrudintos, kad pašalintų daugumą arseno oksido. Po to rūda apdorojama druskos rūgštimi ir chloru arba sieros rūgštimi, kad gautų išvalytą išplovimo tirpalą. Iš šio kobalto regeneruojamas elektrifikuojant arba karbonatuojant.
- Nikelio-kobalto lateito rūdos gali būti ištirpsta ir atskiriamos naudojant pirometalurginius metodus arba hidrometalurginius metodus, kuriuose naudojamos sieros rūgšties arba amoniako išplovimo tirpalai.
Pagal JAV geologijos tarnybos (USGS) apskaičiavimus, pasaulinė kobalto kasyba 2010 m. Sudarė 88 000 tonų. Didžiausios kobalto rūdos gaminančios šalys per tą laikotarpį buvo Kongo Demokratinė Respublika (45 000 tonų), Zambija (11 000) ir Kinija (6 200 )
Kobalto rafinavimas dažnai vyksta už šalies ribų, kur iš pradžių gaminamas rūdos arba kobalto koncentratas. 2010 m. Šalys, gaminančios daugiausia rafinuotų kobaltų, buvo Kinija (33 000 tonų), Suomija (9 300) ir Zambija (5 000). Didžiausi rafinuotų kobalto gamintojai yra "OM Group", "Sherritt International", "Xstrata Nickel" ir "Jinchuan Group".
Programos
Labai lengvi metalai, tokie kaip stellitas, yra didžiausias kobalto metalo vartotojas, kurio apytikriai 20% yra paklausa. Šie didelio našumo lydiniai, daugiausia pagaminti iš geležies, kobalto ir nikelio, bet kurių sudėtyje yra mažesnių kitų metalų, įskaitant chromą , volframą , aliuminį ir titnagą , yra atsparūs aukštai temperatūrai, korozijai ir nusidėvėjimui, ir yra naudojamos turbininių peilių gamybai reaktyviniai varikliai, kieti mašina dalys, išmetimo vožtuvai ir šautuvai.
Dar vienas svarbus kobalto panaudojimas yra atsparus dilimui lydiniams (pvz., Vitallium), kuriuos galima rasti ortopedinių ir dantų implantuose, taip pat protezuoti klubus ir kelius.
Kietieji metalai, kuriuose kobaltas naudojamas kaip rišamoji medžiaga, sunaudoja maždaug 12% viso kobalto. Tai apima cementuotus karbidus ir deimantinius įrankius, kurie naudojami pjovimo programose ir kalnakasybos įrankiuose.
Kobaltas taip pat naudojamas nuolatiniams magnetams gaminti, pavyzdžiui, anksčiau paminėtiems AlNiCo ir samariumo-kobalto magnetams. Magnetai sudaro 7% kobalto metalo paklausos ir yra naudojami magnetinėje laikmenoje, elektros varikliuose, taip pat generatoriams.
Nepaisant daugybės kobalto metalo panaudojimo būdų, pirminiai kobalto naudojimo būdai yra chemijos sektoriuje, kuris sudaro apie pusę visos pasaulinės paklausos. Kobalto chemikalai naudojami įkraunamų baterijų, taip pat naftos cheminių katalizatorių, keraminių pigmentų ir stiklo dekolizatorių metalo katoduose.
Šaltiniai:
Young, Roland S. Cobalt . New York: Reinhold Publishing Corp., 1948.
Davis, Joseph R. ASM specialybės vadovas: nikelis, kobaltas ir jų lydiniai . ASM International: 2000.
Darton Commodities Ltd .: 2009 m . Kobalto rinkos apžvalga .