Метали кобальту | Властивості, продукція і додатки

Кобальт - блискучий крихкий метал, який використовується для виробництва сильних, корозійно-стійких сплавів, постійних магнітів і твердих металів.

властивості

• Атомний символ: Co
• Атомний номер: 27
• Атомна маса: 58,93 г / моль
• Елемент Категорія: Перехідний метал
• Щільність: 8,86 г / см3 при 20 ° C
• Точка плавлення: 2723 ° F (1 495 ° C)
• Точка кипіння: 5301 ° F (2927 ° C)
• Твердість Моха: 5

Характеристики

Метал кобальту сріблястого кольору є крихким, має високу температуру плавлення і цінується за його зносостійкість і здатність зберігати свою міцність при високих температурах.

Це один з трьох природних магнітних металів (залізо і нікель - два інших) і зберігає свій магнетизм при більш високій температурі (2012 ° F, 1100 ° C), ніж будь-який інший метал. Іншими словами, кобальт має найвищу точку Кюрі всіх металів. Кобальт також володіє цінними каталітичні властивості.

Історія

Слово кобальт сходить до німецького терміну kobold шістнадцятого століття, що означає гоблін або злий дух. Кобольд використовував для опису кобальтових руд, які, будучи плавленими за зміст срібла, виділяли отруйний триоксид миш'яку.

Найперша застосування кобальту було в з'єднаннях, використовуваних для синіх барвників для кераміки, скла і глазурі. Єгипетська і вавилонська кераміка, пофарбована сполуками кобальту, може бути датована 1450 до н.е.

У 1735 році шведський хімік Георг Брандт першим виділив елемент з мідної руди. Він продемонстрував, що синій пігмент виник з кобальту, а не миш'яку або вісмуту, як спочатку вважали алхіміки.

Після його виділення метал кобальту залишався рідкісним і рідко використовувався до 20-го століття.

Незабаром після 1900 американський автомобільний підприємець Елвуд Хейнс розробив новий корозійностійкий сплав, який він назвав стелліта. Запатентовані в 1907 році стеллітової сплави містять високий вміст кобальту і хрому і повністю немагнітних.

Ще однією важливою подією для кобальту стало створення в 1940-х роках магнітів алюміній-нікель-кобальт (AlNiCo). Магніти AlNiCo були першою заміною електромагнітам. У 1970 році промисловість була перетворена ще в розвиток кристалів самарію-кобальту, що забезпечувало раніше недосяжні щільності енергії магнітів.

Промислове значення кобальту призвело до того, що в 2010 році Лондонська біржа металів (LME) ввела кобальтові ф'ючерсні контракти.

виробництво

Кобальт, природно, зустрічається в нікелевих несучих латерітов і нікель-мідно-сульфідних відкладеннях і, таким чином, найчастіше добувається як побічний продукт нікелю і міді. За даними Інституту розвитку кобальту, близько 48% виробництва кобальту відбувається з нікелевих руд, 37% з мідних руд і 15% від виробництва первинного кобальту.

Основними рудами кобальту є кобальтин, Еритреї, глаукодот і скутерудит.

Метод екстракції, який використовується для отримання очищеного кобальтового металу, залежить від того, чи є вихідний матеріал у вигляді (1) мідно-кобальтової сульфідної руди, (2) сульфидного концентрату кобальт-нікель, (3) арсенідной руди або (4) нікель-латериту руда:

Після виготовлення мідних катодів з кобальтосодержащіх сульфідів міді кобальт разом з іншими домішками залишається на відпрацьованому електроліті. Домішки (залізо, нікель, мідь, цинк) видаляються, і кобальт осідає в формі гідроксиду з використанням вапна. Метал кобальту потім може бути очищений від цього за допомогою електролізу, перш ніж його подрібнюють і дегазируют для отримання чистого комерційного металу.

Кобальт, що містить сульфідні руди нікелю, обробляють з використанням процесу Sherritt, названого в честь Sherrit Gordon Mines Ltd. (Тепер Sherritt International). У цьому процесі сульфідні концентрат, що містить менше 1% кобальту, піддається вилуговування під високим тиском в розчині аміаку. Як мідь, так і нікель видаляються послідовно по хімічним процесам відновлення, залишаючи тільки сульфіди нікелю і кобальту. Вилуговування під тиском за допомогою повітря, сірчаної кислоти і аміаку відновлює більше нікелю до того, як порошок кобальту додають у вигляді насіння для осадження кобальту в атмосфері газоподібного водню.
Арсенідние руди обпікаються для видалення більшої частини оксиду миш'яку. Потім руди обробляють хлористоводневою кислотою і хлором або сірчаною кислотою для створення очищаемого розчину вилуговування. З цього кобальту витягують шляхом електроочісткі або карбонатного осадження.

Нікель-кобальтові латеритні руди можуть бути або розплавлені, або розділені з використанням пірометалургійних методів або гідрометалургійних методів, в яких використовуються розчини вилуговування сірчаної кислоти або аміаку.

Згідно з оцінками Геологічної служби США (USGS), світове виробництво руд кобальту в 2010 році становило 88 000 тон. Найбільшими країнами-виробниками кобальту в цей період були Демократична Республіка Конго (45 000 тон), Замбія (11 000) і Китай (6200).