Kobalt je sijajna, krhka kovina, ki se uporablja za izdelavo močnih, korozijskih in toplotno odpornih zlitin , trajnih magnetov in trdih kovin.
Lastnosti
- Atomski simbol: Co
- Atomska številka: 27
- Atomska masa: 58,93 g / mol
- Element Kategorija: prehodna kovina
- Gostota: 8,86 g / cm3 pri 20 ° C
- Tališče: 2723 ° F (1495 ° C)
- Vrelišče: 5301 ° F (2927 ° C)
- Mohova trdota: 5
Značilnosti
Srebrna kobaltova kovina je krhka, ima visoko tališče in je cenjena zaradi svoje odpornosti proti obrabi in zmožnosti ohranjanja moči pri visokih temperaturah.
Je ena od treh naravnih magnetnih kovin (druga dva sta železo in nikelj ) in ohranja magnetizem pri višji temperaturi (2012 ° F, 1100 ° C) kot katera koli druga kovina. Z drugimi besedami, kobalt ima najvišjo točko Curie vseh kovin. Kobalt ima tudi dragocene katalitske lastnosti
Zgodovina
Beseda kobalt sega v nemški kobold iz 16. stoletja, kar pomeni goblin ali zlo duh. Kobold je bil uporabljen za opisovanje kobaltovih rud, ki so ob izpljunku za vsebnost srebra odrezali strupen arzen trioksid.
Prva uporaba kobalta je bila v spojinah, uporabljenih za modre barve za keramiko, steklo in glazuro. Egiptovska in babilonska keramika, pobarvana s kobaltnimi spojinami, se lahko datirajo nazaj v 1450 pr
Leta 1735 je švedski kemik Georg Brandt prvi izoliral element iz bakrene rude. Pokazal je, da je modri pigment nastal iz kobalta, ne arzena ali bizmuta, ker so prvotno verjeli alhemiki.
Po izolaciji je kobaltova kovina ostala redka in redko uporabljana do 20. stoletja.
Kmalu po letu 1900 je ameriški avtomobilski podjetnik Elwood Haynes razvil novo zlitino, odporno proti koroziji, ki jo je omenil kot stellite. Patentirana leta 1907, stelinske zlitine vsebujejo visoko vsebnost kobalta in kroma in so popolnoma nemagnetne.
Še en pomemben razvoj kobalta je nastal z ustvarjanjem magnetov iz aluminija -nikel-kobalta (AlNiCo) v 40-ih letih prejšnjega stoletja. AlNiCo magneti so bili prva zamenjava elektromagnetov. Leta 1970 se je industrija še naprej preoblikovala z razvojem samarij-kobaltovih magnetov, ki so zagotavljali predhodno nedosegljive gostote energije magnetov.
Zaradi industrijskega pomena kobalta je Londonska borza kovin (LME) leta 2010 uvedla pogodbe o kobaltovem terminu.
Proizvodnja
Kobalt se naravno pojavlja v nikelj-lozi in nikel-bakrovih sulfidnih nanosih, zato se najpogosteje ekstrahira kot stranski produkt niklja in bakra. Po podatkih Razvojnega inštituta za kobalt približno 48% proizvodnje kobalta izvira iz rude niklja, 37% iz bakrenih rud in 15% iz proizvodnje primarnega kobalta.
Glavne rude kobalta so kobaltit, eritrit, glaukodot in skutterudit.
Tehnika ekstrakcije, ki se uporablja za proizvodnjo rafinirane kobaltove kovine, je odvisna od tega, ali je posamična krmila v obliki (1) bakro-kobaltov sulfidne rude, (2) koncentrat kobalt-niklja sulfida, (3) arzenidna ruda ali (4) nikelj-laterit ruda:
- Po bakrovih katodah proizvedemo iz bakrovih sulfidov, ki vsebujejo kobalt, skupaj z drugimi nečistočami ostanejo na porabljenem elektrolitu. Nečistoče (železo, nikelj, baker, cink ) odstranimo in kobalta oborimo v svoji hidroksidni obliki z uporabo apna. Kobaltov kovino lahko nato iz rabe z elektrolizo rahlo premešamo in razplinimo, da dobimo čisto, komercialno kakovostne kovine.
- Srebrove nikelj sulfide, ki vsebujejo kobalt, se obdelujejo s postopkom Sherritt, imenovanim po Sherrit Gordon Mines Ltd. (zdaj Sherritt International). Pri tem postopku je sulfidni koncentrat, ki vsebuje manj kot 1% kobalta, tlak pri visokih temperaturah v raztopini amoniaka. Oba bakra in niklja sta odstranjeni v vrsti kemičnih redukcijskih procesov, pri čemer ostanejo le niklja in kobaltov sulfidi. Izlitje tlaka z zrakom, žveplovo kislino in amoniakom okreva več niklja, preden se kobaltov prah doda kot seme, da se kobalt obori v atmosferi vodikovega plina.
- Arsenidne rude so pražene, da odstranijo večino arzenovega oksida. Rude nato obdelamo s klorovodikovo kislino in klorjem ali z žveplovo kislino, da dobimo raztopino za izpiranje, ki jo očistimo. Iz tega kobalta se pridobiva z elektroluminiziranjem ali karbonatnimi padavinami.
- Lateksne rude nikelj-kobalta se lahko raztopijo in ločijo z uporabo pirometalurških tehnik ali hidrometalurških tehnik, ki uporabljajo raztopino žveplove kisline ali amoniaka.
Po ocenah ameriške geološke raziskave (USGS) je v letu 2010 globalna proizvodnja kobalta znašala 88 tisoč ton. Največje države, ki proizvajajo kobaltovo rudo v tem obdobju, so Demokratična republika Kongo (45.000 ton), Zambija (11.000) in Kitajska (6.200 ).
Rafiniranje kobalta se pogosto izvaja zunaj države, kjer se prvotno proizvaja rudo ali kobaltni koncentrat. Leta 2010 so države, ki proizvajajo največje količine rafiniranega kobalta, Kitajska (33.000 ton), Finska (9.300) in Zambija (5.000). Največji proizvajalci rafiniranega kobalta so OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel in Jinchuan Group.
Aplikacije
Superalloys, kot je stellite, so največji porabnik kobaltovega kovine, ki predstavljajo približno 20% povpraševanja. Zlasti iz železa, kobalta in niklja, ki vsebujejo manjše količine drugih kovin, vključno s kromom , volframom , aluminijem in titanom , so te zlitine visoke trdnosti odporne na visoke temperature, korozijo in obrabo in se uporabljajo za izdelavo turbinskih rezil za reaktivne motorje, trde delovne dele stroja, izpušne ventile in sodi za pištole.
Druga pomembna uporaba kobalta je v zlitinah, ki so odporni proti obrabi (npr. Vitallium), ki jih najdemo v ortopedskih in zobnih vsadkih ter protetičnih bokih in kolenih.
Trdovi, pri katerih se kobalt uporablja kot vezivni material, porabijo približno 12% skupnega kobalta. Ti vključujejo cementirane karbide in diamantna orodja, ki se uporabljajo pri rezanju aplikacij in rudarskih orodij.
Kobalt se uporablja tudi za izdelavo trajnih magnetov, kot so prej omenjeni magneti AlNiCo in samarij-kobalt. Magneti predstavljajo 7% kobaltovega povpraševanja po kovini in se uporabljajo v magnetnih zapisovalnih medijih, elektromotorjih in generatorjih.
Kljub številnim uporabam kovinskega kobalta so primarne aplikacije kobalta v kemijskem sektorju, kar predstavlja približno polovico celotnega svetovnega povpraševanja. Kobalt kemikalije se uporabljajo v kovinskih katodah baterij za ponovno polnjenje, kot tudi v petrokemičnih katalizatorjih, keramičnih pigmentih in steklenih razbarvilih.
Viri:
Young, Roland S. Kobalt . New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.
Davis, Joseph R. ASM Specialty Handbook: nikelj, kobalt in njihove zlitine . ASM International: 2000.
Darton Commodities Ltd .: Kobalt Market Review 2009 .