Kobalt on läikiv, hõre metall, mida kasutatakse tugevate, korrosiooni- ja kuumakindlate sulamite , püsimagnete ja kõvade metallide valmistamiseks.
Omadused
- Atomic Symbol: Co
- Atomic Number: 27
- Aatommass: 58,93 g / mol
- Element Kategooria: Transition metal
- Tihedus: 8,86 g / cm3 20 ° C juures
- Sulamistemperatuur: 2723 ° F (1495 ° C)
- Keemispunkt: 5301 ° F (2927 ° C)
- Mohi kõvadus: 5
Omadused
Hõbe-värviline koobaltmetall on hõre, kõrge sulamistemperatuuriga ja on hinnatud selle kulumiskindluse ja võime eest säilitada tugevust kõrgetel temperatuuridel.
See on üks kolmest looduslikust magnetilistest metallidest ( rauda ja nikkel on kaks ülejäänud) ja säilib oma magnetism kõrgemal temperatuuril (2012 ° F, 1100 ° C) kui ükski teine metall. Teisisõnu, koobalt on kõikide metallide kõrgeim Curie punkt. Kobaltil on ka väärtuslikud katalüütilised omadused
Ajalugu
Sõna "koobalt" pärineb 16. sajandi Saksa terminist " kobold" , mis tähendab goblini või kurja vaimu. Koboldit kirjeldati koobalitoodete maagidena, mis nende hõbedasisalduse eest sulavad, andis mürgise arseentrioksiidi.
Koobalti esimesel rakendamisel kasutati sini- liste värvide jaoks kasutatavaid ühendeid keraamika, klaasi ja glasuuride jaoks. Egiptuse ja Babüloonia keraamikatooted, mis on värvitud koobaltiühenditega, võib pärineda 1450. aastast eKr
1735. aastal oli esimene vase maagi elementi isoleerinud Rootsi keemik Georg Brandt. Ta tõestas, et sinine pigment tekkis koobaltist, mitte arseenist või vismutist, nagu alkeelist alkeetikud uskusid.
Pärast selle isoleerimist jäi koobaltmetall haruldaseks ja harva kasutusel kuni 20. sajandini.
Veidi pärast 1900. aastat töötas Ameerika autotööstuse ettevõtja Elwood Haynes uue korrosioonikindla sulami, mida ta nimetas stelliteks. 1907. aastal patenteeritud stelliidi sulamid sisaldavad kõrgeid koobalt- ja kroomi sisaldusi ning on täiesti mittemagnetised.
Teine märkimisväärne areng koobalti tekitas 1940. aastatel alumiiniumnickel -koobalti (AlNiCo) magnetid. AlNiCo magnetid olid elektromagnetide esimene asendus. 1970. aastal muutis seda tööstust veelgi samariumi-koobalti magnetid, mis varem olid saavutamata magnetenergia tihedused.
Koobalti tööstuslik väärtus tõi kaasa 2010. aasta Londoni metallibörsi (LME) koobaltefutuurlepingute kehtestamise.
Tootmine
Kobalti esineb looduslikult niklit kandvatel lateritistel ja nikli-vask sulfiidi sademetel ning seepärast ekstraheeritakse see kõige sagedamini nikli ja vase kõrvalsaadusena. Kobalt Arengu Instituudi andmetel on umbes 48% koobaltitoodangust pärit nikli maagi, 37% vase maagist ja 15% koobalti esmasest tootest.
Koobalti peamised maagid on koobaltiit, erütriid, glaukodot ja skutterudiit.
Rafineeritud koobaltmetalli tootmiseks kasutatav ekstraheerimismeetod sõltub sellest, kas söödatooraine on (1) vask-koobaltsulfiidi maagi (2) koobalti-nikli sulfiidikontsentraadi (3) arseeniumi maagi või (4) nikell-leriiti maagid:
- Pärast seda, kui vaskkatoodid on toodetud koobalti sisaldavatest vasksulfiididest, jääb kasutatud elektrolüüdi abil koobalt koos teiste lisanditega. Lisandid (rauda, nikkel, vask, tsink ) eemaldatakse ja lubi kasutatakse hüdroksiidina kobaltti. Seejärel saab seda kobaltmetalli rafineerida, kasutades selleks elektrolüüsi, enne kui see purustatakse ja degaseeritakse puhta kaubandusliku kvaliteediga metalli saamiseks.
- Koobalt sisaldavaid nikli sulfiidmaake töödeldakse Sherritti protsessi abil, mille nimi on Sherrit Gordon Mines Ltd. (nüüd Sherritt International). Selles protsessis on sulfiidikontsentraat, mis sisaldab vähem kui 1% koobaltit, kõrgel temperatuuril ammoniaagilahuses kõrgemal rõhul. Mõlemad vask ja nikkel on mõlemad keemiliste redutseerimisprotsesside seerias eemaldatud, jättes ainult nikli- ja koobaltisulfiidid. Õhu, väävelhappe ja ammoniaagiga õhu leostumine taastab rohkem niklit, enne kui koobalti sadestamiseks vesiniksaagiga atmosfääris lisatakse seemneks koobalti pulbrit.
- Arseeni maagid röstitud, et eemaldada enamus arseeni oksiidist. Seejärel töödeldakse maagisid vesinikkloriidhappe ja kloori või väävelhappega, et saada puhastatud leostumislahus. Sellest koobaltist taastatakse elektrifoorimise või karbonaadi sadestamise teel.
- Nikkel-koobalti lateriidi maagid võivad olla sulatatud ja eraldatud püromeetalurgiliste tehnikatega või hüdrometallurgiliste tehnikatega, milles kasutatakse väävelhappe või ammoniaagi leostumise lahuseid.
USA geoloogilise uuringu (USGS) hinnangul oli 2010. aastal koobalti ülemaailmne kaevandamine 88 000 tonni. Suurimad koobalitoorimismaad olid sellel perioodil Kongo Demokraatlik Vabariik (45 000 tonni), Sambia (11 000) ja Hiina (6 200 )
Koobalti rafineerimine toimub sageli väljaspool seda riiki, kus algselt toodetakse maagi või koobalti kontsentraati. 2010. aastal olid riigid, mis toodavad kõige rohkem rafineeritud koobalti, Hiina (33 000 tonni), Soome (9 300) ja Sambia (5 000). Suurimad rafineeritud koobalti tootjad on OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel ja Jinchuan Group.
Taotlused
Supersulamid, nagu näiteks stelliit, on suurim koobaltmetalli tarbija, mis moodustab umbes 20% nõudlusest. Need suure jõudlusega sulamid on enamasti valmistatud rauast, koobaltist ja niklist, kuid sisaldavad väiksemaid koguseid muid metalle, sealhulgas kroomi , volframi , alumiiniumi ja titaani ning on vastupidavad kõrgetele temperatuuridele, korrosioonile ja kulumisele ning neid kasutatakse turbiini labade tootmiseks reaktiivmootorid, kõvasid masinaosad, väljalaskeventiilid ja püssiroolid.
Kobalt on veel üks oluline kulumiskindlatest sulamitest (nt Vitallium), mida võib leida ortopeediliste ja hambaimplantaatide, samuti proteeside puusade ja põlvede puhul.
Kõvasulamid, milles koobalti kasutatakse siduva materjalina, tarbivad ligikaudu 12% kogu koobaltist. Nendeks on tsementeeritud karbiidid ja teemandistööriistad, mida kasutatakse lõikamisrakendustes ja kaevandamisvahendites.
Koobalti kasutatakse ka püsimagnete valmistamiseks, nagu eespool nimetatud AlNiCo ja samariumi-koobalti magnetid. Magnetid moodustavad 7% koobalt-metallist nõudlusest ning neid kasutatakse magnetväljundis, elektrimootorites ja generaatorites.
Vaatamata paljudele koobaltite kasutustele on koobalti primaarrakendused keemiasektoris, mis moodustab ligikaudu poole kogu maailma nõudlusest. Koobalti kemikaale kasutatakse taaslaetavate patareide, samuti naftakeemiatööstuse katalüsaatorite, keraamiliste pigmentide ja klaasvärvide metallide katoodides.
Allikad:
Young, Roland S. Cobalt . New York: Reinhold Publishing Corp., 1948.
Davis, Joseph R. ASM eriala käsiraamat: nikkel, koobalt ja nende sulamid . ASM International: 2000.
Darton Commodities Ltd.: Cobalt Turuülevaade 2009 .