Все о кобальте

Кобальт - это блестящий хрупкий металл, который используется для коррозия и термостойкий сплавыпостоянный магниты и твердые металлы.

• Атомный символ: Co
• Атомный номер: 27
• Атомная масса: 58,93 г / моль
• Элемент Категория: Переходный металл
• Плотность: 8,86 г / см³ при 20 ° С
• Температура плавления: 2723 ° F (1495 ° C)
• Точка кипения: 5301 ° F (2927 ° C)
• Моос твердость: 5

Серебристый металлический кобальт хрупок, имеет высокую температуру плавления и ценится за его износостойкость и способность сохранять его прочность при высоких температурах.

Это один из трех природных магнитных металлов (утюг а также никель будучи двумя другими) и сохраняет свой магнетизм при более высокой температуре (2012 ° F, 1100 ° C), чем любой другой металл. Другими словами, кобальт имеет самую высокую точку Кюри из всех металлов. Кобальт также обладает ценными каталитическими свойствами.

Слово кобальт восходит к немецкому термину шестнадцатого века кобольд, то есть гоблин или злой дух.

Самое раннее применение кобальта было в составах, используемых для синих красителей в глиняной посуде, стекле и глазури. Египетская и вавилонская керамика, окрашенная соединениями кобальта, датируется 1450 годом до нашей эры.

В 1735 году шведский химик Георг Брандт первым изолировал элемент от медь руды. Он продемонстрировал, что синий пигмент возник из кобальта, а не из мышьяка или висмута, как первоначально полагали алхимики. После его выделения металлический кобальт оставался редким и редко использовался до 20-го века.

Вскоре после 1900 года американский автомобильный предприниматель Элвуд Хейнс разработал новый коррозионно-стойкий сплав, который он назвал стеллитом. Запатентованные в 1907 году, стеллитные сплавы содержат большое количество кобальта и хрома и абсолютно немагнитны.

Еще одним значительным событием для кобальта стало создание в 1940-х годах магнитов алюминий-никель-кобальт (AlNiCo). Магниты AlNiCo были первой заменой электромагнитов. В 1970 году промышленность была еще более трансформирована разработкой самарий-кобальтовых магнитов, которые обеспечивали ранее недостижимую плотность энергии магнитов.

Промышленное значение кобальта привело к тому, что Лондонская биржа металлов (LME) в 2010 году ввела фьючерсные контракты на кобальт.

Кобальт естественным образом встречается в никельсодержащих латеритах и ​​месторождениях сульфида никеля и меди и, таким образом, чаще всего добывается в качестве побочного продукта никеля и меди. По данным Института развития кобальта, около 48% производства кобальта происходит из никелевых руд, 37% из медных руд и 15% из первичного производства кобальта.

Основными рудами кобальта являются кобальтит, эритрит, глаукодот и скуттерудит.

Метод экстракции, используемый для получения очищенного металлического кобальта, зависит от того, находится ли исходный материал в форме (1) медно-кобальтово-сульфидной руды, (2) кобальт-никелево-сульфидного концентрата, (3) арсенидной руды или (4) никель-латеритной руда:

1. После получения катодов меди из кобальтсодержащих сульфидов меди кобальт вместе с другими примесями остается в отработанном электролите. Примеси (железо, никель, медь, цинк) удаляются, и кобальт осаждается в форме гидроксида с использованием извести. Металлический кобальт может быть затем очищен от этого с помощью электролиза, а затем измельчен и дегазирован для получения чистого металла промышленного качества.
2. Никель-сульфидные руды, содержащие кобальт, обрабатывают с использованием процесса Sherritt, названного в честь Sherritt Gordon Mines Ltd. (сейчас Sherritt International). В этом процессе сульфидный концентрат, содержащий менее 1% кобальта, выщелачивают под давлением при высоких температурах в растворе аммиака. И медь, и никель удаляются в ходе ряда процессов химического восстановления, при этом остаются только сульфиды никеля и кобальта. Выщелачивание под давлением воздухом, серной кислотой и аммиаком восстанавливает больше никеля перед добавлением порошка кобальта в качестве затравки для осаждения кобальта в атмосфере газообразного водорода.
3. Арсенидные руды обжариваются для удаления большей части оксида мышьяка. Затем руды обрабатывают соляной кислотой и хлором или серной кислотой, чтобы получить очищенный раствор для выщелачивания. Из этого кобальта извлекается электрорафинированием или карбонатными осадками.
4. Никель-кобальтовые латеритные руды могут быть расплавлены и разделены с использованием пирометаллургических или гидрометаллургических методов, в которых используются растворы для выщелачивания серной кислоты или аммиака.

По оценкам Геологической службы США (USGS), мировая добыча кобальта в 2010 году составила 88 000 тонн. Крупнейшими странами-производителями кобальтовой руды в этот период были Демократическая Республика Конго (45 000 тонн), Замбия (11 000) и Китай (6 200).

Очистка кобальта часто происходит за пределами страны, где изначально добывается руда или концентрат кобальта. В 2010 году странами, производящими наибольшее количество рафинированного кобальта, были Китай (33 000 тонн), Финляндия (9 300) и Замбия (5000). Крупнейшими производителями рафинированного кобальта являются OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel и Jinchuan Group.

Суперсплавы, такие как стеллит, являются крупнейшим потребителем металлического кобальта, на которые приходится около 20% спроса. В основном сделаны из железа, кобальта и никеля, но содержат меньшее количество других металлов, в том числе хром, вольфрам, алюминий и титанЭти высокоэффективные сплавы устойчивы к высоким температурам, коррозии и износу и используются для производства турбинных лопаток для реактивных двигателей, деталей машин с твердым покрытием, выпускных клапанов и пистолетов баррелей.

Другим важным применением кобальта являются износостойкие сплавы (например, виталий), которые можно найти в ортопедических и зубных имплантатах, а также в протезах бедер и коленей.

Твердые металлы, в которых кобальт используется в качестве связующего материала, потребляют примерно 12% всего кобальта. К ним относятся цементированные карбиды и алмазные инструменты, которые используются для резки и добычи полезных ископаемых.

Кобальт также используется для производства постоянных магнитов, таких как ранее упомянутые магниты AlNiCo и самарий-кобальт. Магниты обеспечивают 7% потребности в металле кобальта и используются в магнитных носителях записи, электродвигателях, а также генераторах.

Несмотря на многочисленные применения металлического кобальта, основные области применения кобальта находятся в химическом секторе, на который приходится около половины общего мирового спроса. Химические вещества кобальта используются в металлических катодах аккумуляторных батарей, а также в нефтехимических катализаторах, керамических пигментах и ​​обесцвечивателях стекла.

_{Источники:}

_{Янг Роланд С. кобальт. Нью-Йорк: Reinhold Publishing Corp. 1948.}

_{Дэвис, Джозеф Р. Специальное руководство ASM: никель, кобальт и их сплавы. ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd.: Обзор рынка кобальта 2009.}