Cobalt Metal - Properties, Production, and Applications

Ang Cobalt ay isang makintab, malutong na metal na ginagamit upang makabuo ng malakas, kaagnasan at mga lumalaban sa init na haluang metal, permanenteng magneto at matigas na metal.

Ari-arian

• Atomic Symbol: Co
• Atomic Number: 27
• Atomic Mass: 58.93g / mol
• Kategorya ng Elemento: Transition metal
• Densidad: 8.86g / cm³ sa 20 ° C
• Temperatura ng pagkatunaw: 2723 ° F (1495 ° C)
• Boiling Point: 5301 ° F (2927 ° C)
• Moh's Hardness: 5

Mga katangian

Ang kulay-pilak na kobalt metal ay malutong, may mataas na temperatura ng pagkatunaw at pinahahalagahan para sa paglaban nito at kakayahang mapanatili ang lakas nito sa mataas na temperatura.

Ito ay isa sa tatlong mga natural na nagaganap na mga metal na metal (bakal at nikel ang isa pang dalawa) at pinapanatili ang pang-akit nito sa isang mas mataas na temperatura (2012 ° F, 1100 ° C) kaysa sa anumang iba pang mga metal. Sa madaling salita, ang kobalt ay may pinakamataas na Curie Point ng lahat ng mga metal. Ang Cobalt ay may mahalagang katangian ng catalytic

Kasaysayan

Ang salitang kobalt ay nagsisimula sa termino ng ika-16 na siglo na Aleman kobold , na nangangahulugang duwende, o masamang espiritu. Kobold ay ginamit sa paglalarawan ng mga cobalt ores na, samantalang tinatatakan para sa kanilang pilak na nilalaman, nagbigay ng makamandag na arsenic trioxide.

Ang pinakamaagang paggamit ng kobalt ay sa mga compound na ginagamit para sa mga asul na tina sa pottery, glass, at glazes. Ang Egyptian at Babylonian na palayok na tinina na may kobalt compounds ay maaaring napetsahan pabalik sa 1450 B.C.

Noong 1735, ang Swedish na botika na si Georg Brandt ang unang naihiwalay ang elemento mula sa tansong mineral. Ipinakita niya na ang asul na pigment ay lumitaw mula sa kobalt, hindi arsenic o bismuth bilang mga alchemist na orihinal na pinaniniwalaan. Matapos ang paghihiwalay nito, ang cobalt metal ay nanatiling bihirang at bihirang ginagamit hanggang sa ika-20 siglo.

Di-nagtagal pagkaraan ng 1900, bumuo ng bagong automotive na negosyanteng si Elwood Haynes ang isang bagong humahawak na haluang metal, na tinutukoy niya bilang stellite. Patent sa 1907, ang stellite alloys ay naglalaman ng mataas na cobalt at chromium content at ganap na di-magnetic.

Ang isa pang makabuluhang pag-unlad para sa kobalt ay dumating sa paglikha ng magneto ng aluminum-nickel-cobalt (AlNiCo) noong dekada ng 1940s. Ang mga magneto ng AlNiCo ay ang unang kapalit sa mga electromagnet. Noong 1970, ang industriya ay higit na nabago sa pamamagitan ng pagpapaunlad ng mga samarium-cobalt na magneto, na naglaan ng dati na hindi matatatag na densidad ng enerhiya ng magnet.

Ang industriya ng kahalagahan ng kobalt ay nagresulta sa London Metal Exchange (LME) na nagpapakilala ng mga kobalt futures contract sa 2010.

Produksyon

Ang kobalt ay likas na nangyayari sa mga laterite-bearing laterites at nickel-copper sulfide deposits at, samakatuwid, ay madalas na nakuha bilang isang by-produkto ng nikelado at tanso. Ayon sa Cobalt Development Institute, ang tungkol sa 48% ng produksyon ng kobalt ay nagmumula sa nickel ores, 37% mula sa tanso ores at 15% mula sa pangunahing cobalt production.

Ang mga pangunahing ores ng kobalt ay cobaltite, erythrite, glaucodot, at skutterudite.

Ang pamamaraan ng pagkuha na ginamit upang makabuo ng pinong metal na kobalt ay depende kung ang feed materyal ay nasa anyo ng (1) tanso-kobalt sulfide ng mineral, (2) cobalt-nikel sulfide concentrate, (3) arsenide ore o (4) nickel-laterite mineral:

1. Matapos ang mga cathode ng tanso ay ginawa mula sa cobalt na naglalaman ng mga sulfide ng tanso, ang kobalt, kasama ang iba pang mga impurities, ay naiwan sa ginugol na electrolyte. Ang mga impurities (bakal, nikel, tanso, sink) ay inalis, at ang kobalt ay precipitated sa kanyang hydroxide form gamit ang dayap. Ang Cobalt metal ay maaaring pagkatapos ay pinuhin mula sa paggamit ng electrolysis, bago durugin at degassed upang makabuo ng isang purong, komersyal grade metal.
2. Ang Cobalt na naglalaman ng nickel sulfide ores ay ginagamot gamit ang proseso ng Sherritt, na pinangalan sa Sherritt Gordon Mines Ltd. (ngayon Sherritt International). Sa prosesong ito, ang sulfide concentrate na naglalaman ng mas mababa sa 1% kobalt ay presyon ng leached sa mataas na temperatura sa isang amonya solusyon. Ang parehong mga tanso at nikel ay parehong inalis sa serye ng mga proseso ng pagbabawas ng kemikal, nag-iiwan lamang nikelado at cobalt sulfides. Ang presyon ng leaching na may hangin, sulpuriko acid, at ammonia recovers higit pang nikel bago kobalt pulbos ay idinagdag bilang isang binhi upang maipipigil ang kobalt sa isang hydrogen gas na kapaligiran.
3. Ang mga arsenide ores ay inihaw upang alisin ang karamihan ng arsenic oxide. Pagkatapos ay ituturing ang mga ores na may hydrochloric acid at murang luntian, o may sulpuriko acid, upang lumikha ng isang solong solusyon na linisin. Mula sa kobalt na ito ay nakuhang muli sa pamamagitan ng electrorefining o carbonate precipitation.
4. Ang nikel-kobalt laterite ores ay maaaring alinman sa natunaw at pinaghiwalay gamit ang pyrometallurgical techniques o hydrometallurgical techniques, na gumagamit ng sulfuric acid o ammonia leach solution.

Ayon sa pagtatantya ng US Geological Survey (USGS), ang produksyon ng kobalt sa mundo ay 88,000 tonelada noong 2010. Ang pinakamalaking cobalt ore producing countries noong panahong iyon ay ang Demokratikong Republika ng Congo (45,000 tonelada), Zambia (11,000) at China ( 6,200).

Ang kobalt na pagdalisay ay kadalasang nagaganap sa labas ng bansa kung saan ang orihinal na kinauukol sa kobalt o concentrate. Noong 2010, ang mga bansa na gumagawa ng pinakamalaking halaga ng pinong kobalt ay ang Tsina (33,000 tonelada), Finland (9,300) at Zambia (5,000). Ang pinakamalaking producer ng pinong kobalt ay kasama ang OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel, at Jinchuan Group.

Mga Application

Ang mga superalloy, gaya ng stellite, ang pinakamalaking mamimili ng kobalt metal, na kumikita ng 20% ​​ng demand.Ang pinakamahalagang gawa sa bakal, kobalt at nikelado, ngunit naglalaman ng mas maliliit na halaga ng iba pang mga riles, kabilang ang kromo, tungsten, aluminyo, at titan, ang mga high-performance alloys na ito ay lumalaban sa mga mataas na temperatura, kaagnasan at wear, at ginagamit upang gumawa ng turbine blades jet engine, hard nakaharap na mga bahagi ng makina, mga balbula ng pag-alis, at barrels ng baril.

Ang isa pang mahalagang paggamit para sa kobalt ay ang wear-resistant alloys (hal., Vitallium), na matatagpuan sa orthopaedic at dental implants, pati na rin ang prosteyt hips at tuhod.

Ang mga hardmetals, kung saan ang kobalt ay ginagamit bilang isang materyal na nagbubuklod, kumukonsumo ng halos 12% ng kabuuang kobalt. Kasama rito ang mga cemented carbide at mga tool ng brilyante na ginagamit sa pagputol ng mga aplikasyon at pagmimina.

Ang Cobalt ay ginagamit din upang makabuo ng permanenteng magneto, tulad ng nabanggit na AlNiCo at samarium-cobalt magnet. Ang mga magneto ay nagtatala para sa 7% ng demand na kobalt metal at ginagamit sa magnetic recording media, electric motors, pati na rin ang mga generators.

Sa kabila ng maraming paggamit para sa cobalt metal, ang mga pangunahing aplikasyon ng kobalt ay nasa sektor ng kemikal, na humigit sa kalahati ng kabuuang pandaigdigang pangangailangan. Ang mga kobalt na kemikal ay ginagamit sa metallic cathodes ng mga rechargeable na baterya, pati na rin sa petrochemical catalysts, ceramic pigments, at decolorizers ng salamin.

_Pinagmulan:

_{Young, Roland S. Cobalt . New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.}

_{Davis, Joseph R. ASM Specialty Handbook: Nickel, Cobalt, at kanilang mga Alloys . ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd .: Review ng Cobalt Market 2009 .}