Kobaltové kovy | Vlastnosti, výroba a aplikace

Kobalt je lesklý, křehký kov, který se používá k výrobě silných, korozivzdorných a žáruvzdorných slitin, permanentních magnetů a tvrdých kovů.

Atomová hmota: 58. 93g / mol

• Prvek
• Atomový symbol: Co
• 3
• při 20 ° C
• Bod tání: 1495 ° C ^{Bod varu: 2927 ° C} Tvrdost Moh: 5
• Vlastnosti
• Stříbrný kovový kobalt je křehký, má vysokou teplotu tání a je oceňován svou odolností proti opotřebení a schopností udržet svou pevnost při vysokých teplotách.

Jedná se o jeden ze tří přirozeně se vyskytujících magnetických kovů (další dvě jsou železo a nikl) a zachovává svůj magnetismus při vyšší teplotě (1150 ° C) než kterýkoli jiný kov. Jinými slovy, kobalt má nejvyšší Curie bod všech kovů. Kobalt má také cenné katalytické vlastnosti

Historie

Slovo kobalt pochází z německého termínu šestnáctého století

kobold

, což znamená goblin nebo zlý duch.

Kobold

byl použit k popisu kobaltových rud, které při tavení za obsah stříbra vydaly jedovatý oxid arzenitý. Nejstarší použití kobaltu bylo ve směsích používaných pro modré barvy pro keramiku, sklo a glazury. Egyptská a babylonská keramika obarvená sloučeninami kobaltu může být datována do roku 1450 B. C.

V roce 1735 první chemik Georg Brandt izoloval prvek z měděné rudy. Ukázal, že modrý pigment pochází z kobaltu, nikoliv arsenu nebo bismutu, jak původně věřili alchymisté. Po izolaci byl kobaltový kov vzácný a zřídka se používá až do 20. století.

Krátce po roce 1900 vyvinul americký automobilový podnikatel Elwood Haynes novou slitinu odolnou proti korozi, kterou označil za stelitu. Patentované v roce 1907, stelitové slitiny obsahují vysoký obsah kobaltu a chrómu a jsou zcela nemagnetické.

Další významný vývoj kobaltu přišel s výrobou magnetů hliník-nikl-kobalt (AlNiCo) v 40. letech 20. století. Magnety AlNiCo byly první náhradou elektromagnetů. V roce 1970 byl průmysl dále transformován vývojem samarium-kobaltových magnetů, které poskytovaly dříve nedosažitelné hustoty energie magnetů.

Průmyslová důležitost kobaltu vyústila v londýnské burze kovů (LME), která v roce 2010 zaváděla smlouvy o futures na kobalt.

Produkce

Kobalt se přirozeně vyskytuje v lateritech obsahujících nikl a v depozitech sulfidu niklu a mědi, často extrahován jako vedlejší produkt niklu a mědi. Podle institutu pro rozvoj kobaltu asi 48% produkce kobaltu pochází z niklových rud, 37% z měděných rud a 15% od primární výroby kobaltu.

Hlavní rudy kobaltu jsou kobaltit, erythrit, glaucodot a skutterudit.

Technika extrakce používaná k výrobě rafinovaného kovu kobaltu závisí na tom, zda je surovina ve formě (1) rudy obsahující měď a kobalt, (2) koncentrát sulfidu kobaltu a niklu, (3) arsenidová ruda nebo (4) nikl-lateritická ruda:

Po získání měděných katod ze sulfidů mědi obsahujících kobalt se na použitý elektrolyt ponechá kobalt spolu s dalšími nečistotami. Nečistoty (železo, nikl, měď, zinek) se odstraní a kobalt se vysráží ve formě hydroxidu vápnem. Kobaltový kov pak může být rafinován z této elektrolýzy, předtím, než je rozdrcen a odplynován, čímž vznikne čistý komerční kov.

Kobalt obsahující síru niklové rudy se zpracovává Sherrittovým procesem, nazvaným Sherrit Gordon Mines Ltd. (nyní Sherritt International). Při tomto způsobu se sulfidový koncentrát obsahující méně než 1% kobaltu vytlazuje za vysokých teplot tlakem v roztoku amoniaku. Jak měď, tak nikl jsou odstraněny v řadě chemických redukčních procesů, přičemž zůstávají pouze sulfidy niklu a kobaltu. Tlakové vyluhování vzduchem, kyselinou sírovou a amoniakem obnovuje více niklu před přidáním kobaltového prášku jako osiva k precipitaci kobaltu v atmosféře plynného vodíku.

Arzenidové rudy jsou pražené, aby odstranily většinu oxidu arsenického. Rudy se potom zpracují kyselinou chlorovodíkovou a chlorem nebo kyselinou sírovou, aby se vytvořil vyluhovaný roztok, který se čistí. Z tohoto kobaltu se získává elektroforéza nebo srážení uhličitanu.

Rudy nikl-kobaltové laterity lze roztavit a rozdělit pomocí pyrometalurgických technik nebo hydrometalurgických technik, které používají roztoky pro vyluhování kyseliny sírové nebo amoniaku.

1. Podle odhadů amerického geologického průzkumu (USGS) byla globální těžba kobaltu v roce 2010 88 000 tun. Největšími zeměmi produkujícími kobalt v tomto období byla Demokratická republika Kongo (45 000 tun), Zambie (11 000) a Čína (6, 200).
2. Rafinace kobaltu se často odehrává mimo zemi, kde se původně vyrábí ruda nebo koncentrát kobaltu. V roce 2010 byly země produkující největší množství rafinovaného kobaltu Čína (33 000 tun), Finsko (9, 300) a Zambie (5 000). Mezi největší výrobce rafinovaného kobaltu patří OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel a Jinchuan Group.
3. Aplikace
4. Superzliatiny, jako je stellite, jsou největším spotřebitelem kovového kobaltu, což představuje asi 20% poptávky. Převážně vyrobené ze železa, kobaltu a niklu, ale obsahující menší množství jiných kovů, včetně chromu, wolframu, hliníku a titanu, jsou tyto vysoce výkonné slitiny odolné vysokým teplotám, korozi a opotřebení a používají se k výrobě lopatek turbín tryskové motory, součástky strojů s tvrdým obráběním, výfukové ventily a hlavňové zbraně.

Další důležité použití pro kobalt je v slitinách odolných proti opotřebení (např. Vitallium), které lze nalézt v ortopedických a zubních implantátech, stejně jako protetické boky a kolena.

Tvrdé kovy, ve kterých je kobalt použit jako spojovací materiál, spotřebovávají zhruba 12% celkového kobaltu. Patří sem slinuté karbidy a diamantové nástroje, které se používají při řezacích aplikacích a důlních nástrojích.

Kobalt se také používá k výrobě permanentních magnetů, jako jsou dříve zmíněné AlNiCo a samarium-kobaltové magnety. Magnety představují 7% poptávky po kobaltovém kovu a používají se v magnetických záznamových médiích, elektromotorech a generátorech.

I přes mnoho použití pro kobaltový kov, primární aplikace kobaltu jsou v chemickém sektoru, který tvoří asi polovinu celkové globální poptávky. Kovové chemikálie se používají v kovových katodách dobíjecích baterií, petrochemických katalyzátorů, keramických pigmentů a skleněných odbarvovacích zařízeních.

Zdroje:

Young, Roland S.

Kobalt

. New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.

_{Davis, Joseph R.}

_{ASM Speciální příručka: nikl, kobalt a jejich slitiny . ASM International: 2000. Darton Commodities Ltd.:}

_{Přezkum trhu s kobaltem 2009 . Sledujte Terence na Google+}