Totul despre metalul cobalt

Cobaltul este un metal strălucitor, fragil, care este folosit pentru a produce puternic, coroziune și rezistent la căldură aliaje, permanent magneți și metale dure.

• Simbol atomic: Co
• Număr atomic: 27
• Masă atomică: 58,93g / mol
• Categorie de elemente: metal de tranziție
• Densitate: 8,86g / cm³ la 20 ° C
• Punctul de topire: 1495 ° C
• Punctul de fierbere: 2930 ° C (5301 ° F)
• Duritatea lui Moh: 5

Metalul cobalt de culoare argintie este fragil, are un punct de topire ridicat și este apreciat pentru rezistența la uzură și capacitatea de a-și păstra putere la temperaturi ridicate.

Este unul dintre cele trei metale magnetice care apar în mod natural (fier și nichel fiind celelalte două) și își păstrează magnetismul la o temperatură mai mare (2012 ° F, 1100 ° C) decât orice alt metal. Cu alte cuvinte, cobaltul are cel mai înalt punct Curie din toate metalele. Cobaltul are și proprietăți catalitice valoroase

Cuvântul cobalt datează din termenul german din secolul al XVI-lea

Cea mai timpurie aplicare a cobaltului a fost în compușii folosiți pentru coloranții albastri în olărit, sticlă și glazuri. Ceramica egipteană și babiloniană vopsită cu compuși de cobalt poate fi datată din 1450 î.Hr.

În 1735, chimistul suedez Georg Brandt a fost primul care a izolat elementul cupru minereu. El a demonstrat că pigmentul albastru a apărut din cobalt, nu arsenic sau bismut așa cum credeau inițial alchimistii. După izolarea sa, metalul de cobalt a rămas rar și folosit rar până în secolul XX.

La scurt timp după 1900, antreprenorul american de automobile Elwood Haynes a dezvoltat un nou, rezistent la coroziune, pe care l-a numit stelat. Brevetate în 1907, aliajele stelate conțin conținut ridicat de cobalt și crom și sunt complet nemagnetice.

O altă dezvoltare semnificativă pentru cobalt a venit cu crearea magneților din aluminiu-nichel-cobalt (AlNiCo) în anii 40. Magneții AlNiCo au fost primul înlocuitor al electromagnetilor. În 1970, industria a fost transformată în continuare prin dezvoltarea magneților de samariu-cobalt, care au furnizat densități de energie ale magnetului care anterior nu au putut fi realizate.

Importanța industrială a cobaltului a determinat introducerea contractelor futures cu cobalt în London Metal Exchange (LME).

Cobaltul apare în mod natural în lateritele purtătoare de nichel și în depozitele de sulfură de nichel-cupru și, prin urmare, este extras cel mai adesea ca produs secundar de nichel și cupru. Potrivit Institutului de Dezvoltare a Cobaltului, aproximativ 48% din producția de cobalt provine din minereuri de nichel, 37% din minereuri de cupru și 15% din producția primară de cobalt.

Principalele minereuri de cobalt sunt cobaltitul, eritritul, glaucodotul și skutteruditul.

Tehnica de extracție folosită pentru producerea metalului de cobalt rafinat depinde de dacă materialul de alimentare este sub formă de (1) minereu de sulfură de cupru-cobalt, (2) concentrat de sulfură de cobalt-nichel, (3) minereu de arsenidă sau (4) nichel-laterită minereu:

1. După ce catodurile de cupru sunt produse din sulfuri de cupru care conțin cobalt, cobaltul, împreună cu alte impurități, sunt lăsate pe electrolitul cheltuit. Impurități (fier, nichel, cupru, zinc) sunt îndepărtate și cobaltul este precipitat în forma sa de hidroxid folosind var. Metalul cobalt poate fi apoi rafinat din aceasta folosind electroliză, înainte de a fi strivit și degazat pentru a produce un metal pur, de calitate comercială.
2. Minereurile cu sulfură de nichel care conțin cobalt sunt tratate folosind procedeul Sherritt, numit după Sherritt Gordon Mines Ltd. (acum Sherritt International). În acest proces, concentratul de sulfură conținând mai puțin de 1% cobalt este scurs la presiune la temperaturi ridicate într-o soluție de amoniac. Atât cuprul, cât și nichelul sunt ambele îndepărtate într-o serie de procese de reducere a substanțelor chimice, lăsând doar sulfuri de nichel și cobalt. Lipirea sub presiune cu aer, acid sulfuric și amoniac recuperează mai mult nichel înainte de a fi adăugată pulbere de cobalt sub formă de sămânță pentru a precipita cobaltul într-o atmosferă cu hidrogen.
3. Minereurile de arsenidă sunt prăjite pentru a îndepărta majoritatea oxidului de arsen. Minereurile sunt apoi tratate cu acid clorhidric și clor sau cu acid sulfuric, pentru a crea o soluție de scurgere care este purificată. Din acest cobalt se recuperează prin electrorefinare sau precipitații de carbonat.
4. Minereurile de laterită nichel-cobalt pot fi topite și separate folosind tehnici pirometalurgice sau tehnici hidrometalurgice, care utilizează soluții de scurgere cu acid sulfuric sau amoniac.

Conform estimărilor US Geological Survey (USGS), producția globală a minelor de cobalt a fost de 88.000 tone în 2010. Cele mai mari țări producătoare de minereu de cobalt în acea perioadă au fost Republica Democratică Congo (45.000 tone), Zambia (11.000) și China (6.200).

Rafinarea cobaltului are loc adesea în afara țării în care este produs inițial concentratul de minereu sau cobalt. În 2010, țările care produc cele mai mari cantități de cobalt rafinat au fost China (33.000 tone), Finlanda (9.300) și Zambia (5.000). Cei mai mari producători de cobalt rafinat includ OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel și Jinchuan Group.

Superalloys, cum ar fi satelitul, este cel mai mare consumator de metal cobalt, reprezentând aproximativ 20% din cerere. Fabricat predominant din fier, cobalt și nichel, dar care conține cantități mai mici de alte metale, inclusiv crom, tungsten, aluminiu și titan, aceste aliaje de înaltă performanță sunt rezistente la temperaturi ridicate, coroziune și uzură și sunt utilizate să producă lame de turbină pentru motoare cu jet, piese pentru mașini cu față dură, supape de evacuare și armă butoaie.

O altă utilizare importantă pentru cobalt este în aliajele rezistente la uzură (de exemplu, Vitallium), care pot fi găsite în implanturile ortopedice și dentare, precum și în șoldurile și genunchii protetici.

Hardmetalele, în care cobaltul este utilizat ca material de legare, consumă aproximativ 12% din cobaltul total. Acestea includ carburi cimentate și unelte cu diamante care sunt utilizate în aplicații de tăiere și unelte miniere.

Cobaltul este, de asemenea, utilizat pentru a produce magneți permanenți, cum ar fi magneții AlNiCo și samarium-cobalt menționați anterior. Magneții reprezintă 7% din cererea de metale de cobalt și sunt folosiți în medii magnetice de înregistrare, motoare electrice, precum și generatoare.

În ciuda numeroaselor utilizări pentru metalul de cobalt, aplicațiile primare ale cobaltului sunt în sectorul chimic, ceea ce reprezintă aproximativ jumătate din cererea globală totală. Produsele chimice din cobalt sunt utilizate în catodurile metalice ale bateriilor reîncărcabile, precum și în catalizatorii petrochimici, pigmenții ceramici și decolorizatoarele de sticlă.

_surse:

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

_{Davis, Joseph R. Manual de specialitate ASM: nichel, cobalt și aliajele lor. ASM International: 2000.}

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