Charakteristika kobaltového kovu

Vlastnosti, výroba, aplikácie a ďalšie

Rovnováha / Ashley Nicole DeLeon

Kobalt je lesklý, krehký kov, ktorý sa používa na výrobu pevných,koróziaa tepelne odolné zliatin , trvalé magnety a tvrdé kovy.

Vlastnosti

• Atómový symbol: Co
• Atómové číslo: 27
• Atómová hmotnosť: 58,93 g/mol
• Kategória prvku: Prechodový kov
• Hustota: 8,86 g/cm³pri 20°C
• Teplota topenia: 2723 °F (1495 °C)
• Bod varu: 5301 °F (2927 °C)
• Mohova tvrdosť: 5

Charakteristika kobaltu

Strieborný kobaltový kov je krehký, má vysoký bod topenia a je cenený pre svoju odolnosť proti opotrebovaniu a schopnosť zachovať sisilupri vysokých teplotách.

Je to jeden z troch prirodzene sa vyskytujúcich magnetických kovov ( železo a nikel sú ostatné dva) a zachováva si magnetizmus pri vyššej teplote (2012 °F, 1100 °C) ako ktorýkoľvek iný kov. Inými slovami, kobalt má najvyšší Curieov bod zo všetkých kovov. Kobalt má tiež cenné katalytické vlastnosti

Jedovatá história kobaltu

Slovo kobalt pochádza z nemeckého výrazu zo šestnásteho storočia kobold , čo znamená goblin alebo zlý duch. Kobold bol použitý na opis kobaltových rúd, ktoré pri tavení pre obsah striebra uvoľňovali jedovatý oxid arzenitý.

Najskoršie použitie kobaltu bolo v zlúčeninách používaných na modré farbivá v keramike, skle a glazúrach. Egyptskú a babylonskú keramiku farbenú zlúčeninami kobaltu možno datovať do roku 1450 pred Kristom.

V roku 1735 švédsky chemik Georg Brandt ako prvý izoloval prvok z meď ruda. Ukázal, že modrý pigment vznikol z kobaltu, nie z arzénu alebo bizmutu, ako pôvodne verili alchymisti. Po izolácii zostal kov kobaltu vzácnym a zriedka používaným až do 20. storočia.

Krátko po roku 1900 vyvinul americký automobilový podnikateľ Elwood Haynes novú zliatinu odolnú voči korózii, ktorú označil ako stelit. Zliatiny stelitu, patentované v roku 1907, obsahujú vysoký obsah kobaltu a chrómu a sú úplne nemagnetické.

Ďalší významný vývoj pre kobalt prišiel s vytvorením hliníkovo-niklovo-kobaltových (AlNiCo) magnetov v štyridsiatych rokoch minulého storočia. AlNiCo magnety boli prvou náhradou elektromagnetov. V roku 1970 sa priemysel ďalej transformoval vývojom samáriovo-kobaltových magnetov, ktoré poskytovali predtým nedosiahnuteľné hustoty magnetickej energie.

Priemyselný význam kobaltu viedol k tomu, že Londýnska burza kovov (LME) v roku 2010 zaviedla kobaltové futures.

Výroba kobaltu

Kobalt sa prirodzene vyskytuje v lateritoch obsahujúcich nikel a sulfidoch niklu a medi, a preto sa najčastejšie získava ako vedľajší produkt niklu a medi. Podľa Cobalt Development Institute asi 48 % produkcie kobaltu pochádza z niklových rúd, 37 % z medených rúd a 15 % z primárnej produkcie kobaltu.

Hlavnými rudami kobaltu sú kobaltit, erytrit, glaukodot a skutterudit.

Technika extrakcie používaná na výrobu rafinovaného kovového kobaltu závisí od toho, či je vstupný materiál vo forme (1) sulfidovej rudy medi a kobaltu, (2) koncentrátu sulfidu kobaltu a niklu, (3) arzenidovej rudy alebo (4) nikel-lateritu. ruda:

1. Po výrobe medených katód zo sulfidov medi obsahujúcich kobalt zostáva kobalt spolu s ďalšími nečistotami na vyčerpanom elektrolyte. Nečistoty (železo, nikel, meď, zinok ) sa odstránia a kobalt sa vyzráža vo forme hydroxidu pomocou vápna. Kovový kobalt sa potom z neho môže rafinovať pomocou elektrolýzy, predtým, ako sa rozdrví a odplyní, čím sa získa čistý kov komerčnej kvality.
2. Rudy sulfidu nikelnatého obsahujúce kobalt sa upravujú pomocou Sherrittovho procesu, pomenovaného po Sherritt Gordon Mines Ltd. (teraz Sherritt International). Pri tomto procese sa sulfidový koncentrát obsahujúci menej ako 1 % kobaltu pod tlakom vylúhuje pri vysokých teplotách v roztoku amoniaku. Meď aj nikel sa odstraňujú v sérii procesov chemickej redukcie, pričom zostávajú iba sulfidy niklu a kobaltu. Tlakovým lúhovaním vzduchom, kyselinou sírovou a amoniakom sa získa viac niklu pred pridaním kobaltového prášku ako zárodku na vyzrážanie kobaltu v atmosfére plynného vodíka.
3. Arzenidové rudy sa pražia, aby sa odstránila väčšina oxidu arzénu. Na rudy sa potom pôsobí kyselinou chlorovodíkovou a chlórom alebo kyselinou sírovou, čím sa vytvorí vylúhovací roztok, ktorý sa prečistí. Z tohto sa kobalt získava elektrorafináciou alebo zrážaním uhličitanom.
4. Nikel-kobaltové lateritové rudy možno roztaviť a oddeliť pomocou pyrometalurgických techník alebo hydrometalurgických techník, pri ktorých sa používajú vylúhovacie roztoky kyseliny sírovej alebo amoniaku.

Podľa odhadov US Geological Survey (USGS) bola celosvetová produkcia kobaltu v roku 2010 88 000 ton. Najväčšími krajinami produkujúcimi kobaltovú rudu v tomto období boli Konžská demokratická republika (45 000 ton), Zambia (11 000) a Čína ( 6200).

Rafinácia kobaltu často prebieha mimo krajiny, kde sa ruda alebo kobaltový koncentrát pôvodne vyrábajú. V roku 2010 boli krajinami produkujúcimi najväčšie množstvo rafinovaného kobaltu Čína (33 000 ton), Fínsko (9 300) a Zambia (5 000). Medzi najväčších výrobcov rafinovaného kobaltu patria OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel a Jinchuan Group.

Aplikácie

Superzliatiny, ako je stelit, sú najväčším spotrebiteľom kovového kobaltu a predstavujú asi 20 % dopytu. Vyrába sa prevažne zo železa, kobaltu a niklu, ale obsahuje menšie množstvo iných kovov, vrátane chróm , volfrám, hliník a titán , tieto vysokovýkonné zliatiny sú odolné voči vysokým teplotám, korózii a opotrebovaniu a používajú sa na výrobu lopatiek turbín pre prúdové motory, pevných častí strojov, výfukových ventilov a hlavne zbraní.

Ďalšie dôležité využitie kobaltu je v zliatinách odolných voči opotrebovaniu (napr. Vitallium), ktoré možno nájsť v ortopedických a zubných implantátoch, ako aj v protetických bedrách a kolenách.

Tvrdokovy, v ktorých sa kobalt používa ako spojivo, spotrebujú približne 12 % celkového kobaltu. Patria sem slinuté karbidy a diamantové nástroje, ktoré sa používajú pri rezných aplikáciách a banských nástrojoch.

Kobalt sa používa aj na výrobu permanentných magnetov, ako sú už spomínané AlNiCo a samárium-kobaltové magnety. Magnety predstavujú 7 % dopytu po kove kobaltu a používajú sa v magnetických záznamových médiách, elektromotoroch a generátoroch.

Napriek mnohým použitiam kovového kobaltu sa kobalt primárne používa v chemickom sektore, ktorý predstavuje približne polovicu celkového globálneho dopytu. Kobaltové chemikálie sa používajú v kovových katódach dobíjacích batérií, ako aj v petrochemických katalyzátoroch, keramických pigmentoch a odfarbovačoch skla.

_Zdroje:

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

_{Davis, Joseph R. Špeciálna príručka ASM: Nikel, kobalt a ich zliatiny . ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd.: Prehľad trhu s kobaltom 2009 .}