Kobolt metall | Egenskaper, produksjon og applikasjoner

Kobolt er et skinnende, sprøtt metall som brukes til å produsere sterke, korrosjons- og varmebestandige legeringer, permanente magneter og harde metaller.

Egenskaper

• Atomisk symbol: Co
• Atomisk nummer: 27
• Atomisk masse: 58. 93g / mol
• Element Kategori: Overgangsmetall
• Tetthet: 8. 86g / cm ³ ved 20 ° C
• Smeltepunkt: 2723 ° F (995 ° C)
• Kokepunkt: 5301 ° F (2927 ° C)
• Mohs hardhet: 5

Egenskaper

Sølvfarget koboltmetall er sprøtt, har et høyt smeltepunkt og er verdsatt for slitestyrke og evne til å beholde sin styrke ved høye temperaturer.

Det er en av de tre naturlig forekommende magnetiske metallene (jern og nikkel er de andre to) og beholder sin magnetisme ved en høyere temperatur (2012 ° F, 1100 ° C) enn noe annet metall. Med andre ord, kobolt har det høyeste Curie Point av alle metaller. Kobolt har også verdifulle katalytiske egenskaper

Historie

Ordet kobolt går tilbake til det tyvende århundre tysk termen kobold , noe som betyr goblin eller ond ånd. Kobold ble brukt til å beskrive koboltmalm som, mens de smeltes for sølvinnholdet, ga bort giftig arsenittrioksyd.

Den tidligste bruken av kobolt var i forbindelser brukt til blå fargestoffer for keramikk, glass og glasur. Egyptisk og babylonisk keramikk farget med koboltforbindelser kan dateres tilbake til 1450 B. C.

I 1735 var svensk kjemiker Georg Brandt den første til å isolere elementet fra kobbermalm. Han viste at det blå pigmentet oppsto fra kobolt, ikke arsen eller vismut som alkymister opprinnelig trodde.

Etter isolasjonen forblir koboltmetall sjeldent og sjelden brukt til det 20. århundre.

Kort etter 1900 utviklet den amerikanske bilindustrien Elwood Haynes en ny korrosjonsbestandig legering, som han refererte til som stellitt. Patentert i 1907 inneholder stellittlegeringer høy kobolt og krominnhold og er helt ikke-magnetiske.

En annen viktig utvikling for kobolt kom med dannelsen av aluminium-nikkel-kobolt (AlNiCo) magneter i 1940-tallet. AlNiCo magneter var den første erstatning til elektromagneter. I 1970 ble industrien forvandlet videre av utviklingen av samarium-koboltmagneter, som ga tidligere uoppnåelige magnetdensitetsdensiteter.

Koboltens industrielle betydning resulterte i London Metal Exchange (LME) som introduserte kobolt futures kontrakter i 2010.

Produksjon

Kobolt opptrer naturlig i nikkelbærende lateritter og nikkel-kobbersulfidavsetninger og er dermed mest ofte ekstrahert som et biprodukt av nikkel og kobber. Ifølge Cobalt Development Institute, kommer ca 48% av koboltproduksjonen fra nikkelmalm, 37% fra kobbermalm og 15% fra primær koboltproduksjon.

Hovedobjektene av kobolt er koboltitt, erythrit, glaucodot og skutterudite.

Utvinningsteknikken som brukes til å produsere raffinert koboltmetall, avhenger av om matefeltet er i form av (1) kobber-koboltsulfidmalm, (2) koboltnikkel-sulfidkonsentrat, (3) arsenidmalm eller (4) nikkel-laterittmalm:

1. Etter at kobberkatoder er produsert fra koboltholdige kobbersulfider, blir kobolt sammen med andre urenheter igjen på den brukte elektrolytten. Urenhetene (jern, nikkel, kobber, sink) fjernes og kobolt utfelles i sin hydroksydform ved bruk av kalk. Kobaltmetall kan deretter raffineres fra dette ved hjelp av elektrolyse, før den knuses og avgasses for å produsere et rent metall av kommersiell karakter.
2. Koboltholdige nikkel sulfidmalm behandles ved hjelp av Sherritt-prosessen, oppkalt etter Sherrit Gordon Mines Ltd. (nå Sherritt International). I denne prosessen blir sulfidkonsentrat som inneholder mindre enn 1% kobolt, uttørket ved høye temperaturer i en ammoniakkløsning. Både kobber og nikkel fjernes både i serie av kjemiske reduksjonsprosesser, og etterlater bare nikkel og koboltsulfider. Trykkutløp med luft, svovelsyre og ammoniakk, gjenoppretter mer nikkel før koboltpulver blir tilsatt som frø for å utfelle kobolt i en hydrogengassatmosfære.
3. Arsenidmalm blir stekt for å fjerne flertallet av arsenoksyd. Malmen behandles deretter med saltsyre og klor, eller med svovelsyre, for å skape en løsemiddel som er renset. Fra denne kobolten gjenvinnes ved elektro-raffinering eller karbonatutfelling.
4. Nikkel-kobolt-laterittmalm kan enten smeltes og separeres ved hjelp av pyrometallurgiske teknikker eller hydrometallurgiske teknikker, som bruker svovelsyre eller ammoniakk-lekkasjer.

Ifølge US Geological Survey (USGS) anslagene var global minproduksjon av kobolt 88 000 tonn i 2010. De største koboltmalm produserende landene i den perioden var Den demokratiske republikken Kongo (45 000 tonn), Zambia (11, 000) og Kina (6, 200).

Koboltraffinering foregår ofte utenfor landet der malmen eller koboltkonsentratet først ble produsert. I 2010 produserte de største mengder raffinert kobolt Kina (33 000 tonn), Finland (9, 300) og Zambia (5 000). De største produsentene av raffinerte kobolt inkluderer OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel og Jinchuan Group.

Applikasjoner

Superlegeringer, som stellitt, er den største forbrukeren av koboltmetall, som står for ca 20% av etterspørselen. Overveiende laget av jern, kobolt og nikkel, men inneholder mindre mengder av andre metaller, inkludert krom, wolfram, aluminium og titan, er disse høypresterende legeringer motstandsdyktige mot høye temperaturer, korrosjon og slitasje, og brukes til å produsere turbinblader for jetmotorer, hardt vendte maskindeler, eksosventiler og pistolfat.

En annen viktig bruk for kobolt er i slitesterke legeringer (f.eks. Vitallium), som finnes i ortopediske og tannimplantater, samt prostetiske hofter og knær.

Hardmetals, hvor kobolt brukes som bindemiddel, forbruker omtrent 12% av totalt kobolt. Disse inkluderer sementerte karbider og diamantverktøy som brukes i skjæreapplikasjoner og gruveverktøy.

Kobolt brukes også til å produsere permanente magneter, som tidligere nevnte AlNiCo og samarium-koboltmagneter. Magneter står for 7% koboltmetall etterspørsel og brukes i magnetiske opptaksmedier, elektriske motorer, samt generatorer.

Til tross for de mange bruksområder for koboltmetall, er koboltens primære bruksområder i kjemisk sektor, som står for om lag halvparten av den samlede globale etterspørselen. Kobaltkemikalier brukes i metallkatodene til oppladbare batterier, så vel som i petrokjemiske katalysatorer, keramiske pigmenter og glassavfargingsapparater.

_Kilder:

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

_{Davis, Joseph R. ASM Spesialhåndbok: Nikkel, kobolt og deres legeringer . ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd.: Koboltmarkedsanalyse 2009 .}

_{Følg Terence på Google+}