Koboltti-metalli | Ominaisuudet, tuotanto ja sovellukset

Koboltti on kiiltävä, hauras metalli, jota käytetään tuottamaan vahvoja, korroosiota ja lämpöä kestäviä seoksia, kestomagneetteja ja kovametalleja.

Ominaisuudet

• Atomic Symbol: Co
• Atomic Number: 27
• Atomic Mass: 58. 93g / mol
• Elementtiryhmä: Transition metal
• 3 ^{20 ° C} Sulamispiste: 2723 ° F (1495 ° C)
• Kiehumispiste: 5301 ° C
• Moh: n kovuus: 5

Ominaisuudet

Hopeanvärinen koboltti metalli on hauras, korkea sulamispiste ja arvokas sen kulutuskestävyys ja kyky säilyttää lujuutensa korkeissa lämpötiloissa.

Se on yksi kolmesta luonnollisesti esiintyvästä magneettimalmista (rauta ja nikkeli ovat kaksi muuta) ja säilyttää magnetisminsa korkeammassa lämpötilassa (2012 ° F, 1100 ° C) kuin mikään muu metalli. Toisin sanoen koboltilla on kaikkien metallien korkein Curie Point. Koboltilla on myös arvokkaita katalyyttisiä ominaisuuksia

History

Sana koboltti juontaa juurensa 1600-luvun saksalaiseen sanaan

kobold , eli gobliin tai pahan hengen. Kobold käytettiin kuvaamaan koboltti- malmeja, jotka samalla sulatettiin hopeapitoisuutensa puolesta, antoivat myrkyllisen arseenitrioksidin. Koboltin aikaisinta soveltamista käytettiin yhdisteissä, joita käytetään sinisiä väriaineita keramiikkaa, lasia ja lasitteita varten. Kobolttiyhdisteillä värjätyt egyptiläiset ja babylonialaiset keramiikka voidaan pata takaisin 1450-luvulle asti. B.

Vuonna 1735 ruotsalainen kemisti Georg Brandt oli ensimmäinen erottamaan elementin kuparimalmista. Hän osoitti, että sininen pigmentti syntyi koboltti, ei arseeni tai vismutti alkeistit alunperin uskoi.

Sen eristämisen jälkeen kobolttimetalli pysyi harvinaisena ja sitä käytettiin harvoin vasta 1900-luvulla.

Pian 1900-luvun jälkeen amerikkalainen autoalan yrittäjä Elwood Haynes kehitti uuden korroosiota kestävän seoksen, jota hän kutsui stelliteiksi. Patentoitu vuonna 1907, stellite-seokset sisältävät suuria koboltti- ja kromipitoisuuksia ja ovat täysin ei-magneettisia.

Toinen merkittävää kehitystä kobolttiin syntyi alumiini-nikkeli-koboltti (AlNiCo) magneettien luomisessa 1940-luvulla. AlNiCo-magneetit olivat ensimmäinen korvaus sähkömagneeteille. Vuonna 1970 teollisuutta muutettiin edelleen kehittämällä samarium-kobolttimagneetteja, jotka antoivat aiemmin saavuttamattomia magneettienergian tiheyksiä.

Koboltin teollinen merkitys johti Lontoon metallipörssiin (LME), joka esitteli vuonna 2010 koboltti-futuurisopimuksia.

Tuotanto

Koboltti esiintyy luonnostaan ​​nikkeliä sisältävissä lateraaleissa ja nikkeli-kuparisulfidikertymissä, joten se on useimmiten usein nikkelin ja kuparin sivutuotteena. Cobalt Development Institutein mukaan noin 48% koboltin tuotannosta on peräisin nikkelimalmista, 37% kuparimalmoista ja 15% primäärisestä koboltin tuotannosta.

Koboltin päämalmit ovat koboltti, erytritti, glaukodot ja skutterudit.

Puhdistetun kobolttimetallin tuottamiseen käytettävää uuttamismenetelmää riippuu siitä, onko syöttömateriaali (1) kupari-koboltti sulfidimalmia, (2) koboltti-nikkelisulfidikonsentraattia, (3) arsenidimalmia tai (4) nikkeli-latioittimalmia:

Kun kuparikatodit valmistetaan kobolttia sisältävistä kuparisulfideista, koboltti ja muut epäpuhtaudet jätetään käytettyyn elektrolyyttiin. Epäpuhtaudet (rauta, nikkeli, kupari, sinkki) poistetaan ja koboltti saostetaan hydroksidimuodossa kalkilla. Kobolttitäyte voidaan sitten puhdistaa tästä käyttämällä elektrolyysiä, ennen kuin se murskataan ja poistetaan kaasusta puhtaan kaupallisen metallin tuottamiseksi.

1. Kobolttipitoisia nikkelisulfidimalmia käsitellään käyttäen Sherritt-prosessia, jonka nimi on Sherrit Gordon Mines Ltd. (nykyään Sherritt International). Tässä prosessissa sulfidikonsentraattia, joka sisältää vähemmän kuin 1% kobolttia, puristetaan paineessa korkeissa lämpötiloissa ammoniakkiliuoksessa. Sekä kupari että nikkeli poistetaan sarjaan kemiallisten pelkistysprosessien avulla jättäen vain nikkeli- ja koboltti sulfideja. Paineilman huuhteleminen ilman, rikkihapon ja ammoniakin kanssa palauttaa enemmän nikkeliä ennen kuin kobolttijauhe lisätään siemeneksi koboltin saostamiseksi vetykaasutilassa.
2. Arsenidimalmit paahdetaan pääosin arseenioksidin poistamiseksi. Malmit käsitellään sitten kloorivetyhapolla ja kloorilla tai rikkihapolla puhtaan liuoksen muodostamiseksi, joka puhdistetaan. Tästä koboltti otetaan talteen elektrolyyttämällä tai karbonaattisisaamalla.
3. Nikkeli-koboltti-lateriittimalmit voidaan sulattaa ja erottaa pyrometallurgisilla tekniikoilla tai hydrometallurgisilla tekniikoilla, jotka käyttävät rikkihappoa tai ammoniakin uuttoliuoksia.
4. US Geological Surveyin (USGS) arvioiden mukaan koboltin maailmanlaajuinen kaivosteollisuuden tuotanto vuonna 2010 oli 88 000 tonnia. Suurimmat kobolttijäämät tuottavat maat tänä aikana olivat Kongon demokraattinen tasavalta (45 000 tonnia), Sambia (11 000) ja Kiinasta (6 200).

Koboltin jalostus tapahtuu usein maan ulkopuolella, jossa malmi- tai kobolttipitoisuus alun perin tuotetaan. Vuonna 2010 suurimpia jalostettuja koboltteja tuottavia maita olivat Kiina (33 000 tonnia), Suomi (9 300) ja Sambia (5 000). Suurin jalostettujen kobolttien tuottajat ovat OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel ja Jinchuan Group.

Sovellukset

Superalliseokset, kuten stellite, ovat kobolttimetallin suurimpia kuluttajia, joiden osuus on noin 20 prosenttia kysynnästä. Pääasiassa raudasta, koboltista ja nikkelistä valmistetut, mutta pienemmät määrät muita metalleja, kuten kromia, volframia, alumiinia ja titaania, nämä korkean suorituskyvyn seokset kestävät korkeita lämpötiloja, korroosiota ja kulumista, ja niitä käytetään turbiinilavojen valmistukseen suihkumoottoreita, kovia päin olevia koneosia, pakoputkistoja ja tynnyreitä.

Toinen tärkeä käyttö kobolttiin on kulutusta kestävissä seoksissa (esim. Vitallium), joka löytyy ortopedisistä ja hammasimplantteista sekä proteesista lonkkeistä ja polvista.

Kovametalli, jossa koboltti käytetään sitovana materiaalina, kuluttaa noin 12% koboltin kokonaismäärästä. Näihin kuuluvat sementoituneet karbidit ja timanttityökalut, joita käytetään leikkaamiseen sovelluksissa ja kaivosteollisuudessa.

Kobolttia käytetään myös kestomagneettien, kuten edellä mainittujen AlNiCo- ja samarium-koboltti-magneettien valmistamiseen. Magneteillä on 7% koboltti-metallin kysyntää ja niitä käytetään magneettisessa tallennusvälineessä, sähkömoottoreissa ja generaattoreissa.

Vaikka kobolttimetallien monissa käyttötarkoituksissa onkin, kobolttin primääriset käyttökohteet ovat kemianteollisuudessa, joka on noin puolet maailmanlaajuisesta kysynnästä. Koboltti-kemikaaleja käytetään ladattavien akkujen metalli katodeissa sekä petrokemiallisissa katalysaattoreissa, keraamisissa pigmentteissä ja lasieristeissä.

Lähteet:

_{Young, Roland S.}

_{Cobalt . New York: Reinhold Publishing Corp. 1948. Davis, Joseph R.}

_{ASM-erikoiskäsikirja: nikkeli, koboltti ja niiden seokset . ASM International: 2000. Darton Commodities Ltd:}

_{Cobalt Market Review 2009 . Seuraa Terencea Google+ -palvelussa}