Kobalt Metaal | Eigenschappen, productie en toepassingen

Cobalt is een glanzend, bros metaal dat gebruikt wordt om sterke, corrosie- en hittebestendige legeringen, permanente magneten en hardmetalen te produceren.

Eigenschappen

• Atoomgetal: Co
• Atoomgetal: 27
• Atoomgewicht: 58. 93g / mol
• Element Categorie: Overgangsmetaal
• Dichtheid: 8. 86g / cm ³ bij 20 ° C
• Smeltpunt: 2723 ° F (1495 ° C)
• Kookpunt: 5301 ° F (2927 ° C)
• Moh's Hardheid: 5

Kenmerken

Zilverkleurig kobalt metaal is bros, heeft een hoog smeltpunt en is gewaardeerd voor zijn slijtvastheid en het vermogen om zijn sterkte bij hoge temperaturen te behouden.

Het is een van de drie natuurlijk voorkomende magnetische metalen (ijzer en nikkel zijn de andere twee) en behoudt zijn magnetisme bij een hogere temperatuur (2012 ° F, 1100 ° C) dan elk ander metaal. Met andere woorden, kobalt heeft het hoogste Curie Point van alle metalen. Cobalt heeft ook waardevolle katalytische eigenschappen

Geschiedenis

Het woord kobalt dateert uit de zestiende-eeuwse Duitse term kobold , wat betekent goblin of kwaadaardige geest. Kobold werd gebruikt om kobaltertsen te beschrijven die, terwijl ze werden gesmolten voor hun zilvergehalte, giftig arseen trioxide afgeven.

De vroegste toepassing van kobalt was in verbindingen gebruikt voor blauwe kleurstoffen voor aardewerk, glas en glazen. Egyptisch en Babylonisch aardewerk geverfd met kobaltverbindingen kan gedateerd worden tot 1450 B. C.

In 1735 was de Zweedse chemicus Georg Brandt de eerste om het element van kopererts te isoleren. Hij toonde aan dat het blauwe pigment voortkomt uit kobalt, niet arseen of bismut als alchemisten die oorspronkelijk geloofden.

Na zijn isolatie bleef kobalt metaal zeldzaam en zelden gebruikt tot de 20ste eeuw.

Kort na 1900 ontwikkelde de Amerikaanse auto-ondernemer Elwood Haynes een nieuwe corrosiebestendige legering, die hij stelliet noemde. Gepatenteerd in 1907 bevatten stellietlegeringen hoge kobalt- en chroomgehalten en zijn ze niet magnetisch.

Een andere belangrijke ontwikkeling voor kobalt kwam in de jaren veertig bij de oprichting van aluminium-nikkel-kobalt (AlNiCo) magneten. AlNiCo magneten waren de eerste vervanging van elektromagneten. In 1970 werd de industrie verder getransformeerd door de ontwikkeling van samarium-kobaltmagneten, die voorheen onbereikbare magnetische energie-dichtheden leverden.

Het industriële belang van kobalt resulteerde in de London Metal Exchange (LME), die in 2010 kobaltcontracten voorziet.

Productie

Cobalt komt natuurlijk voor in nikkelhoudende laterieten en nikkel-kopersulfideafzettingen en is dus de meeste vaak geëxtraheerd als een bijproduct van nikkel en koper. Volgens het Cobalt Development Institute komt ongeveer 48% van de kobaltproductie af van nikkelertsen, 37% van kopererts en 15% van de primaire kobaltproductie.

De belangrijkste ertsen van kobalt zijn kobaltiet, erytrit, glaucodot en skutterudiet.

De extractietechniek die gebruikt wordt om geraffineerd kobaltmetaal te produceren hangt af van of het voedermateriaal in de vorm van (1) kobalt-kobaltsulfideerts, (2) kobaltnikkel-sulfideconcentraat, (3) arsenideerts of (4) nikkel-lateriet erts:

1. Na koperkathoden worden geproduceerd uit kobalthoudende kopersulfiden, kobalt, samen met andere onzuiverheden, overgebleven op de gebruikte elektrolyt. Onzuiverheden (ijzer, nikkel, koper, zink) worden verwijderd en kobalt wordt geprecipiteerd in zijn hydroxide vorm met behulp van kalk. Cobalt metaal kan dan hieruit worden verfijnd met behulp van elektrolyse, alvorens te worden gebroken en ontgassen om een ​​zuiver, commercieel kwaliteitsmetaal te produceren.
2. Kobalthoudende nikkel-sulfideertsen worden behandeld onder toepassing van het Sherritt-proces, genaamd Sherrit Gordon Mines Ltd. (nu Sherritt International). In dit proces wordt sulfideconcentraat die minder dan 1% kobalt bevat, bij hoge temperaturen in een ammoniakoplossing uitgelogd. Zowel koper als nikkel worden in een reeks chemische reductieprocessen verwijderd, waarbij alleen nikkel en kobaltsulfiden worden achtergelaten. Drukuitloging met lucht, zwavelzuur en ammoniak, herstelt meer nikkel voordat kobaltpoeder wordt toegevoegd als zaad om kobalt te precipiteren in een waterstofgasatmosfeer.
3. Arsenide ertsen worden geroosterd om de meeste arseenoxide te verwijderen. De erts worden dan behandeld met zoutzuur en chloor, of met zwavelzuur, om een ​​lekoplossing te creëren die gezuiverd is. Van dit kobalt wordt teruggewonnen door elektro-raffinage of carbonaat precipitatie.
4. Niercobalt-laterietertsen kunnen ofwel gesmolten en gescheiden worden met behulp van pyrometallurgische technieken of hydrometallurgische technieken, die gebruik maken van zwavelzuur- of ammoniakoplossingsoplossingen.

Volgens de ramingen van de Amerikaanse Geologische Survey (USGS), was de globale mijnproductie van kobalt 88.000 ton in 2010. De grootste kobaltertsproducerende landen in die periode waren de Democratische Republiek Congo (45.000 ton), Zambia (11, 000) en China (6, 200).

Cobaltraffinage vindt vaak plaats buiten het land waar het erts- of kobaltconcentraat oorspronkelijk geproduceerd wordt. In 2010 waren de landen die de grootste hoeveelheden geraffineerd kobalt produceren, China (33.000 ton), Finland (9, 300) en Zambia (5, 000). De grootste producenten van geraffineerd kobalt omvatten OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel en Jinchuan Group.

Toepassingen

Superlegeringen, zoals stelliet, zijn de grootste consument van kobalt metaal, goed voor ongeveer 20% van de vraag. Overwegend gemaakt van ijzer, kobalt en nikkel, maar met kleinere hoeveelheden andere metalen, waaronder chroom, wolfraam, aluminium en titanium, zijn deze hoogwaardige legeringen bestand tegen hoge temperaturen, corrosie en slijtage, en worden gebruikt voor het vervaardigen van turbine bladen voor jetmotoren, hardwerkende machineonderdelen, uitlaatkleppen en pistoolvaten.

Een ander belangrijk gebruik voor kobalt is in slijtvaste legeringen (bijvoorbeeld Vitallium), die te vinden zijn in orthopedische en tandheelkundige implantaten, evenals prosthetische heupen en knieën.

Hardmetalen, waarin kobalt wordt gebruikt als bindend materiaal, consumeren ongeveer 12% van het totale kobalt. Dit zijn onder meer gecementeerde carbides en diamantgereedschappen die worden gebruikt bij het snijden van toepassingen en mijnbouwgereedschappen.

Cobalt wordt ook gebruikt om permanente magneten te produceren, zoals de eerder genoemde AlNiCo en samarium-kobaltmagneten. Magneten staan ​​voor 7% van de vraag naar kobalt metaal en worden gebruikt in magnetische opnamemedia, elektrische motoren, alsmede generatoren.

Ondanks de vele toepassingen voor kobaltmetaal, zijn de primaire toepassingen van kobalt in de chemische sector, die voor ongeveer de helft van de totale wereldwijde vraag staat. Cobaltchemicaliën worden gebruikt in de metallische kathoden van oplaadbare batterijen, evenals in petrochemische katalysatoren, keramische pigmenten en glasafbrekers.

_Bronnen:

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

_{Davis, Joseph R. ASM Specialist Handboek: Nikkel, kobalt en hun legeringen . ASM International: 2000.}

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

_{Volg Terence op Google+}