Kobalt Metal | Özellikleri, Üretimi ve Uygulamaları

Kobalt güçlü, korozyona ve ısıya dayanıklı alaşımlar, daimi mıknatıslar ve sert metaller üretmek için kullanılan parlak, kırılgan bir metaldir.

Özellikler

• Atomik Sembol: Co
• Atom Numarası: 27
• Atom Kütlesi: 58.93g / mol
• Element Kategorisi: Geçiş metali
• Yoğunluk: 8.86g / cm ³ 20 ° C
• Erime Noktası: 2723 ° F
• Kaynama Noktası: 5301 ° F (2927 ° C)
• Moh's Sertliği: 5

Özellikleri

Gümüş renkli kobalt metal gevrektir, yüksek bir erime noktasına sahiptir ve aşınma direnci ve yüksek sıcaklıktaki mukavemetini korumak için değerlidir.

Doğal olarak bulunan üç manyetik metalden biridir (diğer iki demir ve nikel) ve manyetizmasını diğer metallerden daha yüksek bir sıcaklıkta (2012 ° F, 1100 ° C) korur. Diğer bir deyişle, kobalt, tüm metallerin en yüksek Curie Point'ine sahiptir. Kobalt ayrıca değerli katalitik özelliklere sahiptir

Tarihçe

Kobalt sözcüğü, on dokuzuncu yüzyıl Almanca terimine dayanıyor; kobold , yani goblin veya kötü ruh anlamına geliyor. Kobalt , gümüş içeriği için ergitilen halde zehirli arsenik trioksitten çıkan kobalt cevherlerini tanımlamak için kullanıldı.

Kobaltın en erken uygulanması seramik, cam ve sırlar için mavi boyalarda kullanılan bileşiklerdendi. Kobalt bileşikleriyle boyanmış Mısır ve Babil seramiği, 1450 B'ye tarihlendirilebilir. C.

1735 yılında, İsveçli kimyager Georg Brandt, elementi bakır cevherinden ayıran ilk kişi oldu. Mavi pigmentin, simyagerlerin ilk inandığı gibi, arsenik veya bizmustan değil, kobalttan kaynaklandığını gösterdi.

İzolasyondan sonra, kobalt metal nadir olarak kaldı ve 20. yüzyıla kadar nadiren kullanıldı.

1900'ün hemen sonrasında, Amerikan otomotiv müteşebbisi Elwood Haynes, stellite olarak anılacak olan yeni bir korozyona dayanıklı alaşım geliştirdi. 1907'de patentli olan stellite alaşımları, yüksek kobalt ve krom içeriği içerir ve tamamen manyetik değildir.

Kobalt için bir diğer önemli gelişme, 1940'larda alüminyum-nikel-kobalt (AlNiCo) mıknatısların oluşturulması ile geldi. Elektromıknatısların ilk değiştirilmesi için AlNiCo mıknatıslar vardı. 1970'de, sanayi, daha önce ulaşılamaz mıknatıs enerji yoğunlukları sağlayan samaryum-kobalt mıknatıslarının geliştirilmesi ile daha da değişti.

Kobaltın endüstriyel önemi, London Metal Exchange'de (LME) 2010'da kobalt vadeli işlem sözleşmeleri getirdi.

Üretim

Kobalt doğal olarak nikel içeren lateritlerde ve nikel-bakır sülfit yataklarında görülür ve bu nedenle sıklıkla nikel ve bakırın bir yan ürünü olarak elde edilir. Kobalt Kalkınma Enstitüsüne göre, kobalt üretiminin% 48'i nikel cevherlerinden,% 37'si bakır cevherlerinden ve% 15'i birincil kobalt üretiminden kaynaklanmaktadır.

Kobaltın ana cevheri kobaltit, eritrit, glokodot ve skutterudittir. Rafine kobalt metali üretmek için kullanılan ekstraksiyon tekniği, besleme maddesinin (1) bakır-kobalt sülfid cevheri, (2) kobalt-nikel sülfid konsantresi, (3) arsenür cevheri veya (4) nikel-laterit cevheri:

Bakır katotları kobalt içeren bakır sülfürlerden üretildikten sonra, kobalt ve diğer safsızlıklar harcanmış elektrolit üzerinde kalır. Saflar (demir, nikel, bakır, çinko) uzaklaştırılır ve kobalt, kireci kullanarak hidroksit formunda çökeltilir. Kobalt metal daha sonra, ezilmiş ve gazı giderilmiş saf, ticari sınıf metal üretmek için önce elektroliz kullanarak rafine edilebilir.

1. Kobalt içeren nikel sülfid cevherleri Sherritt prosesi ile, Sherrit Gordon Mines Ltd.'den (şimdi Sherritt International) sonra işlenir. Bu işlemde,% 1'den az kobalt içeren sülfid konsantresi bir amonyak çözeltisi içinde yüksek sıcaklıklarda basınçlı süzdürme işlemidir. Hem bakır hem de nikel, kimyasal indirgeme süreçleri dizisinden kaldırılır ve sadece nikel ve kobalt sülfid bırakılır. Hava, sülfürik asit ve amonyak ile yapılan basınçlı sızıntı, bir hidrojen gazı atmosferinde kobaltın çökelmesi için tohum olarak kobalt tozu ilave edilmeden önce daha fazla nikel elde eder.
2. Arsenit cevheri, arsenik oksitin çoğunun kavrulması için kavrulur. Ardından, cevher arındırılmış bir sızıntı çözeltisi oluşturmak için hidroklorik asit ve klor ile veya sülfürik asit ile muamele edilir. Bu kobalttan elektro rafine etme veya karbonat çökeltme yöntemiyle geri kazanılacaktır.
3. Nikel-kobalt laterit cevheri pirometalurjik teknikler veya sülfürik asit veya amonyak sızıntı solüsyonları kullanan hidrometalurjik teknikler kullanılarak eritilir veya ayrılabilir.
4. US Geological Survey (USGS) tahminlerine göre, 2010 yılında kobaltın küresel mayın üretimi 88 000 tondur. Bu dönemde en büyük kobalt cevheri üreten ülkeler Kongo Demokratik Cumhuriyeti (45 000 ton), Zambiya'dır (11 000) ve Çin (6, 200).

Kobalt rafine etme, sıklıkla cevher veya kobalt konsantresinin başlangıçta üretildiği ülke dışında yapılır. 2010 yılında en fazla rafine kobalt üreten ülkeler Çin (33 000 ton), Finlandiya (9.300) ve Zambiya'dır (5.000). Rafine kobaltın en büyük üreticileri OM Grubu, Sherritt International, Xstrata Nikel ve Jinchuan Grubu'dur.

Uygulamalar

Stellite gibi süper alaşımlar, talebin yaklaşık% 20'sini oluşturan kobalt metalinin en büyük tüketicisidir. Ağırlıklı olarak demir, kobalt ve nikelden yapılmış ancak krom, tungsten, alüminyum ve titanyum dahil olmak üzere daha az miktarda metal içeren bu yüksek performanslı alaşımlar, yüksek sıcaklıklara, paslanmaya ve yıpranmaya karşı dayanıklıdır ve jet motorları, sert kaplama makine parçaları, egzoz supapları ve tabancalar.

Kobalt için bir diğer önemli kullanım, protez kalçaların ve dizlerin yanı sıra ortopedik ve diş implantlarında bulunan aşınmaya dirençli alaşımlar (örn. Vitallium) 'dır.

Kobaltın bağlayıcı malzeme olarak kullanıldığı sert metaller, toplam kobaltın kabaca% 12'sini tüketirler. Bunlara, kesme uygulamalarında ve madencilik aletlerinde kullanılan semente karbürler ve elmas aletleri dahildir.

Kobalt, daha önce bahsedilen AlNiCo ve samaryum-kobalt mıknatısları gibi daimi mıknatısların üretilmesi için de kullanılır. Kobalt metal talebinin% 7'sini oluşturan mıknatıslar, manyetik kayıt ortamında, elektrik motorlarında ve jeneratörlerde kullanılır.

Kobalt metalinin pek çok kullanımına rağmen, kobaltın ana uygulamaları, toplam küresel talebin yaklaşık yarısını oluşturan kimya sektöründedir. Kobalt kimyasalları, şarj edilebilir pillerin metal katotlarında olduğu gibi, petrokimyasal katalizörler, seramik pigmentler ve cam renk gidericilerde de kullanılır.

Kaynaklar:

_{Genç, Roland S.}

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

_{ASM Özel El Kitabı: Nikel, Kobalt ve Alaşımları . ASM International: 2000. Darton Emtialar Ltd .:}

_{Kobalt Piyasası İncelemesi 2009 . Google + 'da Terence izleyin}