Kobalt, güçlü, korozyon ve ısıya dayanıklı alaşımlar , kalıcı mıknatıslar ve sert metaller üretmek için kullanılan parlak, kırılgan bir metaldir.
Özellikleri
- Atomik Sembol: Co
- Atom Numarası: 27
- Atomik Kütle: 58.93 g / mol
- Eleman Kategorisi: Geçiş metali
- Yoğunluk: 20 ° C'de 8.86 g / cm3
- Erime Noktası: 2723 ° F (1495 ° C)
- Kaynama Noktası: 5301 ° F (2927 ° C)
- Moh Sertliği: 5
Özellikleri
Gümüş renkli kobalt metal kırılgandır, yüksek erime noktasına sahiptir ve aşınma direnci ve yüksek sıcaklıklarda mukavemetini koruyabilme özelliğine sahiptir.
Doğal olarak oluşan üç manyetik metalden biridir ( demir ve nikel diğer ikisi) ve manyetizmini başka bir metalden daha yüksek bir sıcaklıkta (2012 ° F, 1100 ° C) muhafaza eder. Başka bir deyişle, kobalt tüm metallerin en yüksek Curie Noktasına sahiptir. Kobalt ayrıca değerli katalitik özelliklere de sahiptir
Tarihçe
Kobalt sözcüğü 16. yüzyıldan kalma Alman dönemindeki kobold'a , yani goblin'e veya kötülük ruhuna dayanır. Kobold , gümüş içeriği için eritilirken zehirli arsenik trioksit verdiğini açıklayan kobalt cevherlerini tanımlamak için kullanıldı.
En erken kobalt uygulaması çanak çömlek, cam ve sırlar için mavi boyalar için kullanılan bileşiklerdeydi. Kobalt bileşikleri ile boyanmış Mısır ve Babil çanak çömlekleri M.Ö.
1735 yılında, İsveçli kimyager Georg Brandt, elementi bakır cevherinden izole eden ilk kişi oldu. Mavi pigmentin, orijinal olarak inandıkları simyacılar olarak, arsenik veya bizmut değil, kobalttan ortaya çıktığını gösterdi.
İzolasyondan sonra, kobalt metali nadir olarak kaldı ve 20. yüzyıla kadar nadiren kullanıldı.
1900'den kısa bir süre sonra, Amerikan otomotiv girişimcisi Elwood Haynes, stellite olarak adlandırdığı yeni bir korozyona dirençli alaşım geliştirdi. 1907 yılında patentlenen stellite alaşımları yüksek kobalt ve krom içeriği içerir ve tamamen manyetik değildir.
Kobalt için bir başka önemli gelişme, 1940'larda alüminyum -nikel-kobalt (AlNiCo) mıknatıslarının yaratılması ile ortaya çıktı. AlNiCo mıknatısları, elektromıknatısların yerini aldı. 1970 yılında, endüstri daha önce elde edilemeyen mıknatıs enerji yoğunlukları sağlayan samaryum-kobalt mıknatısların geliştirilmesiyle daha da dönüştü.
Kobalt'ın endüstriyel önemi, 2010 yılında Londra Metal Borsası (LME) 'nin kobalt vadeli işlem sözleşmeleri getirmesiyle sonuçlandı.
Üretim
Kobalt, nikel taşıyan lateritler ve nikel-bakır sülfid yataklarında doğal olarak oluşur ve bu nedenle çoğunlukla nikel ve bakırın bir yan ürünü olarak çıkarılır. Kobalt Kalkınma Enstitüsü'ne göre, kobalt üretiminin yaklaşık% 48'i nikel cevherlerinden,% 37'si bakır cevherlerinden ve% 15'i birincil kobalt üretiminden kaynaklanmaktadır.
Kobaltın ana cevherleri kobaltit, eritrit, glaucodot ve skutterudittir.
Rafine edilmiş kobalt metali üretmek için kullanılan ekstraksiyon tekniği, besleme materyalinin (1) bakır-kobalt sülfit cevheri, (2) kobalt-nikel sülfid konsantresi, (3) arsenide cevheri veya (4) nikel-laterit formunda olup olmamasına bağlıdır. cevher:
- Bakır katotlar kobalt içeren bakır sülfitlerden üretildikten sonra kobalt diğer safsızlıklar ile birlikte kullanılmış elektrolit üzerinde bırakılır. Kirlilikler (demir, nikel, bakır, çinko ) uzaklaştırılır ve kireç kullanılarak kobalt hidroksit formunda çökeltilir. Kobalt metali, bundan sonra, saf, ticari dereceli bir metal üretmek üzere ezilmeden ve gazdan arındırılmadan önce elektroliz kullanılarak rafine edilebilir.
- Kobalt içeren nikel sülfit cevherleri, Sherrit Gordon Mines Ltd. (şimdi Sherritt International) adı verilen Sherritt prosesi kullanılarak işlenir. Bu işlemde,% 1'den daha az kobalt içeren sülfit konsantresi, bir amonyak çözeltisinde yüksek sıcaklıklarda basınçla yıkanır. Hem nikel hem de nikel hem kimyasal indirgeme işlemlerinde hem de sadece nikel ve kobalt sülfit bırakarak çıkarılır. Hava, sülfürik asit ve amonyak ile basınç liçlenmesi, kobalt tozunun bir hidrojen gazı atmosferinde kobaltın çökeltilmesi için bir tohum olarak eklenmeden önce daha fazla nikel elde eder.
- Arsenide cevherleri arsenik oksidin çoğunluğunu çıkarmak için kavrulur. Cevherler daha sonra saflaştırılmış bir süzme çözeltisi oluşturmak için hidroklorik asit ve klor veya sülfürik asit ile işlenir. Bu kobalttan elektrofinans veya karbonat çökeltmesi ile geri kazanılır.
- Nikel-kobalt laterit cevherleri ya eritilebilir ve sülfürik asit ya da amonyaklı süzdürme çözeltileri kullanan pirometalurjik teknikler ya da hidrometalurjik teknikler kullanılarak ayrılabilir.
US Geological Survey (USGS) tahminlerine göre, küresel maden üretimi kobalt üretimi 2010 yılında 88.000 tondur. Bu dönemde en büyük kobalt cevheri üreten ülkeler Demokratik Kongo Cumhuriyeti (45.000 ton), Zambiya (11,000) ve Çin (6,200) olmuştur. ).
Kobalt arıtımı genellikle cevher veya kobalt konsantresinin başlangıçta üretildiği ülkenin dışında gerçekleşir. 2010 yılında, en fazla miktarda rafine edilmiş kobalt üreten ülkeler Çin (33.000 ton), Finlandiya (9,300) ve Zambiya (5,000) olmuştur. En büyük rafine edilmiş kobalt üreticileri arasında OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel ve Jinchuan Group bulunmaktadır.
Uygulamalar
Stellite gibi süper alaşımlar, talebin yaklaşık% 20'sini oluşturan en büyük kobalt metali tüketicidir. Ağırlıklı olarak demir, kobalt ve nikelden yapılmış, ancak krom , tungsten , alüminyum ve titanyum dahil olmak üzere daha az miktarda başka metaller içeren bu yüksek performanslı alaşımlar, yüksek sıcaklıklara, korozyona ve aşınmaya karşı dayanıklıdır ve türbin kanatları üretmek için kullanılır. jet motorları, sert bakan makine parçaları, egzoz valfleri ve tabanca varilleri.
Kobalt için bir başka önemli kullanım, ortopedik ve diş implantlarında, ayrıca protez kalça ve dizlerde bulunabilen aşınmaya dirençli alaşımlarda (örn. Vitallium) bulunmaktadır.
Kobaltın bağlayıcı bir madde olarak kullanıldığı sert metaller, toplam kobaltın yaklaşık% 12'sini tüketir. Bunlar, kesme uygulamaları ve madencilik araçlarında kullanılan çimentolu karbürler ve elmas araçları içerir.
Kobalt, daha önce sözü edilen AlNiCo ve samaryum kobalt mıknatısları gibi kalıcı mıknatıslar üretmek için de kullanılır. Mıknatıslar, kobalt metal talebinin% 7'sini oluşturur ve manyetik kayıt ortamında, elektrik motorlarında ve jeneratörlerde kullanılır.
Kobalt metalinin birçok kullanım alanına rağmen, kobalt'ın birincil uygulamaları, toplam küresel talebin yaklaşık yarısını oluşturan kimya sektöründedir. Kobalt kimyasalları, yeniden şarj edilebilir pillerin metal katotlarında ve petrokimyasal katalizörler, seramik pigmentleri ve cam renklendiricilerde kullanılmaktadır.
Kaynaklar:
Young, Roland S. Kobalt . New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.
Davis, Joseph R. ASM Özel El Kitabı: Nikel, Kobalt ve Alaşımları . ASM Uluslararası: 2000.
Darton Commodities Ltd .: Cobalt Market İnceleme 2009 .