Kõik koobaltmetallide kohta

Koobalt on läikiv, rabe metall, mida kasutatakse tugeva, korrosioon ja kuumuskindel sulamid, püsiv magnetid ja kõvad metallid.

• Aatomisümbol: Co
• Aatomiarv: 27
• Aatommass: 58,93 g / mol
• Elementide kategooria: siirdemetall
• Tihedus: 8,86 g / cm³ temperatuuril 20 ° C
• Sulamistemperatuur: 1495 ° C (2723 ° F).
• Keemispunkt: 2927 ° C (5301 ° F)
• Mohi kõvadus: 5

Hõbedase värviga koobaltmetall on rabe, sellel on kõrge sulamistemperatuur ja seda hinnatakse kulumiskindluse ja säilimisvõime tõttu tugevus kõrgel temperatuuril.

See on üks kolmest looduslikult esinevast magnetilisest metallist (rauda ja nikkel olles ülejäänud kaks) ja säilitab oma magnetilisuse kõrgemal temperatuuril (2012 ° F, 1100 ° C) kui ükski teine ​​metall. Teisisõnu on koobaltis kõigi metallide kõrgeim Curie-punkt. Koobaltil on ka väärtuslikud katalüütilised omadused

Sõna koobalt pärineb 16. sajandi saksakeelsest terminist kobold, mis tähendab peika või kurja vaimu. Kobold Kasutati seda koobaltimaakide kirjeldamisel, mis lõhnasid hõbedasisalduse järele, kuid eraldasid mürgiseid arseentrioksiide.

Varasem koobalti lisamine oli ühendites, mida kasutati siniste värvainete valmistamiseks keraamikas, klaasis ja glasuurides. Koobaltühenditega värvitud Egiptuse ja Babüloonia keraamika võib pärineda aastast 1450 B.C.

1735. aastal eraldas elemendi esimesena Rootsi keemik Georg Brandt vask maagi. Ta näitas, et sinine pigment tekkis koobaltist, mitte arseenist või vismutist, nagu alkeemikud algselt uskusid. Pärast eraldamist oli koobaltmetall haruldane ja seda kasutati kuni 20. sajandini harva.

Vahetult pärast 1900. aastat töötas Ameerika autoettevõtja Elwood Haynes välja uue korrosioonikindla sulami, mida ta nimetas stelliidiks. 1907. aastal patenteeritud stelliitsulamid sisaldavad suurt koobalti ja kroomi ning on täiesti mittemagnetilised.

Teine oluline areng koobalti jaoks oli alumiinium-nikkel-koobalt (AlNiCo) magnetide loomine 1940ndatel. AlNiCo magnetid olid elektromagnetide esimene asendaja. 1970. aastal muudeti seda tööstust samarium-koobaltmagnetite arendamise kaudu, mis andsid varem kättesaamatud magneti energiatihedused.

Koobalti tööstusliku tähtsuse tulemusel kehtestati Londoni metallibörsil (LME) 2010. aastal koobaltifutuuride lepingud.

Koobalti leidub looduslikult niklit sisaldavates lateiitides ja nikkel-vasksulfiidi ladestustes ning seetõttu ekstraheeritakse seda enamasti nikli ja vase kõrvalsaadusena. Koobalti arendusinstituudi andmetel pärineb umbes 48% koobaltitoodangust niklimaagidest, 37% vasemaagidest ja 15% esmasest koobalti tootmisest.

Koobalti peamised maagid on koobaltiit, erütritit, glaukoodot ja skutterudiit.

Rafineeritud koobaltmetalli tootmiseks kasutatav ekstraheerimismeetod sõltub sellest, kas lähteaine on vormis (1) vask-koobalt-sulfiidmaagist, (2) koobalt-nikkel-sulfiidkontsentraadist, (3) arseniidimaagist või (4) nikkel-lateriidist maagi:

1. Pärast vasekatoodide tootmist koobaltit sisaldavatest vasksulfiididest jäetakse koobalt koos muude lisanditega kasutatud elektrolüüdile. Lisandid (raud, nikkel, vask, tsink) eemaldatakse ja koobalt sadestatakse hüdroksiidi kujul lubja abil. Seejärel saab koobaltmetalli sellest elektrolüüsi abil rafineerida, seejärel peenestada ja degaseerida, et saada puhas, kaubandusliku kvaliteediga metall.
2. Koobaltit sisaldavaid nikkelsulfiidmaake töödeldakse Sherritti meetodil, mis sai nime Sherritt Gordon Mines Ltd. (nüüd Sherritt International). Selles protsessis leotatakse ammoniaagilahuses kõrgel temperatuuril vähem kui 1% koobaltit sisaldavat sulfiidkontsentraati. Nii vask kui ka nikkel eemaldatakse keemilise redutseerimise käigus, jättes alles nikli ja koobaltisulfiidid. Õhu, väävelhappe ja ammoniaagi abil leostunud rõhu all leitakse rohkem niklit enne koobalti pulbri lisamist seemneks, et koobalt sadestuda vesiniku keskkonnas.
3. Arseeni maagid röstitakse suurema osa arseenoksiidi eemaldamiseks. Seejärel töödeldakse maagid vesinikkloriidhappe ja kloori või väävelhappega, et saada puhastatud leostimislahus. Sellest saadakse koobalt elektrorefineerimise või karbonaadiga sadestamise teel.
4. Nikkel-koobalti lateriitmaagid saab sulatada ja eraldada kasutades pürometallurgilisi või hüdrometallurgilisi meetodeid, milles kasutatakse väävelhappe või ammoniaagi leostumise lahuseid.

USA geoloogiakeskuse (USGS) hinnangul oli koobalti kogukaevandus 2010. aastal 88 000 tonni. Suurimad koobaltimaagi tootvad riigid sel perioodil olid Kongo Demokraatlik Vabariik (45 000 tonni), Sambia (11 000) ja Hiina (6 200).

Koobalti rafineerimine toimub sageli väljaspool riiki, kus maagist või koobaltikontsentraati algselt toodetakse. 2010. aastal tootsid kõige rohkem rafineeritud koobaltit Hiina (33 000 tonni), Soome (9300) ja Sambia (5000). Rafineeritud koobalti suurimad tootjad on OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel ja Jinchuan Group.

Supersulamid, näiteks stelliit, on suurim koobaltmetalli tarbija, moodustades umbes 20% nõudlusest. Valdavalt valmistatud rauast, koobaltist ja niklist, kuid mis sisaldab väiksemas koguses muid metalle, sealhulgas kroom, volfram, alumiinium ja titaan, on need suure jõudlusega sulamid vastupidavad kõrgetele temperatuuridele, korrosioonile ja kulumisele ning neid kasutatakse reaktiivmootorite turbiinilabade, kõva pinnaga masinaosade, väljalaskeventiilide ja püstoli tootmiseks tünnid.

Teiseks oluliseks koobalti kasutuseks on kulumiskindlad sulamid (nt Vitallium), mida võib leida ortopeedilistest ja hambaimplantaatidest, samuti proteesidest puusade ja põlvede jaoks.

Kõvametallid, milles sideainena kasutatakse koobaltit, tarbivad umbes 12% kogu koobaltist. Nende hulka kuuluvad tsementeeritud karbiidid ja teemanttööriistad, mida kasutatakse lõikamisrakendustes ja kaevandustööriistades.

Koobalti kasutatakse ka püsimagnetite tootmiseks, nagu näiteks varem mainitud AlNiCo ja samarium-koobaltmagnetid. Magnetid moodustavad 7% koobalti metallivajadusest ja neid kasutatakse magnetilistes andmekandjates, elektrimootorites, aga ka generaatorites.

Vaatamata paljudele koobaltmetallide kasutusaladele, on koobalti peamised rakendused keemiatööstuses, mis moodustab umbes poole kogu globaalsest nõudlusest. Koobalti kemikaale kasutatakse laetavate akude metallkatoodides, samuti naftakeemilistes katalüsaatorites, keraamilistes pigmentides ja klaaside värvitustajates.

_Allikad:

_{Noor, Roland S. Koobalt. New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.}

_{Davis, Joseph R. ASMi erialane käsiraamat: nikkel, koobalt ja nende sulamid. ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd: Koobalti turu ülevaade 2009.}