โคบอลต์โลหะ | คุณสมบัติการผลิตและการประยุกต์ใช้

โคบอลต์เป็นโลหะที่มันวาวและเปราะที่ใช้ในการผลิตโลหะผสมที่แข็งแรงทนทานต่อการกัดกร่อนและทนความร้อนแม่เหล็กถาวรและโลหะหนัก

คุณสมบัติ

• สัญลักษณ์อะตอม: ร่วม
• เลขอะตอม: 27
• มวลอะตอม: 58. 93g / mol
• หมวดหมู่: โลหะการเปลี่ยนผ่าน
• ความหนาแน่น: 8. 86g / cm ³ ที่ 20 ° C
• จุดหลอมเหลว: 2723 ° F (1495 ° C)
• จุดเดือด: 5301 ° F (2927 ° C)
• ความแข็งของ Moh: 5

ลักษณะของโลหะโคบอลต์สีเงินเปราะมีจุดหลอมเหลวสูงและมีค่าสำหรับความต้านทานการสึกหรอและความสามารถในการรักษาความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง

เป็นโลหะแม่เหล็กที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติสามชนิด (เหล็กและนิกเกิลเป็นอีก 2 ชนิด) และยังคงความเป็นแม่เหล็กอยู่ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น (2012 ° F, 1100 ° C) กว่าโลหะชนิดอื่น ๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งโคบอลต์มีจุด Curie สูงสุดของโลหะทั้งหมด โคบอลต์ยังมีคุณสมบัติเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีค่า

คำว่าโคบอลต์มีอายุตั้งแต่สมัยศตวรรษที่สิบหกในภาษาเยอรมันคำว่า kobold

ซึ่งหมายถึงผีผีหรือวิญญาณชั่วร้าย

Kobold

ถูกใช้เพื่ออธิบายถึงแร่โคบอลต์ที่ในขณะที่ถูกฟอกด้วยปริมาณเงินทำให้เกิดสารหนูที่เป็นพิษออกไซด์

การประยุกต์ใช้โคบอลต์ที่เก่าแก่ที่สุดคือสารประกอบสีย้อมสีฟ้าสำหรับเครื่องปั้นดินเผาแก้วและเครื่องเคลือบ เครื่องปั้นดินเผาอียิปต์และบาบิโลนที่ย้อมด้วยสารประกอบโคบอลต์สามารถย้อนไปถึง 1450 B. C ในปี ค.ศ. 1735 นักเคมีชาวสวีเดนชื่อ Georg Brandt เป็นคนแรกที่แยกธาตุออกจากแร่ทองแดง เขาแสดงให้เห็นว่าสีฟ้าเกิดจากโคบอลต์ไม่ใช่สารหนูหรือบิสมัทเป็นนักเล่นแร่แปรธาตุ แต่เดิมเชื่อ หลังจากแยกโลหะโคบอลต์ยังคงเป็นของหายากและไม่ค่อยใช้จนกระทั่งศตวรรษที่ 20 หลังจากปี 1900 ผู้ประกอบการรถยนต์ชาวอเมริกันเอลวูดเฮย์เนสได้พัฒนาอัลลอยด์ป้องกันการกัดกร่อนแบบใหม่ซึ่งเขาเรียกว่า stellite อัลลอยสเตียร์เทียร์มีส่วนประกอบของโคบอลต์และโครเมียมสูง อีกการพัฒนาที่สำคัญสำหรับโคบอลต์มาพร้อมกับการสร้างอลูมิเนียมนิกเกิลโคบอลต์ (AlNiCo) ในช่วงทศวรรษที่ 1940 แม่เหล็ก AlNiCo เป็นเครื่องทดแทน electromagnets แรก ในปีพศ. 2513 อุตสาหกรรมได้รับการพัฒนาขึ้นโดยการพัฒนาตัวแม่เหล็กแบบ samarium-cobalt ซึ่งให้ความหนาแน่นของพลังงานแม่เหล็กที่ไม่สามารถบรรลุได้ก่อนหน้านี้

ความสำคัญในอุตสาหกรรมของโคบอลต์ส่งผลให้ London Metal Exchange (LME) แนะนำสัญญาซื้อขายล่วงหน้าโคบอลต์ในปี 2010

การผลิต

โคบอลต์ที่เกิดขึ้นเองในดินลูกรังและเงินฝากนิกเกิลคอปเปอร์ซัลไฟด์และเป็นส่วนใหญ่ สกัดมักเป็นผลพลอยได้จากนิกเกิลและทองแดง ตามที่สถาบันพัฒนาโคบอลต์ประมาณ 48% ของการผลิตโคบอลต์มาจากแร่นิกเกิล 37% จากแร่ทองแดงและ 15% จากการผลิตโคบอลต์หลัก

แร่หลักของโคบอลต์ ได้แก่ โคบอลต์เทียม erythrite glaucodot และ skutterudite

เทคนิคการสกัดที่ใช้ในการผลิตโลหะโคบอลต์ที่ผ่านการกลั่นแล้วจะขึ้นอยู่กับว่าวัตถุดิบอาหารสัตว์มีอยู่ในรูปของ (1) แร่ซัลไฟด์ทองแดงโคบอลต์ (2) แร่โคบอลต์ - นิกเกิลซัลไฟด์ (3) แร่ arsenide หรือ (4) นิกเกิล - แร่ศิลาแลง:

หลังจากที่มี cathodes ทองแดงเกิดจากโคบอลต์ที่ประกอบด้วยซัลไฟด์ทองแดงโคบอลต์และสิ่งเจือปนอื่น ๆ จะเหลืออยู่ในอิเลคโตรไลต์ที่ใช้แล้ว สิ่งสกปรก (เหล็กนิกเกิลทองแดงสังกะสี) ถูกกำจัดออกและโคบอลต์ถูกตกตะกอนในรูปของไฮดรอกไซด์โดยใช้มะนาว โลหะโคบอลต์สามารถถูกขัดเกลาจากการใช้ electrolysis ก่อนที่จะถูกบดและ degassed เพื่อผลิตบริสุทธิ์โลหะเกรดเชิงพาณิชย์

โคบอลต์ที่มีแร่นิกเกิลซัลไฟด์จะผ่านกระบวนการ Sherritt ซึ่งตั้งชื่อตาม Sherrit Gordon Mines Ltd. (ปัจจุบันคือ Sherritt International) ในขั้นตอนนี้ซัลไฟด์เข้มข้นที่มีโคบอลต์น้อยกว่า 1% จะถูกชะล้างด้วยความดันที่อุณหภูมิสูงในสารละลายแอมโมเนีย ทองแดงและนิกเกิลทั้งสองถูกกำจัดออกเป็นชุด ๆ ของกระบวนการลดสารเคมีทำให้เหลือเพียงนิกเกิลและโคบอลต์ซัลไฟด์เท่านั้น การชะล้างด้วยความหนืดด้วยอากาศกรดซัลฟิวริกและแอมโมเนียช่วยฟื้นตัวนิกเกิลก่อนที่จะเติมผงโคบอลต์ลงในเมล็ดเพื่อตกตะกอนโคบอลต์ในบรรยากาศก๊าซไฮโดรเจน

แร่ arsenic ถูกย่างเพื่อขจัดส่วนใหญ่ของสารหนูออกไซด์ แร่จะได้รับการบำบัดด้วยกรดไฮโดรคลอริกและคลอรีนหรือกรดกำมะถันเพื่อสร้างสารละลายที่มีความบริสุทธิ์ จากโคบอลต์นี้จะได้รับการกู้คืนโดยการกลั่นด้วยไฟฟ้าหรือการเร่งรัดคาร์บอเนต

แร่นํ้าศิลาแลงนิกเกิลโคบอลต์สามารถละลายและแยกออกได้โดยใช้เทคนิคการหมั่นเกลือหรือเทคนิคทางอุทกสถิตซึ่งใช้กรดซัลฟิวริคหรือแอมโมเนียชะละลาย

ตามการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา (USGS) ประมาณการการผลิตโคบอลต์ทั่วโลกของเหมืองแร่คือ 88,000 ตันในปี 2553 ประเทศที่ผลิตแร่โคบอลต์ที่ใหญ่ที่สุดในช่วงนั้นคือสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก (45,000 ตัน) แซมเบีย (11, 000) และจีน (6, 200)

การกลั่นด้วยโคบอลต์มักเกิดขึ้นนอกประเทศที่มีการผลิตแร่หรือโคบอลต์ในขั้นต้น ในปี 2553 ประเทศที่ผลิตโคบอลต์ที่กลั่นมากที่สุดคือจีน (33,000 ตัน) ฟินแลนด์ (9, 300) และแซมเบีย (5,000 ราย) ผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดของโคบอลต์ที่ผ่านการกลั่น ได้แก่ OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel และ Jinchuan Group

1. การใช้งาน
2. Superalloys เช่น stellite เป็นผู้บริโภคโลหะโคบอลต์รายใหญ่ที่สุดคิดเป็นประมาณ 20% ของความต้องการ ส่วนใหญ่ทำจากเหล็กโคบอลต์และนิกเกิล แต่มีโลหะน้อยอื่น ๆ รวมทั้งโครเมียมทังสเตนอลูมิเนียมและไทเทเนียมโลหะผสมที่มีสมรรถนะสูงเหล่านี้ทนต่ออุณหภูมิสูงการกัดกร่อนและการสึกหรอและใช้ในการผลิตใบกังหันสำหรับ เครื่องยนต์ไอพ่นชิ้นส่วนหันหน้าไปทางแข็งวาล์วไอเสียและกระบอกปืน
3. การใช้โคบอลต์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอ (เช่น Vitallium) ซึ่งสามารถพบได้ในศัลยกรรมกระดูกและรากฟันเทียมสะโพกเทียมและเข่าเทียม
4. Hardmetals ซึ่งเป็นโคบอลต์ที่ใช้เป็นวัสดุยึดเกาะใช้พลังงานประมาณ 12% ของโคบอลต์ทั้งหมด เหล่านี้รวมถึง carbides ซีเมนต์และเครื่องมือเพชรที่ใช้ในการตัดการใช้งานและเครื่องมือเหมืองแร่

โคบอลต์ยังใช้ในการผลิตแม่เหล็กถาวรเช่น AlNiCo และ samarium-cobalt magnetis ที่กล่าวมาก่อน แม่เหล็กมีสัดส่วน 7% ของความต้องการโลหะโคบอลต์และใช้ในสื่อบันทึกแม่เหล็กมอเตอร์ไฟฟ้ารวมทั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

แม้จะมีการใช้โลหะโคบอลต์มาก แต่การใช้งานหลักของโคบอลต์อยู่ในภาคเคมีซึ่งคิดเป็นสัดส่วนประมาณครึ่งหนึ่งของความต้องการทั่วโลกทั้งหมด สารเคมีโคบอลต์ใช้ใน catodes โลหะของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟรวมทั้งตัวเร่งปฏิกิริยาปิโตรเคมีสีเซรามิกและ decolorizers แก้ว

ที่มา:

Young, Roland S.

Cobalt

New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.

เดวิส, Joseph R.

คู่มือพิเศษ ASM: นิกเกิลโคบอลต์และอัลลอยด์

_{ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd. : การทบทวนตลาดโคบอลต์ 2009}

_{ติดตาม Terence บน Google+}