קובלט מתכת - מאפיינים, ייצור, יישומים

קובלט הוא מתכת מבריקה, שבירה המשמש לייצור סגסוגות חוזק חזק, קורוזיה וחום, מגנטים קבועים ומתכות קשות.

נכסים

• סמל אטומי: Co
• מספר אטומי: 27
• מיסה אטומית: 58.93 ג '/ מול
• אלמנט קטגוריה: מתכת מעבר
• צפיפות: 8.86g / cm ³ ב 20 ° C
• נקודת התכה: 2723 ° F (1495 ° C)
• נקודת רתיחה: 5301 ° F (2927 ° C)
• קשיותו של מוחמד: 5

מאפיינים

מתכת בצבע כסף קובלט הוא שביר, יש נקודת התכה גבוהה מוערך ללבוש ההתנגדות שלה ואת היכולת לשמור על כוחה בטמפרטורות גבוהות.

זהו אחד משלושת המתכות המגנטיות באופן טבעי ( ברזל וניקל הוא שני האחרים) ושומר על המגנטיות שלו בטמפרטורה גבוהה יותר (2012 ° F, 1100 ° C) מאשר כל מתכת אחרת. במילים אחרות, קובלט יש את הנקודה הגבוהה ביותר של Curie של כל המתכות. קובלט יש גם תכונות קטליטי יקר

הִיסטוֹרִיָה

המילה קובלט מתוארכת למילה הקובולד הגרמנית של המאה השש-עשרה, כלומר גובלין, או רוח רעה. קובולד שימש לתיאור עפרות קובלט, שבעודן נמסו על תכולתן הכסופה, נתנו לו חמצן ארסי.

היישום המוקדם ביותר של קובלט היה תרכובות המשמשים צבעים כחולים עבור כלי חרס, זכוכית, ו glazes. כלי חרס מצריים ובבלי צבועים בתרכובות קובלט ניתנים לתאריכים משנת 1450 לפנה"ס

בשנת 1735, הכימאי השוודי גיאורג ברנדט היה הראשון לבודד את האלמנט של עפרות נחושת . הוא הראה שהפיגמנט הכחול נבע מקובלט, לא ארסן או ביסמוט כפי שחשבו האלכימאים.

לאחר הבידוד שלה, מתכת קובלט נשאר נדיר ורק לעתים רחוקות השתמשו עד המאה ה -20.

זמן קצר לאחר 1900, יזם הרכב האמריקאי אלווד היינס פיתח סגסוגת חדשה בפני קורוזיה, שהוא כינה stellite. פטנט בשנת 1907, סגסוגות stellite מכילים קובלט גבוהה תוכן כרום והם לגמרי לא מגנטי.

התפתחות משמעותית נוספת עבור קובלט הגיע עם יצירת מגנטים אלומיניום ניקל קובלט (AlNiCo) בשנות ה -40. מגנטים AlNiCo היו החלפה הראשונה אלקטרומגנטים. בשנת 1970, הענף השתנה עוד יותר על ידי פיתוח של מגנטים samarium-cobalt, אשר סיפק בעבר unstievable אנרגיה צפיפות מגנט.

חשיבות תעשייתית של קובלט הביא בלונדון מתכת Exchange (LME) מציגה חוזים עתידיים קובלט בשנת 2010.

הפקה

קובלט מתרחש באופן טבעי ניטלים נושאות ניקל ופיקדונות נחושת ניקל ניקל, ולכן, הוא לעתים קרובות חילוץ כמו תוצר לוואי של ניקל ונחושת. לדברי קובלט פיתוח המכון, כ 48% של ייצור קובלט שמקורה עפרות ניקל, 37% מן עפרות נחושת ו 15% מן הייצור קובלט העיקרי.

עפרות העיקריות של קובלט הם cobaltite, erythrite, glaucodot, ו skutterudite.

טכניקת החילוץ המשמשת לייצור מתכת קובלט מזוקקת תלויה בשאלה האם חומר הזנה הוא בצורת (1) עפרות נחושת קובלט גופרית, (2) קובלט ניקל גופרתי להתרכז, (3) עפרות ארסניד או (4) ניקל בֶּצֶר:

1. לאחר cathodes נחושת מיוצרים קובלט המכילים גופרית נחושת, קובלט, יחד עם זיהומים אחרים, נשארים על אלקטרוליט בילה. זיהומים (ברזל, ניקל, נחושת, אבץ ) מוסרים קובלט הוא זירז בצורת hydroxide שלה באמצעות סיד. מתכת קובלט אז יכול להיות מעודן מזה באמצעות אלקטרוליזה, לפני שנמחץ degassed לייצר טהור, מתכת כיתה מסחרי.

1. קובלט המכיל עפרות ניקל גופרית מטופלים באמצעות תהליך שריט, על שמו של שריט גורדון מכרות בע"מ (עכשיו שריט הבינלאומי). בתהליך זה, התרכובת גופרית המכיל פחות מ 1% קובלט הוא הלחץ leached בטמפרטורות גבוהות של פתרון אמוניה. הן נחושת ניקל הן הסיר בסדרה של תהליכי הפחתת כימיים, משאירים רק ניקל וגופרית קובלט. שטיפת לחץ עם אוויר, חומצה גופרתית, אמוניה משחזרת יותר ניקל לפני אבקת קובלט הוא הוסיף כמו זרע כדי לזרז קובלט באווירה גז מימן.
2. Arsenide עפרות הם קלויים כדי להסיר את רוב תחמוצת ארסן. עפרות מטופלים אז עם חומצה הידרוכלורית ו כלור, או עם חומצה גופרתית, כדי ליצור פתרון ליץ כי הוא מטוהרים. מתוך קובלט זה הוא התאושש על ידי electrorefining או משקעים קרבונט.

1. ניקל קובלט עפרות עפרה יכול להיות מותך ומופרדים באמצעות טכניקות pyrometallurgical או טכניקות hydrometallurgical, אשר משתמשים חומצה גופרתית או פתרונות אמוניה ליץ '.

על פי סקר הגיאולוגי האמריקאי (USGS), הייצור העולמי של קובלט היה 88,000 טון בשנת 2010. עפרות קובלט הגדולות לייצר באותה תקופה היו הרפובליקה הדמוקרטית של קונגו (45,000 טון), זמביה (11,000) וסין (6,200 ).

זיקוק קובלט לעתים קרובות מתרחש מחוץ למדינה שבה עפרות או קובלט להתרכז מיוצר בתחילה. בשנת 2010, המדינות המייצרות את הכמויות הגדולות ביותר של קובלט מזוקק היו סין (33,000 טון), פינלנד (9,300) ו זמביה (5,000). היצרנים הגדולים של קובלט מזוקק כוללים OM הקבוצה, שריט הבינלאומי, Xstrata ניקל ו Jinchuan הקבוצה.

יישומים

Superalloys, כגון stellite, הם הצרכן הגדול ביותר של מתכת קובלט, חשבונאות עבור כ 20% של הביקוש. רובם עשויים ברזל, קובלט וניקל, אך מכילים כמויות קטנות יותר של מתכות אחרות, כולל כרום , טונגסטן , אלומיניום, טיטניום , אלה סגסוגות ביצועים גבוהים עמידים לטמפרטורות גבוהות, קורוזיה ללבוש, והם משמשים לייצור להבים טורבינה עבור מנועי סילון, חלקי מכונות קשיחים, שסתומי פליטה וחביתות.

עוד שימוש חשוב עבור קובלט הוא ללבוש עמידים סגסוגות (למשל ויטאליום), אשר ניתן למצוא אורתופדי שיניים שתלים, כמו גם ירכיים תותבים וברכיים.

Hardmetals, שבו קובלט משמש כחומר מחייב, צורכים בערך 12% מכלל קובלט. אלה כוללים קרביד מבודדים וכלים יהלומים המשמשים חיתוך יישומים וכלי מכרות.

קובלט משמש גם לייצור מגנטים קבועים, כגון AlNiCo שהוזכרו לעיל, מגנט קוביות סאמריום. מגנטים חשבון עבור 7% של הביקוש מתכת קובלט משמשים מדיה הקלטה מגנטית, מנועים חשמליים, כמו גם גנרטורים.

למרות שימושים רבים עבור מתכת קובלט, היישומים העיקריים של קובלט הם במגזר הכימי, המהווה כמחצית מכלל הביקוש העולמי. כימיקלים קובלט משמשים cathodes מתכתי של סוללות נטענות, כמו גם זרזים פטרוכימיים, פיגמנטים קרמיים, decolorizers זכוכית.

_{מקורות:}

_{יאנג, רולנד ס. קובלט . ניו יורק: הוצאת ריינהולד 1948.}

_{דייוויס, ג 'וזף ר ASM מיוחדים מדריך: ניקל, קובלט, ואת סגסוגותיהם . ASM הבינלאומי: 2000.}

_{Darton סחורות בע"מ: סקירת שוק קובלט 2009 .}