โลหะโคบอลต์ - สมบัติการผลิตและการประยุกต์ใช้

โคบอลต์เป็นโลหะที่เปราะบางและเปราะที่ใช้ในการผลิต โลหะผสมที่ แข็งแรง การกัดกร่อน และทนความร้อน แม่เหล็ก ถาวรและโลหะหนัก

คุณสมบัติ

• สัญลักษณ์อะตอม: Co
• จำนวนอะตอม: 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

ลักษณะ

โลหะโคบอลต์สีเงินเปราะมีจุดหลอมเหลวสูงและมีค่าสำหรับความต้านทานต่อการสึกหรอและความสามารถในการรักษาความ แข็งแรง ที่อุณหภูมิสูง

มันเป็นหนึ่งในสามของโลหะแม่เหล็กที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ( เหล็ก และ นิกเกิล เป็นอีกสองชนิด) และยังคงความเป็นแม่เหล็กอยู่ในอุณหภูมิที่สูงขึ้น (2012 ° F, 1100 ° C) กว่าโลหะชนิดอื่น ๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งโคบอลต์มีจุด Curie สูงสุดของโลหะทั้งหมด โคบอลต์ยังมีคุณสมบัติเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีค่า

ประวัติศาสตร์

โคบอลต์คำที่วันที่กลับไปยังศตวรรษที่สิบหกเยอรมันคำ โกเบล หมายถึงผีหรือวิญญาณชั่วร้าย Kobold ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายถึงแร่โคบอลต์ที่ในขณะที่ถูกฟอกด้วยปริมาณเงินทำให้มีสารหนูไตรออกไซด์เป็นพิษ

การใช้โคบอลต์ที่เก่าแก่ที่สุดคือสารประกอบที่ใช้สำหรับสีฟ้าสำหรับเครื่องปั้นดินเผาแก้วและเครื่องเคลือบ เครื่องปั้นดินเผาอียิปต์และบาบิโลนที่ย้อมด้วยสารประกอบโคบอลต์สามารถย้อนหลังไปถึง 1450 ปีก่อนคริสตกาล

ในปี ค.ศ. 1735 นักเคมีชาวสวีเดน Georg Brandt เป็นคนแรกที่แยกธาตุออกจากแร่ ทองแดง เขาแสดงให้เห็นว่าสีฟ้าเกิดจากโคบอลต์ไม่ใช่สารหนูหรือ บิสมัท เป็นนักเล่นแร่แปรธาตุ แต่เดิมเชื่อ

หลังจากแยกโลหะโคบอลต์ยังคงหาได้ยากและไม่ค่อยมีการใช้จนถึงศตวรรษที่ 20

หลังจากปี 1900 ผู้ประกอบการรถยนต์ชาวอเมริกันเอลวูดเฮย์เนสได้พัฒนาอัลลอยด์ป้องกันการกัดกร่อนแบบใหม่ซึ่งเขาเรียกว่า stellite อัลลอยสเตียร์เทียร์มีส่วนประกอบของโคบอลต์และโครเมียมสูง

การพัฒนาที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของโคบอลต์คือการสร้าง อลูมิเนียม - นิกเกิลโคบอลต์ (AlNiCo) ในช่วงทศวรรษที่ 1940 แม่เหล็ก AlNiCo เป็นเครื่องทดแทน electromagnets แรก ในปีพศ. 2513 อุตสาหกรรมได้รับการพัฒนาขึ้นโดยการพัฒนาตัวยึดแม่เหล็ก samarium-cobalt ซึ่งให้ความหนาแน่นของพลังงานแม่เหล็กที่ไม่สามารถบรรลุได้ก่อนหน้านี้

ความสำคัญของอุตสาหกรรมโคบอลต์ทำให้ London Metal Exchange (LME) แนะนำสัญญาซื้อขายล่วงหน้าโคบอลต์ล่วงหน้าในปีพ. ศ.

การผลิต

โคบอลต์เกิดขึ้นตามธรรมชาติในดินลูกรังนิกเกิลและเงินฝากนิกเกิล - ทองแดงซัลไฟด์ดังนั้นจึงมักได้รับการสกัดเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้จากนิกเกิลและทองแดง ตามที่สถาบันพัฒนาโคบอลต์ประมาณ 48% ของการผลิตโคบอลต์มาจากแร่นิกเกิล 37% จากแร่ทองแดงและ 15% จากการผลิตโคบอลต์หลัก

แร่หลักของโคบอลต์คือโคบอลต์เทียม erythrite glaucodot และ skutterudite

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

1. หลังจากที่มี cathode ทองแดงเกิดจากโคบอลต์ที่ประกอบด้วยซัลไฟด์ทองแดงโคบอลต์และสิ่งเจือปนอื่น ๆ จะเหลืออยู่ในอิเลคโตรไลต์ที่ใช้แล้ว สิ่งสกปรก (เหล็กนิกเกิลทองแดง สังกะสี ) ถูกกำจัดออกและโคบอลต์ถูกตกตะกอนในรูปของไฮดรอกไซด์โดยใช้มะนาว โลหะโคบอลต์สามารถถูกขัดเกลาจากการใช้ electrolysis ก่อนที่จะถูกบดและ degassed เพื่อผลิตโลหะเกรดที่บริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์

1. แร่นิกเกิลซัลไฟด์ที่มีโคบอลต์ได้รับการบำบัดด้วยกระบวนการ Sherritt ซึ่งตั้งชื่อตาม Sherrit Gordon Mines Ltd. (ปัจจุบันคือ Sherritt International) ในขั้นตอนนี้ซัลไฟด์เข้มข้นที่มีโคบอลต์น้อยกว่า 1% จะถูกชะล้างด้วยความดันที่อุณหภูมิสูงในสารละลายแอมโมเนีย ทองแดงและนิกเกิลทั้งสองถูกกำจัดออกเป็นชุด ๆ ของกระบวนการลดสารเคมีทำให้เหลือเพียงนิกเกิลและโคบอลต์ซัลไฟด์เท่านั้น การชะล้างด้วยความหนืดด้วยอากาศกรดซัลฟิวริกแอมโมเนียและการกู้คืนนิกเกิลก่อนที่จะมีการเพิ่มผงโคบอลต์เป็นเมล็ดในการตกตะกอนโคบอลต์ในบรรยากาศก๊าซไฮโดรเจน
2. แร่มีเทนถูกย่างเพื่อขจัดส่วนใหญ่ของสารหนูออกไซด์ แร่จะได้รับการบำบัดด้วยกรดไฮโดรคลอริกและคลอรีนหรือกรดกำมะถันเพื่อสร้างสารละลายที่มีความบริสุทธิ์ จากโคบอลต์นี้จะถูกกู้คืนโดย electrorefining หรือการเร่งรัดคาร์บอเนต

1. แร่นํ้าศิลาแลงนิกเกิลโคบอลต์สามารถละลายและแยกออกได้โดยใช้เทคนิคทางไพโรเมทัลอัลตราซาวด์หรือเทคนิคการบำบัดด้วยไฮโดรเจนซัลเฟตซึ่งใช้สารละลายกรดซัลฟิวริคหรือแอมโมเนีย

จากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา (USGS Survey) ปริมาณการผลิตโคบอลต์ทั่วโลกอยู่ที่ 88,000 ตันในปี 2553 ประเทศผู้ผลิตแร่โคบอลต์ที่ใหญ่ที่สุดในช่วงนั้น ได้แก่ สาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก (45,000 ตัน) แซมเบีย (11,000) และจีน (6,200 ราย) )

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

การประยุกต์ใช้งาน

Superalloys เช่น stellite เป็นผู้บริโภครายใหญ่ที่สุดของโลหะโคบอลต์คิดเป็นประมาณ 20% ของความต้องการ ส่วนใหญ่ทำจากเหล็กโคบอลต์และนิกเกิล แต่มีโลหะน้อยอื่น ๆ รวมทั้ง โครเมียม ทังสเตน อลูมิเนียมและ ไทเทเนียม โลหะผสมที่มีสมรรถนะสูงเหล่านี้ทนต่ออุณหภูมิสูงการกัดกร่อนและการสึกหรอและใช้ในการผลิตใบกังหันสำหรับ เครื่องยนต์ไอพ่นชิ้นส่วนหันหน้าไปทางแข็งวาล์วไอเสียและกระบอกปืน

การใช้โคบอลต์ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือโลหะผสมที่ทนต่อการสึกหรอ (เช่น Vitallium) ซึ่งสามารถพบได้ในศัลยกรรมกระดูกและรากฟันเทียมสะโพกเทียมและเข่าเทียม

Hardmetals ซึ่งโคบอลต์ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุที่มีผลผูกพันใช้พลังงานประมาณ 12% ของโคบอลต์ทั้งหมด เหล่านี้รวมถึง carbides ซีเมนต์และเครื่องมือเพชรที่ใช้ในการตัดการใช้งานและเครื่องมือเหมืองแร่

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

แม้ว่าจะมีการใช้โลหะโคบอลต์มาก แต่การใช้งานหลักของโคบอลต์อยู่ในภาคเคมีซึ่งคิดเป็นสัดส่วนประมาณครึ่งหนึ่งของความต้องการทั่วโลกทั้งหมด สารเคมีโคบอลต์มีการใช้ใน catodes โลหะของแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟเช่นเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาปิโตรเคมีสีเซรามิกและ decolorizers แก้ว

_{แหล่งที่มา:}

_{หนุ่มโรลันด์เอส โคบอลต์ New York: Reinhold Publishing Corp. 1948}

_{Davis, Joseph R. ASM Specialty Handbook: นิกเกิลโคบอลต์และอัลลอยด์ของพวกเขา ASM International: 2000}

_{Darton Commodities Ltd .: การทบทวนตลาดโคบอลต์ 2009}