КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Главная › Металлы

16.06.2020

В Саксонии с давних времен добывали цветные металлы. Частенько горняки добывали казалось бы серебряную руду, но выплавить серебро не получалось. А при плавке руда выделяла газ, от которого травились рабочие. Такую «нечистую» руду шахтеры называли «кобольд». Считалось, что злые духи подземелий (кобольды) вредят шахтерам, прячут хорошую руду и подсовывают ядовитую.

Отсюда и происхождение названия — кобальт. В этом случае никель и наш герой — родные братья. Оба получили названия от языческих горных духов.

Кто нашел «вредного духа»

История открытия проста. Георг Брандт, шведский химик и минералог (по совместительству начальник Шведского королевского монетного двора) любил мышьяк. Не в смысле гастрономическом, а как ученый.

Но в ходе исследований любимого элемента ученый нашел методы получения некоторых металлов, разработал способы получения основных кислот (серной, азотной, соляной).

А еще определил, что за вредный дух мешает добывать серебро горнякам.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

В руде имелся неизвестный раньше элемент, его Брандт назвал кобальтом. Еще химик выяснил, что соли найденного металла окрашивают стекло в восхитительный синий цвет.

Мартин Руланд, немецкий врач и алхимик, работавший при дворе императора Рудольфа II, в своем «Алхимическом лексиконе» писал:

 «Кобальт (Koboltum, Kobaltum) или коллет (Colletum) … черная, немного похожая по цвету на золу материя, которую можно ковать и лить, она не обладает металлическим блеском, и представляет собой вредную взвесь, уводящую (при плавке) вместе с дымом хорошую руду». Очевидно, здесь говорится о металлическом кобальте.

Свойства металла

Кобальт — элемент периодической таблицы Менделеева под номером 27. Его относят к металлам, он имеет белый или желтоватый серебристый цвет. Имеет синеватый или розоватый отлив.

Физические свойства металла:

  • плотность 8,9 г/см³;
  • температура плавления 1495°С;
  • кипит при 2870  градусах Цельсия;

Кобальт ферромагнетик, как и два его соседа по таблице Менделеева — железо и никель.

Рекомендуем:  КРЕМНИЙ — он нужен всем

  • Химические свойства металла обусловлены его степенями окисления — +2, +3, 0.
  • Холодная концентрированная азотная кислота пассивирует Co.
  • Щелочи реагируют с водными растворами солей, при этом образуется гидроксид Со(ОН)2.
Свойства атома
Название, символ, номер

Атомная масса
(молярная масса)

Электронная конфигурация

Радиус атома

Химические свойства
Ковалентный радиус

Радиус иона

Электроотрицательность

Электродный потенциал

Степени окисления

Энергия ионизации
(первый электрон)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

Температура плавления

Температура кипения

Уд. теплота плавления

Уд. теплота испарения

Молярная теплоёмкость

Молярный объём

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

Параметры решётки

Отношение c/a

Температура Дебая

Прочие характеристики
Теплопроводность

Номер CAS

Кобальт / Cobaltum (Co), 27
58,933194(4) а. е. м. (г/моль)
[Ar] 3d7 4s2
125 пм
116 пм
(+3e) 63 (+2e) 72 пм
1,88 (шкала Полинга)
E0(Co2+/Co) = −0,277 В
3, 2, 0, −1
 758,1 (7,86) кДж/моль (эВ)
8,9 г/см³
1768 K
3143 K
15,48 кДж/моль
389,1 кДж/моль
24,8[1] Дж/(K·моль)
6,7 см³/моль
гексагональная
a=2,505 c=4,089 Å
1,632
385 K
(300 K) 100 Вт/(м·К)
7440-48-4

Водорастворимые соли кобальта дарят воде розовый цвет. Растворенные в ацетоне, эти соли окрашивают раствор в синий цвет.

Месторождения кобальтсодержащих руд

В природе нахождение таких руд вроде не проблема. Кобальтсодержащих минералов геологи насчитывают более 130. Вопрос в том, сколько именно металла содержит руда.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Собственно кобальтовых минералов всего около 40.

  1. Скуттерит. Содержание Cо до 30%.
  2. Саффлорит-лёллингит. Кобальта в руде до 29%.
  3. Арсенопирит-аллоклазит. В ней искомого металла до 35%
  4. Кобальтин-герсдорфит с содержанием Cо до 35%.

Но в большинстве кобальтсодержащие руды металла содержат до 3%.

Детский труд на богатейших шахтах

Конго — одна из беднейших и коррумпированных стран. Зато в ее недрах находятся бесценные сокровища. Страна занимает первое место в мире по добыче кобальта (около 60%). Добычу ведут в самодельных шахтах, практически руками и молотком. Треть из работающих в шахтах дети школьного возраста. За 12-ти часовой рабочий день малолетний работник получает 3-4 доллара США.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Остальные страны обделены этим ценным ресурсом:

  • Канада — 6% мировой добычи кобальта.
  • Австралия 4 %.
  • Филиппины 4%.
  • Куба 3%.
  • Замбия 3%.
  • Россия 3%.

Получение и марки кобальта

Получение нашего героя зависит от выплавки… меди и никеля. Наш герой — побочный продукт этих производств. Делается это методами пирометаллургии, выщелачиванием с последующей алюминотермией.

Рекомендуем:  НИКЕЛЬ — «пасынок» в семье серебристых металлов

Марка кобальта Вид выпуска, содержание Co
К0 не менее 99,98% Со
виталлиум 62-65% Со
стеллита 50% Со
викаллой 52% Со
К2 не менее 98,3% Со
ПК-1у Порошок металлического кобальта, (Co не меньше 99,35%)

Выпускается в виде проволоки, слитков, полос, пластин.

Чем хорош и плох кобальт

Достоинствам нашего героя позавидуют многие металлы.

  1. Отличная жаропрочность.
  2. Высокие твердость и устойчивость к износу (даже при высоких температурах).
  3. Устойчив к размагничиванию.

Применение металла: инструменты, краски, электроника

Использование кобальта ограничено его ценой, иначе он применялся бы гораздо шире. Но в производстве инструментальных материалах металл необходим. Знаменитый советский сплав «победит» (помните, победитовые сверла) кроме кобальта содержит вольфрам.

Продукция из кобальта и его соединений — это сплавы с особыми свойствами, сердечники электромоторов и трансформаторов.

Квантовые генераторы и усилители, печатные схемы в радиоэлектронике, авиационная и космическая промышленности — везде отметился наш герой.

Такие «специальные шпионские» чернила обычному человеку не нужны. Это был повод арестовать Мату Хари.

Синий, желтый, фиолетовый…

Декорирование керамики и стекла началось еще в античные времена. Венеция с ее знаменитыми мастерами по стеклу использовала соли кобальта для окраски стеклянных изделий в глубокий синий цвет.

И не только синий. Фосфорнокислая соль имеет фиолетовый цвет; соль Фишера — желтый; сульфат кобальта ярко-розового цвета, есть соль зеленая.

Все эти соли применяют в производстве масляных красок и для росписи фарфоровых изделий.

Бесценные вазы, чаши, шкатулки эпохи Мин украшают крупнейшие музеи и редкие частные коллекции. Вся эта керамика украшена голубой росписью кобальтовых красок.

От кобальтовой пушки до домика в деревне

Изотоп 60Co — источник гамма-излучения. У него довольно широкий спектр применения:

  1. В медицине «кобальтовая пушка» для лучевой терапии опухолей.
  2. В дефектоскопах.
  3. Для уничтожения насекомых в зерне.
  4. Для стерилизации инструментов.

Рекомендуем:  ЗОЛОТО — дар или проклятие человечеству

Биологическая роль металла велика, но тут действует принцип «в капле лекарство, в ложке яд».

Наш герой — необходимый компонент витамина В-12, его недостаток вызывает болезни у людей и животных.

Препараты с кобальтом — необходимая составляющая комбикормов. Добавьте немного солей кобальта в любимый пруд, и получите хороший прирост рыбы.

Применение кобальта в электронике необходимо. Батарейки, аккумуляторы, некоторые детали электроники невозможно сделать без кобальта.

Металлический порошок используют как катализатор при синтезе бензина, производстве маргаринов и спредов.

Вперед, к электромобилю

Автомобили с ДВС морально устарели, опасны в плане экологии. В общем, пора переходить на электромобили. Мешает массовому переходу на электромобили …кобальт. Вернее, литий-ионные аккумуляторы, где этот металл нужен, причем в немалых количествах. Правда, производители аккумуляторов ищут пути к уменьшению в них содержания драгоценного металла.

Наши любимые кошки: зачем им наш герой?

Им-то он точно не нужен. Нужен их хозяевам. Дорогие наполнители для кошачьих лотков (туалетов) содержат «индикатор влажности» — цветные кусочки соли двухвалентного кобальта. Его особенность  — менять цвет с синего на розовый при увлажнении. То бишь, справила ваша кошечка малые дела в лоток, и индикаторные кусочки изменили цвет. Меняйте наполнитель.

Сплавляем металлы

В сверхлегированных никелевых сплавах наш герой занимает почетное место.

Читайте также:  КАК ОТЛИЧИТЬ САПФИР ОТ ПОДДЕЛКИ: 7 способов

Для промышленности характеристики сплавов просто блестящие. Они бывают жаропрочными, износостойкими, сверхтвердые.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Сверхтвердые стеллитовые сплавы содержат кобальт и хром.

Как легирующая добавка наш герой входит в состав быстрорежущих инструментальных сталей, но в них целое содружество металлов:

  • вольфрам 15-19%;
  • кобальт 5-13%;
  • хром 4%;
  • ванадий 1%.

Дисперсионно закаленные сплавы нержавейки применяют для изготовления приводов, клапанов и в нефтяной промышленности.

Ферромагнитные свойства металла используют в сплавах с самарием. Кобальт-самариевые магниты имеют большую магнитную силу, чем ферритовые и могут работать при высоких температурах.

Цена металла на LME

Стоимость тонны кобальта на Лондонской бирже металлов составляет 29500,0 US$ (цена указана на 27.05.2020).

Кобальт — щедрый подарок горных духов Ссылка на основную публикацию КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Кобальт. Свойства кобальта. Применение кобальта

Кобольд – злой дух из скандинавской мифологии. Жители Севера верили, что демон живет в горах и строит козни их посетителям, в частности, горнякам. Кобольд не только наносил увечья, но и губил. Особенно часто помирали плавильщики серебряных руд. Позже, ученые выяснили истинную причину смертей.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Вместе с рудами серебра в скалах Норвегии хранятся кобальтосодержащие минералы. В их состав входит мышьяк. Его летучий оксид выделяется при обжиге. Вещество токсично. Вот истинный убийца. Однако, у мышьяка уже было свое имя. Поэтому в честь Кобольда назвали связанный с ним металл. О нем и поговорим.

Химические и физические свойства кобальта

Кобальт – металл, внешне схож с железом, но темнее. Цвет элемента серебристо-белый, с розовыми или синеватыми отблесками. Разнится с железом и твердость по шкале Мооса. Показатель кобальта – 5,5 баллов. Это чуть выше среднего. У железа твердость, напротив, немногим меньше 5-ти баллов.

По температуре плавления близок к никелю. Элемент размягчается при 1494-х градусах. Кристаллическая решетка кобальта начинает меняться при нагреве до 427-ми по шкале Цельсия. Гексагональная структура преобразуется в кубическую. До 300-от градусов металл не окисляется, будь воздух сухим или влажным.

Не вступает элемент в реакции и со щелочами, разбавленными кислотами, не взаимодействует с водой. После 300-ой отметки на шкале Цельсия кобальт начинает окисляться, покрываясь желтоватой пленкой.

От температуры зависят и ферримагнитные свойства кобальта. До 1000 градусов он способен намагничиваться произвольно. Если нагрев продолжается, металл теряет это свойство. Стоит довести температуру до 3185-ти градусов, кобальт закипит. В тонкораздробленном виде элемент способен самовоспламеняться.

Достаточно лишь контакта с воздухом. Явление называется пирофорией. В каком виде на нее способен кобальт? Цвет порошка должен быть черным. Более крупные гранулы светлее и не загораются.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Основная характеристика кобальта – тягучесть. Она превышает показатели других металлов. Тягучесть сочетается с относительной хрупкостью, уступающей, к примеру, стали. Поэтому, металл с трудом куется. Ограничивает ли это применение элемента?

Применение кобальта

В чистом виде пригождается лишь радиоактивный изотоп элемента 60Со. Он служит источником излучения в дефектоскопах. Это приборы, просвечивающие металлические изделия на предмет трещин и иных недочетов в них.

Медики тоже используют радиоактивный кобальт. Сплав методов ультразвуковой диагностики, терапии тоже зиждется на инструментах, в которые добавлен 27-ой элемент таблицы Менделеева.

Нужен кобальт и металлургам. Они добавляют элемент в сплавы, чтобы сделать их жаропрочными, твердыми, подходящими для инструментальной сферы. Так, составами с кобальтом покрывают детали машин.

Повышается их сопротивляемость износу и, что важно, не требуется термической обработки. Сплавы для автостроения зовут стеллитами. Кроме кобальта в них содержится 30% хрома, а так же, кремний, вольфрам и углерод.

Сочетание никель-кобальт делает сплавы тугоплавкими и жаропрочными. Смеси применяют для связки металлических элементов при температуре до 1100 градусов Цельсия. Кроме никеля и кобальта в составы примешивают бориды и карбиды вольфрама, титана, циркония.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Дуэт железо-кобальт фигурирует в некоторых марках нержавеющей стали. Они – конструктивный материал для атомных реакторов. Чтобы сталь стала подходящей для их производства, достаточно всего 0,05% 27-го элемента.

Больше кобальта примешивают к железу при изготовлении постоянных магнитов. В качестве лигатуры в сплавы добавляют никель, медь, лантан и титан. Наилучшие магнитные свойства имеют кобальтоплатиновые соединения, но они дорогостоящи.

Кобальт купить металлурги стремятся и для производства сплавов, устойчивых к воздействию кислот. Они нужны, к примеру, для нерастворимых анодов. В них 75% 27-го элемента, 13% кремния, 7% хрома и 5% марганца. По стойкости к соляной и азотной кислотам этот сплав превосходит даже платину.

Хлорид кобальта и оксид металла нашли место в химической промышленности. Вещества служат катализаторами в процессе гидоогенизации жиров. Так называют присоединение к ненасыщенным соединениям водорода. В итоге, становятся возможными синтез бензола, производство азотной кислоты, сульфата аммония и соды.

Оксид кобальта, так же, активно используют в лакокрасочной сфере, производстве стекла и керамики. Сплавляясь с эмалью, закись металла образует силикаты и алюмосиликаты синих тонов. Наиболее известна смальта.

Это двойной силикат калия и кобальта. Фото одного из кувшинов, найденных в гробнице Тутанхамона, интересно археологам именно, как доказательство использования солей и оксидов 27-го элемента древними египтянами. Ваза расписана узорами синего цвета. Анализ показал, что в качестве красителя использован кобальт.

Добыча кобальта

От общей массы земной коры на кобальт приходятся 0,002%. Запасы не маленькие – около 7 500 тонн, но они рассеяны. Поэтому, металл добывают, как побочный продукт переработки руд никеля, меди и серебра. Вкупе с последним элементом, как сказано в предисловии, обычно, идет мышьяк.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

На непосредственно кобальтовое производство приходится всего 6%. 37% металла добывают параллельно переплавке медных руд. 57% элемента – следствие переработки никельсодержащих  пород и залежей серебра.

Чтобы выделить из них 27-ой элемент, проводят восстановление оксидов, солей и комплексных соединений кобальта. На них воздействуют углеродом, водородом. При нагревании используют метан.

Разведанных залежей кобальта должно хватить человечеству на 100 лет. С учетом океанических ресурсов, можно не испытывать дефицит элемента 2-3 столетия. На кобальт цены устанавливает Африка. В ее недрах сосредоточены 52% мировых запасов металла.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Еще 24% сокрыты в Тихоокеанском регионе. На Америку приходятся 17, а на Азию 7%. В последние годы разведаны крупные месторождения в России и Австралии. Это несколько изменило картину поставок 27-го элемента на мировой рынок.

Цена кобальта

Лондонская биржа цветных металлов. Вот где устанавливают мировые цены на кобальт. Отзывы о торгах и официальные сводки свидетельствуют, что за фунт просят около 26 000 рублей. Фунт – английская мера веса, равная 453-ем граммам. Рост стоимости 27-го элемента непрерывен начиная с 2004-го года.

С 2010-го года на Лондонской бирже начали торговать лотами по 1-ой тонне. Металл поставляется в стальных бочках по 100-500 килограммов. Весовое отклонение партии не должно превышать 2%, а содержание кобальта требуется на уровне 99,3%.

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Металл успешен не только сам по себе. В тренде и цвет 27-го элемента. Не зря выпущен, к примеру, Шевроле Кобальт. Как и самородный металл, машина окрашена в серебристо-синеватый. Благородный окрас подчеркивает европейский характер машины. В базовой комплектации за нее просят около 600 000 рублей.

В эту сумму входит подогрев передних сидений. Задние складываются. Салон тканевый, в строю стеклоподъемники. Аудиоподготовка штатная. Можно купить машину, а можно почти 27 фунтов настоящего кобальта, — кому что нужнее.

Кобальт (Co, Cobaltum)

С историей открытия кобальта связано немало легенд и преданий, в средние века люди были уверены, что здесь не обошлось без вмешательства нечистой силы. Ведь недаром название кобальт происходит от немецкого Kobolt – зловредный карлик, маленький гном, который строил всяческие козни, мешая рудокопам Саксонии заниматься добычей руды и выплавкой металла.

Читайте также:  ПОЛЕВОЙ ШПАТ: свойства, 4 разновидности, описание, характеристики и сферы применения

Некоторые руды, добытые в Саксонии, имели серебристый цвет и поначалу считались серебром. Но металл, получаемый из этих руд, давал ядовитые пары, которыми неоднократно были отравлены рудокопы (calorizator). В 1735 году химик из Швеции Георг Брандт выделил из «руды нечистой силы» металл серебристо-розоватого оттенка, который был назван кобольд.

Впоследствии название преобразовалось в известное и привычное нам.

Общая характеристика кобальта

Кобальт является элементом IX группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 27 и атомной массой 58,9332. Признанное обозначение кобальта – Co (от латинского Cobaltum).

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Нахождение в природе

Кобальт не сильно распространённый металл, скорее его можно отнести к редким, в земной коре присутствует в минимальных количествах. Насчитывается не более 30-ти минералов, в составе которых находится кобальт. Самое большое месторождение кобальта находится в Демократической Республике Конго, имеются залежи в США, Франции, Канаде и России.

Физические и химические свойства

Кобальт является твёрдым металлом серебристо-белого цвета, со слегка розоватым (реже – синим) отливом. При взаимодействии с воздухом окисление происходит при высоких температурах (300˚С и выше).

Суточная потребность в кобальте

Суточная потребность в кобальте очень невелика, обычно составляет 0,1 – 0,8 мг для здорового взрослого человека. Обычно дневную норму кобальта человек получает из пищи.

Продукты питания богатые кобальтом

Основные источники кобальта:

КОБАЛЬТ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Признаки нехватки кобальта

Признаками нехватки в организме человека кобальта являются участившиеся заболевания системы кровообращения и эндокринной. Причиной недостатка кобальта обычной служат хронические заболевания органов пищеварения (гастрит, язва двенадцатиперстной кишки).

Применение кобальта в жизни

Кобальт нашёл широкое применение в виде сплавов – в металлургической промышленности для повышения жаропрочности стали, в производстве магнитов, как состав красителей – в изготовлении стекла и керамики.

Полезные свойства кобальта и его влияние на организм

Кобальт – один из жизненно важных микроэлементов, присутствие его в организме человека обязательно.

Кобальт входит в состав витамина В12, принимает участие в синтезе ДНК и аминокислот, в расщеплении белков, жиров и углеводов.

Активно влияет на обменные процессы организма, особую роль играет в кроветворении – стимулирует рост и развитие эритроцитов. Кобальт поддерживает нормальную деятельность поджелудочной железы и регуляцию активности адреналина.

Металл кобальт

Калькулятор металлопроката С высоким эл. сопротивлением

Кобальт является износостойким жаропрочным металлом, что определяет его применение в качестве легирующей добавки к сталям и сплавам с целью улучшения их свойств, а также материала для нанесения износостойких покрытий. Помимо этого данный металл используется в постоянных магнитах благодаря высокому сопротивлению размагничиванию. На странице представлено описание данного металла: физические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Кобальт (Co) (Cobaltum) — химический элемент VIII группы в периодической системе химических элементов с атомным номером 27, твердый вязкий блестящий голубовато-серый металл, относится к тяжелым металлам. Плотность равна 8,9 г/см3, tпл.=1493 °C, tкип.=2957 °C. В земной коре содержание Co равно 4·10-3% по массе. Данный металл входит в состав более 30 минералов. К ним относятся каролит CuCo2S4, линнеит Co3S4, кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO3, смальтит СоAs2 и другие. В морской воде приблизительно (1-7)·10-10% Co.

Название металла «Кобальт» тесно связано с саксонскими рудниками, а точнее с подземным гномом Кобольдом, который там обитал по мнению саксонцев. Дело в том, что не всегда руда, принимаемая тогда за серебряную, давала при выплавке непосредственно драгоценный металл.

Данное явление, как раз, и приписывали к злым деяниям маленького гнома Кобольда. Руда, которая не давала серебра, но была по внешним признакам очень похожа на серебряную, получила название «кобольд».

Скорее всего, это были содержащие мышьяк кобальтовые минералы — кобальтин CoAsS, или сульфиды кобальта скуттерудит, сафлорит или смальтин.

В 1735 году шведский химик Георг Брандт выделил из данной руды серый со слабым розоватым оттенком неизвестный металл, который получил название «кобольд» или «Кобальт». Брандт выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет.

Свойства кобальта

Физические и механические свойства

Свойство Значение
Атомный номер 27
Атомная масса, а.е.м 58,93
Атомный диаметр, пм 250
Плотность, г/см³ 8,9
Удельная теплоемкость, Дж/(K·моль) 0,456
Теплопроводность, Вт/(м·K) 100
Температура плавления, °С 1493
Температура кипения, °С 2957
Теплота плавления, кДж/моль 15,48
Теплота испарения, кДж/моль 389,1
Молярный объем, см³/моль 6,7
Группа металлов Тяжелый металл

Химические свойства

Свойство Значение
Ковалентный радиус: 130 пм
Радиус иона: (+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность (по Полингу): 2,16
Электродный потенциал: 0
Степени окисления: 6, 5, 4, 3, 2

Марки кобальта и сплавов

Современная промышленность выпускает несколько марок данного металла.

  • К0, К1Ау, К1А, К1, К2 — металлический кобальт, содержание Co составляет не менее 99,98% для марки К0 и не менее 98,3% для К2. Указанные марки выпускаются в виде слитков, катодных листов, полос и пластин. В качестве способа производства применяется электролиз или рафинирование.
  • ПК-1у — металлический кобальт с содержанием указанного химического элемента Co не менее 99,35%. Данная марка выпускается в виде порошка, полученного с помощью электролиза.
    Достоинства:

  • обладает хорошей жаропрочностью;
  • имеет высокую износостойкость и твердость в том числе и при высоких температурах;
  • обладает высокой стойкостью к размагничиванию даже при повышенных температурах и механических нагрузках.
    Недостатки:

  • имеет высокую стоимость.

Кобальт в виде порошка используют в основном в качестве добавки к сталям. При этом повышается жаропрочность стали, улучшаются ее механические свойства (твердость и износоустойчивость при повышенных температурах). Данный металл входит в состав твердых сплавов, из которых изготовляется быстрорежущий инструмент. Один из основных компонентов твердого сплава — карбид вольфрама или титана — спекается в смеси с порошком металлического кобальта. Именно Co улучшает вязкость сплава и уменьшает его чувствительность к толчкам и ударам. Так, например, резец из суперкобальтовой стали (18% Co) оказался самым износоустойчивым и с лучшими режущими свойствами по сравнению с резцами из ванадиевой стали (0% Co) и кобальтовой стали (6% Co). Также кобальтовый сплав может использоваться для защиты от износа поверхностей деталей, подверженных большим нагрузкам. Твердый сплав способен увеличить срок службы стальной детали в 4-8 раз. Также стоит отметить магнитные свойства кобальта. Данный металл способен сохранять эти свойства после однократного намагничивания. Магниты должны иметь высокое сопротивление к размагничиванию, быть устойчивыми по отношению к температуре и вибрациям, легко поддаваться механической обработке. Добавление кобальта в стали позволяет им сохранять магнитные свойства при высоких температурах и вибрациях, а также увеличивает сопротивление размагничиванию. Так, например, японская сталь, содержащая до 60% Co, имеет большую коэрцитивную силу (сопротивление размагничиванию) и всего лишь на 2-3,5% теряет магнитные свойства при вибрациях. Магнитные сплавы на основе кобальта применяют при производстве сердечников электромоторов, трансформаторов и в других электротехнических устройствах. Стоит отметить, что кобальт также нашел применение в авиационной и космической промышленности. Кобальтовые сплавы постепенно начинают конкурировать с никелевыми, которые хорошо зарекомендовали себя и давно используются в данной отрасли промышленности. Сплавы, содержащие Co, используются в двигателях, где достигается достаточно высокая температура, в конструкциях авиационных турбин. Никелевые сплавы при высоких температурах теряют свою прочность (при температурах от 1038°С) и тем самым проигрывают кобальтовым.

Читайте также:  Гранат: магические свойства, кому подходит по знаку зодиака и значение украшений с камнем

В последнее время кобальт и его сплавы стали применяться при изготовлении ферритов, в производстве «печатных схем» в радиотехнической промышленности, при изготовлении квантовых генераторов и усилителей.

Кобальтат лития применяется в качестве высокоэффективного положительного электрода для производства литиевых аккумуляторов. Силицид кобальта отличный термоэлектрический материал и позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД.

Соединения Co, введенные в стекла при их варке, обеспечивают красивый синий (кобальтовый) цвет стеклянных изделий.

Современная промышленность выпускает разнообразную продукцию из кобальта. Наиболее распространены кобальтовый порошок, слитки и пластины. Для специальных целей также производится кобальтовая проволока.

Указанная продукция применяется в случаях, когда необходим материал, имеющий высокие показатели износостойкости и жаропрочности или высокое сопротивление размагничиванию.

Кобальт Металл | Свойства, производство и применение 2021

Кобальт — блестящий хрупкий металл, который используется для производства сильных, коррозионных и жаропрочных сплавов, постоянных магнитов и твердых металлов.

Свойства

  • Атомный символ: Co
  • Атомный номер: 27
  • Атомная масса: 58. 93 г / моль
  • Элемент Категория: Переходный металл
  • Плотность: 8. 86 г / см 3 при 20 ° C
  • Точка плавления: 2723 ° F (1495 ° C)
  • Точка кипения: 5301 ° F (2927 ° C)
  • Твердость по Мо. 5

Характеристики

Металл кобальта серебристого цвета является хрупким, имеет высокую температуру плавления и ценится за его износостойкость и способность сохранять свою прочность при высоких температурах.

Это один из трех естественных магнитных металлов (железо и никель — два других) и сохраняет свой магнетизм при более высокой температуре (2012 ° F, 1100 ° C), чем любой другой металл. Другими словами, кобальт имеет самую высокую точку Кюри всех металлов. Кобальт также обладает ценными каталитическими свойствами

История

Слово кобальт восходит к немецкому термину шестнадцатого века kobold , что означает гоблин или злой дух. Kobold использовался для описания кобальтовых руд, которые, будучи плавлеными за содержание серебра, выделяли ядовитый триоксид мышьяка.

Самое раннее применение кобальта было в соединениях, используемых для синих красителей для керамики, стекла и глазурей. Египетская и вавилонская керамика, окрашенная соединениями кобальта, может быть датирована 1450 г. до н.э.

В 1735 году шведский химик Георг Брандт первым выделил элемент из медной руды. Он продемонстрировал, что синий пигмент возник из кобальта, а не мышьяка или висмута, как первоначально считали алхимики.

После его изоляции металл кобальта оставался редким и редко использовался до 20-го века.

Вскоре после 1900 года американский автомобильный предприниматель Элвуд Хейнс разработал новый коррозионно-стойкий сплав, который он назвал стеллитом. Запатентованные в 1907 году стеллитовые сплавы содержат высокое содержание кобальта и хрома и полностью немагнитны.

Еще одним важным событием для кобальта стало создание в 1940-х годах магнитов алюминий-никель-кобальт (AlNiCo). Магниты AlNiCo были первой заменой электромагнитам. В 1970 году промышленность была преобразована еще в развитие кристаллов самария-кобальта, что обеспечивало ранее недостижимые плотности энергии магнитов.

Промышленное значение кобальта привело к тому, что в 2010 году Лондонская биржа металлов (ЛМЭ) ввела кобальтовые фьючерсные контракты.

Производство

Кобальт, естественно, встречается в никелевых несущих латеритах и ​​никель-медно-сульфидных месторождениях и, таким образом, является наиболее часто экстрагируется как побочный продукт никеля и меди. По данным Института развития кобальта, около 48% производства кобальта происходит из никелевых руд, 37% из медных руд и 15% от производства первичного кобальта.

Основными рудами кобальта являются кобальтин, эритрит, глаукодот и скуттерудит.

Технология экстракции, используемая для получения очищенного кобальтового металла, зависит от того, является ли исходный материал в виде (1) медно-кобальтовой сульфидной руды, (2) сульфидного концентрата кобальт-никель, (3) арсенидной руды или (4) никель-латеритная руда:

  1. После изготовления катодных катодов из кобальтосодержащих сульфидов меди кобальт вместе с другими примесями остается на отработанном электролите. Примеси (железо, никель, медь, цинк) удаляются, и кобальт осаждается в форме гидроксида с использованием извести. Металл кобальта затем может быть очищен от этого с помощью электролиза, прежде чем его измельчают и дегазируют для получения чистого коммерческого металла.
  2. Кобальт, содержащий руды сульфида никеля, обрабатывают с использованием процесса Шерритта, названного в честь Sherrit Gordon Mines Ltd. (теперь Sherritt International). В этом процессе сульфидный концентрат, содержащий менее 1% кобальта, подвергается выщелачиванию под высоким давлением в растворе аммиака. Как медь, так и никель удаляются последовательно по химическим процессам восстановления, оставляя только сульфиды никеля и кобальта. Выщелачивание под давлением с помощью воздуха, серной кислоты и аммиака восстанавливает больше никеля до того, как порошок кобальта добавляют в виде семян для осаждения кобальта в атмосфере газообразного водорода.
  3. Арсенидные руды обжигаются для удаления большей части оксида мышьяка. Затем руды обрабатывают хлористоводородной кислотой и хлором или серной кислотой для создания очищаемого раствора выщелачивания. Из этого кобальта извлекают путем электроочистки или карбонатного осаждения.
  4. Латеритовые руды никель-кобальта могут быть либо расплавлены, либо разделены с использованием пирометаллургических методов или гидрометаллургических методов, в которых используются растворы выщелачивания серной кислоты или аммиака.

Согласно оценкам Геологической службы США (USGS), мировое производство руд кобальта в 2010 году составляло 88 000 тонн. Крупнейшими странами-производителями кобальта в этот период были Демократическая Республика Конго (45 000 тонн), Замбия (11 000) и Китая (6, 200).

Очистка кобальта часто происходит за пределами страны, где первоначально добывается руда или кобальтовый концентрат. В 2010 году странами, производящими наибольшее количество очищенного кобальта, были Китай (33 000 тонн), Финляндия (9,300) и Замбия (5 000). Крупнейшими производителями очищенного кобальта являются OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel и Jinchuan Group.

Приложения

Суперсплавы, такие как стеллит, являются крупнейшим потребителем металла кобальта, что составляет около 20% спроса.

Эти высокоэффективные сплавы, преимущественно изготовленные из железа, кобальта и никеля, но содержащие меньшее количество других металлов, включая хром, вольфрам, алюминий и титан, устойчивы к высоким температурам, коррозии и износу и используются для изготовления лопаток турбины для реактивные двигатели, детали с жесткой облицовкой, выпускные клапаны и ружья.

Еще одно важное применение для кобальта — износостойкие сплавы (например, Vitallium), которые можно найти в ортопедических и дентальных имплантатах, а также протезы и колени.

Твердые металлы, в которых кобальт используется в качестве связующего материала, потребляют примерно 12% общего количества кобальта. К ним относятся цементированные карбиды и алмазные инструменты, которые используются для резки и горного инструмента.

Кобальт также используется для производства постоянных магнитов, таких как ранее упомянутые магниты AlNiCo и самарий-кобальт. Магниты составляют 7% от спроса на кобальтовый металл и используются в магнитных носителях записи, электродвигателях, а также генераторах.

Несмотря на многочисленные применения для кобальтового металла, основные приложения кобальта находятся в химическом секторе, на долю которого приходится около половины общего мирового спроса. Химикаты кобальта используются в металлических катодах аккумуляторных батарей, а также в нефтехимических катализаторах, керамических пигментах и ​​стеклянных обесцвечивающих устройствах.

Источники:

Молодые, Роланд С. Кобальт . Нью-Йорк: Reinhold Publishing Corp., 1948.

Davis, Joseph R. Специальное руководство ASM: никель, кобальт и их сплавы . ASM International: 2000.

Darton Commodities Ltd.: Обзор рынка кобальта 2009 .

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *