Metallo cobalto | Proprietà, produzione e applicazioni

Il cobalto è un metallo lucido e fragile che viene utilizzato per produrre leghe forti, corrosive e resistenti al calore, magneti permanenti e metalli duri.

Proprietà

• Simbolo Atomico: Co
• Numero Atomico: 27
• Massa Atomica: 58. 93g / mol
• Elemento Categoria: Metallo di Transizione
• Densità: 3 ^{a 20 ° C} Punto di fusione: 2723 ° F (1495 ° C)
• Punto di ebollizione: 5301 ° C (2927 ° C)
• Durezza Moh: 5

Caratteristiche

Il metallo cobalto color argento è fragile, ha un alto punto di fusione ed è valutato per la sua resistenza all'usura e la capacità di mantenere la sua resistenza a temperature elevate.

È uno dei tre metalli magnetici naturali (il ferro e il nichel sono gli altri due) e mantiene il suo magnetismo ad una temperatura più alta (1100 ° C) rispetto a qualsiasi altro metallo. In altre parole, il cobalto ha il più alto Punto Curie di tutti i metalli. Il cobalto ha anche proprietà catalitiche preziose

La parola cobalto risale al termine tedesco tedesco del XVI secolo, che significa goblino o spirito maligno.

Kobold

è stato usato per descrivere minerali di cobalto che, pur essendo essiccati per il loro contenuto d'argento, hanno abbandonato il triossido arsenico velenoso.

La prima applicazione del cobalto era in composti utilizzati per tinte blu per ceramica, vetro e smalti. Ceramica egiziana e babilonese tinta con composti cobalto può essere risalita al 1450 B. C. Nel 1735, il chimico svedese Georg Brandt fu il primo a isolare l'elemento dal minerale di rame. Ha dimostrato che il pigmento blu è nato da cobalto, non arsenico o bismuto come alchimisti originariamente creduto. Dopo il suo isolamento, il metallo cobalto è rimasto raro e raramente utilizzato fino al 20esimo secolo. Subito dopo il 1900, l'imprenditore automobilistico americano Elwood Haynes sviluppò una nuova lega resistente alla corrosione, che egli definiva stellite. Brevettato nel 1907, le leghe di stellite contengono elevati contenuti di cobalto e cromo e sono completamente non magnetici. Un altro importante sviluppo per il cobalto è stato con la creazione di magneti di alluminio-nichel-cobalto (AlNiCo) negli anni '40. I magneti AlNiCo sono stati la prima sostituzione di elettromagneti. Nel 1970, l'industria è stata ulteriormente trasformata dallo sviluppo di magneti di samario-cobalto, che hanno fornito precedentemente non raggiungibili densità di energia magnetica.

L'importanza industriale del cobalto ha determinato il London Metal Exchange (LME) che ha introdotto contratti futures cobalto nel 2010.

Produzione

Il cobalto si verifica naturalmente in laterite di nichel e nei depositi di solfuro di nickel-rame e quindi è la maggior parte spesso estratti come sottoprodotto di nichel e rame. Secondo l'Istituto per lo sviluppo del cobalto, circa il 48% della produzione di cobalto provengono da minerali di nichel, 37% da minerali di rame e 15% dalla produzione di cobalto primario.

Le principali minerali di cobalto sono cobaltite, eritrito, glaucodoto e skutterudite.

La tecnica di estrazione utilizzata per la produzione di metallo raffinato di cobalto dipende dal fatto che il materiale di alimentazione sia sotto forma di (1) minerale di solfuro di rame-cobalto, (2) concentrato di solfuro di cobalto di nichel, (3) minerale di arsenuro o (4) minerale di nickel-laterite:

Dopo che i catodi di rame sono prodotti da solfuri di rame contenenti cobalto, il cobalto, insieme ad altre impurità, viene lasciato sull'elettrolito passato. Le impurità (ferro, nichel, rame, zinco) vengono rimosse e il cobalto viene precipitato nella sua forma idrossido utilizzando calce. Il metallo cobalto può quindi essere raffinato da questo mediante l'elettrolisi, prima di essere schiacciato e degasato per produrre un metallo puro e commerciale.

I minerali di solfuro di nickel contenenti cobalto vengono trattati utilizzando il processo Sherritt, denominato Sherrit Gordon Mines Ltd. (ora Sherritt International). In questo processo, il concentrato di solfuro contenente meno del 1% di cobalto è pressurizzato a temperature elevate in una soluzione di ammoniaca. Sia il rame che il nichel vengono rimossi in serie di processi di riduzione chimica, lasciando solo solfuri di nichel e cobalto. La perdita di pressione con l'aria, l'acido solforico e l'ammoniaca recupera più nichel prima che la polvere di cobalto venga aggiunta come seme per precipitare il cobalto in atmosfera di gas di idrogeno.

Le arene di arsenide vengono arrostite per rimuovere la maggior parte dell'ossido di arsenico. Le minerali vengono poi trattate con acido cloridrico e cloro, o con acido solforico, per creare una soluzione di lavaggio purificata. Da questo cobalto viene recuperato mediante raffinazione elettrica o precipitazione di carbonato.

I minerali laterite nichel-cobalto possono essere sciolti e separati utilizzando tecniche pirometallurgiche o tecniche idrometallurgiche che utilizzano soluzioni di lisciviazione di acido solforico o ammoniaca.

Secondo le stime degli US Geological Survey (USGS), la produzione globale di cobalto è stata di 88.000 tonnellate nel 2010. I maggiori paesi produttori di minerali di cobalto in quel periodo sono stati la Repubblica Democratica del Congo (45.000 tonnellate), lo Zambia (11, 000) e la Cina (6, 200).

La raffinazione del cobalto si svolge spesso al di fuori del paese in cui è inizialmente prodotto il minerale o il concentrato di cobalto. Nel 2010, i paesi che producono le maggiori quantità di cobalto raffinato sono stati la Cina (33.000 tonnellate), la Finlandia (9.300) e lo Zambia (5.000). I maggiori produttori di cobalto raffinato includono OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel e Jinchuan Group.

1. Applicazioni
2. Superleghe, come stellite, sono il consumatore più grande di metallo cobalto, pari a circa il 20% della domanda. Prevalentemente in ferro, cobalto e nichel, ma contenente piccole quantità di altri metalli, tra cui cromo, tungsteno, alluminio e titanio, queste leghe ad alte prestazioni sono resistenti alle alte temperature, alla corrosione e all'usura e sono utilizzate per la produzione di lame a turbina per i motori a getto, le parti di macchina rivolte a duro, le valvole di scarico e le bombe a pistola.
3. Un altro importante utilizzo per il cobalto è in leghe resistenti all'usura (ad es. Vitallium), che si possono trovare negli impianti ortopedici e dentali, nonché nei fianchi e nelle ginocchia protesiche.
4. I metalli duri, in cui il cobalto viene utilizzato come materiale legante, consumano approssimativamente il 12% del cobalto totale. Questi includono carburi cementati e utensili diamantati utilizzati per tagliare applicazioni e utensili minerari.

Il cobalto è utilizzato anche per la produzione di magneti permanenti, come i magneti AlNiCo e samarium-cobalto menzionati in precedenza. I magneti rappresentano il 7% della domanda di metallo cobalto e vengono utilizzati in supporti di registrazione magnetica, motori elettrici e generatori.

Nonostante i molti usi del metallo cobalto, le applicazioni primarie di cobalto sono nel settore chimico, che rappresenta circa la metà della domanda globale globale. Le sostanze chimiche di cobalto sono utilizzate nei catodi metallici delle batterie ricaricabili, così come nei catalizzatori petrochimici, nei pigmenti ceramici e nei decoloratori di vetro.

Fonti:

Giovani, Roland S.

Cobalto

. New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.

Davis, Joseph R.

Manuale di istruzione ASM: nichel, cobalto e loro leghe

_{. ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd.: Revisione del mercato del cobalto 2009 .}

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