معدن الكوبالت | الخصائص والإنتاج والتطبيقات

الكوبالت هو معدن لامع وهش يستخدم لإنتاج سبائك قوية ومقاومة للحرارة ومقاومة للحرارة، مغناطيس دائم ومعادن صلبة.

خصائص

• الرمز الذري: 999 <الرمز الذري: 27
• الكتلة الذرية: 58. 93g / مول
• إليمنت فئة: نقل المعادن
• الكثافة: 8. 86g / سم
• 3 ^{عند 20 درجة مئوية} نقطة الانصهار: 2723 ° F (1495 ° C)
• نقطة الغليان: 5301 ° F (2927 ° C)
• مو صلابة: 5

الخصائص

معدن الكوبالت ذو اللون الفضي هش، وله نقطة انصهار عالية، ومقدر لمقاومته للتهوية وقدرته على الاحتفاظ بقوته عند درجات حرارة عالية.

هو واحد من ثلاثة المعادن المغناطيسية التي تحدث بشكل طبيعي (الحديد والنيكل هي الأخرى اثنين) ويحتفظ المغناطيسية في درجة حرارة أعلى (2012 درجة فهرنهايت، 1100 درجة مئوية) من أي معدن آخر. وبعبارة أخرى، الكوبالت لديها أعلى نقطة كوري من جميع المعادن. الكوبالت له أيضا خصائص حفازة قيمة

التاريخ

تعود كلمة الكوبالت إلى المصطلح الألماني في القرن السادس عشر

كوبولد ، وهذا يعني عفريت أو روح شريرة. تم استخدام كوبولد لوصف خامات الكوبالت التي، في حين يجري صهرها لمحتواها الفضي، أعطت ثالث أكسيد الزرنيخ السام. وكان أقرب تطبيق للكوبالت في المركبات المستخدمة للأصباغ الزرقاء للفخار والزجاج، والزجاج. يمكن تأريخ الفخار المصري والبابلي المصبوغ بمركبات الكوبالت إلى عام 1450 م. ج.

في عام 1735، كان الكيميائي السويدي جورج برانت أول من عزل العنصر من خام النحاس. وأثبت أن الصباغ الأزرق نشأ من الكوبالت، وليس الزرنيخ أو البزموت كما يعتقد الكيميائيون أصلا.

بعد عزلتها، ظل معدن الكوبالت نادرا ونادرا ما يستخدم حتى القرن العشرين.

بعد فترة وجيزة من عام 1900، طور رجل الأعمال الأمريكي للسيارات إلوود هاينز سبيكة مقاومة للتآكل جديدة، والتي أشار إليها ستيليت. براءة اختراع في عام 1907، وسبائك ستيليت تحتوي على محتوى الكوبالت والكروم عالية وغير تماما غير المغناطيسية.

وجاء تطور هام آخر للكوبالت مع إنشاء مغناطيس من الألومنيوم والنيكل والكوبالت (ألنيكو) في الأربعينيات. وكانت مغناطيس النيكو أول بديل للكهرومغناطيسات. في عام 1970، وتحولت هذه الصناعة أيضا من خلال تطوير مغناطيسات الكوبالت السماريوم، والتي قدمت في السابق كثافة الطاقة المغناطيس التي لا يمكن تحقيقها.

وأدت الأهمية الصناعية للكوبالت في بورصة لندن للمعادن (لم) إلى إدخال عقود الكوبالت الآجلة في عام 2010.

الإنتاج

يحدث الكوبالت بشكل طبيعي في النيكل مع النيتروجين ورواسب كبريتيد النحاس، وبالتالي، هو الأكثر وغالبا ما يتم استخراجها كمنتج ثانوي للنيكل والنحاس. ووفقا لمعهد تنمية الكوبالت، ينشأ حوالي 48 في المائة من إنتاج الكوبالت من خامات النيكل، و 37 في المائة من خامات النحاس و 15 في المائة من إنتاج الكوبالت الأولي.

الخامات الرئيسية من الكوبالت هي الكوبالت، الإريثريت، غلاوكودوت، و سكوتيروديت.

تعتمد تقنية الاستخلاص المستخدمة في إنتاج معدن الكوبالت المكرر على ما إذا كانت مادة العلف في شكل (1) خام كبريتيد النحاس والكوبالت، (2) تركيز كبريتيد الكوبالت والنيكل، (3) خامات الزرنيخ أو (4) خام النيكل-اللاتريت:

بعد أن تنتج الكاثودات النحاس من كبريتيدات النحاس التي تحتوي على الكوبالت، الكوبالت، جنبا إلى جنب مع غيرها من الشوائب، وتترك على بالكهرباء المستهلك. يتم إزالة الشوائب (الحديد والنيكل والنحاس والزنك) ويتم عجل الكوبالت في شكل هيدروكسيد باستخدام الجير. ويمكن بعد ذلك تكرير المعادن الكوبالت من هذا باستخدام التحليل الكهربائي، قبل أن يتم سحقها وتفريغها لإنتاج معدن الصف التجاري النقي.

1. يتم التعامل مع خامات كبريتيد النيكل التي تحتوي على الكوبالت باستخدام عملية شيريت، التي سميت باسم شريت غوردون مينس Ltd. (الآن شيريت إنترناشونال). في هذه العملية، تركيز الكبريتيد التي تحتوي على أقل من 1٪ الكوبالت هو الضغط مرتشح في درجات حرارة عالية في محلول الأمونيا. كل من النحاس والنيكل على حد سواء إزالة في سلسلة من عمليات الحد من المواد الكيميائية، وترك فقط النيكل وكبريتيد الكوبالت. ضغط الرش مع الهواء وحامض الكبريتيك والأمونيا، يسترد المزيد من النيكل قبل إضافة مسحوق الكوبالت كذرة لترسب الكوبالت في جو غاز الهيدروجين.
2. يتم تفحم خامات الأرسينيد لإزالة معظم أكسيد الزرنيخ. ثم يتم التعامل مع الخامات مع حمض الهيدروكلوريك والكلور، أو مع حامض الكبريتيك، لإنشاء محلول ليتش التي يتم تنقيتها. من هذا الكوبالت يتم استردادها عن طريق التكرير الكهربائي أو هطول الكربونات.
3. يمكن أن تذوب خامات النيكل-الكوبالت اللامتريت وتفصل باستخدام تقنيات البيروميتالورجيا أو تقنيات هيدروميتالورجيكال، التي تستخدم حامض الكبريتيك أو محلول الأمونيا.
4. ووفقا لتقديرات المسح الجيولوجي الأمريكي (أوسغس)، بلغ الإنتاج العالمي من الكوبالت 88 ألف طن في عام 2010. وكانت أكبر البلدان المنتجة لخام الكوبالت خلال تلك الفترة هي جمهورية الكونغو الديمقراطية (45 ألف طن) وزامبيا (11 الف دولار) والصين (6، 200).

غالبا ما يتم تكرير الكوبالت خارج البلاد حيث يتم إنتاج مركز خام أو الكوبالت في البداية. وفي عام 2010، كانت البلدان التي تنتج أكبر كميات من الكوبالت المكرر هي الصين (000 33 طن) وفنلندا (9 300) وزامبيا (000 5). أكبر منتجي الكوبالت المكرر تشمل أوم المجموعة، شيريت الدولية، إكستراتا النيكل و جينشوان المجموعة.

التطبيقات

سوبيرالويس، مثل ستيليت، هي أكبر مستهلك للمعادن الكوبالت، وهو ما يمثل حوالي 20٪ من الطلب. في الغالب مصنوعة من الحديد والكوبالت والنيكل، ولكن تحتوي على كميات أصغر من المعادن الأخرى، بما في ذلك الكروم والتنغستن والألومنيوم، والتيتانيوم، وهذه سبائك عالية الأداء مقاومة لدرجات الحرارة العالية والتآكل وارتداء، وتستخدم لتصنيع ريش التوربينات ل محركات الطائرات النفاثة، أجزاء الماكينة الصلبة، صمامات العادم، وبراميل المسدس.

استخدام آخر مهم للكوبالت هو في سبائك مقاومة للاهتراء (e. g. فيتاليوم)، والتي يمكن العثور عليها في جراحة العظام وزراعة الأسنان، وكذلك الوركين الاصطناعية والركبتين.

هاردميتالس، حيث الكوبالت يستخدم كمواد ملزمة، تستهلك ما يقرب من 12٪ من إجمالي الكوبالت. وتشمل هذه كربيد عززت وأدوات الماس التي تستخدم في قطع التطبيقات وأدوات التعدين.

يستخدم الكوبالت أيضا لإنتاج مغناطيس دائم، مثل مغناطيس النيكو والساماريوم والكوبالت المذكورين سابقا. وتمثل المغنطيسات 7٪ من الطلب على معدن الكوبالت وتستخدم في وسائط التسجيل المغناطيسي، والمحركات الكهربائية، وكذلك المولدات الكهربائية.

على الرغم من الاستخدامات الكثيرة لمعادن الكوبالت، فإن التطبيقات الأولية للكوبالت موجودة في القطاع الكيميائي، الذي يمثل حوالي نصف إجمالي الطلب العالمي. وتستخدم الكوبالت الكيميائية في الكاثودات المعدنية من البطاريات القابلة لإعادة الشحن، وكذلك في المحفزات البتروكيماوية، وأصباغ السيراميك والزجاج ديكولوريزرز.

المصادر:

_{يانغ، رولاند S.}

_{الكوبالت . نيو يورك: رينهولد بوبليشينغ كورب. 1948. دافيس، جوزيف R.}

_{أسم كتيب التخصص: النيكل والكوبالت وسبائكها . أسم إنترناشونال: 2000. دارتون كوموديتيز Ltd.:}

_{استعراض سوق الكوبالت 2009 . اتبع تيرينس على Google+}