الكوبالت معدن معدني لامع يستخدم لإنتاج السبائك القوية المقاومة للتآكل والحرارة والمغناطيس الدائم والمعادن الصلبة.
الخصائص
- الرمز الذري: Co
- العدد الذري: 27
- الكتلة الذرية: 58.93 غ / مول
- فئة العنصر: المعادن الانتقالية
- الكثافة: 8.86 غرام / سم 3 عند 20 درجة مئوية
- نقطة الانصهار: 2723 درجة فهرنهايت (1495 درجة مئوية)
- نقطة الغليان: 5301 فهرنهايت (2927 درجة مئوية)
- صلابة محمد: 5
مميزات
معدن الكوبالت الفضي الملون هش ، وله نقطة انصهار عالية ويقدر لمقاومته للتآكل والقدرة على الاحتفاظ بقوتها عند درجات الحرارة المرتفعة.
وهي واحدة من ثلاثة معادن مغناطيسية طبيعية تحدث ( الحديد والنيكل هي الأخرى) وتحتفظ بمغناطيسها عند درجة حرارة أعلى (2012 درجة فهرنهايت ، 1100 درجة مئوية) من أي معادن أخرى. وبعبارة أخرى ، يحتوي الكوبالت على أعلى نقطة كوري من جميع المعادن. يتميز الكوبالت أيضًا بخصائص تحفيزية قيّمة
التاريخ
تعود كلمة "كوبالت" إلى مصطلح " كوبولد" الألماني في القرن السادس عشر ، أي "goblin" أو "الروح الشريرة". استُخدِم كوبولد لوصف خامات الكوبالت التي ، بينما صُهرت من أجل محتواها من الفضة ، أعطت ثُلاثي أكسيد الزرنيخ السام.
كان أول تطبيق للكوبالت في مركبات تستخدم للأصباغ الزرقاء للفخار والزجاج والطلاء الزجاجي. يمكن تأريخ الفخار المصري والبابلي بمركبات الكوبالت إلى عام 1450 قبل الميلاد
في عام 1735 ، كان الكيميائي السويدي جورج براندت أول من عزل العنصر من خام النحاس . لقد أثبت أن الصبغة الزرقاء نشأت من الكوبالت ، وليس من الزرنيخ أو البزموت كما يعتقد الخيميائيون أصلاً.
بعد عزلتها ، ظل معدن الكوبالت نادرًا ونادرًا ما استخدم حتى القرن العشرين.
بعد عام 1900 بوقت قصير ، طور رجل الأعمال الأمريكي Elwood Haynes سبيكة مقاومة للتآكل جديدة ، والتي أشار إليها باسم stellite. براءة اختراع في عام 1907 ، تحتوي على سبائك السماوات عالية محتويات الكوبالت والكروم وغير المغناطيسية تماما.
تطور هام آخر للكوبالت جاء مع إنشاء مغناطيس من الألمونيوم والكوبالت (AlNiCo) في أربعينيات القرن العشرين. وكانت مغناطيسات النيكو هي أول عملية استبدال للكهرومغناطيسية. في عام 1970 ، تم تحويل هذه الصناعة بشكل أكبر من خلال تطوير مغنطيس السماريوم الكوبالت ، والذي وفر كثافة طاقة مغناطيسية غير قابلة للتحقيق.
أدت الأهمية الصناعية للكوبالت إلى قيام بورصة لندن للمعادن (LME) بإدخال العقود الآجلة للكوبالت في عام 2010.
إنتاج
يحدث الكوبالت بشكل طبيعي في الرواسب لاحتمال النيكل ورواسب كبريتيد النيكل والنحاس ، وبالتالي ، غالبا ما يتم استخلاصه كمنتج ثانوي من النيكل والنحاس. ووفقًا لمعهد تطوير الكوبالت ، فإن حوالي 48٪ من إنتاج الكوبالت ينشأ من خامات النيكل ، و 37٪ من خامات النحاس و 15٪ من إنتاج الكوبالت الأولي.
الخامات الرئيسية للكوبالت هي الكوبالت ، الإريثيت ، الجلوكودوت ، والكسكتروديت.
تعتمد تقنية الاستخراج المستخدمة في إنتاج معدن الكوبالت المكرر على ما إذا كانت مادة التغذية في شكل (1) خام كبريتيد النحاس والكوبالت ، (2) تركيز كبريت النيكل والكوبالت ، (3) خامات زرنيخيد أو (4) نيكل -تيريت خام:
- بعد إنتاج كاثودات النحاس من كبريتات النحاس المحتوية على الكوبالت ، يتم ترك الكوبالت ، جنبا إلى جنب مع الشوائب الأخرى ، على المنحل بالكهرباء المستهلك. تتم إزالة الشوائب (الحديد والنيكل والنحاس والزنك ) ويتم ترسيب الكوبالت في شكل هيدروكسيدها باستخدام الجير. ويمكن بعد ذلك تكرير معدن الكوبالت من هذا باستخدام التحليل الكهربائي ، قبل أن يتم سحقه وتفريغه لإنتاج معدن الصف التجاري النقي.
- يتم التعامل مع خامات كبريتيد النيكل المحتوية على الكوبالت باستخدام عملية Sherritt ، والتي سميت بعد Sherrit Gordon Mines Ltd. (الآن Sherritt International). في هذه العملية ، يكون تركيز الكبريتيد المحتوي على أقل من 1٪ من الكوبالت هو الضغط المرشح عند درجات الحرارة العالية في محلول الأمونيا. تتم إزالة كل من النحاس والنيكل في سلسلة من عمليات الحد من المواد الكيميائية ، تاركين فقط نيكل وكوبالت الكبريت. يستعيد النضاح بالضغط مع الهواء وحمض الكبريتيك والأمونيا المزيد من النيكل قبل إضافة مسحوق الكوبالت كبذرة لترسيب الكوبالت في جو غاز الهيدروجين.
- يتم تحميص خامات الزرنيخ لإزالة معظم أكسيد الزرنيخ. ثم تعامل الخامات مع حمض الهيدروكلوريك والكلور ، أو مع حامض الكبريتيك ، لإنشاء حل الترطيب الذي يتم تنقيته. من هذا الكوبالت يتم استرداده عن طريق الترسيب الكهربائي أو ترسيب الكربونات.
- يمكن إما صهر وختم خام الإكسترليت النيكل والكوبالت باستخدام تقنيات استخلاص المعادن بالفلور أو تقنيات استخلاص المعادن ، التي تستخدم محاليل حمض الكبريتيك أو الأمونيا.
ووفقًا لتقديرات هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) ، بلغ الإنتاج العالمي من إنتاج الكوبالت 88،000 طن في عام 2010. وكانت أكبر الدول المنتجة لخام الكوبالت خلال تلك الفترة هي جمهورية الكونغو الديمقراطية (45،000 طن) وزامبيا (11،000) والصين (6،200). ).
يحدث تكرير الكوبالت في كثير من الأحيان خارج البلد حيث ينتج المركز الخام أو تركيز الكوبالت في البداية. في عام 2010 ، كانت البلدان التي تنتج أكبر كميات من الكوبالت المكرر هي الصين (33،000 طن) وفنلندا (9،300) وزامبيا (5000). أكبر منتجي الكوبالت المكرر هم OM Group و Sherritt International و Xstrata Nickel و Jinchuan Group.
تطبيقات
تعتبر السماكة الفائقة ، مثل الساتل ، أكبر مستهلك لمعدن الكوبالت ، وهو ما يمثل حوالي 20٪ من الطلب. تتكون هذه السبائك عالية الأداء من الحديد والكوبالت والنيكل ، ولكنها تحتوي على كميات أصغر من المعادن الأخرى ، بما في ذلك الكروم والتنجستن والألمنيوم والتيتانيوم ، وهي مقاومة لدرجات الحرارة العالية والتآكل والتآكل ، وتستخدم في تصنيع ريش التوربينات. المحركات النفاثة وقطع غيار الماكينة التي تواجه الأجزاء الصلبة وصمامات العادم وبراميل البندقية.
ومن الاستخدامات المهمة الأخرى للكوبالت في السبائك المقاومة للتآكل (على سبيل المثال Vitallium) ، والتي يمكن العثور عليها في زراعة الأسنان والعظام ، وكذلك الوركين والركبتين الاصطناعية.
تستهلك المعادن الصلبة ، التي يستخدم فيها الكوبالت كمواد ملزمة ، حوالي 12٪ من إجمالي الكوبالت. وتشمل هذه الأدوات الكروماتية والأدوات الماسية المستخدمة في قطع الأدوات وأدوات التعدين.
ويستخدم الكوبالت أيضاً في إنتاج مغناطيس دائم ، مثل مغناطيسات AlNiCo و samarium-cobalt التي سبق ذكرها. تمثل المغناطيس نسبة 7٪ من الطلب على معدن الكوبالت وتستخدم في وسائط التسجيل المغناطيسي والمحركات الكهربائية والمولدات.
على الرغم من الاستخدامات العديدة لمعدن الكوبالت ، فإن تطبيقات كوبالت الرئيسية في قطاع الكيماويات ، والتي تمثل حوالي نصف إجمالي الطلب العالمي. تستخدم المواد الكوبالتية في الكاثود المعدني للبطاريات القابلة لإعادة الشحن ، وكذلك في المحفزات البتروكيميائية ، والأصباغ الخزفية ، والزجاجات المزيلات.
مصادر:
يونغ ، رولاند س. كوبالت . نيويورك: Reinhold Publishing Corp. 1948.
Davis، Joseph R. ASM Special Handbook: Nickel، Cobalt، and Alloys . ASM الدولية: 2000.
Darton Commodities Ltd .: Cobalt Market Review 2009 .