Il cobalto è un metallo lucido e fragile che viene utilizzato per produrre leghe resistenti alla corrosione e al calore, magneti permanenti e metalli duri.
Proprietà
- Simbolo atomico: Co
- Numero atomico: 27
- Massa atomica: 58,93 g / mol
- Elemento Categoria: metallo di transizione
- Densità: 8,86 g / cm 3 a 20 ° C
- Punto di fusione: 2723 ° F (1495 ° C)
- Punto di ebollizione: 5301 ° F (2927 ° C)
- Durezza di Moh: 5
caratteristiche
Il metallo color cobalto color argento è fragile, ha un alto punto di fusione ed è apprezzato per la sua resistenza all'usura e la capacità di mantenere la sua resistenza alle alte temperature.
È uno dei tre metalli magnetici presenti in natura ( ferro e nichel sono gli altri due) e mantiene il suo magnetismo a una temperatura più elevata (2012 ° F, 1100 ° C) rispetto a qualsiasi altro metallo. In altre parole, il cobalto ha il punto più alto di tutti i metalli. Il cobalto ha anche proprietà catalitiche preziose
Storia
La parola cobalto risale al termine tedesco del coboldo del sedicesimo secolo, che significa goblin o spirito malvagio. Il coboldo era usato per descrivere i minerali di cobalto che, mentre venivano fusi per il loro contenuto d'argento, emettevano il triossido di arsenico velenoso.
La prima applicazione del cobalto era in composti usati per i coloranti blu per ceramica, vetro e smalti. Le ceramiche egiziane e babilonesi tinte con composti di cobalto possono essere datate al 1450 aC
Nel 1735, il chimico svedese Georg Brandt fu il primo a isolare l'elemento dal minerale di rame . Dimostrò che il pigmento blu proveniva dal cobalto, non dall'arsenico o dal bismuto come gli alchimisti credevano originariamente.
Dopo il suo isolamento, il metallo cobalto è rimasto raro e usato raramente fino al 20 ° secolo.
Poco dopo il 1900, l'imprenditore automobilistico americano Elwood Haynes sviluppò una nuova lega resistente alla corrosione, che chiamò stellite. Brevettato nel 1907, le leghe di stellite contengono alti contenuti di cobalto e cromo e sono completamente non magnetiche.
Un altro sviluppo significativo per il cobalto è venuto con la creazione di magneti in alluminio -nichel-cobalto (AlNiCo) negli anni '40. I magneti AlNiCo sono stati la prima sostituzione di elettromagneti. Nel 1970, l'industria fu ulteriormente trasformata dallo sviluppo di magneti samario-cobalto, che fornivano densità di energia magnetica precedentemente irraggiungibili.
L'importanza industriale del cobalto ha portato il London Metal Exchange (LME) a introdurre contratti future sul cobalto nel 2010.
Produzione
Il cobalto si trova naturalmente nelle laterite con nichel e nei depositi di solfuro di nichel-rame e, quindi, viene spesso estratto come sottoprodotto di nichel e rame. Secondo il Cobalt Development Institute, circa il 48% della produzione di cobalto proviene da minerali di nichel, il 37% da minerali di rame e il 15% dalla produzione di cobalto primario.
I minerali principali di cobalto sono cobaltite, erythrite, glaucodot e skutterudite.
La tecnica di estrazione utilizzata per produrre metallo raffinato di cobalto dipende dal fatto che il materiale di alimentazione sia sotto forma di (1) minerale di rame-cobalto solfuro, (2) concentrato di solfuro di cobalto-nichel, (3) minerale di arsenide o (4) nichel-laterite minerale:
- Dopo che i catodi di rame sono stati prodotti da solfuri di rame contenenti cobalto, il cobalto, insieme ad altre impurità, viene lasciato sull'elettrolita esaurito. Le impurità (ferro, nichel, rame, zinco ) vengono rimosse e il cobalto viene precipitato nella sua forma idrossido usando calce. Il metallo di cobalto può quindi essere raffinato da questo utilizzando l'elettrolisi, prima di essere frantumato e degassato per produrre un metallo di qualità commerciale puro.
- I minerali di solfuro di nichel contenenti cobalto sono trattati utilizzando il processo Sherritt, dal nome di Sherrit Gordon Mines Ltd. (ora Sherritt International). In questo processo, il concentrato di solfuro contenente meno dell'1% di cobalto viene sottoposto a lisciviazione a pressione ad alte temperature in una soluzione di ammoniaca. Sia il rame che il nichel vengono entrambi rimossi in una serie di processi di riduzione chimica, lasciando solo nichel e solfuri di cobalto. La lisciviazione sotto pressione con aria, acido solforico e ammoniaca recupera più nichel prima che la polvere di cobalto venga aggiunta come seme per precipitare il cobalto in un'atmosfera di gas idrogeno.
- I minerali di arsenico vengono tostati per rimuovere la maggior parte dell'ossido di arsenico. I minerali sono quindi trattati con acido cloridrico e cloro, o con acido solforico, per creare una soluzione di lisciviazione che viene purificata. Da questo cobalto viene recuperato mediante elettroraffinazione o precipitazione carbonatica.
- I minerali di laterite di nichel e cobalto possono essere fusi e separati mediante tecniche pirometallurgiche o tecniche idrometallurgiche, che utilizzano soluzioni di lisciviazione di acido solforico o ammoniaca.
Secondo le stime US Geological Survey (USGS), la produzione mondiale di cobalto è stata di 88.000 tonnellate nel 2010. I maggiori paesi produttori di cobalto durante quel periodo erano la Repubblica Democratica del Congo (45.000 tonnellate), lo Zambia (11.000) e la Cina (6.200 ).
La raffinazione del cobalto avviene spesso al di fuori del paese in cui il concentrato di minerale o cobalto viene inizialmente prodotto. Nel 2010, i paesi che producevano le maggiori quantità di cobalto raffinato erano la Cina (33.000 tonnellate), la Finlandia (9.300) e lo Zambia (5.000). I maggiori produttori di cobalto raffinato comprendono OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel e Jinchuan Group.
applicazioni
Le superleghe, come la stellite, sono il più grande consumatore di metallo cobalto, rappresentando circa il 20% della domanda. Prevalentemente fatti di ferro, cobalto e nichel, ma contenenti 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 vengono utilizzate per fabbricare pale di turbina per motori a reazione, parti di macchine con rivestimento duro, valvole di scarico e barili di fucili.
Un altro uso importante del cobalto è nelle leghe resistenti all'usura (ad es. Vitallium), che possono essere trovate negli impianti ortopedici e dentistici, così come nelle anche e nelle ginocchia protesiche.
I metalli duri, in cui il cobalto viene usato come materiale legante, consumano circa il 12% del cobalto totale. Questi includono carburi cementati e utensili diamantati che vengono utilizzati nelle applicazioni di taglio e negli strumenti di estrazione.
Il cobalto viene anche utilizzato per produrre magneti permanenti, come i magneti AlNiCo e samario-cobalto precedentemente menzionati. I magneti rappresentano il 7% della domanda di metallo cobalto e vengono utilizzati nei supporti di registrazione magnetici, nei motori elettrici e nei generatori.
Nonostante i numerosi usi del metallo cobalto, le applicazioni primarie del cobalto sono nel settore chimico, che rappresenta circa la metà della domanda globale totale. I prodotti chimici al cobalto sono usati nei catodi metallici delle batterie ricaricabili, così come nei catalizzatori petrolchimici, nei pigmenti ceramici e nei decoloranti in vetro.
fonti:
Giovane, Roland S. Cobalt . New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.
Davis, Joseph R. ASM Manuale specializzato: nichel, cobalto e le loro leghe . ASM International: 2000.
Darton Commodities Ltd .: Cobalt Market Review 2009 .