Tutto sul metallo cobalto

Il cobalto è un metallo lucido e fragile che viene utilizzato per produrre forti, corrosione e resistente al calore leghe, permanente magneti e metalli duri.

• Simbolo atomico: Co
• Numero atomico: 27
• Massa atomica: 58.93 g / mol
• Categoria di elementi: metallo di transizione
• Densità: 8,86 g / cm³ a 20 ° C
• Punto di fusione: 1495 ° C (2723 ° F)
• Punto di ebollizione: 5301 ° F (2927 ° C)
• Durezza di Moh: 5

Il metallo color cobalto argentato è fragile, ha un alto punto di fusione ed è apprezzato per la sua resistenza all'usura e la capacità di trattenere il suo forza alle alte temperature.

È uno dei tre metalli magnetici presenti in natura (ferro e nichel essendo 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 di curie più alto di tutti i metalli. Il cobalto ha anche preziose proprietà catalitiche

La parola cobalto risale al termine tedesco del XVI secolo

La prima applicazione del cobalto era nei composti usati per i coloranti blu in ceramica, vetro e smalti. Le ceramiche egiziane e babilonesi tinte con composti di cobalto risalgono al 1450 a.C.

Nel 1735, il chimico svedese Georg Brandt fu il primo a isolare l'elemento rame minerale. Dimostrò che il pigmento blu derivava dal cobalto, non dall'arsenico o dal bismuto, come inizialmente credevano gli alchimisti. Dopo il suo isolamento, il metallo cobalto rimase raro e raramente usato fino al 20 ° secolo.

Poco dopo il 1900, l'imprenditore automobilistico americano Elwood Haynes sviluppò una nuova lega resistente alla corrosione, che chiamò stellite. Brevettata nel 1907, le leghe di stellite contengono un alto contenuto di cobalto e cromo e sono completamente non magnetiche.

Un altro sviluppo significativo per il cobalto venne con la creazione dei magneti in alluminio-nichel-cobalto (AlNiCo) negli anni '40. I magneti AlNiCo sono stati i primi sostituti degli elettromagneti. Nel 1970 l'industria fu ulteriormente trasformata dallo sviluppo di magneti samario-cobalto, che fornivano densità di energia magnete precedentemente irrealizzabili.

L'importanza industriale del cobalto ha portato al London Metal Exchange (LME) a ​​introdurre contratti a termine sul cobalto nel 2010.

Il cobalto si trova naturalmente in lateriti contenenti nichel e 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% da produzione di cobalto primario.

I minerali principali del cobalto sono cobaltite, eritrite, glaucodot e skutterudite.

La tecnica di estrazione utilizzata per produrre metallo cobalto raffinato dipende dal fatto che la materia prima per mangimi sia nella forma di (1) minerale di solfuro di rame-cobalto, (2) concentrato di solfuro di cobalto-nichel, (3) minerale di arsenuro o (4) laterite di nichel minerale:

1. Dopo che i catodi di rame sono prodotti da solfuri di rame contenenti cobalto, il cobalto, insieme ad altre impurità, vengono lasciati sull'elettrolita esaurito. Impurità (ferro, nichel, rame, zinco) vengono rimossi e il cobalto viene fatto precipitare nella sua forma di idrossido usando calce. Il metallo di cobalto può quindi essere raffinato da questo usando l'elettrolisi, prima di essere schiacciato e degassato per produrre un metallo puro di livello commerciale.
2. I minerali contenenti solfuro di nichel contenenti cobalto sono trattati con il processo Sherritt, che prende il nome da Sherritt Gordon Mines Ltd. (ora Sherritt International). In questo processo, il concentrato di solfuro contenente meno dell'1% di cobalto viene lisciviato a pressione ad alte temperature in una soluzione di ammoniaca. Sia il rame che il nichel sono 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 atmosfera di gas idrogeno.
3. I minerali di arsenuro vengono arrostiti per rimuovere la maggior parte dell'ossido di arsenico. I minerali vengono quindi trattati con acido cloridrico e cloro, o con acido solforico, per creare una soluzione di lisciviazione purificata. Da questo cobalto viene recuperato mediante elettrofinitura o precipitazione carbonatica.
4. I minerali di laterite di nichel-cobalto possono essere fusi e separati mediante tecniche pirometallurgiche o tecniche idrometallurgiche, che utilizzano soluzioni di lisciviazione con acido solforico o ammoniaca.

Secondo le stime degli US Geological Survey (USGS), la produzione globale di miniere di cobalto nel 2010 è stata di 88.000 tonnellate. I maggiori paesi produttori di minerale di cobalto durante quel periodo furono 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 inizialmente viene prodotto il minerale o il concentrato di cobalto. Nel 2010, i paesi che hanno prodotto 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 raffinato cobalto includono OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel e Jinchuan Group.

Le superleghe, come la stellite, sono il maggiore consumatore di metallo cobalto, rappresentando circa il 20% della domanda. Prevalentemente fatto di ferro, cobalto e nichel, ma contenente quantità minori 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 produrre pale di turbine per motori a reazione, parti di macchine con rivestimento duro, valvole di scarico e pistola barili.

Un altro uso importante del cobalto è nelle leghe resistenti all'usura (ad es. Vitallium), che si possono trovare in impianti ortopedici e dentali, nonché in fianchi e ginocchia protesici.

I metalli duri, in cui il cobalto viene utilizzato come materiale legante, consumano circa il 12% del cobalto totale. Questi includono carburi cementati e utensili diamantati che vengono utilizzati in applicazioni di taglio e utensili da miniera.

Il cobalto viene anche utilizzato per produrre magneti permanenti, come i già citati AlNiCo e magneti samario-cobalto. I magneti rappresentano il 7% della domanda di metallo cobalto e sono 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 di cobalto vengono utilizzati nei catodi metallici delle batterie ricaricabili, nonché nei catalizzatori petrolchimici, nei pigmenti ceramici e nei decoloranti per vetro.

_fonti:

_{Young, Roland S. Cobalto. New York: Reinhold Publishing Corp. 1948.}

_{Davis, Joseph R. Manuale di specialità ASM: nichel, cobalto e loro leghe. ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd.: Cobalt Market Review 2009.}