Кобальт металл фото – Кобальт. Свойства, применение, химический состав, марки

В 1735 году шведский химик Георг Брандт первым выделил элемент из медной руды. Он продемонстрировал, что синий пигмент возник из кобальта, а не мышьяка или висмута, как первоначально считали алхимики.

После его изоляции металл кобальта оставался редким и редко использовался до 20-го века.

Вскоре после 1900 года американский автомобильный предприниматель Элвуд Хейнс разработал новый коррозионно-стойкий сплав, который о

ru.routestofinance.com

Кобальт №27 химический элемент

Несколько сот лет назад немецкая провинция Саксония была крупным по тогдашним временам центром добычи серебра, меди и других цветных металлов. В тамошних рудниках случалось находить руду, которая по всем внешним признакам казалась серебряной, но при плавке получить из нее драгоценный металл не удавалось. Хуже того, при обжиге такой руды выделялся ядовитый газ, отравлявший рабочих. Саксонцы объясняли эти неприятности вмешательством нечистой силы, коварного подземного гнома кобольда. От него же исходили и другие опасности, подкарауливающие рудокопов в подземельях. В те времена в Германии даже читали в церквах молитвы о спасении горняков от злого духа кобольда… И со временем, когда саксонцы научились отличать «нечистую» руду от серебряной, они ее назвали «кобольд».

В 1735 г. шведский химик Георг Брандт выделил из этой «нечистой» руды серый со слабым розоватым оттенком неизвестный металл. Имя «кобольд», или «кобальт», сохранилось и за ним.

От венецианского стекла до светофоров

В диссертации Брандта, посвященной новому металлу, говорилось, в частности, о том, что из металла можно изготавливать сафру — краску, придающую стеклу глубокий и очень красивый синий цвет. Но еще в Древнем Египте было известно синее стекло, сделанное по тщательно скрываемым рецептам.

В средние века ни одно из государств Европы не могло соперничать в производстве стекла с Венецианской республикой. Чтобы оградить секреты варки цветных стекол от чужого любопытства, правительство Венеции в XIII в. специальным указом перевело все стекольные фабрики на уединенный остров Мурано. О том, какими способами охранялись там секреты производства, можно составить себе некоторое представление по такой истории. Однажды с острова бежал подмастерье по имени Джиорджио Белерино, а вскоре в одном из немецких городков сгорела стекольная мастерская. Ее владелец — его звали Белерино — был заколот кинжалом…

И все-таки, несмотря на столь жестокие меры, секреты варки цветного стекла стали известны в других государствах. В 1520 г. Вейденхаммер в Германии нашел способ приготовления краски для синего стекла и по дорогой цене стал продавать ее. венецианскому правительству! Еще через 20 лет богемский стекольный мастер Шюрер тоже стал делать синюю краску из какой-то руды, известной ему одному. С его помощью такую краску стали изготовлять и в Голландии. Современники писали, что стекло окрашивается «цаффером», но что собой представлял этот продукт — никто не знал. Только через столетие (в 1679 г.) известный химик Иоганн Кункель подробно описал процесс получения краски, но оставалось неизвестным, из какой именно руды ее делают, где эту руду искать и какая ее составная часть обладает красящим свойством.

Только после исследования Брандта было выяснено, что сафр, или цаффер, — продукт прокаливания руды, богатой кобальтом, содержит окислы кобальта и множество окислов других металлов. Сплавленный затем с песком и поташом цаффер образовывал смальту, которая и представляла собой краску для стекла. Кобальта в смальте содержалось немного — всего 2-7%. Но красящая способность окиси кобальта оказалась большой: уже 0,0001% ее в шихте придает стеклу голубоватый оттенок.

Стеклоделы средних веков пользовались свойствами кобальта бессознательно, отыскав их чисто опытным путем. Разумеется, это не может даже в самой малой степени умалить в наших глазах замечательное искусство этих тружеников.

Помимо смальты, существуют и другие кобальтовые красители: синяя алюминиево-кобальтовая краска — тенарова синь; зеленая — комбинация окислов кобальта, хрома, алюминия, магния и других элементов. Краски эти красивы и достаточно стойки при высокой температуре, но не всегда имеют хорошую кроющую способность. Значение их гораздо меньше, чем смальты. Заслуживает внимания другое: изменчивость окраски соединений кобальта.

Чудеса превращения красок известны еще с XVI столетия. Профессор Базельского университета химик и врач Парацельс показывал написанную им самим картину. Она изображала зимний пейзаж — деревья и пригорки, покрытые снегом. Дав зрителям насмотреться, профессор слегка подогревал картину, и прямо на глазах у всех зимний ландшафт сменялся летним: деревья одевались листвой, на пригорках зеленела трава. Это производило впечатление чуда.

Для современного химика история с картиной Парацельса выглядит довольно просто. Такой эффект могли дать, в частности, кобальтовые краски. Хлористый кобальт, к которому добавлено соответствующее количество хлористого никеля, почти бесцветен. Но при нагревании эти соли теряют кристаллизационную воду, и цвет их меняется.

В 1737 г. один французский химик открыл свойство кобальтовых солей окрашиваться под действием тепла и использовал их в качестве симпатических чернил. Написанное ими на бумаге становится видимым только после того, как бумагу нагреют. Сейчас эта особенность солей кобальта имеет практическое значение в лабораторной технике: раствором кобальтовых солей метят фарфоровые тигли. После прогрева такая метка четко выступает на белой поверхности фарфора.

Кобальт как краситель

Окраска стекол соединениями кобальта имеет немаловажное значение и в наше время, хотя существуют более дешевые красители. Для технических целей часто нужны стекла, поглощающие и пропускающие лучи определенного цвета. Такие стекла необходимы в фотографии, сигнализации, колориметрическом анализе и других случаях. Смальтой в наше время не пользуются, а употребляют непосредственно окись кобальта, которую вводят в состав шихты, загружаемой в стекловаренную печь.

Стекла, применяемые для сигнальных огней, должны давать резкий, отчетливый свет. Нужно исключить возможность ошибочного восприятия сигнала даже в условиях плохой видимости, даже при больших скоростях транспорта и несовершенстве человеческого зрения. А для этого необходимо, чтобы стекла световых сигнальных устройств пропускали только свет волны точно определенной длины.

У стекол, окрашенных окисью кобальта, нет соперников по прозрачности, а добавка в такое стекло ничтожных количеств окиси меди придает ему способность задерживать некоторые лучи красной и фиолетовой части спектра. Для фотохимических исследований бывают нужны стекла, совершенно не пропускающие желтых и оранжевых лучей. Этому условию отвечают кобальто-рубиновые стекла: на окрашенное кобальтом синее стекло накладывается нагретое стекло, окрашенное в красный цвет соединениями меди, — так называемый медный рубин.

Хорошо известно применение окиси кобальта для придания красивого, очень устойчивого темно-синего цвета фарфоровым и эмалированным изделиям.

Кобальт — легирующий металл

В 1912 г. о кобальте писали: «До настоящего времени металлический кобальт с точки зрения потребления не представляет интереса. Были попытки ввести кобальт в железо и приготовить специальные стали, но последние не нашли еще никакого применения». Действительно, в начале нашего века первые попытки использовать кобальт в металлургии были неудачными. Было известно, что хром, вольфрам, ванадий придают стали высокую твердость и износоустойчивость при повышенных температурах. Сначала создалось впечатление, что кобальт для этой цели не годится — сталь плохо закаливалась, точнее, закалка проникала в изделие на очень небольшую глубину. Вольфрам, хром и ванадий, соединяясь с растворенным в стали углеродом, образуют твердые карбиды, кобальт же, как оказалось, способствует выделению углерода в виде графита. Сталь при этом обогащается несвязанным углеродом и становится хрупкой. В дальнейшем это осложнение было устранено: добавка в кобальтовую сталь небольшого количества хрома предотвращает графитизацию; такая сталь хорошо закаляется.

Теперь кобальт, как и вольфрам, незаменим в металлообработке — он служит важнейшей составной частью инструментальных быстрорежущих сталей. Вот, например, результат сравнительных испытаний трех резцов. В стали, из которой они были изготовлены, углерод, хром, ванадий, вольфрам и молибден содержались в одинаковых количествах, различие было лишь в содержании кобальта. В первой, ванадиевой, стали кобальта совсем не было, во второй, кобальтовой, его было 6%, а в третьей, суперкобальтовой, — 18%. Во всех трех опытах резцом точили стальной цилиндр. Толщина снимаемой стружки была одинаковой — 20 мм, скорость резания тоже — 14 м/мин.

Что же показал эксперимент? Ванадиевый резец затупился, пройдя 7 м, кобальтовый — 10 м, а резец из суперкобальтовой стали прошел 1000 м и остался в хорошем состоянии! Таким образом, для резкого повышения износоустойчивости и режущих свойств стали кобальт должен входить в ее состав в значительных количествах.

В 1907 г. в промышленности появились твердые сплавы, не содержащие железа, — стеллиты (от латинского слова Stella — звезда). Один из лучших стеллитов содержал больше 50% кобальта. И в твердых сплавах, которые в наше время стали важнейшим материалом для металлорежущих инструментов, кобальт играет не последнюю роль. Карбид вольфрама или титана — основной компонент твердого сплава — спекается в смеси с порошком металлического кобальта. Кобальт соединяет зерна карбидов и придает всему сплаву большую вязкость, уменьшает его чувствительность к толчкам и ударам.

Твердые сплавы могут служить не только для изготовления режущих инструментов. Иногда приходится наваривать твердый сплав на поверхность деталей, подвергающихся сильному износу при работе машины. Такой сплав на кобальтовой основе может повысить срок службы стальной детали в 4-8 раз.

Магнитные свойства кобальта

Способность сохранять магнитные свойства после однократного намагничивания свойственна лишь немногим металлам, в том числе и кобальту. К сталям и сплавам, из которых изготовляют магниты, предъявляют очень важное техническое требование: они должны обладать большой коэрцитивной силой, иначе — сопротивлением размагничиванию. Магниты должны быть устойчивы и по отношению к температурным воздействиям, к вибрации (что особенно важно в моторах), легко поддаваться механической обработке.

Под действием тепла намагниченный металл теряет ферромагнитные свойства. Температура, при которой это происходит (точка Кюри), разная: для железа — это 769°С, для никеля — всего 358°С, а для кобальта достигает 1121°С. Еще в 1917 г. в Японии был запатентован состав стали с улучшенными магнитными свойствами. Главным компонентом новой стали, получившей название японской, был кобальт в очень большом количестве — до 60%. Вольфрам, молибден или хром придают магнитной стали высокую твердость, а кобальт повышает ее коэрцитивную силу в 3,5 раза. Магниты из такой стали получаются в 3-4 раза короче и компактнее. И еще одно важное свойство: если вольфрамовая сталь теряет под действием вибраций свои магнитные свойства почти на треть, то кобальтовые — всего на 2-3,5%.

В современной технике, особенно в автоматике, магнитные устройства применяются буквально на каждом шагу. Лучшие магнитные материалы — это кобальтовые стали и сплавы. Кстати, свойство кобальта не размагничиваться под действием вибраций и высоких температур имеет немаловажное значение и для ракетной и космической техники.

Современные требования к постоянным магнитам чрезвычайно разнообразны. И одно из главных — это минимальный вес при максимальной «силе». В последние десятилетия были изобретены такие магниты. Это сплавы, названные «магнико» и «альнико» — по начальным буквам названий металлов, из которых они состоят: первый из магния, никеля и кобальта, второй — из алюминия, никеля и кобальта. В таких магнитах совсем нет железа — металла, само название которого мы привыкли со школьной скамьи считать неотделимым от ферромагнетизма. Свойства этих сплавов кажутся необычайными: магнит весом 100-200 г удерживает груз в 20-30 кг! Очень сильные постоянные магниты получаются также из интерметаллических соединений кобальта с некоторыми редкоземельными элементами (например, SmCo₅ и др.)

natural-museum.ru

Кобальт — Википедия. Что такое Кобальт

Ко́бальт — химический элемент с атомным номером 27^[3]. Принадлежит к 9-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе VIII группы, или к группе VIIIB), находится в четвёртом периоде таблицы. Атомная масса элемента 58,933194(4) а. е. м.^[1]. Обозначается символом Co (от лат. Cobaltum). Простое вещество кобальт — серебристо-белый, слегка желтоватый металл с розоватым или синеватым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Co с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Co с кубической гранецентрированной решёткой, температура перехода α↔β 427 °C^[2].

Происхождение названия

Название химического элемента кобальт происходит от нем. Kobold — домовой, гном. При обжиге содержащих мышьяк кобальтовых минералов выделяется летучий ядовитый оксид мышьяка. Руда, содержащая эти минералы, получила у горняков имя горного духа Кобольда. Древние норвежцы приписывали отравления плавильщиков при переплавке серебра проделкам этого злого духа. В этом происхождение названия кобальта схоже с происхождением названия никеля.

В 1735 году шведский минералог Георг Брандт сумел выделить из этого минерала неизвестный ранее металл, который и назвал кобальтом. Он выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет — этим свойством пользовались ещё в древних Ассирии и Вавилоне.

История

Соединения кобальта известны человеку с глубокой древности. Синие кобальтовые стёкла, эмали, краски находят в гробницах Древнего Египта. Так, в гробнице Тутанхамона нашли много осколков синего кобальтового стекла; неизвестно, было ли приготовление стёкол и красок сознательным или случайным.

Первое приготовление синих красок относится к 1800 году.

Нахождение в природе

Массовая доля кобальта в земной коре 4·10⁻³%.

Кобальт входит в состав минералов: каролит CuCo₂S₄, линнеит Co₃S₄, кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO₃, смальтин CoAs₂, скуттерудит (Co, Ni)As₃ и других. Всего известно около 30 кобальтосодержащих минералов. Кобальту сопутствуют мышьяк, железо, никель, хром, марганец и медь.

Содержание в морской воде приблизительно (1,7)·10⁻¹⁰%.

Месторождения

Также есть богатые месторождения в Демократической Республике Конго (6 млн.т.), Австралии (1 млн.т.), Кубе (500 тыс.т.), Филиппинах (290 тыс.т.), Канаде (270 тыс.т.), Замбии (270 тыс.т.), России (250 тыс.т.), а также в США, Франции и Казахстане.^[4]

Получение

Кобальт получают в основном из никелевых руд, обрабатывая их растворами серной кислоты или аммиака. Также используется методы пирометаллургии.

Для отделения от близкого по свойствам никеля используется хлор, хлорат кобальта(II) (Co(ClO₃)₂) выпадает в осадок, а соединения никеля остаются в растворе.

Изотопы

Кобальт имеет только один стабильный изотоп — ⁵⁹Co (изотопная распространённость 100^[5] %). Известны ещё 22 радиоактивных изотопа кобальта.

Физические свойства

Кобальт — твёрдый металл, существующий в двух модификациях. При температурах от комнатной до 427 °C устойчива α-модификация. При температурах от 427 °C до температуры плавления (1494 °C) устойчива β-модификация кобальта (решётка кубическая гранецентрированная). Кобальт — ферромагнетик, точка Кюри 1121 °C. Желтоватый оттенок ему придаёт тонкий слой оксидов.

Химические свойства

Оксиды

• На воздухе кобальт окисляется при температуре выше 300 °C.
• Устойчивый при комнатной температуре оксид кобальта представляет собой сложный оксид Co₃O₄, имеющий структуру шпинели, в кристаллической структуре которого одна часть узлов занята ионами Co²⁺, а другая — ионами Co³⁺; разлагается с образованием CoO при температуре выше 900 °C.
• При высоких температурах можно получить α-форму или β-форму оксида CoO.
• Все оксиды кобальта восстанавливаются водородом:

Co3O4+4h3→3Co+4h3O{\displaystyle {\mathsf {Co_{3}O_{4}+4H_{2}\rightarrow 3Co+4H_{2}O}}}

4Co(OH)2+O2→2Co2O3+4h3O{\displaystyle {\mathsf {4Co(OH)_{2}+O_{2}\rightarrow 2Co_{2}O_{3}+4H_{2}O}}}

Другие соединения

• При нагревании кобальт реагирует с галогенами, причём соединения кобальта (III) образуются только с фтором.

2Co+3F2→2CoF3{\displaystyle {\mathsf {2Co+3F_{2}\rightarrow 2CoF_{3}}}}

Co+Cl2→CoCl2{\displaystyle {\mathsf {Co+Cl_{2}\rightarrow CoCl_{2}}}}

• С серой кобальт образует 2 различных модификации CoS. Серебристо-серую α-форму (при сплавлении порошков) и чёрную β-форму (выпадает в осадок из растворов).
• При нагревании CoS в атмосфере сероводорода получается сложный сульфид Со₉S₈
• С другими окисляющими элементами, такими, как углерод, фосфор, азот, селен, кремний, бор. Кобальт тоже образует сложные соединения, являющиеся смесями, где присутствует кобальт со степенями окисления 1, 2, 3.
• Кобальт способен растворять водород, не образуя химических соединений. Косвенным путём синтезированы два стехиометрических гидрида кобальта CoH₂ и CoH.
• Растворы солей кобальта CoSO₄, CoCl₂, Со(NO₃)₂ придают воде бледно-розовую окраску, поскольку в водных растворах ион Co²⁺ существует в виде аквакомплексов [Co(H₂O)₆]²⁺ розового цвета. Растворы солей кобальта в спиртах тёмно-синие. Многие соли кобальта нерастворимы.
• Кобальт образует комплексные соединения. В степени окисления +2 кобальт образует лабильные комплексы, в то время как в степени окисления +3 — очень инертные. Это приводит к тому, что комплексные соединения кобальта(III) практически невозможно получить путём непосредственного обмена лигандов, поскольку такие процессы идут чрезвычайно медленно. Наиболее известны аминокомплексы кобальта.

Наиболее устойчивыми комплексами являются лутеосоли (например, [Co(NH₃)₆]³⁺) жёлтого цвета и розеосоли (например, [Co(NH₃)₅H₂O]³⁺) красного или розового цвета.

• Также кобальт образует комплексы с CN⁻, NO₂⁻ и многими другими лигандами. Комплексный анион гексанитрокобальтат [Co(NO₂)₆]^3- образует нерастворимый осадок с катионами калия, что используется в качественном анализе.

Применение

• Легирование кобальтом стали повышает её жаропрочность, улучшает механические свойства. Из сплавов с применением кобальта создают обрабатывающий инструмент: свёрла, резцы, и т. п.
• Магнитные свойства сплавов кобальта находят применение в аппаратуре магнитной записи, а также сердечниках электромоторов и трансформаторов.
• Для изготовления постоянных магнитов иногда применяется сплав, содержащий около 50 % кобальта, а также ванадий или хром.
• Кобальт применяется как катализатор химических реакций.
• Кобальтат лития применяется в качестве высокоэффективного положительного электрода для производства литиевых аккумуляторов.
• Силицид кобальта — отличный термоэлектрический материал, он позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД.
• Радиоактивный кобальт-60 (период полураспада 5,271 года) применяется в гамма-дефектоскопии и медицине.
• ⁶⁰Со используется в качестве топлива в радиоизотопных источниках энергии.

Биологическая роль

Кобальт — один из микроэлементов, жизненно важных организму. Он входит в состав витамина В₁₂ (кобаламин). Кобальт задействован при кроветворении, функциях нервной системы и печени, ферментативных реакциях. Потребность человека в кобальте — 0,007—0,015 мг ежедневно. В теле человека содержится 0,2 мг кобальта на каждый килограмм массы тела. При отсутствии кобальта развивается акобальтоз.

Токсикология

Кобальт и его соединения токсичны. Известны также соединения, обладающие канцерогенным и мутагенным действием (например, сульфат).

В 1960-х годах соли кобальта использовались некоторыми пивоваренными компаниями для стабилизации пены. Регулярно выпивавшие более четырёх литров пива в день получали серьёзные побочные эффекты на сердце, и, в отдельных случаях, это приводило к смерти. Известные случаи т. н. кобальтовой кардиомиопатии в связи с употреблением пива происходили с 1964 по 1966 годы в Омахе (штат Небраска), Квебеке (Канада), Левене (Бельгия), и Миннеаполисе (штат Миннесота). С тех пор его использование в пивоварении прекращено и в настоящее время является незаконным^[6][7].

ПДК пыли кобальта в воздухе 0,5 мг/м³, в питьевой воде допустимое содержание солей кобальта 0,01 мг/л.

Токсическая доза (LD50 для крыс) — 50 мг.

Особенно токсичны пары октакарбонила кобальта Со₂(СО)₈.

Стоимость металлического кобальта

Из-за политической ситуации в бассейне реки Конго в конце 1970-х годов цена на кобальт за год поднялась на 2000 %.

На 15 января 2018 года стоимость кобальта на мировом рынке, по данным London Metal Exchange, составляет 75 000 долл./т^[8].

Примечания

Ссылки

wiki.sc

Металлы кобальта: свойства, продукция и приложения

Металлы кобальта | Свойства, продукция и приложения

Кобальт — блестящий хрупкий металл, который используется для производства сильных, коррозионно-стойких сплавов, постоянных магнитов и твердых металлов.

Свойства

• Атомный символ: Co
• Атомный номер: 27
• Атомная масса: 58,93 г / моль
• Элемент Категория: Переходный металл
• Плотность: 8,86 г / см3 при 20 ° C
• Точка плавления: 2723 ° F (1495 ° C)
• Точка кипения: 5301 ° F (2927 ° C)
• Твердость Моха: 5

Характеристики

Металл кобальта серебристого цвета является хрупким, имеет высокую температуру плавления и ценится за его износостойкость и способность сохранять свою прочность при высоких температурах.

Это один из трех естественных магнитных металлов (железо и никель — два других) и сохраняет свой магнетизм при более высокой температуре (2012 ° F, 1100 ° C), чем любой другой металл. Другими словами, кобальт имеет самую высокую точку Кюри всех металлов. Кобальт также обладает ценными каталитическими свойствами.

История

Слово кобальт восходит к немецкому термину kobold шестнадцатого века, что означает гоблин или злой дух. Кобольд использовал для описания кобальтовых руд, которые, будучи плавлеными за содержание серебра, выделяли ядовитый триоксид мышьяка.

Самое раннее применение кобальта было в соединениях, используемых для синих красителей для керамики, стекла и глазурей. Египетская и вавилонская керамика, окрашенная соединениями кобальта, может быть датирована 1450 г. до н.э.

В 1735 году шведский химик Георг Брандт первым выделил элемент из медной руды. Он продемонстрировал, что синий пигмент возник из кобальта, а не мышьяка или висмута, как первоначально считали алхимики.

После его выделения металл кобальта оставался редким и редко использовался до 20-го века.

Вскоре после 1900 года американский автомобильный предприниматель Элвуд Хейнс разработал новый коррозионно-стойкий сплав, который он назвал стеллитом. Запатентованные в 1907 году стеллитовые сплавы содержат высокое содержание кобальта и хрома и полностью немагнитны.

Еще одним важным событием для кобальта стало создание в 1940-х годах магнитов алюминий-никель-кобальт (AlNiCo). Магниты AlNiCo были первой заменой электромагнитам. В 1970 году промышленность была преобразована еще в развитие кристаллов самария-кобальта, что обеспечивало ранее недостижимые плотности энергии магнитов.

Промышленное значение кобальта привело к тому, что в 2010 году Лондонская биржа металлов (LME) ввела кобальтовые фьючерсные контракты.

Производство

Кобальт, естественно, встречается в никелевых несущих латеритах и ​​никель-медно-сульфидных отложениях и, таким образом, чаще всего добывается как побочный продукт никеля и меди. По данным Института развития кобальта, около 48% производства кобальта происходит из никелевых руд, 37% из медных руд и 15% от производства первичного кобальта.

Основными рудами кобальта являются кобальтин, эритрит, глаукодот и скуттерудит.

Метод экстракции, используемый для получения очищенного кобальтового металла, зависит от того, является ли исходный материал в виде (1) медно-кобальтовой сульфидной руды, (2) сульфидного концентрата кобальт-никель, (3) арсенидной руды или (4) никель-латерита руда:

После изготовления медных катодов из кобальтосодержащих сульфидов меди кобальт вместе с другими примесями остается на отработанном электролите. Примеси (железо, никель, медь, цинк) удаляются, и кобальт осаждается в форме гидроксида с использованием извести. Металл кобальта затем может быть очищен от этого с помощью электролиза, прежде чем его измельчают и дегазируют для получения чистого коммерческого металла.

Кобальт, содержащий сульфидные руды никеля, обрабатывают с использованием процесса Sherritt, названного в честь Sherrit Gordon Mines Ltd. (теперь Sherritt International). В этом процессе сульфидный концентрат, содержащий менее 1% кобальта, подвергается выщелачиванию под высоким давлением в растворе аммиака. Как медь, так и никель удаляются последовательно по химическим процессам восстановления, оставляя только сульфиды никеля и кобальта. Выщелачивание под давлением с помощью воздуха, серной кислоты и аммиака восстанавливает больше никеля до того, как порошок кобальта добавляют в виде семян для осаждения кобальта в атмосфере газообразного водорода.
Арсенидные руды обжигаются для удаления большей части оксида мышьяка. Затем руды обрабатывают хлористоводородной кислотой и хлором или серной кислотой для создания очищаемого раствора выщелачивания. Из этого кобальта извлекают путем электроочистки или карбонатного осаждения.

Никель-кобальтовые латеритные руды могут быть либо расплавлены, либо разделены с использованием пирометаллургических методов или гидрометаллургических методов, в которых используются растворы выщелачивания серной кислоты или аммиака.

Согласно оценкам Геологической службы США (USGS), мировое производство руд кобальта в 2010 году составляло 88 000 тонн. Крупнейшими странами-производителями кобальта в этот период были Демократическая Республика Конго (45 000 тонн), Замбия (11 000) и Китай (6200 ).

www.norma-stab.ru

кобальт — это… Что такое кобальт?

КО́БАЛЬТ -а; м. [нем. Kobalt]

1. Химический элемент (Co), серебристо-белый металл с красноватым отливом, более твёрдый, чем железо.

2. Краска тёмно-синего цвета, в состав которой входит этот металл.

◁ Ко́бальтовый, -ая, -ое. К-ые руды. К-ая сталь. К-ая краска.

Конфигурация двух внешних электронных слоев атома кобальта 3s²p⁶d⁷4s². Образует соединения чаще всего в степени окисления +2 (валентность II), реже — в степени окисления +3 (валентность III) и очень редко в степенях окисления +1, +4 и +5 (валентности, соответственно, I, IV и V).
Радиус нейтрального атома кобальта 0,125 нм, радиус ионов (координационное число 6) Со²⁺ — 0,082 нм, Со³⁺ — 0,069 нм и Со⁴⁺ — 0,064 нм. Энергии последовательной ионизации атома кобальта 7,865, 17,06, 33,50, 53,2 и 82,2 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность кобальта 1,88. Кобальт — блестящий, серебристо-белый, тяжелый металл с розоватым оттенком.
История открытия
С древности оксиды кобальта использовались для окрашивания стекол и эмалей в глубокий синий цвет. До 17 века секрет получения краски из руд держался в тайне. Эти руды в Саксонии называли «кобольд» (нем. Kobold — домовой, злой гном, мешавший рудокопам добывать руду и выплавлять из нее металл). Честь открытия кобальта принадлежит шведскому химику Г. Брандту (см. БРАНДТ Георг). В 1735 году он выделил из коварных «нечистых» руд новый серебристо-белый со слабым розоватым оттенком металл, который предложил называть «кобольдом». Позднее это название трансформировалось в «кобальт».
Нахождение в природе
В земной коре содержание кобальта равно 410^-3% по массе. Кобальт входит в состав более 30 минералов. К ним относятся каролит CuCo₂S₄, линнеит Co₃S₄, кобальтин (см. КОБАЛЬТИН)CoAsS, сферокобальтит CoCO₃, смальтит СоAs₂ и другие. Как правило, кобальту в природе сопутствуют его соседи по 4-му периоду — никель, железо, медь (см. МЕДЬ)и марганец (см. МАРГАНЕЦ (химический элемент)). В морской воде приблизительно (1—7)·10^-10 % кобальта.
Получение
Кобальт — относительно редкий металл, и богатые им месторождения в настоящее время практически исчерпаны. Поэтому кобальтсодержащее сырье (часто это никелевые руды, содержащие кобальт как примесь) сначала обогащают, получают из него концентрат. Далее для извлечения кобальта концентрат или обрабатывают растворами серной кислоты или аммиака, или методами пирометаллургии перерабатывают в сульфидный или металлический сплав. Этот сплав затем выщелачивают серной кислотой. Иногда для извлечения кобальта проводят сернокислотное «кучное» выщелачивание исходной руды (измельченную руду размещают в высоких кучах на специальных бетонных площадках и сверху поливают эти кучи выщелачивающим раствором).
Для очистки кобальта от сопутствующих примесей все более широко применяют экстракцию. Наиболее сложная задача при очистке кобальта от примесей — это отделение кобальта от наиболее близкого к нему по химическим свойствам никеля. Раствор, содержащий катионы двух этих металлов, часто обрабатывают сильными окислителями — хлором или гипохлоритом натрия NaOCl; кобальт при этом переходит в осадок. Окончательную очистку (рафинирование) кобальта осуществляют электролизом его сульфатного водного раствора, в который обычно добавлена борная кислота Н₃ВО₃.
Физические и химические свойства
Кобальт — твердый металл, существующий в двух модификациях. При температурах от комнатной до 427°C устойчива альфа-модификация (кристаллическая решетка гексагональная с параметрами а=0,2505 нм и с=0,4089 нм). Плотность 8,90 кг/дм³. При температурах от 427°C до температуры плавления (1494°C) устойчива бета-модификация кобальта (решетка кубическая гранецентрированная). Температура кипения кобальта около 2960°C. Кобальт — ферромагнетик, (см. Ферромагнетизм (см. ФЕРРОМАГНЕТИЗМ)), точка Кюри (см. КЮРИ ТОЧКА) 1121°C. Стандартный электродный потенциал Со⁰/Со²⁺ –0,29 B.
На воздухе компактный кобальт устойчив, при нагревании выше 300°C покрывается оксидной пленкой (высокодисперсный кобальт пирофорен (см. ПИРОФОРНЫЕ МЕТАЛЛЫ)). С парами воды, содержащимися в воздухе, водой, растворами щелочей и карбоновых кислот кобальт не взаимодействует. Концентрированная азотная кислота пассивирует поверхность кобальта, как пассивирует она и поверхность железа.
Известно несколько оксидов кобальта. Оксид кобальта (II) СоО обладает основными свойствами. Он существует в двух полиморфных модификациях: альфа-форма (кубическая решетка), устойчивая при температурах от комнатной до 985°C, и существующая при высоких температурах бета-форма (также кубическая решетка). СоО можно получить или нагреванием в инертной атмосфере гидроксоркарбоната кобальта Со(ОН)₂СоСО₃, или осторожным восстановлением Со₃О₄.
Если нитрат кобальта Со(NO₃)₂, его гидроксид Со(ОН)₂ или гидроксокарбонат прокалить на воздухе при температуре около 700°C, то образуется оксид кобальта Со₃О₄ (CoO·Co₂O₃). Этот оксид по химическому поведению похож на Fe₃О₄. Оба эти оксида сравнительно легко восстанавливаются водородом до свободных металлов:
Со₃О₄ + 4Н₂ = 3Со + 4Н₂О.
При прокаливании Со(NO₃)₂, Со(ОН)₂ и т. д. при 300°C возникает еще один оксид кобальта — Со₂О₃. При приливании раствора щелочи к раствору соли кобальта (II) выпадает осадок Со(ОН)₂, который легко окисляется. Так, при нагревании на воздухе при температуре немногим выше 100°C Со(ОН)₂ превращается в СоООН. Если на водные растворы солей двухвалентного кобальта действовать щелочью в присутствии сильных окислителей, то образуется Со(ОН)₃.
При нагревании кобальт реагирует со фтором с образованием трифторида СоF₃. Если на СоО или СоСО₃ действовать газообразным HF, то образуется еще один фторид кобальта СоF₂. При нагревании кобальт взаимодействует с хлором и бромом с образованием, соответственно, дихлорида СоСl₂ и дибромида СоBr₂. За счет реакции металлического кобальта с газообразным НI при температурах 400—500°C можно получить дииодид кобальта СоI₂. Сплавлением порошков кобальта и серы можно приготовить серебристо-серый сульфид кобальта СоS (бета-модификация). Если же через раствор соли кобальта (II) пропускать ток сероводорода H₂S, то выпадает черный осадок сульфида кобальта СоS (альфа-модификация):
CoSO₄ + H₂S = CoS + H₂SO₄
При нагревании CoS в атмосфере H₂S образуется Со₉S₈ с кубической кристаллической решеткой. Известны и другие сульфиды кобальта, в том числе Co₂S₃, Co₃S₄ и CoS₂. С графитом кобальт образует карбиды Со₃C и Со₂С, c фосфором — фосфиды составов СоP, Со₂P, СоP₃. Кобальт реагирует и с другими неметаллами, в том числе с азотом (возникают нитриды Со₃N и Co₂N), селеном (получены селениды кобальта CoSe и CoSe₂), кремнием (известны силициды Co₂Si, CoSi CoSi₂) и бором (в числе известных боридов кобальта — Со₃В, Со₂В, СоВ).
Металлический кобальт способен поглощать значительные объемы водорода, не образуя при этом соединений постоянного состава. Косвенным путем синтезированы два стехиометрических гидрида кобальта СоН₂ и СоН. Известны растворимые в воде соли кобальта — сульфат СоSO₄, хлорид СоСl₂, нитрат Со(NO₃)₂ и другие. Интересно, что разбавленные водные растворы этих солей имеют бледно-розовую окраску. Если же перечисленные соли (в виде соответствующих кристаллогидратов) растворить в спирте или ацетоне, то возникают темно-синие растворы. При добавлении воды к этим растворам их окраска мгновенно переходит в бледно-розовую.
К нерастворимым соединениям кобальта относятся фосфат Со₃(PO₄)₂, силикат Со₂SiO₄. Для кобальта, как и для никеля, характерно образование комплексных соединений. Так, в качестве лигандов (см. ЛИГАНДЫ) при образовании комплексов с кобальтом часто выступают молекулы аммиака NH₃. При действии аммиака на растворы солей кобальта(II) возникают амминные комплексы кобальта красного или розового цвета, содержащие катионы состава [Co(NH₃)_6-n(H₂O)_n]²⁺. Эти комплексы довольно неустойчивы и легко разлагаются даже водой.
Значительно стабильнее амминные комплексы трехвалентного кобальта, которые можно получить действием аммиака на растворы солей кобальта в присутствии окислителей. Так, известны гексамминные комплексы с катионом [Co(NH₃)₆]³⁺ (эти комплексы желтого или коричневого цвета получили название лутеосолей), аквапентамминные комплексы красного или розового цвета с катионом [Co(NH₃)₅H₂O]³⁺ (так называемые розеосоли). В ряде случаев лиганды вокруг атома кобальта могут иметь различное пространственное расположение, и тогда существуют цис- и транс-изомеры соответствующих комплексов.
В качестве лигандов в комплексах кобальта могут выступать также анионы CN^—, NO₂^—. При взаимодействии смеси водорода и СО с гидроксокарбонатом кобальта при повышенном давлении, а также взаимодействием под давлением СО и порошка металлического кобальта получают биядерный октакарбонил дикобальта состава Со₂(СО)₈. При его осторожном нагревании образуется карбонил Со₄(СО)₁₂. Карбонил Со₂(СО)₈ используют для получения высокодисперсного кобальта, применяемого для нанесения кобальтовых покрытий на различные материалы.
Применение
Основная доля получаемого кобальта расходуется на приготовление различных сплавов. Так, добавление кобальта позволяет повысить жаропрочность стали, обеспечивает улучшение ее механических и иных свойств. Кобальт — компонент некоторых твердых сплавов, из которых изготовляют быстрорежущий инструмент (сверла, разцы). Особенно важны магнитные кобальтовые сплавы (в том числе так называемые магнитомягкие и магнитотвердые). Магнитные сплавы на основе кобальта используют при изготовлении сердечников электромоторов, их применяют в трансформаторах и в других электротехнических устройствах. Для изготовления головок магнитной записи применяют кобальтовые магнитомягкие сплавы. Кобальтовые магнитотвердые сплавы типа SmCo₅, PrCo₅, характеризующиеся большой магнитной энергией, используют в современном приборостроении.
Для изготовления постоянных магнитов находят применение сплавы, содержащие 52% кобальта и 5—14% ванадия или хрома (так называемые викаллои (см. ВИКАЛЛОЙ)). Кобальт и некоторые его соединения служат катализаторами (см. КАТАЛИЗАТОРЫ). Соединения кобальта, введенные в стекла при их варке, обеспечивают красивый синий (кобальтовый) цвет стеклянных изделий. Соединения кобальта используют как пигменты многих красителей.
Биологическая роль
Кобальт относится к числу микроэлементов (см. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ) , то есть постоянно присутствует в тканях растений и животных. Некоторые наземные растения и морские водоросли способны накапливать кобальт. Входя в молекулу витамина В₁₂ (кобаламина), кобальт участвует в важнейших процессах животного организма — кроветворении, функциях нервной системы и печени, ферментативных реакциях. Кобальт участвует в ферментативных процессах фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится около 14 мг кобальта. Суточная потребность составляет 0,007—0,015 мг, ежедневное поступление с пищей 0,005—1,8 мг. У жвачных животных эта потребность гораздо выше, например, у дойных коров — до 20 мг. Соединения кобальта обязательно входят в состав микроудобрений. Однако избыток кобальта для человека вреден. ПДК пыли кобальта в воздухе 0,5 мг/м³, в питьевой воде допустимое содержание солей кобальта 0,01 мг/л. Токсическая доза — 500 мг. Особенно токсичны пары октакарбонила кобальта Со₂(СО)₈.
Радионуклид кобальт-60
Большое практическое значение имеет искусственно получаемый радионуклид кобальта ⁶⁰Со (период полураспада Т_1/2 5,27 года). Испускаемое этим радионуклидом гамма-излучение обладает достаточно мощной проникающей способностью, и «кобальтовые пушки» — устройства, снабженные ⁶⁰Со, широко используют при дефектоскопии, например, сварных швов газопроводов, в медицине для лечения онкологических заболеваний и для других целей. Используется ⁶⁰Со и в качестве радионуклидной метки.

dic.academic.ru

Кобальтовые листы и пластины

Для нанесения износостойких покрытий, что является одной из основных областей применения металла кобальт, хорошо подходят полуфабрикаты в виде пластин. Как правило, защитой обеспечиваются только те поверхности, которые непосредственно подвержены износу. Соответственно для таких целей не требуется листов больших размеров, и пластины, которые также относятся к типу плоского проката, отлично выполняют роль источника защитного материала. Их удобно использовать как в качестве электродов при нанесении покрытий с помощью электролиза, так и в виде панелей.

В МТК Метотехника можно купить кобальтовые листы и пластины. Для заказа, который возможно осуществить разными способами (телефон, факс, email, сайт), доступны марки К0 и другие.

Поподробнее узнать о материале, а также способах производства и областях применения указанной продукции можно на данной странице в соответствующих разделах.

Марки

Полуфабрикаты изготавливаются из марки К0. Содержание кобальта (Co) в ней составляет не менее 99,98%, что является очень высоким показателем и свидетельствует о высокой химической чистоте металла. Наиболее весомыми примесями являются железо (Fe) — не более 0,003%, никель (Ni) — не более 0,005% и углерод (C) — не более 0,005%.

Химический состав марки К0 регламентируется стандартом ГОСТ 123-2008.

Производство

Кобальтовые пластины получают из целых катодных листов с помощью резки. Минимальный размер составляет 20х20 мм, максимальный — 550х550 мм. Кромки пластин из кобальта должны быть обрезаны с четырех сторон.

Катодные листы из кобальта производят с помощью электролиза. Чистый металл выделяется на катоде, что и обуславливает название продукции. Такой способ изготовления дает очень высокое содержание основного химического элемента (в данном случае Co) в материале. Для примера можно взять первичный никель Н-0, который также получают с помощью электролиза, и который тоже содержит 99,9% основного элемента, которым является Ni.

Размеры, состояние поставки кобальтовых листов и пластин должны соответствовать ГОСТ 123-2008.

Применение

Кобальтовая пластина применяется для нанесения износостойких покрытий на различные детали и узлы, подверженные гидроабразивному износу, трению, высоким динамическим нагрузкам, воздействию высоких температур. В некоторых случаях такие покрытия наносятся гальваническим способом в процессе электролиза. Источником Co в данном процессе служит пластина, которая является анодом и со временем растворяется. Ионы кобальта оседают на детали и образуют покрытие.

Марка К0, из которого производятся данные полуфабрикаты, имеет высокую степень чистоты (99,98% Co). При производстве точных сплавов, в состав которых входит кобальт, продукция марки К0 используются в качестве шихты в процессе выплавки.

Кобальтовый лист можно считать заготовкой для изготовления пластин, что является его основным назначением.

Цены

Ассортимент доступной для заказа продукции, цены на соответствующие позиции прайс-листа, перечень марок и размеров представлены в разделе Стоимость.

www.metotech.ru