خواص کبالت

فلز کبالت نقره ای شکننده است، دارای نقطه ذوب بالا است و برای مقاومت در برابر سایش و توانایی مقاومت در دمای بالا حفظ می شود .

این یکی از سه فلز طبیعی مغناطیسی ( آهن و نیکل است که دو جزء دیگر) است و مغناطیس آن را در دمای بالاتر (2012 F، 1100 درجه سانتیگراد) نسبت به هر فلز دیگر حفظ می کند. به عبارت دیگر، کبالت دارای بالاترین نقطه کوری از تمام فلزات است. کبالت همچنین خواص کاتالیزوری ارزشمندی دارد

کلمه کبالت به قرن شانزدهم آلمان اصطلاح کوبولد معروف است ، به معنی گابن یا روح بد است. Kobold در توصیف کانی های کبالت استفاده می شود که در حالی که برای محتوای نقره خود ذوب می شود، آروماتیک آرسنیک را از بین می برد.

اولین کاربرد کبالت در ترکیبات مورد استفاده برای رنگ آبی در سفال، شیشه و لعاب بود. سفال مصر و بابلی با ترکیبات کبالت رنگی می تواند به 1450 سال قبل از میلاد برسد

در سال 1735، جیمز براند، شیمیدان سوئدی اولین کشف عنصر از سنگ مس بود . او نشان داد که رنگدانه آبی از کبالت، آرسنیک یا بیسموت به عنوان کیمیاگر در اصل اعتقاد داشت. پس از انزوا، فلز کبالت نادر بوده و تا قرن بیست و یکم به کار رفته است.

مدت کوتاهی پس از 1900، کارآفرین آمریکایی Elwood Haynes یک آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی جدید تولید کرد که به عنوان استئلیت نامگذاری شد. در 1907 اختراع شده، آلیاژهای stellite حاوی مقادیر کبالت و کروم بالا و کاملا غیر مغناطیسی هستند.

یکی دیگر از توسعه قابل توجهی برای کبالت با ایجاد آهنرباهای آلومینیومی -نیکل-کبالت (AlNiCo) در دهه 1940 صورت گرفت. آهن ربا AlNiCo اولین جایگزینی برای الکترومغناطیسی بود. در سال 1970، صنعت با پیشرفت آهنرباهای ساماریوم کبالت، که گرانروی انرژی آهنربای قبلا غیر قابل دستیابی بود، بیشتر شد.

اهمیت صنعتی کبالت منجر به مبادله لندن فلز (LME) با قراردادهای آتی کوبالت در سال 2010 شد.

کبالت به طور طبیعی در لیریتیت های حاوی نیکل و رسوبات سولفید نیکل و مس رخ می دهد و بنابراین بیشتر به عنوان یک محصول جانبی نیکل و مس استخراج می شود. طبق گفته موسسه توسعه کبالت، حدود 48 درصد تولید کبالت از سنگ معدن نیکل، 37 درصد از سنگ معدن مس و 15 درصد تولید کبالت اولیه حاصل می شود.

سنگ های اصلی کبالت عبارتند از کبالت، اریتیت، گلوکودوت و اسکلتودیت.

روش استخراج مورد استفاده برای تولید فلز کبالت تصفیه شده بستگی به این دارد که مواد خوراکی به صورت (1) سنگ معدن سولفید مس-کبالت، (2) کنسانتره سولفید کبالت-نیکل، (3) سنگ آرسنید یا (4) نیکل لاتیت سنگ معدن:

1. پس از کاتد های مس از کبالت حاوی سولفید های مس تولید می شود، کبالت همراه با سایر ناخالصی ها بر روی الکترولیت صرف شده قرار می گیرد. ناخالصی ها (آهن، نیکل، مس، روی ) حذف می شوند و کبالت در فرم هیدروکسید آن با استفاده از آهک رسوب می شود. سپس فلز کبالت می تواند از این روش با استفاده از الکترولیز تصفیه شود، قبل از خرد کردن و خالص سازی برای تولید فلز خالص تجاری.
2. سنگ معدن سولفید نیکل حاوی کبالت با استفاده از فرآیند Sherritt، به نام Sherritt Gordon Mines Ltd. (در حال حاضر Sherritt International) نامیده می شود. در این فرآیند، کنسانتره سولفید حاوی کمتر از 1٪ کبالت در دمای بالا در یک محلول آمونیاک فشار می یابد. هر دو مس و نیکل هر دو در مجموعه ای از فرآیندهای شیمیایی حذف، ترک تنها سولفید نیکل و کبالت. شستشوی فشار با هوا، اسید سولفوریک و آمونیاک، نیکل بیشتری را احیاء می کند تا پودر کبالت به عنوان بذر اضافه شود تا کبالت را در اتم هیدروژن گاز رسوب کند.

بر اساس برآوردهای سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS)، تولید معدن جهانی کبالت در سال 2010 به 88000 تن رسیده است. بزرگترین کشورهای تولید کننده کبالت در این دوره، جمهوری دموکراتیک کنگو (45،000 تن)، زامبیا (11،000) و چین ( 6،200)

پالایش کبالت اغلب در خارج از کشور رخ می دهد که در آن سنگ معدن یا کبالت اولیه تولید می شود. در سال 2010، کشورهای تولید کننده بزرگترین مقدار کبالت تصفیه شده چین (33،000 تن)، فنلاند (9،300) و زامبیا (5،000) بود.بزرگترین تولید کنندگان کبالت تصفیه شده شامل OM Group، Sherritt International، Xstrata Nickel و Jinchuan Group است.

سوپرلیلی، مانند ستیلیت، بزرگترین مصرف کننده فلز کبالت است که تقریبا 20 درصد تقاضا را تشکیل می دهد. این آلیاژهای با مقاومت بالا به دمای بالا، خوردگی و سایش مقاوم می باشند و معمولا برای ساخت تیغه های توربین برای موتورهای جت، قطعات سخت افزاری، دریچه های اگزوز و بشکه های اسلحه.

یکی دیگر از کاربردهای مهم کبالت در آلیاژهای مقاوم در برابر سایش (به عنوان مثال، Vitallium) است که می تواند در ایمپلنت های ارتوپدی و دندانی، و نیز مفصل ران و زانوها استفاده شود.

Hardmetals، که در آن کبالت به عنوان ماده اتصال استفاده می شود، تقریبا 12٪ کل کبالت مصرف می کند. این شامل کاربید سیمان و ابزار الماسی است که در برش برنامه ها و ابزار استخراج استفاده می شود.

کبالت نیز برای تولید آهنرباهای دائمی مانند آهن نیت AlNiCo و ساماریوم کبالت استفاده شده است. آهن ربا 7٪ از تقاضای فلز کبالت را تشکیل می دهند و در رسانه های ضبط مغناطیسی، موتورهای الکتریکی و همچنین ژنراتورها استفاده می شود.

با وجود بسیاری از کاربردهای کبالت، برنامه های اولیه کبالت در بخش شیمیایی قرار دارد که تقریبا نیمی از کل تقاضای جهانی را تشکیل می دهد. مواد شیمیایی کبالت در کاتداهای فلزی باتری های قابل شارژ، همچنین در کاتالیزورهای پتروشیمی، رنگدانه های سرامیکی و رنگ های شیشه ای استفاده می شود.