コバルト金属の特徴
プロパティ、生産、アプリケーションなど
ザ・バランス / アシュリー・ニコール・デレオン
コバルトは光沢があり、もろい金属で、強く、腐食耐熱性 合金 、 永続 磁石 そして硬質金属。
プロパティ
- 原子記号: Co
- 原子番号: 27
- 原子量: 58.93g/モル
- 要素カテゴリ: 遷移金属
- 密度: 8.86g/cm320℃で
- 融点: 2723°F (1495°C)
- 沸点: 5301°F (2927°C)
- モース硬度：5
コバルトの特徴
銀色のコバルト金属は脆く、融点が高く、耐摩耗性と耐久性が高く評価されています。力高温で。
天然に存在する 3 つの磁性金属の 1 つです ( 鉄 と ニッケル 他の 2 つである)、他のどの金属よりも高い温度 (2012°F、1100°C) で磁性を保持します。つまり、コバルトはすべての金属の中で最も高いキュリー点を持っています。コバルトには貴重な触媒特性もあります
コバルトの有毒な歴史
コバルトという言葉は、16 世紀のドイツ語にまでさかのぼります。 コボルト 、ゴブリン、または悪霊を意味します。 コボルト 銀含有量のために製錬されている間、有毒な三酸化ヒ素を放出したコバルト鉱石を記述するのに使用されました.
コバルトの最も初期の用途は、陶器、ガラス、釉薬の青色染料に使用される化合物でした。コバルト化合物で染められたエジプトとバビロニアの陶器は、紀元前 1450 年にさかのぼることができます。
1735 年、スウェーデンの化学者ゲオルク ブラントが、この元素を最初に分離しました。 銅 鉱石。彼は、錬金術師が当初信じていたようなヒ素やビスマスではなく、コバルトから青色色素が生じたことを証明しました。分離後、コバルト金属は希少なままであり、20 世紀までほとんど使用されませんでした。
1900 年の少し後、アメリカの自動車起業家エルウッド ヘインズは、ステライトと呼ばれる新しい耐腐食性合金を開発しました。 1907 年に特許を取得したステライト合金は、コバルトとクロムを多く含み、完全に非磁性です。
コバルトのもう 1 つの重要な発展は、1940 年代のアルミニウム-ニッケル-コバルト (AlNiCo) 磁石の作成に伴います。アルニコ磁石は、電磁石の最初の代替品でした。 1970 年にサマリウム コバルト磁石が開発され、これまで達成できなかった磁石エネルギー密度が得られたことで、業界はさらに変化しました。
コバルトの産業上の重要性により、ロンドン金属取引所 (LME) は 2010 年にコバルト先物契約を導入しました。
コバルトの生産
コバルトは、ニッケル含有ラテライトおよびニッケル銅硫化物鉱床で自然に発生するため、ほとんどの場合、ニッケルと銅の副産物として抽出されます。 Cobalt Development Institute によると、コバルト生産の約 48% がニッケル鉱、37% が銅鉱石、15% が一次コバルト生産に由来します。
コバルトの主な鉱石は、コバルタイト、エリスライト、グラウコドット、スクッテルダイトです。
精製されたコバルト金属を生成するために使用される抽出技術は、供給材料が (1) 銅-コバルト硫化鉱、(2) コバルト-ニッケル硫化鉱、(3) 砒素鉱、または (4) ニッケル-ラテライトのいずれの形態であるかによって異なります。鉱石：
- コバルト含有硫化銅から銅カソードが製造された後、コバルトは他の不純物とともに使用済み電解液に残されます。不純物（鉄、ニッケル、銅、 亜鉛 ) を除去し、石灰を使用してコバルトを水酸化物として沈殿させます。コバルト金属は、電気分解を使用してこれから精錬された後、粉砕および脱気されて、純粋な商用グレードの金属が生成されます。
- コバルト含有硫化ニッケル鉱は、シェリット ゴードン マインズ社 (現シェリット インターナショナル) にちなんで名付けられたシェリット法を使用して処理されます。このプロセスでは、1% 未満のコバルトを含む硫化物精鉱が、アンモニア溶液中で高温で加圧浸出されます。一連の化学還元プロセスで銅とニッケルの両方が除去され、ニッケルと硫化コバルトだけが残ります。空気、硫酸、およびアンモニアによる加圧浸出は、水素ガス雰囲気中でコバルトを沈殿させる種としてコバルト粉末を添加する前に、より多くのニッケルを回収します。
- 砒化物鉱石を焙焼して、酸化砒素の大部分を除去します。次に、鉱石を塩酸と塩素、または硫酸で処理して、精製される浸出液を作成します。このコバルトから、電解精製または炭酸塩沈殿によって回収される。
- ニッケルコバルトラテライト鉱石は、乾式冶金技術または硫酸またはアンモニア浸出溶液を使用する湿式冶金技術を使用して溶融および分離できます。
米国地質調査所 (USGS) の推定によると、2010 年の世界のコバルト鉱山生産量は 88,000 トンでした。この期間の最大のコバルト鉱産国は、コンゴ民主共和国 (45,000 トン)、ザンビア (11,000 トン)、中国 ( 6,200）。
コバルトの精製は、多くの場合、鉱石またはコバルト精鉱が最初に生産された国以外で行われます。 2010 年に精製コバルトの最大量を生産した国は、中国 (33,000 トン)、フィンランド (9,300 トン)、ザンビア (5,000 トン) でした。精製コバルトの最大の生産者には、OM Group、Sherritt International、Xstrata Nickel、Jinchuan Group などがあります。
アプリケーション
ステライトなどの超合金は、コバルト金属の最大の消費者であり、需要の約 20% を占めています。主に鉄、コバルト、ニッケルでできていますが、少量の他の金属を含みます。 クロム 、タングステン、アルミニウム、および チタン 、これらの高性能合金は、高温、腐食、摩耗に耐性があり、ジェットエンジンのタービンブレード、表面硬化機械部品、排気バルブ、砲身の製造に使用されています。
コバルトのもう 1 つの重要な用途は、耐摩耗性合金 (例: バイタリウム) であり、整形外科や歯科用インプラント、人工股関節や人工膝関節に使用されています。
コバルトが結合材として使用される超硬合金は、総コバルトの約 12% を消費します。これらには、切削用途や採掘工具で使用される超硬合金やダイヤモンド工具が含まれます。
コバルトは、前述のアルニコ磁石やサマリウム コバルト磁石などの永久磁石の製造にも使用されます。磁石はコバルト金属需要の 7% を占め、磁気記録媒体、電気モーター、発電機に使用されています。
コバルト金属には多くの用途がありますが、コバルトの主な用途は化学部門であり、世界の総需要の約半分を占めています。コバルト化学物質は、充電式電池の金属陰極、石油化学触媒、セラミック顔料、ガラス脱色剤に使用されています。
ソース:
ヤング、ローランド S. コバルト .ニューヨーク: Reinhold Publishing Corp. 1948.
デイビス、ジョセフ R. ASM 専門ハンドブック: ニッケル、コバルト、およびそれらの合金 . ASM インターナショナル: 2000.
ダートン・コモディティ・リミテッド： コバルト マーケット レビュー 2009 .