钴:性质、生产和应用

钴(Co)是自然界中发现的稀有金属元素(占地壳的0.001%)[1]。它属于元素周期表中元素的第一行跃迁序列，并不是以最纯粹的形式自然存在的——它只与其他元素结合存在。当钴从矿石中完全提取和精炼时，它呈现出一种有光泽的蓝白色金属。在许多应用中，它通常与铁结合形成不同的合金。

属性

钴是一种铁磁性材料，坚硬而易碎。它的熔点很高，在高温下很耐磨。强度高，导电性能好。以下是钴的一些主要性质[1,2]:

• 象征:有限公司
• 原子序数:27
• 原子量:58.93 g/mol
• 分类:过渡金属
• 晶体结构:六角形紧密排列
• 熔点:1493℃(2719℉)
• 沸点:2870℃(5612°F)
• 密度:8.85 g/cm^3.

在低于417°C(783°F)的温度下，它有一个六边形的封闭包裹晶体结构，并有12种放射性同位素。最受欢迎的是半衰期为5.3年的钴-60，广泛应用于医疗领域。

生产加工

钴在自然界中主要存在于钴矿、钐铁矿和赤藓石矿物中。它和镍一起被开采，银、铅、铜和铁矿石，通常是作为副产品获得。钴的萃取可采用溶剂萃取[4]。红土矿石在525°C与一氧化碳进行还原过程。这会将镍和铁还原为镍铁，将钴和铜还原为金属态。然后用100g /L的氢氧化铵(NH₄OH)， 300 g/L (NH₄）₂所以₄在可控氧化浸出液中溶解镍、铜和钴的溶液。

钴的应用程序

钴已用于许多工业，商业和军事应用[5]。以下是它的一些常见应用:

合金

1.超合金

钴基高温合金形成耐高温部件的燃气轮机飞机发动机，航天器，火箭发动机，和其他航空航天应用。钴基高温合金具有比铁或镍更高的熔点，并具有优异的耐热腐蚀和热疲劳性能。这种高温合金的焊接性也优于镍高温合金。总的来说，钴基高温合金在低应力和高温环境下的应用表现异常[6]。

2.高速钢合金

钴钢是高速钢的一种变种，一般牌号为M-35和M-42。它是一种理想的刀具，因为它的高红色硬度，反过来又提供了高耐热性。钴质高速钢能够运行和承受高进给量和更快的速度[7]。

3.磁性合金

钴被广泛用作制造高矫顽力硬永磁体所需的金属之一aluminium-nickel-cobalt(钴)合金系列。铝镍钴磁体用于电机、硬盘驱动器和传感器。磁共振成像就是这些磁性合金应用的一个例子。

电子产品

钴氧化物，氢氧根和金属被用于许多电化学装置，将化学能转化为电能，如可充电电池。便携式设备，如移动电话、笔记本电脑和其他消费电子设备，直到电动汽车，都使用可充电电池。钴作为阴极技术的原料，对电池充电至关重要。

催化剂

钴被用作许多工业应用的催化剂，如从石油和天然气产品中去除硫部分。柴油、汽油、煤油和其他燃料油的脱硫有助于减少排放。该元素作为催化剂，不仅可以减少排放，还可以激活工业过程所需的能量，例如回收塑料。[9]

^{图片来源:维基共享资源}

油墨和颜料

钴颜料用于装饰陶瓷，也可以作为着色剂或脱色剂添加到玻璃中，以产生特定的色调。玻璃、瓷器、油漆、墨水和搪瓷都使用它来达到鲜艳的蓝色。由于其独特的溶解性、稳定性和着色效果，钴在这些应用中已被发现是不可替代的着色剂。[10]

图1所示。除了著名的钴蓝，根据其电子结构，钴还能产生许多其他颜色鲜艳的配合物。这是位于瑞士苏黎世的维尔纳建筑群。

[1](无日期)。钴。Minara资源。检索:http://www.minara.com.au/files/docs/7_FactSheet_Cobalt.pdf

[2] Marsh, P. (n.d.)物理化学。钴研究所。检索:https://www.cobaltinstitute.org/physico-chemistry.html

[3]泰勒，J. C.和杨，R. S.(未注明)钴处理。百科全书。检索:https://www.britannica.com/technology/cobalt-processing

[4]大卫(2017)钴SX的溶剂萃取。911年冶金家。检索:https://www.911metallurgist.com/solvent-extraction-cobalt-sx/

[5]阿莫鲁索，B. (n.d.)磁性合金。钴研究所。检索:https://www.cobaltinstitute.org/magnetic-alloys.html

[6]阿莫鲁索，B. (n.d.)超合金。钴研究所。检索:https://www.cobaltinstitute.org/superalloys.html

[7](无日期)。钴钢刀具。帝王切削工具。检索:https://www.regalcuttingtools.com/materials-coatings/cobalt-steel-cutting-tools

[8]阿莫鲁索，B. (n.d.)电子产品。钴研究所。检索:https://www.cobaltinstitute.org/electronics.html

[9]阿莫鲁索，B. (n.d.)催化剂。钴研究所。检索:https://www.cobaltinstitute.org/catalysts.html

[10]阿莫鲁索，B. (n.d.)油墨和颜料。钴研究所。检索:https://www.cobaltinstitute.org/inks-and-pigments.html