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钴的基本知识

2019-03-14    来源:    

声母:g
字头:钴,(,鈷,)
四笔号码:3776
注音:gǔ
摘要:gu
笔画:10画
部首画:05
部首:钅部
释义:金属元素,符号Co。制作超硬耐热合金和磁性合金的质料,可替代镭医治癌症。
部首查询:05钅部钴cobalt  一种化学元素 ,化学符号 Co , 原子序数 27 ,原子量58.9332,属周期系Ⅷ族。1735年瑞典G.布兰特从辉钴矿中复原出金属钴 ,其英文称号来历于德文 Kobalt ,意义是妖魔,这是因为辉钴矿中含有砷,损害了矿工的健康。钴在地壳中的含量为0.0023%,首要矿藏有辉钴矿(CoAsS)、方钴矿(CoAs3)、砷钴矿(CoAs2)、钴土矿(CoO·2MnO2·4H2O)、菱钴矿(CoCO3)、钴华(3CoO·As2O5·8H2O)、硫铜钴矿(CuCo2S4)、硫钴矿(Co3S4),海底的锰结核中钴的储量很大,是钴的重要前景资源 。钴有两种同位素 :钴 59 为安稳同位素,钴60为放射性同位素。  钴是银灰色有光泽的金属,熔点1495℃,沸点2870℃ ,相对密度8.9。有延展性和铁磁性 ,常温下 ,细密的金属钴在空气中安稳,高于300℃时 ,钴被氧化 ,极细的粉末状钴会自燃。室温下钴不好水效果,赤热的钴能分化水,并放出。钴溶于稀、稀硫酸和稀硝酸,在中,金属钴的表面被钝化。钴还能缓慢地与、和溶液效果。在加热时,钴与硫、氯、发作剧烈反响。钴的氧化态+1、+2、+3、+4 。 在简略化合物中以+2价最安稳,简略的+3价钴离子是强氧化剂 ,简略被复原 。钴有三种氧化物:CoO、Co2O3 、Co3O4 。氢氧化钴〔Co(OH)2〕是氢氧化物,不溶于水,溶于酸,也溶于浓的强碱溶液 。钴也是一种成矾元素 ,硫酸钴(CoSO4) 能与碱金属硫酸盐构成矾[Co(SO4)2]·6H2O(M1为碱金属离子 )。+2和+3价钴离子都简略构成安稳的配位化合物,如en为乙二胺)、 Coedta2-(edta为乙二胺四乙酸 )。 因为水合效果 、 溶剂化效果和配位效果,钴盐在水溶液中出现多种色彩改变。在加压下,金属钴粉与化组成八羰基二钴[Co2(CO)8],它也是一种配位化合物.钴矿藏的存在状况较杂乱,矿石档次也低,所以提取工艺也很烦琐。砷钴矿可先与焦炭、石灰石放在鼓风炉内熔炼,得粗金属,然后经除杂质和氧化,得氢氧化钴,加热成氧化钴,用木炭加热复原成金属钴。氧化钴矿可先与焦炭、石灰石混合在电炉中熔炼,生成含钴合金,再经硫酸溶解和除杂质,得氢氧化钴后制成金属钴。许多钴用于出产钴与稀土金属的永磁合金,磁性很强。钴与镍、铬、钼、钨的合金在高温下强度高、耐热功能好,用于喷气飞机和燃气轮机。钴60是运用广泛的放射源,用于辐射育种和防治虫灾,食物辐照保鲜,测定厚度以及放射医治等。钴是化学元素之一,化学符号为Co,原子序数为27,淡灰色,属过渡金属,具磁性。钴的西文称号(法文、英文:cobalt;德文:Kobalt)来自德文Kobold,意为「坏精灵」,因为钴矿有毒,矿工、冶炼者常在作业时患病,钴还会污染其他金属,这些不良效果曩昔都被看作精灵的恶作剧。钴 cobalt   元素符号Co,银白色铁磁性金属,表面抛光后有淡蓝光泽,在周期表中属Ⅷ族,原子序数27,原子量58.9332,密排六方晶体,常见化合价为+2、+3。   1735年瑞典化学家布兰特(G.Brandt)制出金属钴。1780年瑞典化学家伯格曼(T. Bergman)断定钴为元素。长期以来钴的矿藏或钴的化合物一向用作陶瓷、玻璃、珐琅的釉料。到20世纪,钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部分得到广泛的运用,并成为一种重要的战略金属,消费量逐年添加。我国于50时代开端从钴土矿、镍矿和含钴黄铁矿中提钴。   资源 已知的含钴矿藏约100种。首要的钴矿藏为:硫钴矿(Co3S4)、纤维基石(CuCo2S4)、辉砷钴矿(CoAsS)、砷钴矿(CoAs2)、钴华(3CoO·As2O5·8H2O)等。国际上的首要钴矿有四种类型:①铜钴矿,以扎伊尔、赞比亚储量为最大,扎伊尔的产钴量占全国际产值的一半以上;②镍钴矿,包含硫化矿和氧化矿;③砷钴矿;④含钴黄铁矿。这些钴矿含钴均较低。海底锰结核是钴的重要前景资源。从含钴废猜中收回钴也日益遭到人们的注重。1979年国际(我国在外)矿山产钴量和钴储量见表。  我国已探明的钴储量最大的是甘肃金川硫化镍矿中伴生的钴。云南的硅酸镍矿以及四川、山东、湖北、山西、广东等地的黄铁矿中也含有钴。   性质和用处 在常温下,细密金属钴在空气和水中安稳,高于300℃时,钴在空气中开端氧化。赤热的钴能分化水放出氢。氢复原法制备的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。 含钴高温合金在 900~1000℃下仍有很高的强度和抗蠕变功能,多用于制作喷气发动机的耐高温部件。钴能进步铁基、铝镍基和稀土金属合金的磁饱满强度和居里点,使其具有高矫顽力,是电气工业中的优秀磁性材料。钴是硬质合金的粘合剂。金属部件用钴合金涂层和表面硬化后,其机械功能显着进步。钴的氧化物是陶瓷制品的脱色剂和颜料;珐琅中的含钴釉料可使珐琅同钢更好地粘结在一同。钴的有机化合物在油漆中作催干剂。钴还在化工出产中用于碳氢化合物的水合、脱硫、氧化、复原等方面。60Co是γ射线源,用于物理、化学、生物研讨和医疗部分。   冶炼 钴矿藏的赋存状况杂乱,矿石档次低,所以提取办法许多并且工艺杂乱,收回率低。一般先用火法将钴富集或转化为可溶性状况,然后再用湿法使钴进一步富集和提纯,终究得到钴化合物或金属钴。首要提钴工艺流程见图
  硫化镍矿提钴 硫化镍精矿一般含镍4~5%,含钴0.1~0.3%。镍的火法熔炼进程中,因为钴对氧和硫的亲合力介于铁镍之间(见氧势图),在转炉吹炼高冰镍时,可控制冰镍中铁的氧化程度,使钴富集于高冰镍或富集于转炉渣,分别用下述办法提取:①富集于高冰镍中的钴,在镍电解精粹进程中,钴和镍一同进入阳极液。在净液除钴进程中,钴以高价氢氧化钴的形状进入钴渣,钴渣含钴6~7%,含镍25~30%。从此种钴渣提钴的一种办法是:将钴渣参加硫酸溶液中,通二氧化硫使之溶解,制得含硫酸镍、硫酸钴和少数铜、铁、砷、锑等杂质的溶液;再用活性镍粉置换除掉铜;通空气,氧化水解除掉铁,通氧化,加苏打中和沉积钴,若所得氢氧化钴含镍较高,可再次溶解、沉积别离钴镍,使其含镍小于1%;经煅烧制得氧化钴出售,也可将氧化钴制成粗金属钴,经电解精粹得电解钴。加拿大和苏联的镍厂都用此法收回钴。我国的工厂也有相似作法。从钴渣提钴的另一种办法是以钠作复原剂,将钴渣溶解于硫酸溶液中,得到含硫酸镍、硫酸钴和少数铜、铁、锰、锌等杂质的溶液,而后用黄钠铁矾法除掉溶液中的铁(见锌),用烷基磷酸类如:二-2-乙基己基磷酸(D-2-EHPA)或其他烷基磷酸酯类萃取剂萃取其间的铜、铁、锰、锌等,并别离钴镍。萃取进程中取得的氯化钴溶液,用除钙、镁后,再用草酸铵沉积钴。所得草酸钴在450℃下煅烧,得到的氧化钴粉,可作为终究产品,也可用氢复原法制取金属钴粉。②富集于炼镍转炉渣中的钴,在复原硫化熔炼进程中,与镍一同转入钴冰铜(见锍)。转炉渣成分一般为:钴0.25~0.35%,镍1~1.5%;钴冰铜成分一般为:钴1~1.5%,镍5~13%。钴冰铜能够直接浸取(常压或加压酸浸),也能够将钴冰铜焙烧成可溶性化合物后再酸浸。浸出液可按钴渣提钴工艺流程处理。  加拿大舍利特高尔顿公司(Sherritt Gordon MinesLtd.)用高压浸法处理硫化镍精矿和高冰镍时,钴留于镍的氢复原尾液中,通于尾液,得硫化钴和硫化镍的混合沉积物。此混合物用硫酸高压浸出、净化除杂质后,通氧、加、加压,使二价钴氧化成可溶性的[Co(NH3)5·H2O]2(SO4)3,而镍则以镍铵硫酸盐形状沉积出来,完成镍钴别离,溶液用高压氢复原产出钴粉,也可用萃取法净液、别离出镍后电积得电钴。  含钴黄铁矿提钴 国际上从含钴黄铁矿中提钴较有代表性的工厂是芬兰科科拉钴厂( Kok-kola Cobalt Plant),精矿焙烧脱硫后,再配以部分精矿在流态化炉内进行硫酸化焙烧,再经浸出、稠密、洗刷,浸出液通使钴呈硫化钴沉积。再运用上述舍利特高尔顿的高压浸出法和高压氢复原法出产钴粉。我国含钴黄铁矿的钴档次较低,仅为0.02~0.09%。浮选产出的钴硫精矿含钴0.3~0.5%,硫30~35%,铁35~40%。钴硫精矿在流态化焙烧炉内于580~620℃下进行硫酸化焙烧,使钴、镍、铜等金属转化为可溶性的盐类。焙砂用水或稀硫酸浸出,用将浸出液中的铁氧化成高价铁后,用脂肪酸钠顺次萃取铁和铜。然后,通入使钴氧化,加碱水解生成高价氢氧化钴沉积,而与镍别离。在反射炉内使氢氧化钴脱水、烧结,烧结块配以石油焦和石灰石在三相电弧炉内复原熔炼成粗金属钴。粗钴浇铸成阳极,进行隔阂电解,得到纯度较高的金属钴。钴硫精矿也可先经900~950℃氧化焙烧,再配以氯化钠或氯化钙以及少数的钴硫精矿于 680℃下进行硫酸化氯化焙烧。焙砂按上述流程提钴。   砷钴矿提钴 砷钴矿经选矿得到含钴10~20%的精矿,其间含砷20~50%。处理砷钴矿的办法首要有两种,一种是先用火法熔炼产出砷冰钴,再用湿法提钴。另一种是用加压浸出法制得含钴溶液,再从中提取钴。我国选用前者:将精矿配以焦炭和熔剂在反射炉或电炉内熔炼,使部分砷呈蒸发,产出砷冰钴(旧称黄渣)。如质料含硫高,还产出部分钴冰铜。砷冰钴和钴冰铜磨细后焙烧,进一步脱砷和硫;焙砂用稀硫酸浸出,用次氧化浸出液中的铁,再用苏打调整pH为3~3.5,使铁成为氧化铁和铁沉积。滤液用铁屑置换除铜后,用次使钴氧化,加碱水解生成高价氢氧化钴沉积而与镍别离。所得氢氧化钴在反射炉内于1000~1200℃下煅烧,取得氧化钴,并使其间的碱式硫酸盐分化,将硫除掉。然后配入木炭,在反转窑内于1000℃左右复原成金属钴粉。也可将氢氧化钴熔炼成粗金属钴,再进行电解得电钴。焙砂的浸出液也可和前述硫化镍矿提钴相同,选用萃取法净液别离提钴。  加压酸浸法处理砷钴精矿是将精矿用稀硫酸浆化,用高压釜浸出,操作压力35公斤力/厘米2,温度190℃,浸出时刻3~4小时,钴的浸出率95~97%。浸出液除砷、铁、铜、钙等杂质后,参加液,使钴构成钴络合物,在高压釜内,用氢复原得到钴粉,操作压力50~55公斤力/厘米2,温度190℃。此法流程简略,收回率高,劳动条件好。   铜钴矿提钴 扎伊尔的卢伊卢厂 ( Luilu CobaltPlant)是国际上处理铜钴矿最大的钴厂。铜钴矿经选矿取得氧化精矿和硫化精矿。氧化精矿档次为:铜25%,钴1.5%;硫化精矿档次为:铜45%,钴2.5%。首要将硫化精矿在流态化焙烧炉内进行硫酸化焙烧,然后将焙砂和氧化精矿一同用铜电解废液浸出。氧化精矿中的钴首要呈三价氧化物形状,在硫酸中溶解度很小,但在铜电解废液中可由其间的亚铁离子将钴复原,溶于电解废液中,Co3+(不溶性)+Fe2+ ─→Co2+ (可溶性)+Fe3+。   钴的浸出率可达95~96%。含钴和铜的浸出液用电解法分出铜,而钴和其他金属杂质留在溶液中。除杂质后,将溶液中的钴用石灰乳沉积为氢氧化钴,再溶于硫酸中,得到高浓度的硫酸钴溶液,终究用不溶阳极电积金属钴(见水溶液电解)。   参考书目  R. S. Young,Cobalt,It’s Chemistry,Metallurgy and Uses,Reinhold,New York,1960.  陈维东等编译:《国外有色冶金工厂·镍与钴》,冶金工业出版社,北京,1977。
弥补
元素称号:钴
元素原子量:58.93
元素类型:金属
发现人:布朗特 发现时代:1735年
发现进程:
1735年,瑞典的布朗特在煅烧钴矿时得到钴。
元素描绘:
金属钴呈银白色,密度8.9克/厘米3。熔点1495℃,沸点2870℃。化合价2和3。电离能为7.86电子伏特。性硬,具有延展性,其硬度和延展性都比铁强,但磁性较差。与钐、镍、铝等共熔可得良好得磁性钢。同水和空气不发作效果,但能迅速地为、硫酸和硝酸所腐蚀,还会缓慢地被、和所腐蚀,同一切过度元素相同体现变价,并生成铬离子和有色地化合物。用来制作超硬耐热合金、磁性合金、碳化钨的基体或粘合剂。钴的合金在高温下仍能坚持其原有的强度和其他有价值的性质。
元素来历:
砷钴矿和辉砷钴矿是自然界中的首要钴矿。把辉砷钴矿或砷钴灼烧成氧化物后用铝复原制得。钴-60通常以中子炮击金属钴制取。
元素用处:
广泛用于喷气式飞机、燃气轮机和其他在高温下工作的设备。其他化合物可用作催化剂和瓷器釉彩等。60Co是一种放射源,能够替代X射线和镭用以查看物体内部的结构,勘探物体内部存在的裂缝和异物。也可用来医治癌症,在生物学和工业上用作示踪物。
元素辅佐材料:
钴在地壳中含量不小,大于常见金属铅、锡等,但显着比铁少得多,并且钴和铁的熔点平起平坐,因而注定它比铁发现得晚。钴有着许多用处,比方超合金,抗腐蚀合金,高速工具钢,磁体,烧结碳化物,染料,充电电池和化学催化剂。
关于钴,古代希腊人和罗马人曾运用它的化合物制作有色玻璃,生成美丽的深蓝色。我国唐朝五颜六色瓷器上的蓝色也是因为有钴的化合物存在。这些都阐明古代劳动人民也早已运用钴的化合物了。
含钴的蓝色矿石辉钴矿CoAsS,中世纪在欧洲被称为kobalt,首要出现在16世纪居住在捷克的德国矿藏学家阿格里科拉的作品里。这一词在德文中本意是“妖魔”。这可能是其时以为这种矿石是无用的,并且因为其间含砷,波折工人的身体健康才运用的。今日钴的拉丁称号cobaltum和元素符号Co正是德文中“妖魔”一词而来。
1742年瑞典化学教授布兰特研讨辉钴矿时,发现了一种不知名的金属(也就是钴),他把这种金属列为半金属。1780年柏格曼制得纯钴。钴被确立为一种元素,1789年拉瓦锡初次把它列入元素表中。
 
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