Cobalt Metal | Propriedades, Produção e Aplicações

O cobalto é um metal brilhante e quebradiço que é usado para produzir ligas fortes, corrosivas e resistentes ao calor, ímãs permanentes e metais duros.

Propriedades

• Símbolo Atômico: Co
• Número Atômico: 27
• Massa Atômica: 58. 93g / mol
• Elemento Categoria: Transição de metal
• Densidade: 8. 86g / cm ³ a 20 ° C
• Ponto de fusão: 1495 ° C (2723 ° F)
• Ponto de ebulição: 2927 ° C
• Dureza de Moh: 5

Características

O metal de cobalto de cor prata é quebradiço, tem um alto ponto de fusão e é valorizado pela resistência ao desgaste e capacidade de manter a sua resistência a altas temperaturas.

É um dos três metais magnéticos de ocorrência natural (ferro e níquel sendo os outros dois) e mantém seu magnetismo a uma temperatura mais alta (2012 ° F, 1100 ° C) do que qualquer outro metal. Em outras palavras, o cobalto possui o ponto Curie mais alto de todos os metais. O cobalto também possui propriedades catalíticas valiosas

História

A palavra cobalto remonta ao termo alemão kobold do século XVI, que significa goblin, ou espírito maligno. Kobold foi usado para descrever minérios de cobalto que, apesar de serem fundidos por seu teor de prata, distribuíram trióxido de arsênio venenoso. A primeira aplicação de cobalto foi nos compostos utilizados para corantes azuis para cerâmica, vidro e esmaltes. A cerâmica egípcia e babilônica tingida com compostos de cobalto pode ser datada de 1450 B. C.

Em 1735, o químico sueco Georg Brandt foi o primeiro a isolar o elemento do minério de cobre. Ele demonstrou que o pigmento azul surgiu do cobalto, não arsênico ou bismuto como os alquimistas originalmente acreditavam.

Após o seu isolamento, o metal cobalto permaneceu raro e raramente usado até o século XX.

Pouco depois de 1900, o empresário automotivo americano Elwood Haynes desenvolveu uma nova liga resistente à corrosão, a que se referiu como stellite. Patenteado em 1907, as ligas de estelite contêm altos teores de cobalto e cromo e são completamente não magnéticas.

Outro desenvolvimento significativo para o cobalto veio com a criação de ímãs de alumínio-níquel-cobalto (AlNiCo) na década de 1940. Os ímãs AlNiCo foram a primeira substituição para os eletroímãs. Em 1970, a indústria foi ainda transformada pelo desenvolvimento de ímãs de samário-cobalto, que proporcionavam densidades de energia de ímã previamente inalcançáveis.

A importância industrial do cobalto resultou na London Metal Exchange (LME) introduzindo contratos de futuros de cobalto em 2010.

Produção

O cobalto ocorre naturalmente em latinas de níquel e depósitos de sulfeto de níquel-cobre e, portanto, é mais muitas vezes extraído como subproduto de níquel e cobre. De acordo com o Cobalt Development Institute, cerca de 48% da produção de cobalto é originário de minérios de níquel, 37% de minérios de cobre e 15% da produção primária de cobalto.

Os minérios principais do cobalto são cobaltite, eritrite, glaucodot e skutterudite.

A técnica de extração utilizada para produzir metal cobalto refinado depende de se o material de alimentação for na forma de (1) minério de sulfeto de cobre-cobalto, (2) concentrado de sulfato de cobalto-níquel, (3) minério de arseneto ou (4) Minério de níquel-laterita:

Depois que os cátodos de cobre são produzidos a partir de sulfetos de cobre contendo cobalto, o cobalto, juntamente com outras impurezas, são deixados no eletrólito gasto. As impurezas (ferro, níquel, cobre, zinco) são removidas e o cobalto é precipitado na sua forma de hidróxido usando cal. O metal de cobalto pode então ser refinado a partir deste usando eletrólise, antes de ser esmagado e desgaseificado para produzir um metal de qualidade comercial puro.

1. Os minérios de sulfato de níquel com cobalto são tratados com o processo Sherritt, com o nome de Sherrit Gordon Mines Ltd. (agora Sherritt International). Neste processo, o concentrado de sulfeto contendo menos de 1% de cobalto é lixiviado por pressão a altas temperaturas em uma solução de amônia. Tanto o cobre como o níquel são removidos em séries de processos de redução química, deixando apenas sulfetos de níquel e cobalto. Lixiviação de pressão com ar, ácido sulfúrico e amônia, recupera mais níquel antes que o pó de cobalto seja adicionado como semente para precipitar o cobalto em uma atmosfera de gás hidrogênio.
2. Os minérios de arseneto são assados ​​para remover a maioria dos óxidos de arsénio. Os minérios são então tratados com ácido clorídrico e cloro, ou com ácido sulfúrico, para criar uma solução de lixiviação que é purificada. A partir deste cobalto é recuperado por eletro refinação ou precipitação de carbonato.
3. Os minérios de laterita de níquel e cobalto podem ser fundidos e separados por técnicas de pirometalurgia ou técnicas hidrometalúrgicas, que utilizam soluções de ácido sulfúrico ou lixiviação de amônia.
4. De acordo com as estimativas do US Geological Survey (USGS), a produção global de minas de cobalto foi de 88 000 toneladas em 2010. Os maiores países produtores de minério de cobalto durante esse período foram a República Democrática do Congo (45 000 toneladas), a Zâmbia (11 000) e China (6, 200).

A refinação de cobalto ocorre frequentemente fora do país onde o minério ou concentrado de cobalto é produzido inicialmente. Em 2010, os países que produziram as maiores quantidades de cobalto refinado foram a China (33 000 toneladas), a Finlândia (9, 300) e a Zâmbia (5 000). Os maiores produtores de cobalto refinado incluem OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel e Jinchuan Group.

Aplicações

As super ligas, como stellite, são o maior consumidor de metal cobalto, representando cerca de 20% da demanda. Predominantemente feitos de ferro, cobalto e níquel, mas contendo quantidades menores de outros metais, incluindo cromo, tungstênio, alumínio e titânio, essas ligas de alto desempenho são resistentes a altas temperaturas, corrosão e desgaste e são usadas para fabricar lâminas de turbina para motores a jato, peças de máquina de revestimento rígido, válvulas de escape e barris de pistola.

Outro uso importante para o cobalto é em ligas resistentes ao desgaste (por exemplo, Vitallium), que podem ser encontradas em implantes ortopédicos e dentários, bem como próteses nos quadris e joelhos.

Os metais duros, em que o cobalto é utilizado como material de ligação, consomem cerca de 12% do cobalto total. Estes incluem carbonetos cimentados e ferramentas de diamante que são usados ​​em aplicações de corte e ferramentas de mineração.

O cobalto também é usado para produzir ímãs permanentes, como os ímãs AlNiCo e samarium-cobalto mencionados anteriormente. Os ímanes representam 7% da demanda de metal cobalto e são usados ​​em mídia de gravação magnética, motores elétricos, bem como geradores.

Apesar dos muitos usos para o metal cobalto, as principais aplicações de cobalto estão no setor químico, o que representa cerca de metade da demanda global total. Os produtos químicos de cobalto são usados ​​nos cátodos metálicos de baterias recarregáveis, bem como em catalisadores petroquímicos, pigmentos cerâmicos e decoloradores de vidro.

Fontes:

_{Young, Roland S.}

_{Cobalto . Nova York: Reinhold Publishing Corp. 1948. Davis, Joseph R.}

_{Manual de especialidades ASM: níquel, cobalto e suas ligas . ASM International: 2000. Darton Commodities Ltd.:}

_{Cobalt Market Review 2009 . Siga Terence no Google+}