O cobalto é um metal brilhante e quebradiço que é usado para produzir ligas fortes, resistentes à corrosão e ao calor, ímãs permanentes e metais duros.
Propriedades
- Símbolo Atômico: Co
- Número atômico: 27
- Massa Atômica: 58,93g / mol
- Categoria do elemento: metal de transição
- Densidade: 8,86 g / cm3 a 20 ° C
- Ponto de fusão: 2723 ° F (1495 ° C)
- Ponto de Ebulição: 5301 ° F (2927 ° C)
- Dureza de Moh: 5
Características
O cobalto metálico de cor prata é frágil, tem um alto ponto de fusão e é valorizado por sua resistência ao desgaste e capacidade de reter sua resistência em altas temperaturas.
É um dos três metais magnéticos que ocorrem naturalmente (o ferro e o níquel são 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 tem o maior ponto Curie de todos os metais. O cobalto também tem valiosas propriedades catalíticas
História
A palavra cobalto remonta ao termo alemão kobold do século XVI, que significa goblin ou espírito maligno. Kobold foi usado para descrever os minérios de cobalto que, apesar de serem fundidos por seu teor de prata, emitiam trióxido de arsênico venenoso.
A primeira aplicação de cobalto foi em compostos usados para corantes azuis para cerâmica, vidro e esmaltes. Cerâmica egípcia e babilônica tingida com compostos de cobalto pode ser datada de 1450 aC
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 do arsênico ou do bismuto, como os alquimistas acreditavam originalmente.
Após o seu isolamento, o cobalto metálico 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, que ele chamou de stellite. Patenteado em 1907, as ligas stellite contêm alto teor 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. Ímãs AlNiCo foram os primeiros substitutos para os eletroímãs. Em 1970, a indústria foi ainda transformada pelo desenvolvimento de ímanes de samário-cobalto, que forneciam densidades de energia de íman anteriormente inatingíveis.
A importância industrial do cobalto resultou na London Metal Exchange (LME) introduzindo contratos futuros de cobalto em 2010.
Produção
O cobalto ocorre naturalmente em lateritas portadoras de níquel e depósitos de sulfeto de níquel-cobre e, portanto, é mais frequentemente extraído como subproduto do níquel e do cobre. De acordo com o Instituto de Desenvolvimento de Cobalto, cerca de 48% da produção de cobalto é proveniente de minérios de níquel, 37% de minérios de cobre e 15% de produção de cobalto primário.
Os principais minérios de cobalto são cobaltite, eritríta, glaucodot e skutterudite.
A técnica de extração usada para produzir cobalto metálico refinado depende se o material de alimentação está na forma de (1) minério de sulfeto de cobre-cobalto, (2) concentrado de sulfeto de cobalto-níquel, (3) minério de arseneto ou (4) níquel-laterita minério:
- Depois que os cátodos de cobre são produzidos a partir de sulfuretos de cobre contendo cobalto, o cobalto, juntamente com outras impurezas, é deixado no eletrólito gasto. As impurezas (ferro, níquel, cobre, zinco ) são removidas e o cobalto é precipitado em sua forma de hidróxido usando cal. O metal cobalto pode então ser refinado a partir desta eletrólise, antes de ser triturado e desgaseificado para produzir um metal puro de qualidade comercial.
- Minérios de sulfeto de níquel contendo cobalto são tratados usando o processo Sherritt, em homenagem a Sherrit Gordon Mines Ltd. (agora Sherritt International). Neste processo, o concentrado de sulfureto contendo menos de 1% de cobalto é submetido a pressão a altas temperaturas numa solução de amoníaco. O cobre e o níquel são ambos removidos em séries de processos de redução química, deixando apenas sulfetos de níquel e cobalto. A lixiviação por pressão com ar, ácido sulfúrico e amônia recupera mais níquel antes que o pó de cobalto seja adicionado como uma semente para precipitar o cobalto em uma atmosfera de gás de hidrogênio.
- Os minérios de arseniato são torrados para remover a maioria do óxido de arsênico. Os minérios são então tratados com ácido clorídrico e cloro, ou com ácido sulfúrico, para criar uma solução de lixiviação que é purificada. Deste cobalto é recuperado por eletrorrefinação ou precipitação de carbonato.
- Os minérios de níquel-cobalto laterítico podem ser fundidos e separados usando técnicas pirometalúrgicas ou técnicas hidrometalúrgicas, que usam soluções de lixiviação com ácido sulfúrico ou amônia.
De acordo com estimativas da US Geological Survey (USGS), a produção mundial 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), Zâmbia (11.000) e China (6.200 ).
O refino de cobalto geralmente ocorre fora do país onde o concentrado de minério ou cobalto é inicialmente produzido. 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 o OM Group, a Sherritt International, a Xstrata Nickel e o Jinchuan Group.
Aplicações
As superligas, como a stellite, são o maior consumidor de cobalto metálico, respondendo por cerca de 20% da demanda. Predominantemente feitas 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 pás de turbinas para motores a jato, peças de máquinas com revestimento rígido, válvulas de escape e canos de armas.
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 de quadris e joelhos.
Os metais duros, nos quais o cobalto é usado como material de ligação, consomem cerca de 12% do total de cobalto. Estes incluem carbonetos cimentados e ferramentas de diamante que são usadas em aplicações de corte e ferramentas de mineração.
O cobalto também é usado para produzir ímãs permanentes, como os ímãs AlNiCo e samário-cobalto mencionados anteriormente. Os ímãs respondem por 7% da demanda de metal cobalto e são usados em mídia de gravação magnética, motores elétricos e geradores.
Apesar dos muitos usos para o cobalto metálico, as principais aplicações do cobalto são no setor químico, que responde por cerca de metade da demanda global total. Os químicos de cobalto são usados nos cátodos metálicos de baterias recarregáveis, bem como em catalisadores petroquímicos, pigmentos cerâmicos e descolorantes de vidro.
Fontes:
Jovem, Roland S. Cobalt . Nova Iorque: Reinhold Publishing Corp. 1948.
Davis, Joseph R. ASM Specialty Handbook: níquel, cobalto e suas ligas . ASM International: 2000.
Darton Commodities Ltd .: Cobalt Market Review 2009 .