Cobalt Metal | Propiedades, producción y aplicaciones

El cobalto es un metal brillante y quebradizo que se utiliza para producir aleaciones fuertes, resistentes a la corrosión y al calor, imanes permanentes y metales duros.

Propiedades

• Símbolo atómico: Co
• Número atómico: 27
• Masa atómica: 58. 93 g / mol
• Categoría del elemento: Metal de transición
• Densidad: 8. 86 g / cm ³ a 20 ° C
• Punto de fusión: 2723 ° F (1495 ° C)
• Punto de ebullición: 5301 ° F (2927 ° C)
• Dureza de Moh: 5

Características

El cobalto de color plateado es frágil, tiene un alto punto de fusión y se valora por su resistencia al desgaste y la capacidad de retener su resistencia a altas temperaturas.

Es uno de los tres metales magnéticos naturales (el hierro y el níquel son los otros dos) y retiene su magnetismo a una temperatura más alta (2012 ° F, 1100 ° C) que cualquier otro metal. En otras palabras, el cobalto tiene el mayor punto de Curie de todos los metales. El cobalto también tiene valiosas propiedades catalíticas

Historia

La palabra cobalto se remonta al término alemán del siglo XVI kobold , que significa duende o espíritu maligno. Kobold se usó para describir minerales de cobalto que, mientras se fundían por su contenido de plata, emitían trióxido de arsénico venenoso.

La aplicación más temprana de cobalto fue en compuestos usados ​​para tintes azules para cerámica, vidrio y esmaltes. La cerámica egipcia y babilónica teñida con compuestos de cobalto puede remontarse a 1450 B. C.

En 1735, el químico sueco Georg Brandt fue el primero en aislar el elemento del mineral de cobre. Demostró que el pigmento azul surgió del cobalto, no del arsénico o del bismuto, como originalmente creían los alquimistas.

Después de su aislamiento, el cobalto metal permaneció raro y rara vez se usó hasta el siglo XX.

Poco después de 1900, el empresario automotriz estadounidense Elwood Haynes desarrolló una nueva aleación resistente a la corrosión, a la que se refirió como stellite. Patentado en 1907, las aleaciones de estelita contienen altos contenidos de cobalto y cromo y son completamente no magnéticas.

Otro desarrollo significativo para el cobalto vino con la creación de imanes de aluminio-níquel-cobalto (AlNiCo) en la década de 1940. Los imanes AlNiCo fueron los primeros en reemplazar a los electroimanes. En 1970, la industria se transformó aún más mediante el desarrollo de imanes de samario-cobalto, que proporcionaban densidades de energía de imán previamente inalcanzables.

La importancia industrial del cobalto dio lugar a la Bolsa de Metales de Londres (LME) que introdujo contratos de futuros de cobalto en 2010.

Producción

El cobalto se produce naturalmente en depósitos de laterita y sulfuro de níquel-cobre y, por lo tanto, es más a menudo se extrae como un subproducto de níquel y cobre. Según el Instituto de Desarrollo Cobalt, aproximadamente el 48% de la producción de cobalto proviene de minerales de níquel, el 37% de minerales de cobre y el 15% de la producción primaria de cobalto.

Las menas principales de cobalto son cobaltita, eritrita, glaucodot y skutterudita.

La técnica de extracción utilizada para producir cobalto metal refinado depende de si el material de alimentación está en forma de (1) mineral de sulfuro de cobre-cobalto, (2) concentrado de sulfuro de cobalto y níquel, (3) mineral de arseniuro o (4) mineral de níquel-laterita:

1. Después de que los cátodos de cobre se producen a partir de sulfuros de cobre que contienen cobalto, el cobalto, junto con otras impurezas, se dejan en el electrolito gastado. Las impurezas (hierro, níquel, cobre, zinc) se eliminan y el cobalto se precipita en forma de hidróxido con la cal. El metal de cobalto se puede refinar a partir de esto utilizando la electrólisis, antes de triturarse y desgasificarse para producir un metal puro de calidad comercial.
2. El cobalto que contiene minerales de sulfuro de níquel se trata mediante el proceso Sherritt, que lleva el nombre de Sherrit Gordon Mines Ltd. (ahora Sherritt International). En este proceso, el concentrado de sulfuro que contiene menos del 1% de cobalto se lixivia por presión a altas temperaturas en una solución de amoníaco. Tanto el cobre como el níquel se eliminan en series de procesos de reducción química, dejando únicamente sulfuros de níquel y cobalto. La lixiviación a presión con aire, ácido sulfúrico y amoníaco recupera más níquel antes de que se agregue polvo de cobalto como semilla para precipitar el cobalto en una atmósfera de gas de hidrógeno.
3. Los minerales de arseniuro se tuestan para eliminar la mayor parte del óxido de arsénico. Los minerales se tratan luego con ácido clorhídrico y cloro, o con ácido sulfúrico, para crear una solución de lixiviación que se purifica. De este cobalto se recupera por electro refinación o precipitación de carbonato.
4. Los minerales de laterita de níquel-cobalto pueden fundirse y separarse utilizando técnicas pirometalúrgicas o técnicas hidrometalúrgicas, que utilizan soluciones de ácido sulfúrico o de lixiviación de amoníaco.

Según estimaciones del Servicio Geológico de los EE. UU. (USGS), la producción minera mundial de cobalto fue de 88,000 toneladas en 2010. Los países productores de mineral de cobalto más grandes durante ese período fueron la República Democrática del Congo (45,000 toneladas), Zambia (11,000) y China (6, 200).

El refinado de cobalto ocurre a menudo fuera del país donde se produce inicialmente el concentrado de mineral o cobalto. En 2010, los países que producen las mayores cantidades de cobalto refinado son China (33 000 toneladas), Finlandia (9 300) y Zambia (5 000). Los mayores productores de cobalto refinado incluyen OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel y Jinchuan Group.

Aplicaciones

Las superaleaciones, como la estelita, son el mayor consumidor de cobalto metal y representan alrededor del 20% de la demanda. Predominantemente hechos de hierro, cobalto y níquel, pero que contienen cantidades más pequeñas de otros metales, incluyendo cromo, tungsteno, aluminio y titanio, estas aleaciones de alto rendimiento son resistentes a las altas temperaturas, la corrosión y el desgaste, y se utilizan para fabricar palas de turbinas para motores a reacción, partes de máquinas con revestimiento duro, válvulas de escape y cañones de pistola.

Otro uso importante del cobalto son las aleaciones resistentes al desgaste (por ejemplo, Vitallium), que se pueden encontrar en los implantes ortopédicos y dentales, así como en las caderas y rodillas protésicas.

Los metales duros, en los que se usa cobalto como material de unión, consumen aproximadamente el 12% del cobalto total. Estos incluyen carburos cementados y herramientas de diamante que se utilizan en aplicaciones de corte y herramientas de minería.

El cobalto también se usa para producir imanes permanentes, como los imanes AlNiCo y samario-cobalto mencionados anteriormente. Los imanes representan el 7% de la demanda de metal de cobalto y se utilizan en medios de grabación magnética, motores eléctricos y generadores.

A pesar de los muchos usos del cobalto metálico, las aplicaciones primarias de cobalto se encuentran en el sector químico, que representa aproximadamente la mitad de la demanda global total. Los químicos de cobalto se utilizan en los cátodos metálicos de baterías recargables, así como en catalizadores petroquímicos, pigmentos cerámicos y decolorantes de vidrio.

_Fuentes:

_{Young, Roland S. Cobalt . Nueva York: Reinhold Publishing Corp. 1948.}

_{Davis, Joseph R. Manual de especialidad de ASM: níquel, cobalto y sus aleaciones . ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd.: Cobalt Market Review 2009 .}

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