Металлургия кобальта. Способы получения кобальта

35 вопрос (Металлургия кобальта)

8 металлургия кобальта

По промышленной классификации кобальт относят к младшим металлам; однако в нашей стране более 80% его получают попутно с никелем из никелевых руд, поэтому описание металлургии кобальта помещено в этом разделе.

Ежегодное мировое производство кобальта почти в 15 раз меньше, чем никеля, и он в три раза дороже никеля. Несмотря на весьма близкие химические свойства этих металлов, кобальт имеет многие ценные особенности, а поэтому и особое применение.

8.1. Свойства и применение кобальта

Промежуточное положение кобальта в триаде металлов железо – кобальт – никель указывает на сходность его свойств со свойствами железа и никеля, особенно никеля. Атомная масса кобальта 58,94, электрохимический потенциал его

СО²⁺ + 2е  Со;                            Е^о = – 0,28 в.

Кобальт образует оксиды: СоО, Со₂О₃, Со₃О₄ и сульфиды: CoS, Co₂S₃, Cо₃S4 и CoS₂. Сродство его к кислороду и сере имеет величины, промежуточные в сравнении с железом и никелем; сродство кобальта к кислороду выше, чем к сере.

При действии окислителя на сульфидные или металлические расплавы, содержащие железо, кобальт и никель в равных концентрациях, сначала окисляется железо, например по реакции:

Fe + CoO  FeO + Co.

Различием в сродстве объясняется переход кобальта в конвертерные шлаки после основной массы железа и первичное восстановление его при действии восстановителей на шлаковые расплавы, содержащие равные концентрации FeO и СоО.

Окислительная способность Со(ОН)₃ выше, чем у Fe(OH)₃, но ниже, чем у Ni(OH)₃, поэтому в водных средах возможны реакции:

Ni(ОН)_3(тв) + Со²⁺ → Ni²⁺ + Co(OH)₃;

Со(ОН)_3(тв) + Fe²⁺ → Co²⁺ + Fe(OH)₃.

Из множества минералов кобальта основное значение для его производства имеют следующие: кобальтин CoAsS, линнеит Co₃S₄, смальтин CoAs₃S₂, эритрин Co₃(AsO₄)₂•8H₂O и асболан m(Со, Ni)O•МпО₂ • nН₂О.

Кобальт существенно повышает жаростойкость и жаропрочность сталей, в том числе хромоникелевых; качества быстрорежущих сталей, содержащих вольфрам, хром и молибден, улучшаются от добавок кобальта.

Кобальт является необходимой составляющей твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Из сплавов кобальта делают постоянные магниты с высокой магнитной энергией. К числу таковых относится, например, сплав алнико-24 (50 % Fe, 24 % Со, 14 % Ni, 9 % Аl и 3 % Сu). Сплав, содержащий 75 % Со, 13 % Si, 7 % Сr и 3 % Мп, корродирует в сильных кислотах меньше платины. Известны и многие другие ценные сплавы кобальта.

Кобальт применяется также в виде солей и оксидов в качестве катализаторов для ряда органических синтезов, сушки лаков и масляных красок (сиккативы), а также для изготовления весьма стойких эмалей и красок. Радиоактивным изотопом Со⁶⁰ пользуются в медицине для лечения злокачественных опухолей. Небольшие количества солей кобальта необходимы для нормального развития растений и животных.

8.2. Способы получения кобальта

1. При переработке сульфидных медно-никелевых руд кобальт, сопутствуя никелю, концентрируется в медно-никелевом файнштейне, а после флотации его переходит преимущественно в никелевый концентрат, затем в аноды для электролитического рафинирования никеля. При очистке электролита кобальт выделяют в виде кобальтового кека, содержащего 4–6 % Со.

Кеки растворяют в серной кислоте в присутствии восстановителя