鈷的基本知識(shí)

鈷的基本知識(shí)鈷的性質(zhì):鈷是一種銀白色的鐵磁性金屬，是能增加鐵的磁化的唯一元素。其密度為8.9克/厘米3,熔點(diǎn)為1492°C。鉆有16種天然和人造的同位素。其中，鉆——0是廣泛使用的Y射線源，其半衰期為5.23年。在常溫下，致密的金屬鉆在空氣和水中穩(wěn)定，當(dāng)溫度高于300C時(shí)，鉆在空氣中開始氧化。赤熱的鉆能分解水而放出氫。細(xì)金屬鈷粉在空氣中能自然生成氧化鈷。世界上已知的含鈷礦物約100種，鈷礦主要有銅鈷礦、鎳鈷礦、砷鈷礦和含鈷黃鐵礦四種類型這些鈷礦含鈷均較低。海底錳結(jié)核將是鈷的重要遠(yuǎn)景資源。鈷的用途鈷的高溫性能好，鈷基合金和含鈷合金鋼用作燃?xì)廨啓C(jī)葉片、葉輪、導(dǎo)管以及噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈等的部件和各種高負(fù)荷耐熱零件。鈷可作耐酸合金的添加元素。由于鈷能提高鐵基、鋁鎳基和稀土金屬合金的磁飽和強(qiáng)度和居里點(diǎn)，使其具有高的矯頑磁力，是電氣工業(yè)中良好的磁性材料。鈷可用作硬質(zhì)合金的粘結(jié)劑。鈷的氧化物是陶瓷制品的脫色劑和顏料。含鈷釉料可使搪瓷與鋼更好的結(jié)合。鈷的有機(jī)化合物在油漆中作催干劑。同位素鈷——60是廉價(jià)的Y射線源，在物理、化學(xué)生物研究和醫(yī)療部門已得到廣泛應(yīng)用。鉆與人體健康鈷是人體內(nèi)不可缺少的元素，以離子狀態(tài)存在。鈷是維生素B12的成分之一，與造血功能有關(guān)。正常人體每日攝入鈷量約在5-45微克之間。當(dāng)攝入量過(guò)高時(shí)，會(huì)誘發(fā)肺炎，導(dǎo)致心肌損害，甲狀腺損害和紅細(xì)胞增多等癥。鉆一0Y射線對(duì)治療人體癌癥有一定療效。鈷礦之國(guó)——扎伊爾位于非洲中部的扎伊爾，礦物資源豐富，有“中非寶石”之稱。鈷的儲(chǔ)量占世界的50%，居首位，主要集中在沙巴區(qū)境內(nèi)。鈷礦業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。鈷產(chǎn)量也居世界首位，1979年產(chǎn)鈷約15000噸，產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的60%。鉆是具有鋼灰色和金屬光澤的硬質(zhì)金屬，鉆（Co）原子序數(shù)為27,位于元素周期表第八族，原子量為58.93，它的主要物理、化學(xué)參數(shù)與鐵、鎳接近，屬鐵族元素。鈷是一種高熔點(diǎn)和穩(wěn)定性良好的磁性硬金屬。它的居里點(diǎn)（失去磁性的臨界溫度點(diǎn)）為1150C，具永磁性，熔點(diǎn)為1495C，沸點(diǎn)為2900C，具耐高溫性。它是制造耐熱合金、硬質(zhì)合金、防腐合金、磁性合金和各種鈷鹽的重要原料，廣泛用于航空、航天、電器、機(jī)械制造、化學(xué)和陶瓷工業(yè)。因此，它是一種重要的戰(zhàn)略物資我國(guó)鉆金屬資源量約為140萬(wàn)t,絕大多數(shù)為伴生資源，單獨(dú)的鉆礦床極少。我國(guó)鈷礦品位較低，均作為礦山副產(chǎn)品回收，生產(chǎn)過(guò)程中由于品位低、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，因此金屬回收率低、生產(chǎn)成本高。1996年我國(guó)鉆金屬產(chǎn)量（鉆含量）2291,鉆硫精礦產(chǎn)量（鉆含量）1921,氧化鉆6381。近幾年我國(guó)鉆的年消費(fèi)量穩(wěn)定在12001左右，國(guó)內(nèi)鉆產(chǎn)量包括氧化鉆折算為鉆每年總計(jì)約600~7001,國(guó)內(nèi)鉆產(chǎn)量尚不能滿足國(guó)內(nèi)需求，每年約有半數(shù)需進(jìn)口。一、礦石礦物原料特點(diǎn)目前，自然界中已發(fā)現(xiàn)的鈷礦物和含鈷礦物共百余種，分屬于單質(zhì)、碳化物、氮化物、磷化物和硅磷化物、砷化物和硫砷化物、銻化物和硫銻化物、碲化物和硒碲化物、硫化物、硒化物、氧化物、氫氧化物和含水氧化物氫氧化物、砷酸鹽、碳酸鹽以及硅酸鹽等14大類。其中以硫化物、砷化物和硫砷化物最多。自然界中鉆的存在形式有三種：①獨(dú)立鉆礦物，②呈類質(zhì)同象或包裹體存在于某一礦物中，③呈吸附形式存在于某些礦物表面，其中以第二種存在形式最為普遍。以類質(zhì)同象或顯微包裹體存在于輝石、橄欖石、磁鐵礦和鉻鐵礦中的鈷不能利用，而賦存于黃鐵礦和磁黃鐵礦中者則可以利用。鐵礦石中以類質(zhì)同象或顯微包裹體存在于硫化物和硫砷化物礦物中的鈷，需加設(shè)浮選流程才能加以回收，而在銅鎳礦中則無(wú)需為它們加設(shè)另外的選礦流程，它們是和鎳一同選出來(lái)并從冶煉鎳的爐渣中回收的，所以從爐渣中提取鈷的生產(chǎn)成本較低。呈吸附形式存在的鈷，目前不能為工業(yè)所利用。世界大洋底錳結(jié)核中含鈷比較豐富，或許成為下個(gè)世紀(jì)生產(chǎn)鈷的主要礦物原料。二、用途與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)鈷的物理、化學(xué)性質(zhì)決定了它是生產(chǎn)耐熱合金、硬質(zhì)合金、防腐合金、磁性合金和各種鈷鹽的重要原料。鈷基合金或含鈷合金鋼用作燃汽輪機(jī)的葉片、葉輪、導(dǎo)管、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈的部件和化工設(shè)備中各種高負(fù)荷的耐熱部件以及原子能工業(yè)的重要金屬材料。鈷作為粉末冶金中的粘結(jié)劑能保證硬質(zhì)合金有一定的韌性。磁性合金是現(xiàn)代化電子和機(jī)電工業(yè)中不可缺少的材料，用來(lái)制造聲、光、電和磁等器材的各種元件。鈷也是永久磁性合金的重要組成部分。在化學(xué)工業(yè)中，鈷除用于高溫合金和防腐合金外，還用于有色玻璃、顏料、琺瑯及催化劑、干燥劑等。據(jù)英國(guó)《金屬導(dǎo)報(bào)》報(bào)道，近期來(lái)自硬質(zhì)金屬部門和超合金方面對(duì)鈷的需求較為強(qiáng)勁。另外，鈷在電池部門消費(fèi)量增長(zhǎng)率最高。國(guó)內(nèi)有關(guān)報(bào)道講，鈷在蓄電池行業(yè)、金剛石工具行業(yè)和催化劑行業(yè)的應(yīng)用也將進(jìn)一步擴(kuò)大，從而對(duì)金屬鈷的需求呈上升趨勢(shì)。單獨(dú)鈷礦床一般分為砷化鈷礦床、硫化鈷礦床和鈷土礦礦床三類。鈷除單獨(dú)礦床外，大量分散在夕卡巖型鐵礦、釩鈦磁鐵礦、熱液多金屬礦、各種類型銅礦、沉積鈷錳礦、硫化銅鎳礦、硅酸鎳礦等礦床中，其品位雖低，但規(guī)模往往較大，是提取鈷的主要來(lái)源。綜合礦床伴生鈷的評(píng)價(jià)指標(biāo)尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定，一般選冶性能好的礦石，含鈷品位大于0.01％。鈷精礦的品位0.2％便有價(jià)值，如果金屬礦床規(guī)模大、礦石綜合回收效果好，鈷有多少算多少。鈷硫精礦按化學(xué)成分，精礦分為六個(gè)等級(jí)，均按干礦品位計(jì)算。三、礦業(yè)簡(jiǎn)史鈷礦物的應(yīng)用有著悠久的歷史，紀(jì)元前埃及人就曾使用鈷藍(lán)作為陶瓷制品的著色劑，我國(guó)從唐朝起也在陶瓷生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用鈷的化合物作為著色劑。1735年，瑞典化學(xué)家布蘭特（Brandt）首次分離出鉆，1780年伯格曼（Bergman）將鉆確定為一種元素。德國(guó)和挪威最早生產(chǎn)了少量的鈷，1874年開發(fā)了新喀里多尼亞的氧化鈷礦。1903年，加拿大安大略北部的銀鈷礦和砷鈷礦（方鈷礦）開始生產(chǎn)，使鈷的世界產(chǎn)量由1904年的16t猛增至1909年的15531。1920年扎伊爾加丹加省的銅鉆礦帶開發(fā)后，鈷產(chǎn)量一直居世界首位，摩洛哥用砷鈷礦生產(chǎn)鈷，這段時(shí)期以火法生產(chǎn)鈷為主。此后，第二次世界大戰(zhàn)前夕，芬蘭從含鈷黃鐵礦燒渣中提鈷，戰(zhàn)后送至西德氯化焙燒處理，直到1968年才建立起科科拉鈷廠。日本、法國(guó)、比利時(shí)有規(guī)模較大的鈷精煉廠，分別處理菲律賓、澳大利亞、摩洛哥、贊比亞的富鈷中間產(chǎn)物。這種鈷資源國(guó)的粗煉和用鈷的發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)的精煉的鈷冶金格局至今仍占主要地位。近年來(lái)，鈷資源豐富國(guó)家也相應(yīng)建立了規(guī)模較大的完整的鈷冶金工廠?，F(xiàn)在，各種濕法冶金已成為提取鈷的主要方法。與世界相比，我國(guó)的鈷工業(yè)起步較晚。1952年，江西省南昌市五金礦業(yè)公司用簡(jiǎn)易鼓風(fēng)爐熔煉鈷土礦產(chǎn)出鈷鐵。1956年按此工藝建設(shè)了江西冶煉廠，產(chǎn)出的鈷鐵送至上海三英電冶廠（上海冶煉廠前身）處理。廣東梅縣也用同樣工藝從鈷土礦熔煉出鈷鐵送潮州冶煉廠處理生產(chǎn)工業(yè)氧化鈷。1954年，沈陽(yáng)冶煉廠以濕法煉鋅鈷渣為原料產(chǎn)出首批電鈷，拉開了我國(guó)電鈷生產(chǎn)的序幕，沈陽(yáng)冶煉廠鋅系統(tǒng)采用黃藥法除鈷產(chǎn)出黃原酸鈷渣，該廠以此鈷渣為原料，通過(guò)還原溶解、氧化沉鉆產(chǎn)出含Co30%~40%的氫氧化鉆，然后再經(jīng)干燥、焙燒、電爐還原熔煉成粗金屬鈷，最后用電解精煉法得到電鈷。1958年，贛州鈷冶煉廠從當(dāng)?shù)氐拟捦恋V中生產(chǎn)出氧化鈷。由于當(dāng)?shù)剽捦恋V資源分散，無(wú)法大規(guī)模開采，在冶金工業(yè)部安排下，贛州鈷冶煉廠于1960年開始處理從摩洛哥進(jìn)口的砷鈷礦，這是我國(guó)用進(jìn)口鈷原料生產(chǎn)鈷的開始。1966年，葫蘆島鋅廠首家建成了從鈷硫精礦中回收鈷的車間,以后又陸續(xù)建成了南京鋼鐵廠鈷車間，淄博鈷冶煉廠，湖北光化磷肥廠的鈷車間。甘肅金川、四川會(huì)理、吉林磐石銅鎳礦開發(fā)后，硫化銅鎳礦又成為回收鈷的重要資源。金川有色金屬公司的鈷回收包括從鎳電解系統(tǒng)凈化鈷渣中生產(chǎn)電解鈷和氧化鈷，從轉(zhuǎn)爐渣提鈷流程產(chǎn)出的富鈷冰銅中生產(chǎn)氧化鈷兩部分。目前，金川有色金屬公司的鈷產(chǎn)量已占全國(guó)總產(chǎn)量的70%以上，成為我國(guó)鈷生產(chǎn)