钴的基本知识

钴的基本知识钴的性质:钴是一种银白色的铁磁性金属，是能增加铁的磁化的唯一元素。其密度为8.9克/厘米3,熔点为1492°C。钻有16种天然和人造的同位素。其中，钻——0是广泛使用的Y射线源，其半衰期为5.23年。在常温下，致密的金属钻在空气和水中稳定，当温度高于300C时，钻在空气中开始氧化。赤热的钻能分解水而放出氢。细金属钴粉在空气中能自然生成氧化钴。世界上已知的含钴矿物约100种，钴矿主要有铜钴矿、镍钴矿、砷钴矿和含钴黄铁矿四种类型这些钴矿含钴均较低。海底锰结核将是钴的重要远景资源。钴的用途钴的高温性能好，钴基合金和含钴合金钢用作燃气轮机叶片、叶轮、导管以及喷气发动机、火箭发动机、导弹等的部件和各种高负荷耐热零件。钴可作耐酸合金的添加元素。由于钴能提高铁基、铝镍基和稀土金属合金的磁饱和强度和居里点，使其具有高的矫顽磁力，是电气工业中良好的磁性材料。钴可用作硬质合金的粘结剂。钴的氧化物是陶瓷制品的脱色剂和颜料。含钴釉料可使搪瓷与钢更好的结合。钴的有机化合物在油漆中作催干剂。同位素钴——60是廉价的Y射线源，在物理、化学生物研究和医疗部门已得到广泛应用。钻与人体健康钴是人体内不可缺少的元素，以离子状态存在。钴是维生素B12的成分之一，与造血功能有关。正常人体每日摄入钴量约在5-45微克之间。当摄入量过高时，会诱发肺炎，导致心肌损害，甲状腺损害和红细胞增多等症。钻一0Y射线对治疗人体癌症有一定疗效。钴矿之国——扎伊尔位于非洲中部的扎伊尔，矿物资源丰富，有“中非宝石”之称。钴的储量占世界的50%，居首位，主要集中在沙巴区境内。钴矿业在国民经济中占有重要地位。钴产量也居世界首位，1979年产钴约15000吨，产量约占世界总产量的60%。钻是具有钢灰色和金属光泽的硬质金属，钻（Co）原子序数为27,位于元素周期表第八族，原子量为58.93，它的主要物理、化学参数与铁、镍接近，属铁族元素。钴是一种高熔点和稳定性良好的磁性硬金属。它的居里点（失去磁性的临界温度点）为1150C，具永磁性，熔点为1495C，沸点为2900C，具耐高温性。它是制造耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，广泛用于航空、航天、电器、机械制造、化学和陶瓷工业。因此，它是一种重要的战略物资我国钻金属资源量约为140万t,绝大多数为伴生资源，单独的钻矿床极少。我国钴矿品位较低，均作为矿山副产品回收，生产过程中由于品位低、生产工艺复杂，因此金属回收率低、生产成本高。1996年我国钻金属产量（钻含量）2291,钻硫精矿产量（钻含量）1921,氧化钻6381。近几年我国钻的年消费量稳定在12001左右，国内钻产量包括氧化钻折算为钻每年总计约600~7001,国内钻产量尚不能满足国内需求，每年约有半数需进口。一、矿石矿物原料特点目前，自然界中已发现的钴矿物和含钴矿物共百余种，分属于单质、碳化物、氮化物、磷化物和硅磷化物、砷化物和硫砷化物、锑化物和硫锑化物、碲化物和硒碲化物、硫化物、硒化物、氧化物、氢氧化物和含水氧化物氢氧化物、砷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等14大类。其中以硫化物、砷化物和硫砷化物最多。自然界中钻的存在形式有三种：①独立钻矿物，②呈类质同象或包裹体存在于某一矿物中，③呈吸附形式存在于某些矿物表面，其中以第二种存在形式最为普遍。以类质同象或显微包裹体存在于辉石、橄榄石、磁铁矿和铬铁矿中的钴不能利用，而赋存于黄铁矿和磁黄铁矿中者则可以利用。铁矿石中以类质同象或显微包裹体存在于硫化物和硫砷化物矿物中的钴，需加设浮选流程才能加以回收，而在铜镍矿中则无需为它们加设另外的选矿流程，它们是和镍一同选出来并从冶炼镍的炉渣中回收的，所以从炉渣中提取钴的生产成本较低。呈吸附形式存在的钴，目前不能为工业所利用。世界大洋底锰结核中含钴比较丰富，或许成为下个世纪生产钴的主要矿物原料。二、用途与技术经济指标钴的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料。钴作为粉末冶金中的粘结剂能保证硬质合金有一定的韧性。磁性合金是现代化电子和机电工业中不可缺少的材料，用来制造声、光、电和磁等器材的各种元件。钴也是永久磁性合金的重要组成部分。在化学工业中，钴除用于高温合金和防腐合金外，还用于有色玻璃、颜料、珐琅及催化剂、干燥剂等。据英国《金属导报》报道，近期来自硬质金属部门和超合金方面对钴的需求较为强劲。另外，钴在电池部门消费量增长率最高。国内有关报道讲，钴在蓄电池行业、金刚石工具行业和催化剂行业的应用也将进一步扩大，从而对金属钴的需求呈上升趋势。单独钴矿床一般分为砷化钴矿床、硫化钴矿床和钴土矿矿床三类。钴除单独矿床外，大量分散在夕卡岩型铁矿、钒钛磁铁矿、热液多金属矿、各种类型铜矿、沉积钴锰矿、硫化铜镍矿、硅酸镍矿等矿床中，其品位虽低，但规模往往较大，是提取钴的主要来源。综合矿床伴生钴的评价指标尚无统一规定，一般选冶性能好的矿石，含钴品位大于0.01％。钴精矿的品位0.2％便有价值，如果金属矿床规模大、矿石综合回收效果好，钴有多少算多少。钴硫精矿按化学成分，精矿分为六个等级，均按干矿品位计算。三、矿业简史钴矿物的应用有着悠久的历史，纪元前埃及人就曾使用钴蓝作为陶瓷制品的着色剂，我国从唐朝起也在陶瓷生产中广泛应用钴的化合物作为着色剂。1735年，瑞典化学家布兰特（Brandt）首次分离出钻，1780年伯格曼（Bergman）将钻确定为一种元素。德国和挪威最早生产了少量的钴，1874年开发了新喀里多尼亚的氧化钴矿。1903年，加拿大安大略北部的银钴矿和砷钴矿（方钴矿）开始生产，使钴的世界产量由1904年的16t猛增至1909年的15531。1920年扎伊尔加丹加省的铜钻矿带开发后，钴产量一直居世界首位，摩洛哥用砷钴矿生产钴，这段时期以火法生产钴为主。此后，第二次世界大战前夕，芬兰从含钴黄铁矿烧渣中提钴，战后送至西德氯化焙烧处理，直到1968年才建立起科科拉钴厂。日本、法国、比利时有规模较大的钴精炼厂，分别处理菲律宾、澳大利亚、摩洛哥、赞比亚的富钴中间产物。这种钴资源国的粗炼和用钴的发达工业国的精炼的钴冶金格局至今仍占主要地位。近年来，钴资源丰富国家也相应建立了规模较大的完整的钴冶金工厂。现在，各种湿法冶金已成为提取钴的主要方法。与世界相比，我国的钴工业起步较晚。1952年，江西省南昌市五金矿业公司用简易鼓风炉熔炼钴土矿产出钴铁。1956年按此工艺建设了江西冶炼厂，产出的钴铁送至上海三英电冶厂（上海冶炼厂前身）处理。广东梅县也用同样工艺从钴土矿熔炼出钴铁送潮州冶炼厂处理生产工业氧化钴。1954年，沈阳冶炼厂以湿法炼锌钴渣为原料产出首批电钴，拉开了我国电钴生产的序幕，沈阳冶炼厂锌系统采用黄药法除钴产出黄原酸钴渣，该厂以此钴渣为原料，通过还原溶解、氧化沉钻产出含Co30%~40%的氢氧化钻，然后再经干燥、焙烧、电炉还原熔炼成粗金属钴，最后用电解精炼法得到电钴。1958年，赣州钴冶炼厂从当地的钴土矿中生产出氧化钴。由于当地钴土矿资源分散，无法大规模开采，在冶金工业部安排下，赣州钴冶炼厂于1960年开始处理从摩洛哥进口的砷钴矿，这是我国用进口钴原料生产钴的开始。1966年，葫芦岛锌厂首家建成了从钴硫精矿中回收钴的车间,以后又陆续建成了南京钢铁厂钴车间，淄博钴冶炼厂，湖北光化磷肥厂的钴车间。甘肃金川、四川会理、吉林磐石铜镍矿开发后，硫化铜镍矿又成为回收钴的重要资源。金川有色金属公司的钴回收包括从镍电解系统净化钴渣中生产电解钴和氧化钴，从转炉渣提钴流程产出的富钴冰铜中生产氧化钴两部分。目前，金川有色金属公司的钴产量已占全国总产量的70%以上，成为我国钴生产