Tout sur le cobalt métal

Le cobalt est un métal brillant et cassant qui est utilisé pour produire des corrosion et résistant à la chaleur alliages, permanent aimants et les métaux durs.

• Symbole atomique: Co
• Numéro atomique: 27
• Masse atomique: 58,93 g / mol
• Catégorie d'élément: Métal de transition
• Densité: 8,86 g / cm³ à 20 ° C
• Point de fusion: 2723 ° F (1495 ° C)
• Point d'ébullition: 5301 ° F (2927 ° C)
• Dureté de Moh: 5

Le cobalt métal argenté est fragile, a un point de fusion élevé et est apprécié pour sa résistance à l'usure et sa capacité à conserver son force à des températures élevées.

Il s'agit de l'un des trois métaux magnétiques naturels (le fer et nickel étant les deux autres) et conserve son magnétisme à une température plus élevée (2012 ° F, 1100 ° C) que tout autre métal. En d'autres termes, le cobalt a le point de Curie le plus élevé de tous les métaux. Le cobalt possède également de précieuses propriétés catalytiques

Le mot cobalt remonte au terme allemand du XVIe siècle

La première application de cobalt a été dans les composés utilisés pour les colorants bleus dans la poterie, le verre et les émaux. La poterie égyptienne et babylonienne teinte avec des composés de cobalt peut être datée de 1450 av.

En 1735, le chimiste suédois Georg Brandt a été le premier à isoler l'élément de cuivre minerai. Il a démontré que le pigment bleu provenait du cobalt, pas de l'arsenic ou du bismuth comme les alchimistes le croyaient à l'origine. Après son isolement, le cobalt métal est resté rare et rarement utilisé jusqu'au XXe siècle.

Peu de temps après 1900, l'entrepreneur automobile américain Elwood Haynes a développé un nouvel alliage résistant à la corrosion, qu'il a appelé stellite. Breveté en 1907, les alliages de stellite contiennent des teneurs élevées en cobalt et en chrome et sont complètement non magnétiques.

Un autre développement important pour le cobalt est venu avec la création d'aimants aluminium-nickel-cobalt (AlNiCo) dans les années 40. Les aimants AlNiCo ont été le premier remplacement des électro-aimants. En 1970, l'industrie a été davantage transformée par le développement d'aimants au samarium-cobalt, qui ont fourni des densités d'énergie magnétique auparavant inaccessibles.

L'importance industrielle du cobalt a conduit le London Metal Exchange (LME) à introduire des contrats à terme sur le cobalt en 2010.

Le cobalt est naturellement présent dans les latérites nickelifères et les gisements de sulfure de nickel-cuivre et, par conséquent, est le plus souvent extrait en tant que sous-produit du nickel et du cuivre. Selon le Cobalt Development Institute, environ 48% de la production de cobalt provient de minerais de nickel, 37% de minerais de cuivre et 15% de la production de cobalt primaire.

Les principaux minerais de cobalt sont la cobaltite, l'érythrite, le glaucodot et la skutterudite.

La technique d'extraction utilisée pour produire du cobalt raffiné dépend du fait que la matière première se présente sous la forme de (1) minerai de sulfure de cuivre-cobalt, (2) concentré de sulfure de cobalt-nickel, (3) minerai d'arséniure ou (4) nickel-latérite minerai:

1. Une fois que les cathodes de cuivre sont produites à partir de sulfures de cuivre contenant du cobalt, le cobalt, ainsi que d'autres impuretés, restent sur l'électrolyte usé. Impuretés (fer, nickel, cuivre, zinc) sont éliminés et le cobalt est précipité sous sa forme hydroxyde à l'aide de chaux. Le cobalt métal peut ensuite être raffiné par électrolyse, avant d'être broyé et dégazé pour produire un métal pur de qualité commerciale.
2. Les minerais de sulfure de nickel contenant du cobalt sont traités selon le procédé Sherritt, du nom de Sherritt Gordon Mines Ltd. (maintenant Sherritt International). Dans ce procédé, le concentré de sulfure contenant moins de 1% de cobalt est lixivié sous pression à des températures élevées dans une solution d'ammoniac. Le cuivre et le nickel sont tous deux éliminés dans une série de processus de réduction chimique, ne laissant que du nickel et des sulfures de cobalt. La lixiviation sous pression avec de l'air, de l'acide sulfurique et de l'ammoniac récupère plus de nickel avant d'ajouter de la poudre de cobalt comme graine pour précipiter le cobalt dans une atmosphère d'hydrogène gazeux.
3. Les minerais d'arséniure sont torréfiés pour éliminer la majorité de l'oxyde d'arsenic. Les minerais sont ensuite traités avec de l'acide chlorhydrique et du chlore, ou avec de l'acide sulfurique, pour créer une solution de lixiviation qui est purifiée. De ce cobalt est récupéré par électro-raffinage ou précipitation de carbonate.
4. Les minerais de latérite nickel-cobalt peuvent être fondus et séparés en utilisant des techniques pyrométallurgiques ou des techniques hydrométallurgiques, qui utilisent des solutions d'acide sulfurique ou de lixiviation à l'ammoniac.

Selon les estimations de l'US Geological Survey (USGS), la production minière mondiale de cobalt était de 88 000 tonnes en 2010. Les principaux pays producteurs de minerai de cobalt au cours de cette période étaient la République démocratique du Congo (45 000 tonnes), la Zambie (11 000) et la Chine (6 200).

Le raffinage du cobalt a souvent lieu à l'extérieur du pays où le minerai ou le concentré de cobalt est initialement produit. En 2010, les pays produisant les plus grandes quantités de cobalt raffiné étaient la Chine (33 000 tonnes), la Finlande (9 300) et la Zambie (5 000). Les plus grands producteurs de cobalt raffiné sont OM Group, Sherritt International, Xstrata Nickel et Jinchuan Group.

Les superalliages, tels que le stellite, sont le plus gros consommateur de cobalt métal, représentant environ 20% de la demande. Principalement en fer, cobalt et nickel, mais contenant de plus petites quantités d'autres métaux, y compris chrome, tungstène, aluminium et titane, ces alliages hautes performances résistent aux températures élevées, à la corrosion et à l'usure et sont utilisés pour fabriquer des aubes de turbine pour moteurs à réaction, pièces de machine à revêtement dur, soupapes d'échappement et pistolet barils.

Une autre utilisation importante du cobalt est dans les alliages résistants à l'usure (par exemple, le vitallium), qui peuvent être trouvés dans les implants orthopédiques et dentaires, ainsi que les hanches et les genoux prothétiques.

Les métaux-durs, dans lesquels le cobalt est utilisé comme matériau de liaison, consomment environ 12% du cobalt total. Il s'agit notamment des carbures cémentés et des outils diamantés qui sont utilisés dans les applications de coupe et les outils d'extraction.

Le cobalt est également utilisé pour produire des aimants permanents, tels que les aimants AlNiCo et samarium-cobalt mentionnés précédemment. Les aimants représentent 7% de la demande de cobalt métal et sont utilisés dans les supports d'enregistrement magnétiques, les moteurs électriques ainsi que les générateurs.

Malgré les nombreuses utilisations du cobalt métal, les principales applications du cobalt se situent dans le secteur chimique, qui représente environ la moitié de la demande mondiale totale. Les produits chimiques à base de cobalt sont utilisés dans les cathodes métalliques des piles rechargeables, ainsi que dans les catalyseurs pétrochimiques, les pigments céramiques et les décolorants pour verre.

_Sources:

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

_{Davis, Joseph R. Manuel de spécialité ASM: nickel, cobalt et leurs alliages. ASM International: 2000.}

_{Darton Commodities Ltd.: Revue du marché du cobalt 2009.}