钴
cobalt
一种化学元素 ，化学符号 Co ， 原子序数 27 ，原子量58.9332，属周期系Ⅷ族。1735年瑞典G.布兰特从辉钴矿中还原出金属钴 ，其英文名称来源于德文 Kobalt ，含义是妖魔，这是因为辉钴矿中含有砷，损害了矿工的健康。钴在地壳中的含量为0.0023％，主要矿物有辉钴矿(CoAsS)、方钴矿(CoAs3)、砷钴矿(CoAs2)、钴土矿（CoO·2MnO2·4H2O）、菱钴矿(CoCO3)、钴华(3CoO·As2O5·8H2O)、硫铜钴矿（CuCo2S4)、硫钴矿(Co3S4)，海底的锰结核中钴的储量很大，是钴的重要远景资源 。钴有两种同位素 ：钴 59 为稳定同位素，钴60为放射性同位素。 钴是银灰有光泽的金属，熔点1495℃，沸点2870℃ ，相对密度8.9。有延展性和铁磁性 ，常温下 ，致密的金属钴在空气中稳定，高于300℃时 ，钴被氧化 ，极细的粉末状钴会自燃。室温下钴不和水作用，赤热的钴能分解水，并放出氢气。钴溶于稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸，在发烟硝酸中，金属钴的表面被钝化。钴还能缓慢地与、氨水和氢氧化钠溶液作用。在加热时，钴与硫、氯、溴发生剧烈反应。钴的氧化态＋1、＋2、＋3、＋4 。 在简单化合物中以＋2价最稳定，简单的＋3价钴离子是强氧化剂 ，容易被还原 。钴有三种氧化物：CoO、Co2O3 、Co3O4 。氢氧化钴〔Co(OH)2〕是两性氢氧化物，不溶于水，溶于酸，也溶于浓的强碱溶液 。钴也是一种成矾元素 ，硫酸钴(CoSO4) 能与碱金属硫酸盐形成矾[Co(SO4)2]·6H2O(M1为碱金属离子 )。＋2和＋3价钴离子都容易形成稳定的配位化合物，如en为乙二胺)、 Coedta2-(edta为乙二胺四乙酸 ）。 由于水合作用 、 溶剂化作用和配位作用，钴盐在水溶液中呈现多种颜变化。在加压下，金属钴粉与一氧化碳化合成八羰基二钴[Co2(CO)8]，它也是一种配位化合物． 钴矿物的存在状态较复杂，矿石品位也低，所以提取工艺也很烦琐。砷钴矿可先与焦炭、石灰石放在鼓风炉内熔炼，得粗金属，然后经除杂质和氧化，得氢氧化钴，加热成氧化钴，用木炭加热还原成金属钴。氧化钴矿可先与焦炭、石灰石混合在电炉中熔炼，生成含中国多媒体教学学报
钴合金，再经硫酸溶解和除杂质，得氢氧化钴后制成金属钴。大量钴用于生产钴与稀土金属的永磁合金，磁性很强。钴与镍、铬、钼、钨的合金在高温下强度高、耐热性能好，用于喷气飞机和燃气轮机。钴60是应用广泛的放射源，用于辐射育种和防治虫害，食品辐照保鲜，测定厚度以及放射等。 甲苯胺蓝
钴 cobalt
元素符号Co，银白铁磁性金属，表面抛光后有淡蓝光泽,在周期表中属Ⅷ族,原子序数27,原子量58.9332，密排六方晶体，常见化合价为+2、+3。
1735年瑞典化学家布兰特（G.Brandt）制出金属钴。1780年瑞典化学家伯格曼（T. Bergman）确定钴为元素。长期以来钴的矿物或钴的化合物一直用作陶瓷、玻璃、珐琅的
釉料。到20世纪，钴及其合金在电机、机械、化工、航空和航天等工业部门得到广泛的应用，并成为一种重要的战略金属，消费量逐年增加。中国于50年代开始从钴土矿、镍矿和含钴黄铁矿中提钴。
资源 已知的含钴矿物约100种。主要的钴矿物为：硫钴矿(Co3S4)、纤维柱石(CuCo2S4)、辉砷钴矿(CoAsS)、砷钴矿(CoAs2)、钴华(3CoO·As2O5·8H2O)等。世界上的主要钴矿有四种类型:①铜钴矿,以扎伊尔、赞比亚储量为最大,扎伊尔的产钴量占全世界产量的一半以上;②镍钴矿,包括硫化矿和氧化矿;③砷钴矿；④含钴黄铁矿。这些钴矿含钴均较低。海底锰结核是钴的重要远景资源。从含钴废料中回收钴也日益受到人们的重视。1979年世界（中国除外）矿山产钴量和钴储量见表。
中国已探明的钴储量最大的是甘肃金川硫化镍矿中伴生的钴。云南的硅酸镍矿以及四川、山东、湖北、山西、广东等地的黄铁矿中也含有钴。
性质和用途 在常温下，致密金属钴在空气和水中稳定,高于300℃时，钴在空气中开始氧化。赤热的钴能分解水放出氢。氢还原法制备的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。
含钴高温合金在 900～1000℃下仍有很高的强度和抗蠕变性能，多用于制作喷气发动机
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的耐高温部件。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，使其具有高矫顽力，是电气工业中的优良磁性材料。钴是硬质合金的粘合剂。金属部件用钴合金涂层和表面硬化后，其机械性能显著提高。钴的氧化物是陶瓷制品的脱剂和颜料；搪瓷中的含钴釉料可使搪瓷同钢更好地粘结在一起。钴的有机化合物在油漆中作催干剂。钴还在化工生产中用于碳氢化合物的水合、脱硫、氧化、还原等方面。60Co是γ射线源,用于物理、化学、生物研究和医疗部门。
冶炼 钴矿物的赋存状态复杂，矿石品位低，所以提取方法很多而且工艺复杂，回收率低。一般先用火法将钴富集或转化为可溶性状态，然后再用湿法使钴进一步富集和提纯，最后得到钴化合物或金属钴。主要提钴工艺流程见图
硫化镍矿提钴 硫化镍精矿一般含镍4～5％，含钴0.1～0.3％。镍的火法熔炼过程中，由于钴对氧和硫的亲合力介于铁镍之间（见氧势图），在转炉吹炼高冰镍时，可控制冰镍中铁的氧化程度，使钴富集于高冰镍或富集于转炉渣，分别用下述方法提取：①富集于高冰镍中的钴，在镍电解精炼过程中，钴和镍一起进入阳极液。在净液除钴过程中，钴以高价氢氧化钴的形态进入钴渣，钴渣含钴6～7％，含镍25～30％。从此种钴渣提钴的一种方法是：将钴渣加入硫酸溶液中，通二氧化硫使之溶解，制得含硫酸镍、硫酸钴和少量铜、铁、砷、锑等杂质的溶液；再用活性镍粉置换除去铜；通空气，氧化水解除去铁，通氧化，加苏打中和沉淀钴，若所得氢氧化钴含镍较高,可再次溶解、沉淀分离钴镍,使其含镍小于1％；经煅烧制得氧化钴出售,也可将氧化钴制成粗金属钴，经电解精炼得电解钴。加拿大和苏联的镍厂都用此法回收钴。中国的工厂也有类似作法。从钴渣提钴的另一种方法是以亚硫酸钠作还原剂，将钴渣溶解于硫酸溶液中,得到含硫酸镍、硫酸钴和少量铜、铁、锰、锌等杂质的溶液，而后用黄钠铁矾法除去溶液中的铁（见锌）,用烷基磷酸类如：二-2-乙基己基磷酸(D-2-EHPA)或其他烷基磷酸酯类萃取剂萃取其中的铜、铁、锰、锌等,并分离钴镍。萃取过程中获得的氯化钴溶液,用氟化铵除钙、镁后,再用草酸铵沉淀钴。所得草酸钴
在450℃下煅烧，得到的氧化钴粉，可作为最终产品，也可用氢还原法制取金属钴粉。窄播②富集于炼镍转炉渣中的钴，在还原硫化熔炼过程中，与镍一起转入钴冰铜(见锍)。转炉渣成分一般为：钴0.25～0.35％，镍1～1.5％；钴冰铜成分一般为：钴1～1.5％,镍5～13％。钴冰铜可以直接浸取（常压或加压酸浸），也可以将钴冰铜焙烧成可溶性化合物后再酸浸。浸出液可按钴渣提钴工艺流程处理。
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加拿大舍利特高尔顿公司(Sherritt Gordon MinesLtd.)用高压氨浸法处理硫化镍精矿和高冰镍时,钴留于镍的氢还原尾液中，通硫化氢于尾液，得硫化钴和硫化镍的混合沉淀物。此混合物用硫酸高压浸出、净化除杂质后，通氧、加氨、加压,使二价钴氧化成可溶性的[Co(NH3)5·H2O]2(SO4)3，而镍则以镍铵硫酸盐形态沉淀出来，实现镍钴分离，溶液用高压氢还原产出钴粉，也可用萃取法净液、分离出镍后电积得电钴。
含钴黄铁矿提钴 世界上从含钴黄铁矿中提钴较有代表性的工厂是芬兰科科拉钴厂（ Kok－kola Cobalt Plant）,精矿焙烧脱硫后，再配以部分精矿在流态化炉内进行硫酸化焙烧，再经浸出、浓密、洗涤，浸出液通硫化氢使钴呈硫化钴沉淀。再利用上述舍利特高尔顿的高压浸出法和高压氢还原法生产钴粉。中国含钴黄铁矿的钴品位较低，仅为0.02～0.09％。
浮选产出的钴硫精矿含钴0.3～0.5％,硫30～35％,铁35～40％。钴硫精矿在流态化焙烧炉内于580～620℃下进行硫酸化焙烧，使钴、镍、铜等金属转化为可溶性的盐类。焙砂用水或稀硫酸浸出,用氯酸钠将浸出液中的铁氧化成高价铁后,用脂肪酸钠依次萃取铁和铜。然后,通入使钴氧化,加碱水解生成高价氢氧化钴沉淀，而与镍分离。在反射炉内使氢氧化钴脱水、烧结，烧结块配以石油焦和石灰石在三相电弧炉内还原熔炼成粗金属钴。粗钴浇铸成阳极，进行隔膜电解，得到纯度较高的金属钴。钴硫精矿也可先经900～950℃氧化焙烧，再配以氯化钠或氯化钙以及少量的钴硫精矿于 680℃下进行硫酸化氯化焙烧。焙砂按上述流程提钴。
砷钴矿提钴 砷钴矿经选矿得到含钴10～20％的精矿，其中含砷20～50％。处理砷钴矿的方法主要有两种，一种是先用火法熔炼产出砷冰钴，再用湿法提钴。另一种是用加压浸出法制得含钴溶液，再从中提取钴。中国采用前者：将精矿配以焦炭和熔剂在反射炉或电炉内熔炼,使部分砷呈挥发,产出砷冰钴(旧称黄渣)。如原料含硫高，还产出部分钴冰铜。砷冰钴和钴冰铜磨细后焙烧，进一步脱砷和硫;焙砂用稀硫酸浸出,用次氯酸钠氧化浸出液中的铁,再用苏打调整pH为3～3.5,使铁成为氧化铁和砷酸铁沉淀。滤液用铁屑置换除铜后，用次氯酸钠使钴氧化，加碱水解生成高价氢氧化钴沉淀而与镍分离。所得氢氧化钴
在反射炉内于1000～1200℃下煅烧，获得氧化钴，并使其中的碱式硫酸盐分解，将硫除去。然后配入木炭，在回转窑内于1000℃左右还原成金属钴粉。也可将氢氧化钴熔炼成粗金属钴，再进行电解得电钴。焙砂的浸出液也可和前述硫化镍矿提钴一样，采用萃取法净液分离提钴。
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