KOBALT (Cobaltum)      27Co II, III

           

            Sloučeniny kobaltu byly známy již ve starověku. Ve starém Egyptě se jimi barvilo sklo a keramické výrobky. V kovové podobě byl však připraven až v roce 1735, a to ve velmi nečistém stavu. V zemské kůře se obsah kobaltu odhaduje na 0,001 až 0,018% a je rozptýlen většinou ve velmi malých koncentracích. Samostatně se kobaltové rudy vyskytují velmi zřídka; převážná část kobaltu doprovází rudy niklové, měděné a olovněné.

            Kovový kobalt byl průmyslově vyroben až roku 1888, kdy byl objeven hydrometalurgický postup jeho výroby. Vlastnosti kobaltu nebyly dlouho známé, což společně s nepatrným výskytem a složitým výrobním postupem omezovalo jeho výrobu. Ještě v roce 1930 byla světová výroba pouze několik set tun ročně.

            Hlavní výroba kobaltu je soustředěna do Konga, Zambie, Maroka, Kanady a NSR, kde se vyrábí celkem 75% světové produkce. Zbytek se získává při výrobě niklu, mědi a olova jako vedlejší produkt. Kromě kovového kobaltu se vyrábí velké množství kobaltových sloučenin.

            Kobalt – Co – je stříbrolesklý kov s typickým narůžovělým odstínem. Svými vlastnostmi se podobá niklu, takže oddělit tyto dva kovy je velice obtížné. Jeho atomová hmotnost je 58,93 , měrná hmotnost 8,7 g/cm3, teplota tavení 1490°C. Z hutnického hlediska jsou důležité sloučeniny kobaltu s kyslíkem, sírou a arzénem.

 

Slitiny kobaltu

 

Kobaltu se používá k výrobě rychlořezných ocelí (až 13% Co) a slitin typu Stellit, což jsou slitiny kobaltu s chrómem a přísadou wolframu (46% Co, 32% Cr, 18% W). Kobalt je důležitým kovem při výrobě slinutých karbidů, je pojivem karbidů W, Ti, Nb. aj. společně s niklem a vanadem se kobaltem legují oceli na výrobu magnetů typu Alnico, které obsahují kromě 24% kobaltu, nikl, hliník, měď, titan a železo. K dentálním a lékařským účelům slouží slitiny typu Vitalium s obsahem až 65% Co, 25% Cr, a 5% Mo. Další použití kobaltu je pro výrobu vysoce žáropevných slitin, používaných v tryskových motorech a turbínách na nejnamáhavějších místech. Jde o slitinu kobaltu s chrómem, wolframem, molybdenem, niklem a tantalem. Určitá část práškového kobaltu slouží jako pojivo při výrobě cermetů, což jsou keramickokovové  směsi kovů a kysličníků.     

 

Rudy a naleziště

 

Kobalt je obsažen v rudách v samostatných nebo podvojných sirníkových, kysličníkových a arzenidických minerálech.

Ze sirníkových minerálů je nejdůležitější lineit, což je podvojný sirník (Co, Ni)3S4  a karolit CuS.Co2S3, které tvoří podstatnou část ložisek v Kongu, Zambi a Kanadě.

Z kysličníkových rud je nejrozšířenější asbolan, kombinovaný hydratovaný kysličník (Co,Mn)O.MnO2.4H2O.Fe2O3. Asbolan je nositelem kobaltu v niklových rudách na Kubě. Větráním sirníkových minerálů se v ložiskách v Kongu a Zambii vytvořil kyslíkatý minerál heterogenit Co2O3.H2O.

Nejznámější a nejvíce zpracované jsou rudy obsahující arzenidické minerály. Nejdůležitější je siroarzenid kobaltu CoAsS, zvaný kobaltin, dále čistý arzenik CoAs3, skuteruid, tvořící podstatu ložisek v Maroku. Kobalt se někdy vyskytuje v kombinaci s niklem v podobě (Co,Ni)As3. Značně rozšířené jsou chloantit Co(As,Ni)2-3 a smaltin, arzenik kobaltu CoAs2.

Největší ložiska kobaltových rud jsou v Katanze (Kongo), kde převládají rudy sirníkové a ve zvětralých horninách rudy kysličníkové. Druhá největší naleziště jsou v Maroku, a to převážně rudy arzenidické. Stejný typ ložisek je v Kanadě, kde se kobalt získává z rud většinou společně s niklem. V Rusku provázejí kobaltové minerály niklové rudy, částečně sirníkového charakteru, částečně v podobě asbolanu. Kobalt se vyskytuje v podobě arzenidů a sirníků ve většině pyritů těžených ve Španělsku, Švédsku a na Kypru. Průmyslově se zpracovávají všechny typy kobaltových rud.

 

Výroba kobaltu

 

Při výrobě nelze přesně rozlišovat pyrometalurgické a hydrometalurgické zpracování, neboť žárově získané poloprodukty se zpracovávají vždy mokrým způsobem. Pracuje se však i metodami čistě hydrometalurgickými, při nichž se rudy a koncentráty přímo louží. Dnes je známo přes deset technologických postupů, zásadně rozdílných podle složení výchozí suroviny.

1. Největší výrobce kobaltu – Kongo – používá hydrometalurgický postup (obr.117), při němž se zpracovává směs sirníkové a kysličníkové měďnatokobaltové rudy. Sirníková část rudy se po sulfatačním pražení ve fluidizační peci smísí s kysličníkovou a louží se vratným elektrolytem po elektrolytickém získáváni mědi. Oměděné roztoky, obsahují pouze kobalt a doprovodné prvky, jako Fe, Al, Zn a malé množství Cu, zbavují se nejdříve těchto prvků srážením vápenatým mlékem. Po filtraci se větším přídavkem vápenatého mléka vysráží hydroxid kobaltnatý spolu se síranem vápenatým. Vysrážená směs se dávkuje do cirkulujícího síranového elektrolytu, síran vápenatý zůstává nerozpuštěn a z čistého roztoku síranu kobaltnatého se vylučuje elektrolytický kobalt při použití nerozpustných anod. Protože do katod se dostává zinek, přetavují a rafinují se v elektrické peci. Z taveniny se odlévá granulovaný kobalt.

2. Vedle této, dnes nejrozšířenější metody dají se uvedené rudy zpracovat žárovým způsobem. Kysličníkové rudy se taví přímo v el. peci s přísadou vápence a uhlí. Měďkobaltové rudy sirníkové se před tavením vypraží na mrtvo. Převážná část železa, veškerý kobalt a měď se vyredukují až na kov, který se po odpichu nechá ustát v pánvi a rozdělí na dvě vrstvy:“bílou slitinu“ s 50 – 60% Co, 10 – 15%Cu, 30 – 36% Fe a „červenou slitinu“ s 90 – 93% Cu a 3 – 5% Co a Fe.

            „Červená slitina“ se zpracuje v konvertoru na „černou“ měď, přičemž kobalt přechází do konvertorové strusky, která se znovu taví. Po ohřátí na teplotu 900°C se „bílá slitina“ stává křehkou, takže je možno ji drtit a mlít. Při loužení 10% kyselinou sírovou  se rozpouští pouze kobalt a železo . Z roztoku se vysráží železo přídavkem sody a chlórového vápna a získají se roztoky kobaltu s koncentrací 30 až 36 g/dm3. Z těch se kobalt sráží sodou jako uhličitan, který se praží na černý kysličník Co3O4. Tento kysličník je výchozí surovinou pro výrobu kobaltových solí nebo se redukuje na kovový kobalt.

3. marocké arzenidické rudy zpracovávají dvěma způsoby. Při postupu „Ugine“ se ve fluidozační peci odpraží kysličník arzenitý:

 

Co5As2 + 4O2 →5CoO + As2O3

 

Výpražek obsahující 17% Co a ještě 17% As, se chloridačně louží směsí HCl + Cl2. Získané výluhy se přídavkem vápence neutralizují, přičemž se odstraňuje zbytek arzénu a železo. Při dalším čištění výluhu se zachytí aktivním uhlím zlato, olovo se odstraní sirovodíkem a nikl cementací železem; po odstranění železa se na ionexové koloně zachycuje zinek. Vyčištěný kobaltový roztok se z části zpracovává elektrolyticky na katodový kobalt, zčásti se tlakovou redukcí vodíkem získává kobalt práškový.

            Při tzv. postupu Nobel-Bozel se oxiduje arzén na kysličník arzenitý mokrým způsobem, tj. loužením směsi kyseliny sírové a dusičné. Po ochlazení výluhu se oddělí směs kysličníku arzenitého a hlušiny od výluhu a roztok se dále zpracuje chemickým způsobem na hydroxid kobaltnatý.

4. Část vyráběného kobaltu se získá při zpracování niklových rud. Při malém obsahu se kobalt dostává společně s niklem až do anod, při elektrolýze přechází do roztoku a získává se při rafinaci elektrolytu. Při vylučování se využívá malé rozpustnosti hydroxidu kobaltitého, který se sráží z elektrolytu Ni hydrolýzou po oxidaci plynným chlórem. Uvolňující se kyselina se neutralizuje uhličitanem nikelnatým:

 

2CoSO4+Cl2+3NiCO3+3H2O = 2Co(OH)3+2NiSO4+3CO2 

 

Zajímavým způsobem vylučování kobaltu je oxidace uměle připraveným hydroxidem nikelnatým, používaná ve Finsku. Hydroxid kobaltitý se vylučuje podle rovnice

 

Co2+ +Ni(OH)3 = Co(OH)3 + Ni2+

 

Získaný hydroxid Co(OH)3 se při redukčním rozpouštěním v kyselině sírové za současného působení kysličníku siřičitého převádí na síran kobaltnatý. Roztok síranu se čistí od průvodních kovů a v konečné fázi sráží jako hydroxid kobaltitý. Ten se po kalcinaci na Co3O4 redukuje v elektrické peci a odlévá do ingotů, případně do anod pro další rafinaci.

 

259 1k

 

Druhy a normy kobaltu

 

Rozlišuje se několik druhů kobaltu, většinou podle způsobu výroby, a to :

 

a)     elektrolytický kobalt o čistotě 98 až 99,98%;

b)     hutní kobalt, získaný redukcí kysličníku v elektrické peci, čistoty 97 až 98,5%;

c)      kostkový kobalt, získaný redukcí kysličníku pod teplotou tavení;

d)     granulovaný kobalt, získaný přetavováním a granulací elektrolytického nebo hutního kobaltu;

e)     práškový kobalt, získaný redukcí vodíkem pod tlakem. Velké množství kobaltu se spotřebuje v podobě různých solí.