Przygotowali: Michał Sołek Rafał Puzia Łukasz Dudek

Prezentacja na temat: "Przygotowali: Michał Sołek Rafał Puzia Łukasz Dudek"— Zapis prezentacji:

1 Przygotowali: Michał Sołek Rafał Puzia Łukasz Dudek
Co Kobalt Przygotowali: Michał Sołek Rafał Puzia Łukasz Dudek

2 Wstęp- plan prezentacji
Dane ogólne Własności fizyczne Własności chemiczne Minerały i Rudy Otrzymywanie kobaltu Stopy kobaltu Zastosowania

3 Wprowadzenie Odkryty w 1739 przez Georga Brandta Magnetyczny
Twardy, ciągliwy, kowalny Błyszczący Srebrzystobiały Rzadko występuje w skorupie ziemskiej

4 Właściwości fizyczne Temperatura wrzenia - 3200 K
Temperatura topnienia K Temperatura wrzenia K Ciepło właściwe J/(kg*K) Ciepło parowania - 376,5 kJ/mol Ciepło topnienia - 16,19 kJ/mol Gęstość kg/m3 Twardość - 5,0 Struktura krystaliczna – heksagonalna Temperatura Curie K Przewodność cieplna W/(m*K)

5 Właściwości chemiczne
Liczba atomowa 27 Masa atomowa Główne stopnie utleniania +2, +3 Aktywność chemiczna: średnia Witamina B12 (kobalimina) – znaczenie biologiczne Znanych 26 izotopów, najtrwalszy izotop % naturalnego kobaltu Izotop sztuczny izotop stosowany jako źródło promieni „gamma” – szeroko wykorzystywany w medycynie

6 Izotop 60

7 Związki kobaltu Tlenki CoO, Co3O4 Wodorotlenek Co(OH)2
Sole rozpuszczalne w wodzie Chlorek CoCl2 • 6H20 Siarczan CoSO4 • 7H20 Azotan Co(NO3)2 • 6H20 Nierozpuszczalny Węglan CoCO3 • 6H20

8 Minerały Erytryn Co3(AsO4)2 • H2O

9 Minerały Glaukodot (Co,Fe)AsS

10 Minerały Kobaltyn CoAsS

11 Minerały Smaltyn CoAs2

12 Minerały Asbolan n MnO2 • m CoO • q CuO • q H2O

13 Podział rud Rudy arsenkowe – czysto kobaltowe oraz złożone, zawierające dodatkowo nikiel, srebro, miedź, cynk i ołów. Rudy siarczkowe – o skomplikowanym składzie , zawierające miedź, nikiel, cynk i ołów. Rudy utlenione – zawierające asbolan jako główny składnik wraz ze związkami miedzi, niklu i żelaza.

14 Występowanie rud kobaltu
Niska koncentracja w skorupie ziemskiej Najczęściej towarzyszy złożom rud niklu i miedzi Najwięcej pochodzi ze złóż rud Cu – Co w Zairze i Zambii (Copperbeld) Złoża laterytowych nikli (Australia, Rosja, Kuba) W Indiach towarzyszy rudom cynku.

15 Kobalt w Polsce W złożach rud miedzi na Monoklinie Przedsudeckiej (zasoby szacunkowe 116,35 tys. ton Co, w tym w złożach eksploatowanych103,29 tys. ton) W złożach węgla kamiennego w GZW (zasoby szacunkowe400 tys. ton)

16 Kobalt na Świecie

17 Podział na Kraje

18 Produkcja

19 Otrzymywanie Kobalt występuje zwykle w rudach niklu i miedzi i jest odzyskiwany podczas ich produkcji. Źródłami kobaltu są również rudy arsenkowe kobaltu. Rudy te są prażone w celu usunięcia większości arsenu jako tlenku arsenu. Ostanie 25 lat zwiększenie skali pozyskiwania kobaltu jako podstawowego produktu Pozyskiwanie kobaltu ze źródeł wtórnych

20 Skład niektórych rud

21 Metody otrzymywania kobaltu z rud
Chemiczne Oddzielenie kobaltu azotynem potasu Oddzielenie kobaltu α-nitrozo-β-naftolem Hydrometalurgiczne (Proces rafinowania kamienia) Ekstrakcja rozpuszczalnikowa Ługowanie kamienia chlorkiem z elektrolitycznym otrzymywaniem metalu Ługowanie atmosferyczne /redukcja wodorowa Proces DON

22 Oddzielenie kobaltu azotynem potasu
Kobalt oddziela się od niklu oraz szeregu innych metali przez dodanie azotynu potasu do roztworu którejkolwiek soli kobaltu w obecności kwasu octowego. Otrzymujemy osad 2K3Co(NO2)6 · 3H2O Kobalt strąca się w postaci azotynokobaltu

23 Oddzielenie kobaltu α-nitrozo-β-naftolem
α-nitrozo-β-naftol tworzy z solami kobaltu w środowisku słabego kwasu mineralnego osad o składzie Co(C10H6ONO)3 Przy znacznej ilości niklu osad odsącza się i wypraża. Otrzymany tlenek kobaltowo- kobaltawy Co3O4 rozpuszcza się w kwasie solnym

24 Proces rafinacji kamienia niklowego

25 Obróbka mechaniczna rud
Przygotowanie do wzbogacania rud: rozdrabnianie, przesiewanie, klasyfikacja wodna lub powietrzna Wzbogacanie rud: przebieranie, wzbogacanie grawitacyjne, magnetyczne, elektrostatyczne, przemywanie, flotacja Wykończenie: przeróbka koncentratów otrzymanych w wyniku wzbogacania ( brykietowanie i grudkowanie) Doprowadzenie do postaci kamienia niklowego (koncentratu)

26 Produkcja kobaltu

27 Ekstrakcja rozpuszczalnikowa

28 Ługowanie kamienia chlorkiem z elektrolitycznym otrzym. metalu

29 Ługowanie atmosferyczne /redukcja wodorowa

30 Proces DON

31 Hydrometalurgia (wady i zalety)
Możliwe jest zawracanie roztworów po cementacyjnych do ługowania kolejnych partii rudy Wady : Brak możliwości prowadzenia procesu w sposób ciągły Używanie wodoru pod ciśnieniem stwarza dodatkowe problemy techniczne  związane z koniecznością stosowania odpowiednich zabezpieczeń

32 Stopy Kobaltu Cenny składnik wielu złożonych stali stopowych i stopów
5% - 10% w stalach szybkotnących – wyższe temperatury hartowania Ważny składnik stali i stopów o szczególnych właściwościach Duże znaczenie w salach hartowanych na martenzyt (Co – Cr-W-Mo) i utwardzanych dyspersyjnie (Al-Ni-Co) Stale i stopy żarowytrzymałe – zastępuje część niklu

33 Zastosowanie Ferromagnetyczne na magnesy trwałe (Alnico)
Szczególnie odporne na zużycie (stellity, Triballoy) Żaroodporne i żarowytrzymałe – łopatki turbin (nadstopy) Odporne na korozję (Haynes) Bikompatybilne – implanty ( Vitallium) Węgliki spiekane – matryce, narzędzia skrawające Do wtapiania w szkło i ceramikę (Fernico) Powłoki antykorozyjne Katalizatory Źródła promieniowania jonizującego Dodatki stopowe (do stali, niklu) Dodatki do emalii, farb i lakierów

34 Stopy żarowytrzymałe Stopy żarowytrzymałe Łopatki turbin spalinowych
Stopy Co-Cr-Ni-W z dodatkami Fe, C, Si, Ta, Ti, Zr, Nb, B, Zr. W 1980 – 45% całkowitego zapotrzebowania na kobalt Wytrzymałość w stanie kutym > w stanie lanym

35 Stopy na magnesy trwałe
Alnico, Vacalloy, Ferrite Magnesy uzyskiwane przez: Przetapianie, wyżarzanie Odlewanie lub spiekanie proszków

36 Stopy odporne na ścieranie
Stellity – struktura A1 (osnowa) + węgliki (HB=650) Odporność na ścieranie, korozje i żaroodporność Zastosowanie: Ciągadła, matryce, narzędzia do skrawania Pokrywanie elementów stalowych : łukiem elektrycznym oporowe nalutowywanie

37 Stopy odporne na ścieranie
Stellity- jedne z ważniejszych stopów kobaltu, zawierające: % Co, % Cr, % W,  2-4% C, do 10,5 Fe Ze względu na ich dużą odporność na ścieranie i na korozję, jak i dużą żaroodpomość stellity, stosowano dawniej na narzędzia skrawające, obecnie, po wprowadzeniu ostrzy z węglików spiekanych, stosuje się głównie na ciągadła i matryce do wyciskania metali na gorąco. Np.: Stellit Twardość HRC: 45-49; Charakterystyka: odporność na korozje i zużycie ścierne Typowe zastosowania: suche ogniwa galwaniczne (baterie).

38 Stopy odporne na ścieranie
Nową serię stopów odpornych na korozję i zużycie ścierne w podwyższonych temperaturach stanowi seria Stellitów W stopach tych wolfram został zastąpiony molibdenem co pozwoliło na uzyskanie lepszej odporności korozyjnej od „klasycznych” stellitów przy zachowaniu doskonałych parametrów mechanicznych. Np.: Stellit Twardość HRC: 55-60; Charakterystyka: odporność na zużycie ścierne w wysokich temperaturach.

39 Bikompatybilne – implanty
60% kobalt, 20% chrom, 5% molibden

40 Węgliki spiekane Kobalt wykorzystywany jako spoiwo
Elementy wykonane z węglików spiekanych charakteryzują się wysoką odpornością na ścieranie i twardością ( HV) Węgliki spiekane zachowują swoje charakterystyki do temperatury 1000°C

41 Zastosowanie medyczne
Stal Cr-Ni-Mo C < 0,03% Własności: Odporność na korozje, Działanie płynów fizjologicznych, Biokompatybilność Zastosowanie: Odlewy stomatologiczne, Implanty, Endoprotezy, Druty, śruby i płytki kostne, Igły i wyroby profilowane

42 Implanty, Endoprotezy, Druty, śruby i płytki kostne,

43 Bibliografia „Analiza rud metali nieżelaznych” S.J.Fajnberg
„Metaloznawstwo metali i stopów nieżelaznych w zarysie” , Mieczysław Tokarski. „Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych. Cz. 1 „ Czesław Adamski, Tadeusz Piwowarczyk. „Metalurgia ogólna metali nieżelaznych „ Zbigniew Szczygieł. „ Struktura, właściwości i odporność na zużycie powłok na osnowie kobaltu „ Zwierzchowski, M. Przegląd Spawalnictwa 2008, R. 80, nr 1, s. 25—30 „Kobalt - wyjątkowy metal wielu zastosowań” Lewicka, E. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2007, T. 23, z. 2, s. 5—16 „Nowoczesne tworzywa odlewnicze na bazie metali nieżelaznych” Zbigniew Górny Jerzy Sobczak