2、金屬鈷的性質:鈷是一種銀灰的的金屬,元素符號Co, 原子序數27, 屬於(yu) VIII族,熔點1495℃,沸點2870℃,有延展性和鐵磁性,在常溫的空氣中比較穩定,高於(yu) 300℃時,鈷在空氣中開始氧化。鈷因具有很好的耐高溫、耐腐蝕、磁性性能而被廣泛用於(yu) 航空航天、機械製造、電氣電子、化學、陶瓷等工業(ye) 領域,是製造高溫合金、硬質合金、陶瓷顏料、催化劑、電池的重要原料之一。
3、鈷礦類型:已知的含鈷礦物約100種。主要的鈷礦物為(wei) :方鈷礦(CoAs3)、硫鈷礦(Co3S4)、纖維柱石(CuCo2S4)、輝砷鈷礦(CoAsS)、砷鈷礦(CoAs2)、鈷華(3CoO·As2O5·8H2O)等。世界上的主要鈷礦有四種類型:①銅鈷礦②鎳鈷礦,包括硫化礦和氧化礦;③砷鈷礦;④含鈷黃鐵礦。這些鈷礦含鈷均較低。
3.1 方鈷礦
方鈷礦成分CoAs3,含Co20.77%,常含少量鐵和鎳,等軸晶係,晶體(ti) 呈立方體(ti) 、八麵體(ti) 或二者的聚形。集合體(ti) 常呈致密粒狀,錫白至鋼灰色,有時帶淺灰或虹彩錆色,條痕灰黑色,金屬光澤,不透明,摩氏硬度5.5~6,密度6.5~6.8g/cm3。產(chan) 於(yu) 鈷鎳熱液礦床中,與(yu) 砷鈷礦、砷鎳礦、紅鎳礦等鈷鎳砷化物共生。在地表易氧化而形成鈷華,是煉鈷的重要礦物原料。
方鈷礦
3.2 硫鈷礦
硫鈷礦是一種鈷的硫化物礦物,成分Co3S4,含Co 58%,常含鎳和鐵,等軸晶係,晶體(ti) 呈八麵體(ti) ,通常呈粒狀或致密塊狀集合體(ti) 。淺亮鋼灰色,條痕灰黑色,金屬光澤,摩氏硬度5~5.5,密度4.85g/cm3。
硫鈷礦
3.3 輝砷鈷礦
輝砷鈷礦又稱輝鈷礦。成分CoAsS,含Co 35.4%,等軸晶係或斜方晶係。晶體(ti) 呈八麵體(ti) 、立方體(ti) 、五角十二麵體(ti) 或它們(men) 的聚形;集合體(ti) 呈粒狀或致密塊狀,微帶玫瑰紅的錫白色。條痕灰黑,金屬光澤,摩氏硬度5~6,密度6.0~6.5g/cm3。是熱液成因的礦物,產(chan) 於(yu) 某些接觸交代礦床和含鈷熱液礦脈中,在地表易氧化而變成玫瑰色的鈷華。是提煉鈷的重要礦物原料。
輝砷鈷礦
3.4 砷鈷礦
砷鈷礦成分(Co,Ni,Fe)As3±x,鈷、鎳、鐵的含量在較大範圍內(nei) 變動。當鎳和鐵增多時,Me(Co+Ni+Fe) :As就顯著偏離1:3。例如富含鎳時,Me:As=1:3.273;富含鐵時,μe:As=1:2.3。等軸晶係,晶體(ti) 呈立方體(ti) 、八麵體(ti) 或二者的聚形,通常呈粒狀和致密塊狀。錫白至鋼灰色,條痕灰黑色。金屬光澤,摩氏硬度5.5~6,密度6.4~6.8g/cm3。主要產(chan) 於(yu) 鈷鎳砷化物熱液礦脈中,與(yu) 砷鎳礦、方鈷礦、紅鎳礦等共生,在地表易氧化而變成鈷華和鎳華。是煉鈷和鎳的重要礦物原料。
砷鈷礦
3.5 鈷華
鈷華是一種砷酸鹽礦物,它的晶體(ti) 極為(wei) 少見,晶體(ti) 為(wei) 針狀或板狀,透明到半透明,粉紅至鮮紅色,有明珠灰色,單斜晶係,玻璃光澤。一般多以集合體(ti) 土狀或皮殼出現,當將鈷加熱時,會(hui) 變色成藍色。化學式Co3(AsO4)2·8H2O,密度2.91~2.95g/cm3,硬度1.5~2.5,,用於(yu) 提煉鈷,也用於(yu) 玻璃和陶瓷的著色。
鈷華
我國鈷礦產(chan) 出的構造單元多樣,成礦作用複雜。按照礦床形成的地質背景和成礦環境、構造環境及礦床主岩岩石組合,我國鈷礦床可以為(wei) 以下幾種類型。
4.1 與(yu) 鐵鎂質-超鐵鎂質岩有關(guan) 的硫化物鈷礦床
這類是典型的深成或半深成礦床, 常見的金屬礦物組合是磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦,含少量磁鐵礦。絕大部分鈷都集中在鎳黃鐵礦中。鈷有時富集在岩體(ti) 邊緣早期形成的黃鐵礦帶內(nei) 的輝砷鈷礦,該類礦床鎳鈷比值變化大。
4.2 與(yu) 海相火山噴發有關(guan) 的鈷多金屬礦床
這類礦床多位於(yu) 古陸邊緣裂陷槽內(nei) ,礦層產(chan) 於(yu) 火山-沉積建造中,火山作用過程中的噴流岩及噴流沉積岩是主要的含礦岩石,礦物組合類型有Cu-Co、Cu-Co-Au、Co-Bi-Au、Fe-Co、Pb、Zn-Au型,礦石礦物為(wei) 黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦等,鈷品位0.064%~ 0.46%。
4.3 與(yu) 斑岩有關(guan) 的銅鈷礦床
該類礦床位於(yu) 古陸塊的邊緣,產(chan) 於(yu) 中酸性岩體(ti) 的接觸帶附近或接觸帶內(nei) ,礦石礦物組合黃銅礦、磁黃鐵礦、輝鈷礦和含鈷鎳黃鐵礦。賦礦岩石主要為(wei) 鈉質必威88官方网站二長斑岩,礦石礦物組合為(wei) 黃銅礦、黃鐵礦、輝鈷礦。Co、Se與(yu) Cu關(guan) 係密切,Co含量一般為(wei) 0.01%~ 0.03% 。
4.4與(yu) 砂岩有關(guan) 的鈷礦床
世界的鈷礦主要集中在這種類型,分布於(yu) 非洲的讚比亞(ya) 、紮伊爾兩(liang) 個(ge) 國家。其中紮伊爾鈷礦儲(chu) 量占全世界總儲(chu) 量的50%,礦層由浸染狀硫化物和塊狀礦石組成,具有沉積結構特征。主要金屬礦物是黃銅礦、黃鐵礦、輝銅礦、硫鈷礦、硫銅鈷礦,鈷礦品位為(wei) 0.1%~ 0.5%。
4.5 與(yu) 中酸性侵入岩有關(guan) 的夕卡岩鐵鈷礦
我國該類礦床主要產(chan) 於(yu) 板塊的拚接地段,位於(yu) 褶皺隆起區與(yu) 斷陷盆地的過渡帶中,受中酸性侵入岩體(ti) 邊緣構造控製,通常在較大岩株周圍的碳酸鹽岩和泥灰岩層中形成由褶疊層等組成的熱動力變質帶。賦礦層位為(wei) 三疊係含膏(鹽)的碳酸鹽岩層,礦石礦物組合有磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦,Co呈混合物存在於(yu) 以上礦物中。
4.6 與(yu) 風化作用有關(guan) 的鈷礦
該類礦床分布於(yu) 板塊的活動帶,是由超基性侵入岩和玄武岩經第三紀以來的風化作用形成的,產(chan) 於(yu) 主要是純橄岩、橄欖岩、輝石岩或蛇紋岩裸露地表,經長期強烈的風化和侵蝕作用形成富含鐵、鎳、鈷的紅土中,富鈷礦的主要礦物是鈷土礦、含鎳鈷土礦和含鈷的鐵氫氧物。鈷常常聚集在鎳礦石或鐵礦石中,偶爾形成一些獨立礦物。礦石由含鈷的氫氧化物、鈷土及其它鐵質物組成,Co的品位為(wei) 0.1%~0.8%。
目前,鈷的消費與(yu) 應用的傳(chuan) 統領域主要有電池材料、超級耐熱合金、工具鋼、硬質合金、磁性材料;以化合物形式消費的鈷主要用作催化劑、幹燥劑、試劑、顏料與(yu) 染料等。鈷-60是一種廣為(wei) 使用的放射性材料,在生物化學中廣泛用於(yu) 活化分析;在電鍍、腐蝕和催化中用於(yu) 示蹤研究;在醫療中被用於(yu) 放射檢查與(yu) 治療。
5.1 磁性材料
鈷是磁化一次就能保持磁性的少數金屬之一。在熱作用下,失去磁性的溫度叫居裏點。鐵的居裏點為(wei) 769℃,鎳為(wei) 358℃,而鈷可達1150℃。含有60%鈷的磁性鋼比一般磁性鋼的矯頑磁力提高2.5倍。振動環境下,一般磁性鋼失去差不多1/3的磁性。而鈷鋼僅(jin) 失去2%~3.5%的磁性。由於(yu) 鈷優(you) 越的磁特性,被大量應用於(yu) 高性能磁性材料的製造。
鈷磁性材料
5.2 硬質合金與(yu) 超級合金
含有一定量鈷的刀具鋼可以顯著提高鋼耐磨性和切削性能,鈷將合金組成中其他金屬碳化物晶粒結合在一起,使合金具更高的韌性,並減少對衝(chong) 擊的敏感性能,這種合金熔焊在零件表麵,可使零件的壽命提高3~7倍。含鈷50%以上的司太立特硬質合金即使加熱到1000℃也不會(hui) 失去其原有的硬度。
鈷基合金回轉刀
5.3 電池材料
目前鈷的消耗量近40%用於(yu) 充電電池材料,如用於(yu) 鋰離子電池的鈷酸鋰,用於(yu) 鎳氫電池的氧化亞(ya) 鈷等。
鈷酸鋰電池
5.4 醫療行業(ye)
鈷在醫療領域中也有廣泛應用,鈷的放射性同位素,可治療皮膚病和惡性腫瘤,在青黴素中加入適量的鈷,可以提高其療效,對造血具有特殊功效的維生素B12(別名鈷胺素)中,鈷含量高達4.5%,此外,在人工關(guan) 節材料和牙料填充劑中,也用到鈷。
鈷鉻烤瓷牙
5.5 顏料
中華民族引以為(wei) 榮的唐三彩、青花瓷、景泰藍的釉料中就含鈷,也隻有鈷顏料的藍色才能曆久彌新。鈷作為(wei) 顏料主要分為(wei) 三種:鈷藍顏料、鈷紫顏料、鈷黑顏料。鈷藍是一種曆史非常悠久的顏料,我們(men) 的祖先最早用天然氧化鈷(存在於(yu) 礦石和植物中)作為(wei) 陶器和瓷器中坯和釉的著色顏料,呈不同色調的藍色和藍綠色,而古代的希臘人和羅馬人則最早將氧化鈷用於(yu) 玻璃的著色,呈天藍色調。鈷藍顏料有鮮明的色澤,著色強度很高,此外有極強的耐侯性、耐酸堿性,耐熱可達1200℃以上,適用於(yu) 作為(wei) 陶瓷、玻璃、搪瓷、琺琅等材料的著色顏料。
鈷藍顏料
鈷紫顏料
5.6 其他應用
鈷可以用於(yu) 飼料添加劑。動物,特別是反芻動物缺乏鈷會(hui) 造成消化能力下降、貧血等疾病,因此動物飼料中廣泛添加微量的鈷元素。鈷的化合物還作為(wei) 催化劑應用於(yu) 石油化工行業(ye) ,作為(wei) 粘合劑應用於(yu) 橡膠輪胎行業(ye) 。
鈷用於(yu) 動物飼料添加
據美國地質調查局2015年最新統計,全球已探明陸地鈷資源量約2500萬(wan) 噸,儲(chu) 量720萬(wan) 噸,儲(chu) 量高度集中在剛果(金),澳大利亞(ya) 和古巴。世界鈷資源的分布很不平衡,剛果(金)、澳大利亞(ya) 和古巴三國儲(chu) 量之和就占了全球總儲(chu) 量的68%。剛果(金)是鈷儲(chu) 量最豐(feng) 富的國家,截至2014年,該國鈷儲(chu) 量達到340萬(wan) 噸,居世界第一位。居世界第二位的是澳大利亞(ya) ,儲(chu) 量為(wei) 110萬(wan) 噸。古巴居世界第三位,儲(chu) 量為(wei) 50萬(wan) 噸。其後依次為(wei) 讚比亞(ya) 、菲律賓27萬(wan) 噸;俄羅斯、加拿大各25萬(wan) 噸;巴西8.5萬(wan) 噸;中國8萬(wan) 噸;美國3.7萬(wan) 噸;新喀裏多尼亞(ya) 2萬(wan) 噸等。
我國目前已知的鈷礦產(chan) 地有150餘(yu) 處,分布於(yu) 24個(ge) 省(區),主要分布在甘肅、山東(dong) 、雲(yun) 南、河北、青海、山西等6省,以甘肅省儲(chu) 量最多,約占全國的30%,其他省依次為(wei) 10.4%、8.5%、7.3%、7.1%、6%,以上6省儲(chu) 量之和占全國總儲(chu) 量的70%,其餘(yu) 30%的儲(chu) 量分布在新疆、四川、湖北、西藏、海南、安徽等省(自治區)。
7、鈷礦主要產(chan) 地:甘肅、山東(dong) 、雲(yun) 南。
電解鈷 Co≥99.8% 204000元/噸
鈷精礦 Co≥8% 129300元/噸
鈷礦 Co=1% 53000元/噸
9.1 鈷對人體(ti) 健康的影響
微量元素鈷與(yu) 維生素B12(維生素B12又叫鈷胺素,是唯一含金屬元素的維生素。)有重要關(guan) 係,因為(wei) 它是維生素B12的組成部分,其生理功能也是通過維生素B12的作用來顯示的,且鈷元素並不能直接被人體(ti) 所吸收。維生素B12要經過腸道進入胃,鈷能夠防止維生素B12被腸道內(nei) 的微生物破壞,沒有了鈷的參與(yu) ,維生素B12的功效也會(hui) 降低甚至是消失。
微量元素鈷的缺乏會(hui) 直接影響到維生素B12生理功能的發揮,易導致貧血症、老年癡呆症、性功能障礙等疾病的生成。並會(hui) 出現氣喘、眼壓異常、身體(ti) 消瘦等症狀,易患上脊髓炎、青光眼以及心血管疾病。
經常注射鈷或暴露於(yu) 過量的鈷環境中,可引起鈷中毒。鈷中毒的臨(lin) 床表現為(wei) 食欲不振、嘔吐、腹瀉等。兒(er) 童對鈷的毒性敏感,應避免使用每千克體(ti) 重超過1mg的劑量。在缺乏維生素B12和蛋白質以及攝入酒精時,毒性會(hui) 增加,這在酗酒者中常見。