کبالت چیست و کاربرد آن در صنایع
کبالت یک عنصرشیمیایی با نماد Co و عدداتمی 27 میباشد. ازطریق گدازگری که یک فرایند اعمالحرارت به سنگمعدنی با هدف ذوبکردن آناست کبالتخالص تولیدمیشود. این فلز سخت، براق، و به رنگ خاکستری-نقره ای است.
ای فلز به جز رسوباتاندکی که در آلیاژهایآهن متوریک طبیعی دیدهمیشود، فقط به صورت ترکیبشیمیایی در پوستهزمین وجوددارد. درجهان عمدهترین تولیدکنندگان چین، زامبیا، روسیه و استرالیا میباشند.
این عنصرفلزی ضعیفاست که توسط یک فیلم اکسید غیرفعال از اکسیداسیون آن محافظتمیشود. از سنگهای معدنی اصلی کبالت میتوان به کبالتیت، گلائوکودوت، اسکوترودیت و اریتریت اشارهنمود.
تاریخچه فلز کبالت
رنگدانههایآبی پایهکبالت از زمانهای بسیارقدیم برای جواهرات و رنگها، رنگ متمایزآبی به شیشه استفادهمیشدهاست، اما بعدا تصورمیشد که این رنگ به دلیل بیسموت فلزی شناختهشدهباشد. معدنچیان مدتها بود که از نام سنگکوبولد (آلمانی به معنی سنگ گوبلین) برای برخی از موادمعدنی تولیدکننده رنگدانههایآبی استفادهمیکردند. نام آنها به این دلیل بود که ازنظر فلزات شناختهشده ضعیفبودند و هنگام ذوبشدن آنها بخاراتسمی آرسنیک میدادند. در سال 1735 مشخصشد که چنین سنگمعدنی قابلتبدیل به فلزجدید (اولین ماده کشفشده از دورانباستان) است و درنهایت این ماده برای کوبولد نامگذاریشد.
امروزه مقداریکبالت به طورخاص دریکی از سنگمعدنهای فلزی لوستر مانند کبالتیت (CoAs) تولیدمیشود. این عنصر معمولاً بیشتر به عنوان محصولجانبی استخراجمس و نیکل تولیدمیشود.
تولید کبالت
خرید کبالت و تولید آن اکثرا با کاهش محصولاتجانبی آن در استخراج و ذوب نیکل و مس به دستمیآید. از آنجاکه کبالت معمولاً به عنوان محصولجانبی تولیدمیشود، تأمین آن تا حدودزیادی به امکان اقتصادی استخراجمس و نیکل در یک بازارمعین بستگیدارد. روشهایمختلفی برای جداسازی این عنصر از مس و نیکل وجوددارد که به غلظتکبالت و ترکیب دقیق سنگمعدن بستگیدارد.
یک روش شناورسازی کفاست که در آن سورفاکتانت ها به اجزای سنگ متصلمیشوند و منجر به غنیسازی سنگمعدن کبالت میشوند. سپس حرارتدادن، سنگمعدن را به سولفاتکبالت تبدیلمیکند و مس و آهن اکسیدمیشوند. شستهشدن با آب، سولفات را به همراه آرسنات استخراجمیکند.
باقیماندهها بیشتر با اسیدسولفوریک شستهمیشوند و محلول سولفاتمس تولیدمیشود. این عنصر را میتوان دوباره از ذوبمس نیز تولیدکرد. فرآیندهای فوقالذکر به اکسیدکبالت (Co3O4) تبدیلمیشوند. این اکسید با واکنشآلومینوترمی یا کاهشکربن در کورهبلند به فلز تبدیلمیشود.
آلیاژها
بیشترینمصرف این عنصر درگذشته مربوط به سوپرآلیاژهای پایهکبالت بود. این آلیاژها به دلیل پایداریدمایی در ساخت توربینهایگازی، موتورهای جت هواپیما و پرههای کاربرددارند. گفتنیاست آلیاژهای تک کریستال برپایه نیکل از عملکردبهتری برخوردارند.
کاربرد کبالت
- ترکیبات سیلیکاتکبالت
- تولید آلومیناتکبالت
- ساخت شیشهها
- تولید سرامیکها
- تولید جوهرها
- ساخت رنگها و لاکها
- به عنوان ردیاب رادیواکتیو
- تولید پرتوهای گاما
- به دلیل ظاهرجذاب، سختی و مقاومت دربرابر اکسیداسیون در آبکاریفلزات کاربرددارد.
- به عنوان پوششپایه اولیه مینایدندان چینی
تاثیرات کبالت بر محیطزیست
این ماده به صورت طبیعی در آب، خاک، سنگ، هوا، جانوران و گیاهان وجوددارد. همچنین میتواند توسط وزشباد وارد آب، هوا و سطح زمین شود و یا با عبور هرزآب های شهری از خاک و سنگهای دارای کبالت وارد آبهای سطحی شود. همچنین فعالیتهایی مانند معدنکاری، احتراق زغال سنگ، تولید و استفاده از موادشیمیایی و فرآوری کانسنگهای دارای کبالت باعث ورود این عنصر به اتمسفر میشود.
هنگامی که این عنصر واردمحیط میشود، به سرعت ازبین نمیرود. این فلز میتواند باسایر ذرات مانند خاک یا رسوباتآبی واکنشدهد یا جذبشود. گیاهانی که در خاکخود باکمبود کبالت مواجههستند، رنجمیبرند. همچنین جانورانی که از چنین گیاهان تغذیهمیکنند، باکاهش این ماده روبهرو میشوند. درنزدیکی معادنکبالت، خاکها دارای مقدارزیادی از این فلز هستند، بنابراین گیاهانوجانوران در این مناطق دچاربیماری میشوند و در بدنآنها تجمعمییابد.
ایزوتوپهای رادیواکتیو کبالت در کارخانههای انرژیاتمی بر اثر فعالیتهایهستهای ایجادوتولید میشود و بعلت عمر نسبتاًکوتاهی که دارند خطرناکنیستند.
اثرات کبالت بر سلامتیانسان
کبالت میتواند ازطریق آشامیدنآب، تنفسهوا، خوردن غذاهایی که حاوی این عنصر هستند و تماسپوست وارد بدنانسان شود. این عنصر نقشمهمی در بدنانسان دارد برایمثال بخشی از ویتامین B12 را تشکیلداده و برای برطرفکردن عارضه کمخونی در زنانباردار به دلیل تحریک تولید سلولهایخونی کاربرددارد. اما اگر میزان آن در بدنانسان یا در هوایتنفسی بیشتراز حدمجاز شود مشکلاتتنفسی مانند آسم و ذاتالریه را درپی خواهدداشت. اثرات مصرف بالایکبالت عبارتنداز:
- استفراغ و تهوعی
- آسیب به تیروئید
- مشکلات بینایی
- مشکلات قلبی
همچنین ایزوتوپهای رادیواکتیو این عنصر باعث ریزشمو، نازایی، خونریزی، تهوع، کما و حتیمرگ میشوند. غبار این فلز سبب بیماریهایی مانند آسمشده و دارای علائمی مثل سرفه، انقطاعتنفس و تنگینفس میشود که این علائم بهتدریج افزایشیافته و باعث مشکلاتی چون بیماریهایریوی، تصلبشرایین، ناتوانی دائمی و مرگ خواهدشد.
قرارگرفتن درمعرض این عنصر افرادرا دچار آماسپوست، کاهشوزن و حساسیت بالای دستگاه میکند. همچنین این فلز میتواند سرطانزا باشد.
دیدگاهی ثبت نشده است