کبالت چیست و کاربرد آن در صنایع

کبالت چیست و کاربرد آن در صنایع

کبالت یک عنصر شیمیایی با نماد Co و عدد اتمی 27 می باشد. از طریق گدازگری که یک فرایند اعمال حرارت به سنگ معدنی با هدف ذوب کردن آن است کبالت خالص تولید می‌شود. این فلز سخت، براق، و به رنگ خاکستری-نقره ای است.

ای فلز به جز رسوبات اندکی که در آلیاژهای آهن متوریک طبیعی دیده می‌شود، فقط به صورت ترکیب شیمیایی در پوسته زمین وجود دارد. در جهان عمده‌ترین تولیدکنندگان چین، زامبیا، روسیه و استرالیا می‌باشند.

این عنصر فلزی ضعیف است که توسط یک فیلم اکسید غیر فعال از اکسیداسیون آن محافظت می شود. از سنگ‌های معدنی اصلی کبالت می‌توان به کبالتیت، گلائوکودوت، اسکوترودیت و اریتریت اشاره نمود.

مته کبالت دراگون

 

تاریخچه فلز کبالت

رنگدانه های آبی پایه کبالت از زمان های بسیار قدیم برای جواهرات و رنگ ها، رنگ متمایز آبی به شیشه استفاده می شده است، اما بعدا تصور می شد که این رنگ به دلیل بیسموت فلزی شناخته شده باشد. معدنچیان مدت ها بود که از نام سنگ کوبولد (آلمانی به معنی سنگ گوبلین) برای برخی از مواد معدنی تولید کننده رنگدانه های آبی استفاده می کردند. نام آن ها به این دلیل بود که از نظر فلزات شناخته شده ضعیف بودند و هنگام ذوب شدن آن ها بخارات سمی آرسنیک می دادند. در سال 1735 مشخص شد که چنین سنگ معدنی قابل تبدیل به فلز جدید (اولین ماده کشف شده از دوران باستان) است و در نهایت این ماده برای کوبولد نامگذاری شد.

امروزه مقداری کبالت به طور خاص در یکی از سنگ معدن های فلزی لوستر مانند کبالتیت (CoAs) تولید می شود. این عنصر معمولاً بیشتر به عنوان محصول جانبی استخراج مس و نیکل تولید می شود.

تولید کبالت

خرید کبالت و تولید آن اکثرا با کاهش محصولات جانبی آن در استخراج و ذوب نیکل و مس به دست می آید. از آنجا که کبالت معمولاً به عنوان محصول جانبی تولید می شود، تأمین آن تا حدود زیادی به امکان اقتصادی استخراج مس و نیکل در یک بازار معین بستگی دارد. روش های مختلفی برای جداسازی این عنصر از مس و نیکل وجود دارد که به غلظت کبالت و ترکیب دقیق سنگ معدن بستگی دارد.

یک روش شناور سازی کف است که در آن سورفاکتانت ها به اجزای سنگ متصل می شوند و منجر به غنی سازی سنگ معدن کبالت می شوند. سپس حرارت دادن، سنگ معدن را به سولفات کبالت تبدیل می کند و مس و آهن اکسید می شوند. شسته شدن با آب، سولفات را به همراه آرسنات استخراج می کند.

باقیمانده ها بیشتر با اسید سولفوریک شسته می شوند و محلول سولفات مس تولید می شود. این عنصر را می توان دوباره از ذوب مس نیز تولید کرد. فرآیندهای فوق الذکر به اکسید کبالت (Co3O4) تبدیل می شوند. این اکسید با واکنش آلومینوترمی یا کاهش کربن در کوره بلند به فلز تبدیل می شود.

 

آلیاژها

بیشترین مصرف این عنصر در گذشته مربوط به سوپرآلیاژهای پایه کبالت بود. این آلیاژها به دلیل پایداری دمایی در ساخت توربین‌های گازی، موتورهای جت هواپیما و پره‌های کاربرد دارند. گفتنی است آلیاژهای تک کریستال برپایه نیکل از عملکرد بهتری برخوردارند

کاربرد کبالت

  • ترکیبات سیلیکات کبالت
  • تولید آلومینات کبالت
  • ساخت شیشه ها
  • تولید سرامیک ها
  • تولید جوهرها
  • ساخت رنگ ها و لاک ها
  • به عنوان ردیاب رادیواکتیو
  • تولید پرتوهای گاما
  • به دلیل ظاهر جذاب، سختی و مقاومت در برابر اکسیداسیون در آبکاری فلزات کاربرد دارد.
  • به عنوان پوشش پایه اولیه مینای دندان چینی

تاثیرات کبالت بر محیط زیست

این ماده به صورت طبیعی در آب، خاک، سنگ، هوا، جانوران و گیاهان وجود دارد. همچنین می‌تواند توسط وزش باد 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 وارد محیط می‌شود، به سرعت از بین نمیرود. این فلز میتواند با سایر ذرات مانند خاک یا رسوبات آبی واکنش دهد یا جذب شود. گیاهانی که در خاک خود با کمبود کبالت مواجه هستند، رنج میبرند. همچنین جانورانی که از چنین گیاهان تغذیه میکنند، با کاهش این ماده رو به رو می‌شوند. در نزدیکی معادن کبالت، خاک‌ها دارای مقدار زیادی از این فلز هستند، بنابراین گیاهان و جانوران در این مناطق دچار بیماری می‌شوند و در بدن آن‌ها تجمع می‌یابد.

ایزوتوپهای رادیواکتیو کبالت در کارخانه‌های انرژی اتمی بر اثر فعالیت‌های هسته‌ای ایجاد و تولید می‌شود و بعلت عمر نسبتاً کوتاهی که دارند خطرناک نیستند.

 

اثرات کبالت بر سلامتی انسان

کبالت می‌تواند از طریق آشامیدن آب، تنفس هوا، خوردن غذاهایی که حاوی این عنصر هستند و تماس پوست وارد بدن انسان شود. این عنصر نقش مهمی در بدن انسان دارد برای مثال بخشی از ویتامین B12 را تشکیل داده و برای برطرف کردن عارضه کم خونی در زنان باردار به دلیل تحریک تولید سلول های خونی کاربرد دارد. اما اگر میزان آن در بدن انسان یا در هوای تنفسی بیشتر از حد مجاز شود مشکلات تنفسی مانند آسم و ذات الریه را در پی خواهد داشت. اثرات مصرف بالای کبالت عبارتند از:

  • استفراغ و تهوعی
  • آسیب به تیروئید
  • مشکلات بینایی
  • مشکلات قلبی

همچنین ایزوتوپهای رادیواکتیو این عنصر باعث ریزش مو، نازایی، خونریزی، تهوع، کما و حتی مرگ می‌شوند. غبار این فلز سبب بیماری‌هایی مانند آسم شده و دارای علائمی مثل سرفه، انقطاع تنفس و تنگی نفس می‌شود که این علائم به تدریج افزایش یافته و باعث مشکلاتی چون بیماریهای ریوی، تصلب شرایین، ناتوانی دائمی و مرگ خواهد شد.

قرار گرفتن در معرض این عنصر افراد را دچار آماس پوست، کاهش وزن و حساسیت بالای دستگاه می‌کند. همچنین این فلز می‌تواند سرطان زا باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *