中国有色金属工业协会  主管

中国有色金属技术开发交流中心  主办

您的当前位置:首页 > 科普 > 金属分类 > 重金属 > 正文

来源: 更新时间: 2020-03-16

一、钴的性质
       钴是具有钢灰色和金属光泽的硬质金属,原子序数为27,位于元素周期表第八族,原子量为58.93,属于铁族元素。钴有多种同位素,而只有Co59为自然界存在的同位素。金属钴密度8.9g/cm3,熔点1495℃,沸点2870℃,化合价2和3,电离能为7.86电子伏特。钴的导电率约为铜的27.6%,纯度为99.95%的钴20℃时的比电阻为6.248×10-6欧姆•厘米,钴的电阻温度系数在0~100℃时可取0.006/℃。钴具有延展性及很强的磁性,居里点1121℃,与钐、镍、铝等共熔可得良好的磁性钢。与铁、镍一样,钴能吸收氢,在细粉状态和高温时能吸附的氢为钴体积的50~150倍。电解钴能吸附的氢为钴体积的35倍,常温下钴也能吸附CO。
       钴是中等活性金属,位于铁族元素铁镍的中间。钴的抗腐蚀性能较好,常温时水、湿空气、碱及有机酸均对钴不起作用。钴在稀酸中比铁更难溶解,但较镍易溶。在加热时,特别是当钴呈粉末状态加热时,能与氧、硫、溴激烈反应,还能与硅、磷、砷、锑、铝形成一系列的化合物,与碳形成类似Fe3C的碳化物Co3C。钴能被硫酸、盐酸、硝酸溶解形成二价钴盐,能与稀醋酸缓慢作用。钴电位序位于铁与镍之间。在某些情况下,钴在酸或碱溶液中变为钝态。对于简单的钴离子,二价钴稳定,三价钴离子不稳定。但对于钴络合物,三价钴稳定。
二、钴的主要用途
       钴主要应用在可充电电池、高温合金、硬质合金、石化催化剂、玻璃陶瓷色釉料、磁性材料、饲料添加剂、医药等领域。含钴高温合金在900℃-1000℃时仍具有很高的强度和抗蠕变性能,多用于制作航空发动机的耐高温部件。钴能提高铁基、铝镍基和稀土金属合金的磁饱和强度与居里点(磁性消失温度),使其具有高矫顽力,是优良的磁性材料,也是硬质合金的粘合剂。钴也常以钴粉和钴化合物的形式用于化工、陶瓷、搪瓷、油漆、电池等行业。钴的同位素是γ射线源,还用于物理、化学、生物研究和医疗等方面。
三、钴的资源
       世界钴储量主要集中在民主刚果(340万吨)、澳大利亚(140万吨)、古巴(50万吨)、赞比亚(27万吨)、俄罗斯(25万吨)和新喀里多尼亚(23万吨),这些国家约占世界钴总储量的93.2%。从排序来看,民主刚果占世界储量的46.6%,其次是澳大利亚、古巴、赞比亚等国家。中国钴储量为7.2万吨,仅占全球总量的1%。目前全球已探明的钴储量基础达到1300万吨左右,其中大部分存在于镍基红土镍矿中,其他存在于铁镁质和超铁镁质岩石中的铜镍硫化物矿床,主要分布在澳大利亚、加拿大和俄罗斯,以及民主刚果和赞比亚等的沉积铜矿中。另外,大洋深海底和海山区的锰结核结壳中还含有上百万吨的钴资源。
四、钴的提取与制备
       ●从砷钴矿中提取钴。1958年赣州钴冶炼厂从当地的钴土矿中生产出氧化钴。由于赣南、粤北等地的钴土矿资源分散,无法大规模开采。国家为了缓解钴的供需矛盾,一方面大力研究开发国内资源,另一方面进口钴原料。1960年起从摩洛哥进口砷钴矿,并决定在赣州钴冶炼厂处理。砷钴矿含钴12%,含砷高达55%。如何处理这种砷钴矿,在冶炼技术上是一个难题。中国科学院化工冶金研究所、江西冶金研究所、赣州钴冶炼厂等单位做了大量试验研究工作,最后决定,结合赣州钴冶炼厂现有设备条件,采用火法——湿法联合提取钴的工艺流程,获得了成功。湿法部分工艺过程视最终产品的不同可以变化。全流程概括起来为熔炼、焙烧脱砷、焙砂浸出和浸出液净化,从氢氧化钴制取氧化钴或金属钴。
       ●从炼镍副产物——钴渣中提取钴。从炼镍副产物——钴渣中提取钴是从1960年代初开始进行的。上海冶炼厂从处理古巴进口的烧结氧化镍时产出的钴渣中提取钴,用盐酸溶解,仲辛醇溶剂萃取除铁,N-235溶剂萃取分离钴镍,净化后溶液用电解沉积法产出电解钴。这个时期,沈阳冶炼厂、天津电解铜厂也以类似工艺从处理烧结氧化镍产出的钴渣中生产电解钴。重庆冶炼厂在处理会理镍矿产出的高冰镍的同时,也开展了从镍净化钴渣中提钴的试验研究工作。1960年产出少量金属钴粉;1962年采用不溶阳极电解法产出含钴97%的电解钴;1963年电解钴的质量有所提高,含钴量达99.4%。1964年改用可溶性阳极电解精炼工艺,生产出1号电解钴。成都电冶厂钴车间投产于1966年,也是处理炼镍过程中产出的钴渣,生产2号电解钴。1970年改用N-235溶剂萃取分离钴镍、离子交换深度净化、不溶阳极电解沉积新工艺,生产出1号电解钴。 1966年,金川有色金属公司钴车间开始建设施工,采用钴渣—溶解—化学沉淀分离镍钴—火法铸板—电解工艺生产电解钴,目的是配套处理镍生产系统产出的净化钴渣,当时在技术、设备以及工艺方面都是一片空白的情况下,金川公司技术专家改进了技术条件、提高了装备水平,使一钴车间的产量逐年上升,质
       ●从钴硫精矿中提取钴。含钴的铜、铁矿资源通过选矿后可产出一种含钴黄铁矿精矿,也称钴硫精矿,是中国主要钴资源之一。钴硫精矿一般含钴0.25%-0.43%,含硫26%-37%,还含有镍、铜等有价金属。它既是制取硫酸的原料,也是综合利用提取钴、铜等有价金属的原料。
五、钴的深加工及其应用
      中国钴加工的发展主要源于钴的用途,钴主要用于电池材料、硬质合金、磁性材料、高温合金、玻陶着色剂、化工等领域。
       1.电池材料应用及技术进展
       四氧化三钴是一种重要的功能材料,它是制备锂离子电池正极材料钴酸锂的主要原料,同时也被广泛应用于超级电容器、陶瓷、催化剂等领域。20 世纪 90 年代以后,随着锂离子电池的迅速发展,中国的四氧化三钴产量和消费量跃居世界前列。国内生产四氧化三钴的方法有热分解法、化学沉淀一 热分解法、高温氧化法、电化学氧化法、喷雾热解法等。
      2.钴酸锂技术及应用进展
      钴酸锂是最早使用的锂离子蓄电池正极材料,也是被广泛使用的正极材料。以它为正极的电池具有充放电比容量高、使用寿命长、电压高、自放电率低、可大电流充放电和高温性能好等优点,因此被广泛用于移动手机、手提电脑等的电源。钴酸锂在小型蓄电池方面更是其它材料无法替代的正极材料。
       3.三元前驱体技术及应用的进展
       三元前驱体是生产钴镍锰酸锂三元正极材料的主要原材料,是随着三元材料的生产而发展的。生产三元材料需要使用等量的三元前驱体,三元前驱体目前约占三元材料成本的55%。以前,国内正极材料厂家普遍忽视三元材料前驱体的生产和研发,大部分厂家直接外购前驱体进行烧结。前驱体对三元材料的生产至关重要,因为前驱体的品质(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标。三元材料60%的技术含量在前驱体工艺里面。国内目前市场所售三元前驱体主要应用在小型锂电领域,动力用三元材料对其前驱体提出了更高的要求。为了保证动力三元材料产品的质量并通过动力电池客户的测试,各三元材料企业已经开始自己生产前驱体材料。无论是从成本还是产品品质控制角度而言,对三元前驱体材料的投资开发是极具前景的,这也正是近期企业纷纷关注三元前驱体材料的原因。

六、主要钴企业
浙江华友钴业股份公司
金川集团公司
格林美股份公司。 
南京寒锐钴业股份公司


网站编辑:admin
声明

如需了解更多信息,请登录中国有色金属科技信息网:www.cnitdc.com

中国有色金属科技信息网声明:本网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。凡注明文章来源为“中国有色金属工业技术开发交流中心(简称”技术开发交流中心“)”或 “中国有色金属科技信息网”的文章,均为本网原创或者是合作机构授权同意发布的文章。如需转载,转载方必须与中国有色金属科技信息网( 邮件:kf@cnitdc.com 或 电话:010-63971438)联系,签署授权协议,取得转载授权; 凡本网注明“来源:“XXX(非中国有色金属科技信息网或非本单位相关机构)”的文章,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不构成投资建议,供读者参考。 若据本文章操作,所有后果读者自负,中国有色金属科技信息网概不负任何责任。