钴冶金概述培训课件.pptx

杨 娜 山东工业职业学院 冶金与汽车工程系 钴 Co 01 概述 PART ONE 概述 1 1. 钴及其化合物性质 2. 钴应用 3. 钴的资源 4. 钴的生产 1.1概述 •钴资源及其利用历史 钴在自然界分布很广，但在地壳中的含量仅为0.0023％，居第34位。钴矿主要有辉钴矿、方钴矿等，海洋底的锰结核中钴的含量也很大，天然水、泥土和动植物中都含有钴。 早在公元前1450年由埃及人和巴比伦人制造的陶器中已经用到钴颜料 我国从唐朝起也在陶瓷生产中广泛应用钴的化合物作为着色剂 19世纪中叶开始，出现把钴电镀到金属上的工作 20世纪初，把钴应用于制合金钢和其他合金等方面的工作兴起。1917年，日本冶金学家发现了含钴的永磁合金；到了1935年，永磁合金得到进一步发展，衍生出—系列铝镍钴永磁材料：后来又成出新型的钐钴永磁合金，钴已成为—种重要的战略金属。 1.1.1钴及其化合物的性质 ★钴元素的基本性质 • 钴为有光泽的银灰色金属，熔点为1495 ℃，沸点为2870℃，密度为8.9g/cm3。钴具有铁磁性和延展性，力学性能比铁优良。钴的化学性质与铁、镍相似，在常温下与水和空气都不起作用；在300℃以上发生氧化作用，极细粉末状钴会自动燃烧；钴能溶于稀酸中，在浓硝酸中全形成氧化薄膜而被钝化；在加热时能与氧、硫、氯、溴发生剧烈反应。 • 钴元素家族有五种同位素，即56Co、57Co、58Co、59Co和60Co，钴作为放射性的重金属，对人体的危害还是比较大的。对于溶入钴的液体要特别小心，尽量不要用皮肤接触，因为钴的渗透性很强，很容易进入皮肤内层。 1.1.1钴及其化合物的性质 ★钴的物理性质 • 钴是一种银白色金属，它的外貌与纯铁或镍相似。钴的硬度高于铁，电解沉积出来的钴的硬度又高于高温过程生产的金属钴。钴中含有少量碳(最高达0.3％)时会增大钴金属的抗张强度和耐压强度，而不会影响其硬度。钻可以机械加工，但略有脆性。钴的物理性质(见表7—2)不仅在极大程度上依赖于它的纯度，而且也依赖于存在的同素异形体(或同素异形体混合物)。 1.1.1钴及其化合物的性质 ★钴的化学性质 • 钴的最高氧化态为+4，主要氧化态有+3和+2，在某些配位化合物中也呈现更低的氧化态。在一般条件下，钴的常见氧化态是+2，其他氧化态在一般化合物中是不稳定的。钴的主要化学反应提要见图7—1。 1.1.1钴及其化合物的性质 ★钴的化学性质 • 钴与铁相比，较能抵抗无机酸的侵蚀，钴能溶解在稀盐酸和稀硫酸中并放出氢气。浓硝酸在室温下能快速地与钴反应，但在-10℃时可使钴表面钝化。氢氟酸和磷酸也能与钴作用，但钴不与稀碱溶液反应。氯化氢在450℃时与钴反应生成氯化钴(CoCl2)。在400℃时．将硫化氢通至钴粉之上可生成Co3S4，但在700℃时则生成CoS。二氧化碳在温度高于700℃时与钴发生如下平衡反应： Co+CO2＝CoO+CO 1.1.1钴及其化合物的性质 ★钴的化学性质 • (1)与单质的反应。钴即使在高温下也很少吸氢，氮在1200℃的高温下也基本上不溶于钴。微细分散的钴粉在空气中可自燃；但当低于300℃时，大块的钴金属在空气中仍是稳定的。将钴加热到900℃时，在其表面上生成氧化物外壳，第一层是Co3O4，靠近金属的第二层是CoO；加热至高于900℃时, 分解，则氧化物外壳仅含有CoO。在加热条件下钴可与许多非Co3O4金属反应，例如对与卤素、硼、硫、磷、砷和锑等反应，反应往往发光发热。氟与钴反应可生成CoF3，但其他卤素与钴反应仅能生成Co2+卤化物。 1.1.1钴及其化合物的性质 ★钴的化学性质 • (2)与化合物的反应。钴在烧至赤热时会被水蒸气氧化成CoO。在470℃时，钴与氨反应生成CoN，但这个化合物在600℃时分解。一氧化碳在200℃、10MPa下，与微细钴粉反应生成羰合物Co2(CO)8。 1.1.1钴及其化合物的性质 ★钴的主要化合物及其性质 • 钴在水溶液中出现的主要氧化态为+2和+3。在没有其他配体存在时，钴(Co2+)的水溶液中含有粉红色的[Co(H2O)6]2+，它是热力学稳定的物种。六水合钴离子[Co(H2O)6]3+是一种强氧化剂，它会把水氧化成氧气，因此在没有络合试剂存在时，简单钴盐(Co3+)在水溶液中是不稳定的。在有配体(如氨)存在时，可稳定钴的+3氧化态，这样就对Co2+氧化成Co3+较为有利，甚至大气中的氧也可完成此氧化过程；有些配体，如氰离子可以把Co3+稳定到这样一个程度，即可使钴络合物(Co2+)把水还原成氢气，甚至可以与氢反应生成表观上的钴络合物(Co3+)： 2 [Co