钴是化学元素周期表第四周期第Ⅷ族元素,原子序数27,元素符合Co,原子量58.94,原子的外层电子构型为3d74s2。钴的密度为8.8 g/cm3,熔点1490℃,沸点2875℃。钴和铁一样具有磁性,钴的导电率很低,只有铜的21%。钴在常温下不与水、空气发生作用,钴在稀酸中难溶,强碱时钴不起作用。钴粉在常温下能吸收一氧化碳,在高温下吸氢能力很强。
钴的重要化合物有氧化亚钴(CoO)和氧化钴(Co2O3)。CoO在120℃以上温度时,易为H2和CO还原。钴的碱性水化物为Co(OH)2,当pH为6-7时,Co(OH)2将从溶液中沉淀出来。
钴的硫化物、砷化物也是钴的重要化合物,如COS, COS2、Co2As, CoAs2等。
钴主要用于生产高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨、强磁性等含钴合金、制造合金刀具、弹簧、加热元件等。钴的化合物也被用来制做搪瓷、油漆、玻璃等制品。
钴在地壳中的丰度为2.5×10-3%,陆地钴储量548万吨,海底结核中储量2.27亿吨。钴在自然界多与铜镍矿共生,钴是铜镍冶炼过程的副产品。中国钴资源一半藏于黄铁矿,另一半在铜镍矿中。含钴黄铁矿虽经选矿富集,得到钴硫精矿含Co也只有0.2%-0.5%。为弥补自产原料的不足,还进口部分砷钴矿。
中国赣州冶炼厂采用电炉炼钴,工艺流程见下图。砷钴矿先在电炉中熔炼电炉产出含钴黄渣,破碎后进行沸腾焙烧,黄渣中砷以氧化物形态挥发除去,钴则转变成酸溶性氧化物。焙烧熟料,用硫酸溶液浸出钴,再经溶液净化除铁砷,含钴滤液氧化沉淀,沉淀物进行还原熔炼铸成阳极,进行电解产出电解钴。含砷烟气通过沉降室和水膜除尘净化,消除了砷害。同时副产出As203。该工艺的主要技术经济指标是:砷钴矿含Co 9%-14%,As50%-60%,S1%-2%,Fe 5%-10%;黄渣含Co 25%,As 48%,Fe 18%;焙烧温度820-840℃;钴冶炼回收率99.5%;电炉耗电750 kWh/t料;全流程钴回收率75%。
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