فلز کبالت چیست؟ خواص، ویژگی‌ ها و کاربردها

فلز کبالت چیست؟ کبالت چه خواص و ویژگی های شیمیایی دارد؟ کاربرد کبالت چیست؟ فلز کبالت یک فلز انتقالی با نماد شیمیایی Co و عدد اتمی 27 است. این فلز در جدول تناوبی در گروه 9 و دوره 4 قرار دارد و در طبیعت به صورت مغناطیسی یافت می‌شود. فلز کبالت به صورت طبیعی در خاکستری بلورین یا به صورت آلیاژ با دیگر فلزات مانند نیکل، آهن و فسفر وجود دارد. این عنصر در تولید باتری‌های لیتیوم-یونی، فولاد ضد زنگ، آلیاژهای سخت، پوشش‌های فلزی و رنگ‌های آبی و سبز استفاده می‌شود.
در این مطلب با فروشگاه شهر استیل عرضه کننده انواع محصولات استنلس استیل همراه شوید تا ببینیم فلزکبالت چیست و در صنایع چه کاربردی دارد؟! علاوه بر آن که به قیمت کبالت نیز اشاره ای خواهیم داشت.

تاریخچه کبالت چیست؟

کلمه کبالت برگرفته از کلمه آلمانی kobalt یا kobold و به معنی روح شیطان است. در زمان های قدیم کارگران معدن که شاهد خطرات، آثار سمی و بخار مضر این ماده بودند نام کبالت را بر روی آن گذاشتند. در گذشته از رنگدانه های آبی این فلز برای جواهرات وساخت زیورآلات استفاده می شد اما پس از سال ها محققان دریافتند که سنگ کبالت را می توان به فلز تبدیل و از آن در صنایع مختلف استفاده کرد.

در حال حاضر مقادیری کبالت در سنگ معدن های فلزی لوستر مانند کبالتیت (CoAs) به طور خاص تولید می شود اما این عنصر غالبا به عنوان محصولی جانبی از استخراج مس و نیکل به دست می آید.

خواص کبالت (شیمیایی و فیزیکی)

برخلاف بسیاری از فلزات دیگر، کبالت در حالت خالص به صورت فلزی آبی رنگ است. در ادامه به برخی از خواص کبالت اشاره می‌کنیم:

•  نقطه ذوب: 1495 درجه سلسیوس
• نقطه جوش: 2927 درجه سلسیوس
• چگالی: 8.9 گرم بر سانتی‌متر مکعب
• نماد کبالت: Co
• عدد اتمی کبالت: ۲۷

فلز کبالت به صورت اکسیدهای مختلفی مانند کبالت(II) اکسید (CoO) و کبالت(III) اکسید (Co2O3) شکل می‌گیرد. این فلز دارای خواص مغناطیسی است و در دمای اتاق به صورت پارامغناطیسی عمل می‌کند.

کبالت یک فلز نسبتاً نرم و قابل خم شدن است. این فلز در دمای اتاق به آسانی با اکسیژن هوا واکنش می‌دهد و لایه‌ای از اکسید کبالت بر روی سطح آن تشکیل می‌شود. کبالت در حالت خالص به صورت غیرفعال است و به طور معمول در ترکیب با دیگر عناصر به کار می‌رود. این فلز به طور گسترده در تولید آلیاژهای فلزی، باتری‌ها، مغناطیس‌ها، رنگ‌ها و داروها به کار می‌رود.

در برخی از آلیاژهای استنلس استیل از کبالت به عنوان یکی از عناصر آلیاژی استفاده می‌شود. این عنصر به دلیل مقاومت بالای خود در برابر خوردگی و حرارت، برای ساخت رول ورق استیل که در شرایط سخت و داغ کاربرد دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کبالت فلز است یا نافلز؟

حتما برای شما هم سوال شده که کبالت فلز است یا نافلز؟ این عنصر در جدول تناوبی جز فلزات واسطه قرار می‌گیرد و یک فلز است. کبالت تمام خواص کلاسیک یک فلز را داراست: رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، براقیت و جلای فلزی و قابلیت چکش‌خواری و انعطاف‌پذیری. در صنایع، کبالت اغلب به دلیل خواص مغناطیسی و توانایی آن در حفظ سختی در دماهای بالا، به‌صورت آلیاژ استفاده می‌شود.

نحوه استخراج کبالت چیست؟

استخراج کبالت از سنگ‌های معدنی به روش‌های مختلفی انجام می‌شود. یکی از روش‌های استخراج کبالت، استخراج آن از سنگ‌های کبالتینیت با استفاده از فرآیند فلزی است.

در این روش، سنگ‌های کبالتینیت با استفاده از کربن تحت دمای بالا (حدود 1200 درجه سانتی‌گراد) و در حضور هوای حاوی اکسیژن، در داخل کوره ای فلزی قرار داده می‌شوند. در این فرآیند، کبالت به صورت گاز در می‌آید و سپس با استفاده از فرآیندی خنک کننده به مایع تبدیل می‌شود.

 

روش دیگری که برای استخراج کبالت استفاده می‌شود، استخراج آن از سنگ‌های کارنوتیت با استفاده از فرآیند هیدرومتالورژی است. در این روش، سنگ‌های کارنوتیت با استفاده از اسیدهای قوی مانند اسید سولفوریک و تحت دمای بالا (حدود 250 درجه سانتی‌گراد) در حضور اکسیژن تحت فرایند هیدرومتالورژی، باعث تولید کبالت به صورت محلول در آب تولید می‌شود. در نهایت و با استفاده از فرآیند‌های شیمیایی مختلف، کبالت از محلول جدا می‌شود.

سنگ کبالت چیست؟

سنگ کبالت، در واقع به کانی‌های مختلفی اطلاق می‌شود که عنصر کبالت به صورت شیمیایی در ساختار آن‌ها وجود دارد و از طریق فرآوری، کبالت از آن‌ها استخراج می‌شود. کبالت به ندرت به صورت فلز آزاد در طبیعت یافت می‌شود و تقریباً همیشه به شکل ترکیبات شیمیایی (معمولاً سولفیدها، آرسنیدها، یا اکسیدها) در پوسته زمین وجود دارد.

انواع سنگ کبالت چیست؟ سنگ کبالت یکی از انواع سنگ‌های معدنی است که شامل کبالتیت، کارنوزیت، اسکوترودیت، کوبالتینیت، هومیت، سیلیکات کبالت، سولفید کبالت و اکسید کبالت می‌شود. این سنگ‌ها در بسیاری از مناطق جهان یافت می‌شوند و برای استخراج کبالت به عنوان فلزی مهم و صنعتی استفاده می‌شوند.

امروزه، بیشتر کبالت جهان نه از طریق استخراج مستقیم کانی‌های خاص کبالت، بلکه به عنوان محصول جانبی فرآوری و گدازگری سنگ‌های معدنی مس و نیکل به دست می‌آید. جمهوری دموکراتیک کنگو و زامبیا از بزرگترین تولیدکنندگان کبالت در جهان هستند.

تولید انواع الیاژ بر پایه فلز کبالت

فلز کبالت یکی از فلزات مهم و با ارزش است که در تولید انواع الیاژها به کار می‌رود. الیاژهای کبالت معمولاً شامل کبالت به همراه فلزات دیگری مانند نیکل، کروم، آهن، مولیبدن و تنگستن هستند.

این الیاژها به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، سایش و حرارت بالا، در صنایع مختلفی مانند صنایع هوافضا، پزشکی، صنایع نظامی و صنایع خودروسازی استفاده می‌شوند. همچنین کبالت به عنوان یکی از عناصر اصلی در آلیاژهای مغناطیسی مانند آلنیکو (Alnico) و پرمالوی (Permalo) استفاده می‌شود.

 

کاربردهای فلز کبالت

فلز کبالت و ترکیبات آن در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از رایج ترین کاربردهای فلز کبالت عبارتند از:

•  صنعت هوافضا: فلز کبالت به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت و خوردگی، در ساخت قطعات هوافضا مانند توربین‌های هواپیماها و موتورهای جت استفاده می‌شود.
• صنعت پزشکی: این فلزجایگزین مناسبی برای استفاده در جراحی‌های ارتوپدی مانند جایگزینی مفصل‌ها و پین‌های استخوانی است.
• صنعت الکترونیک: فلز کبالت به دلیل خواص مغناطیسی خود، در ساخت قطعات الکترونیکی مانند هارد دیسک‌ها و سنسورهای مغناطیسی استفاده می‌شود.
• صنعت رنگ‌سازی: استفاده به عنوان رنگدانه در تولید رنگ‌های آبی و سبز ازدیگر کاربردهای کبالت است.
• صنعت جواهرسازی: در تولید جواهرات مانند سنگ‌های یاقوتی و زمرد ازاین فلز گرانبها استفاده می‌شود.

این نکته نیز قابل ذکر است که کبالت در ترکیبات استیل نیز یافت می‌شود.

استفاده از کبالت به عنوان کاتالیزور

استفاده از کبالت به عنوان کاتالیزور در فرایندهای شیمیایی بسیار رایج است. این فلز به عنوان کاتالیزور در فرایندهایی مانند هیدروژناسیون، اکسیداسیون، هیدروژنولیز و همچنین در تولید پلاستیک ها و سوخت های سبک استفاده می شود.

کاربرد کبالت به عنوان کاتالیزور در فرایندهای شیمیایی، به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آن، مانند پایداری در شرایط سخت، خواص اکسیداسیون و احیایی و همچنین قابلیت انتقال الکترون بسیار مفید است.

اهمیت کبالت در ساخت استیل

کبالت به عنوان یک عنصر آلیاژی اصلی یا عمدی در گریدهای استاندارد سری ۳۰۰ مانند استیل 321 و سری ۴۰۰ مانند ورق استیل 430  استفاده نمی‌شود. دلیل اصلی این است که کبالت برای خواص مورد نیاز در این گریدهای استاندارد (مقاومت به خوردگی، شکل‌پذیری یا سختی عمومی) ضروری نیست و افزودن آن تنها هزینه تولید را افزایش می‌دهد.

تنها حالتی که کبالت ممکن است در گریدهای سری ۳۰۰ و ۴۰۰ وجود داشته باشد، به صورت ناخالصی است. از آنجایی که کبالت به طور طبیعی در سنگ معدن‌های مس و نیکل که منابع اصلی نیکل برای استیل‌های سری ۳۰۰ هستند، یافت می‌شود، ممکن است مقادیر بسیار جزئی از آن به استیل نهایی راه پیدا کند، اما این مقادیر عمدی نیستند و هیچ تأثیر فنی بر خواص گرید نمی‌گذارند.

کبالت در گریدهای خاصی از استیل‌های تخصصی استفاده می‌شود که نیاز به عملکرد فوق‌العاده در شرایط خاص دارند:

گرید استیل	نوع استیل	کاربرد کبالت
استیل PH خاص	فولادهای ضد زنگ سخت‌کاری رسوبی	کبالت به همراه نیکل و مولیبدن، برای تشکیل رسوبات سخت‌کننده و افزایش استحکام نهایی استفاده می‌شود.
فولادهای پر استحکام	برخی فولادهای ابزار و مارایجینگ (Maraging Steel)	کبالت برای افزایش مقاومت در برابر سایش و حفظ سختی در دماهای بسیار بالا استفاده می‌شود. این موارد بیشتر از آنکه استیل به معنای رایج باشند، سوپرآلیاژ محسوب می‌شوند.
استیل‌های دمای بالا	آلیاژهای مقاوم به خزش (Creep-resistant alloys)	در برخی آلیاژهای پایه آهن که در معرض تنش‌های مکانیکی شدید در دمای بالا قرار دارند مانند قطعات توربین گاز، کبالت به حفظ یکپارچگی ساختاری کمک می‌کند.

 

ذخایر فلز کبالت در جهان کدام کشورها هستند؟

کبالت یکی از فلزات با ارزش است که بیشتر در کانسارهای نیکل و مس یافت می‌شود. جمهوری دموکراتیک کنگو (کنگو کینشاسا) بیشترین ذخایر کبالت در جهان را داراست و حدود ۶۰ درصد از تولید جهانی کبالت را تأمین می‌کند.

زامبیا نیز یکی از بزرگترین تولیدکنندگان کبالت در جهان است. در رده سوم تولیدکنندگان کبالت جهان، کشور کانادا قرار دارد و به ترتیب کوبالت، روسیه، استرالیا، کوبا، مالی، موریتانی، نیو کالدونیا، فیلیپین، فنلاند و آفریقای جنوبی در رده های بعدی هستند.

قیمت کبالت چقدر است؟

در حال حاضر قیمت کبالت به دلیل استفاده‌ گسترده‌ای که در صنایع باتری‌سازی، الکترونیک و خودروسازی دارد، بسیار مهم است. قیمت کبالت به صورت متغیر و با توجه به نرخ ارز، فرایندهای تولید، هزینه های انسانی، نرخ ارز و میزان عرضه و تقاضا در بازار جهانی تعیین می‌شود.

 

Cobalt , like iron, can become magnetized and is therefore used to make magnets. It is alloyed with aluminum and nickel to make very powerful magnets. Other cobalt alloys are used in jet turbines and gas turbine generators, where high temperature strength is important .Cobalt metal is sometimes used in electroplating because of its attractive appearance, hardness, and corrosion resistance

Cobalt salts have been used for centuries to produce brilliant blue colors in paint, porcelain, glass, pottery and glazes.Radioactive cobalt 60 is used to treat cancer and in some countries to irradiate food to preserve it

کبالت مانند فلز آهن می تواند مغناطیسی شود و از این رو برای ساخت آهن ربا استفاده می شود. آلیاژ آن با آلومینیوم و نیکل برای ساخت آهنرباهای بسیار قدرتمند است. سایر آلیاژهای کبالت در توربین‌های جت و ژنراتورهای توربین گازی استفاده می‌شوند، جایی که استحکام در دمای بالا مهم است.

فلز کبالت به دلیل ظاهر جذاب، سختی و مقاومت در برابر خوردگی گاهی اوقات در آبکاری الکتریکی استفاده می شود.نمک های کبالت قرن هاست که برای تولید رنگ های آبی درخشان در رنگ، چینی، شیشه، سفال و لعاب استفاده می شود.کبالت رادیواکتیو 60 برای درمان سرطان و در برخی کشورها برای تابش مواد غذایی برای حفظ آن استفاده می شود.

 

فلز کبالت چه اثری بر سلامتی انسان دارد؟

فلز کبالت یک عنصر شیمیایی است که در طبیعت به صورت فلزی یافت و در بسیاری از موارد به عنوان یک ماده مفید و ضروری برای بدن انسان شناخته می‌شود. این فلز در بسیاری از موارد به عنوان یک ماده افزودنی در صنایع مختلف مانند صنایع شیمیایی، الکترونیک، فلزی، پلاستیک و… استفاده می‌شود.

اگرچه کبالت برای بدن انسان ضروری است اما در صورت مصرف بیش از حد، ممکن است به سلامتی انسان آسیب برساند. برای مثال در صورتی که کبالت به صورت پودری و یا گازی در محیط کار وجود داشته باشد، ممکن است با تنفس آن، مشکلاتی چون التهاب ریه، سرطان ریه و یا بیماری‌های مرتبط با دستگاه تنفسی را در پی داشته باشد.

از طرفی مصرف بیش از حد کبالت به صورت مکمل غذایی نیز ممکن است به عوارضی مانند مسمومیت کبالت، سرطان، مشکلات کبدی و کلیه‌ای، اختلالات عصبی و… منجر شود.

خطرات کبالت 60 چیست؟

خطرات کبالت 60 ناشی از خاصیت رادیواکتیو بودن آن و انتشار پرتوهای پرانرژی است. کبالت-۶۰ هنگام واپاشی دو پرتو گامای قوی منتشر می‌کند که قابلیت نفوذ بسیار بالایی دارند و خطر اصلی را به صورت تشعشع خارجی ایجاد می‌کنند. این پرتوهای نافذ می‌توانند به راحتی از پوست و لباس عبور کرده و به بافت‌های داخلی، اندام‌ها و DNA سلولی آسیب برسانند.

قرارگیری طولانی‌مدت در معرض این تشعشعات می‌تواند منجر به سوختگی‌های شدید رادیویی، بیماری‌های حاد تشعشعی، افزایش خطر ابتلا به انواع سرطان‌ها و در دوزهای بالا، مرگ شود.علاوه بر خطر خارجی، خطر آلودگی داخلی نیز بسیار جدی است. اگر ذرات ریز کبالت-۶۰ استنشاق یا بلعیده شوند، وارد بدن شده و می‌توانند در بافت‌هایی مانند کبد و کلیه‌ها تجمع یابند.

به دلیل نیمه‌عمر نسبتاً طولانی این ایزوتوپ (حدود ۵.۲۷ سال)، منبع رادیواکتیو به طور مداوم بافت‌های اطراف خود را تشعشع داده و آسیب مستمر و درازمدتی ایجاد می‌کند. همچنین، کبالت-۶۰ به دلیل قابلیت آلودگی طولانی‌مدت و ورود به زنجیره غذایی از طریق آلودگی خاک و آب، یک خطر زیست‌محیطی جدی محسوب می‌شود و استفاده و نگهداری از آن نیازمند پروتکل‌های ایمنی بسیار سخت‌گیرانه است.

 

فروشگاه شهر استیل عرضه کننده انواع ورق‌های استیل ضد زنگ صنعتی و دکوراتیو با بهترین قیمت بازار و ارائه ضمانت اصالت آلیاژ است. برای دریافت مشاوره رایگان، خرید ورق استیل 304 و خرید استیل 316 و استعلام قیمت استیل از طریق شماره‌ 68559-021 با کارشناسان شهر استیل تماس حاصل فرمایید.

نکات پایانی

شما در این مطلب با عنوان کبالت چیست و کاربردهای آن همراه ما بودید.همانطور که عنوان شد فلز کبالت در صنایع مختلفی مانند صنایع فلزی، شیمیایی، الکترونیک، پزشکی و… کاربرد دارد. یکی ازکاربردهای شیمیایی مهم این فلز، استفاده از آن به عنوان کاتالیست در فرایند هیدروژناسیون (Hydrogenation) و همچنین در تولید آلیاژهای مغناطیسی و باتری‌های لیتیومی است. در مورد اثرات سلامتی کبالت باید گفت که این فلز به صورت طبیعی در بدن انسان و حیوانات وجود دارد ولی در صورت مصرف بیش از حد، ممکن است به سلامتی آسیب برساند. در کل کبالت یکی از فلزات مهم و پراستفاده در صنعت است که در تولید بسیاری از محصولات به کار می‌رود. با این حال باید به مصرف آن با احتیاط و دقت بیشتری نگاه کرد. در پایان امیدواریم از این مطلب بهره برده باشید.