پودر کبالت و شمش کبالت

پودر کبالت و شمش کبالت چیست و چه کاربردهایی در صنایع دارند؟
پودر کبالت و شمش کبالت فلزی سخت فرومغناطیسی، سفید نقره ای، سخت و براق است. این عنصر عضو گروه VIII جدول تناوبی است و مانند فلز آهن می تواند اثرمغناطیسی داشته باشد. کبالت از نظر خواص فیزیکی شبیه آهن و نیکل است.

این عنصر از نظر شیمیایی فعال بوده و ترکیبات بسیاری تشکیل می دهد. کبالت در هوا پایدار است و تحت تأثیر رطوبت قرار نمی گیرد، اما به آرامی توسط اسیدهای رقیق مورد حمله قرار می گیرد.

این فلز در دمای زیر 417 درجه سانتیگراد (783 درجه فارنهایت) یک ساختار کریستالی بسته شش ضلعی دارد و دارای 12 ایزوتوپ رادیواکتیو است. محبوب ترین آن کبالت 60 با نیمه عمر 5.3 سال است که به طور گسترده ای در کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد.

ویژگی های فلز کبالت:
بیشتر فلز کبالت در مرکز زمین قرار دارد. این عنصر به مقدار نسبتاً کم در پوسته زمین و در آبهای طبیعی یافت می شود که می توان آن را به صورت ( CoS) سولفید کبالت رسوب داد.

اگرچه میانگین سطح فلز کبالت در خاک 8 ppm است، اما خاک هایی با محتوای ppm 0.1 و ppm 70 نیز وجود دارد. در محیط دریایی کبالت عنصر مورد نیاز برای جلبک های سبز- آبی (سیانوباکتریوم) می باشد و سایر ارگانیسم های تثبیت کننده نیتروژن از این عنصر استفاده می کنند.

کبالت به عنوان یک فلز آزاد یافت نمی شود و به طور کلی به صورت سنگ معدن یافت می شود. فلز کبالت معمولاً به تنهایی استخراج نمی شود و به عنوان محصول جانبی فعالیت های استخراج نیکل و مس تولید شود.

شمش کبالت:
کبالت در سال 1735 توسط گئورگ برانت، معدن شناس و شیمی دان سوئدی کشف شد و اولین فلزی بود که در دوران باستان ناشناخته بود.امروزه بیشتر تأمین کبالت در جهان از جمهوری دموکراتیک کنگو و زامبیا به عنوان محصول جانبی استخراج مس و نیکل حاصل می شود.

شمش های کبالت فلزی با بالاترین تراکم ممکن تولید می شوند. شمش معمولاً کم هزینه ترین شکل فلزی است و برای کاربردهای کلی مفید است.

شمش کبالت با استفاده از تبلور، حالت جامد و سایر فرایندهای تصفیه فوق العاده بالا مانند تصعید تولید می شوند. تولید ترکیبات سفارشی برای کاربردهای تجاری و تحقیقاتی و فناوری های جدید امکان دارد.

هر شمش همراه با گواهی سنجش حمل می شود و هر محموله شامل کیف آرم دار خواهد بود. روی شمش های کبالت علامت شیمیایی (Co)، خلوص (8/99 درصد)، وزن (یک اونس تروی) و یک شماره سریال درج شده است (این عدد منحصر به فرد است و متفاوت خواهد بود).

این شمش ها، مانند آنچه در تصویر نشان داده شده است، کمی صیقل داده می شوند و ممکن است لبه های پریده، خراشیده و سایر نواقص کوچک را داشته باشد. مثل همیشه، وزن و خلوص توسط دپارتمان فلزات نادر جهان تضمین می شود. فرم مناسب جامد فلزی کبالت بی خطر در نظر گرفته می شود. لطفاً شمش کبالت را در مکان امن نگهداری کنید، از خوردن آنها خودداری کنید و از دسترس کودکان دور نگه دارید.

تولید و پردازش پودر کبالت و شمش کبالت:
کبالت به طور معمول در طبیعت در مواد معدنی کبالتیت، اسمالتیت و اریتریت وجود دارد. این ماده به همراه نیکل، نقره، سرب، مس و سنگ آهن استخراج می شود و اغلب به عنوان محصول جانبی به دست می آید. استخراج پودر کبالت را می توان با استفاده از استخراج با حلال انجام داد.

برای این منظور سنگ معدن لاتریت در دمای 525 درجه سانتی گراد با مونوکسید کربن تحت فرآیند کاهش قرار می گیرد. این واکنش باعث کاهش نیکل و آهن به فرونیکل و کبالت و مس به حالت فلزی می شود. سپس مواد معدنی با محلول 100 گرم در لیتر هیدروکسید آمونیوم (NH 4 OH) و 300 گرم در لیتر (NH4) 2SO4 در محلول اکسیداسیون کنترل شده شسته می شوند.

برنامه های کاربردی پودر کبالت و شمش کبالت:
از پودر کبالت در ساخت بسیاری از آلیاژها (سوپرآلیاژهای قطعات در موتورهای توربین گازی، آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی، فولاد پرسرعت، کاربیدهای سیمانی)، در رسانه های ضبط مغناطیسی، به عنوان کاتالیزورهای صنایع نفت و شیمیایی و به عنوان مواد خشک کننده رنگ استفاده می شود.

جوهرها کبالت آبی قسمت مهمی از پالت رنگ هنرمندان می باشد و کارگران صنایع دستی در ظروف چینی، سفال، شیشه های رنگی، کاشی و جواهرات مینا از این پودر استفاده می کنند. ایزوتوپ های رادیواکتیو این عنصر( کبالت 60)، به منظور حفظ مواد غذایی و محافظت از مصرف کننده، در درمان های پزشکی و همچنین برای تابش مواد غذایی استفاده می شود.از پودر کبالت در بسیاری از کاربردهای صنعتی، تجاری و نظامی استفاده می شود.

کاربردهای پودر کبالت (شمش کبالت) در صنایع:
ساخت سوپرآلیاژها:
سوپرآلیاژهای پایه کبالت قطعات مقاوم در برابر دمای بالا برای موتورهای توربین گاز، وسایل نقلیه فضایی، موتورهای موشک و سایر کاربردهای هوافضا را تشکیل می دهند. ابر آلیاژهای پایه کبالت از نقطه ذوب بالاتری نسبت به آهن یا نیکل برخوردار هستند و مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی گرم و خستگی گرمایی دارند. قابلیت جوشکاری این فوق آلیاژها از ابرآلیاژهای نیکل نیز بهتر است. در مجموع، سوپر آلیاژهای پایه کبالت عملکرد فوق العاده ای در برنامه های با تنش کم و دمای بالا دارند.

آلیاژهای فولادی پرسرعت:
فولاد کبالت نوعی فولاد پرسرعت با گریدهای مشترک M-35 و M-42 است. این آلیاژ یک ابزار برش ایده آل برای سختی زیاد است که به نوبه خود مقاومت دمایی بالایی ایجاد می کند. فولاد کبالتیک پرسرعت قادر به اجرا و مقاومت در برابر نرخ تغذیه بالا و سرعت بالا است.

آلیاژهای مغناطیسی:
ازپودر کبالت به عنوان یکی از فلزات مورد نیاز برای ایجاد آهنرباهای دائمی سخت با قدرت زیاد، مانند سری آلیاژهای آلومینیوم - نیکل - کبالت (Al-Ni-Co) استفاده می شود. آهن ربا Alnico در موتورها، درایوهای دیسک سخت و سنسورها استفاده می شود. تصویربرداری رزونانس مغناطیسی نمونه ای از کاربردهای این آلیاژهای مغناطیسی است.

الکترونیک:
از اکسید پودر کبالت، به صورت هیدروکسید فلزی در بسیاری از دستگاه های الکتروشیمیایی استفاده می شود که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند، مانند باتری های قابل شارژ. دستگاه های قابل حمل مانند تلفن های همراه، لپ تاپ ها و سایر دستگاه های الکترونیکی مصرفی، همه از باتری های قابل شارژ استفاده می کنند. کبالت به عنوان ماده اولیه در فناوری کاتد عمل می کند که برای شارژ مجدد باتری ضروری است.

کاتالیزورها:
از پودر کبالت به عنوان کاتالیزور برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند حذف قطعات گوگرد از فرآورده های نفتی و گاز طبیعی استفاده می شود. گوگرد زدایی از گازوئیل، بنزین، نفت سفید و سایر ترکیبات سوختی به کاهش تولید گازهای گلخانه ای کمک می کند. این پودر به عنوان یک کاتالیزور، نه تنها انتشار گاز را کاهش می دهد، بلکه انرژی مورد نیاز برای فرآیندهای صنعتی مانند بازیافت پلاستیک را نیز کاهش می دهد.

جوهر و رنگدانه ها:
از پودر های رنگی کبالت برای تزئین سرامیک استفاده می شود و همچنین می تواند به عنوان ماده رنگی یا رنگ بری به شیشه اضافه شود تا رنگ خاصی ایجاد کند. در ساخت شیشه، ظروف چینی، رنگها و جوهرها و ظروف لعابی از این پودر استفاده می کنند تا به رنگ آبی واضح دست یابند. کبالت به دلیل خاصیت منحصر به فرد در حلالیت، پایداری و اثر رنگ آمیزی، در این برنامه ها غیر قابل جایگزینی است.

اثرات پودر کبالت بر سلامتی:
از آنجا که پودر کبالت به طور گسترده ای در محیط پراکنده می شود، ممکن است انسان با تنفس هوا، نوشیدن آب و خوردن غذایی که حاوی عنصر کبالت است در معرض آن قرار گیرد. تماس پوست با خاک یا آبی که حاوی کبالت است نیز ممکن است باعث افزایش احتمال قرار گرفتن در معرض این فلز شود.

فلز کبالت غالباً آزادانه در محیط وجود ندارد، اما وقتی ذرات پودر کبالت به خاک یا ذرات رسوب متصل نیستند، توسط گیاهان و حیوانات بیشتر جذب می شود و تجمع در گیاهان و حیوانات ممکن است رخ دهد. عنصر کبالت برای انسان مفید است زیرا بخشی از ویتامین B12 است، که برای سلامتی انسان ضروری است. کبالت برای درمان کم خونی در زنان باردار استفاده می شود، زیرا تولید گلبول های قرمز را تحریک می کند. کل مصرف روزانه کبالت متغیر است و ممکن است به اندازه 1 میلی گرم باشد.

با این حال، غلظت های زیاد کبالت ممکن است به سلامت انسان آسیب برساند. وقتی با غلظت زیاد، فلز کبالت را از طریق هوا تنفس می کنیم، اثرات ریوی مانند آسم و ذات الریه را تجربه خواهیم کرد. این مسئله عمدتا در افرادی که با پودر کبالت کار می کنند اتفاق خواهد افتاد.

وقتی گیاهان روی خاک های آلوده رشد می کنند، ذرات بسیار ریز کبالت در درون آنها جمع می شوند، به ویژه در قسمت هایی از گیاه که ما از آن تغذیه می کنیم مانند میوه ها و دانه ها.

خاک های نزدیک معدن و کارخانه های ذوب فلزات ممکن است حاوی مقادیر بسیار زیادی کبالت باشند، بنابراین جذب آن توسط انسان از طریق خوردن گیاهان آن منطقه می تواند اثرات مخربی بر سلامتی داشته باشد که برخی از آنها شامل:

• استفراغ و حالت تهوع.
• مشکلات بینایی.
• مشکلات قلبی.
• آسیب تیروئید.

این اثرات همچنین ممکن است در اثر تابش ایزوتوپ های کبالت رادیواکتیو ایجاد شود. این تابش می تواند باعث عقیم سازی، ریزش مو، استفراغ، خونریزی، اسهال، کما و حتی مرگ شود. این اشعه گاهی در بیماران سرطانی برای از بین بردن تومورها استفاده می شود. این بیماران همچنین از ریزش مو، اسهال و استفراغ رنج می برند.

پودر کبالت ممکن است بیماری هایی مانند آسم با علائمی از سرفه، تنگی نفس تا کاهش عملکرد ریوی، فیبروز ندولار، ناتوانی دائمی و مرگ را ایجاد کند. قرار گرفتن در معرض مزمن پودر کبالت ممکن است باعث کاهش وزن، درماتیت و حساسیت بیش از حد تنفسی شود.

اثرات زیست محیطی پودر کبالت:
کبالت عنصری است که به طور طبیعی در محیط هوا، آب، خاک، سنگ ها، گیاهان و حیوانات وجود دارد. همچنین ممکن است به هوا و آب وارد شده و از طریق باد در خشکی مستقر شود سپس توسط باران از خاک و سنگ حاوی کبالت شسته شده و از طریق رواناب وارد آب های سطحی شود.

انسانها با آزاد سازی مقادیر اندک این عنصر در اتمسفر در اثر احتراق و استخراج زغال سنگ، فرآوری سنگ معدن های حاوی کبالت و تولید و استفاده از مواد شیمیایی کبالت، این عنصر را به محیط زیست اضافه می کنند.

ایزوتوپ های رادیواکتیو کبالت به طور طبیعی در محیط وجود ندارند، اما با عملیات نیروگاه هسته ای و حوادث هسته ای آزاد می شوند. از آنجا که نیمه عمر آنها نسبتاً کوتاه است، خطر خاصی ندارند. کبالت پس از ورود به محیط زیست نمی تواند از بین برود. ممکن است با ذرات دیگر واکنش نشان داده یا روی ذرات خاک یا رسوبات آب جذب شود.