钴是化学元素周期表第四周期的第VIII族元素,原子序数为27。元素符合Co,原子量58.94,原子外层电子构型为3d74s2。钴的密度为8.8克/立方厘米,熔点为1490℃,沸点为2875℃。钴和铁一样有磁性,导电率很低,只有铜的21%。钴在室温下不与水和空气体反应。钴不溶于稀酸,但在强碱中不起作用。钴粉在常温下可以吸收一氧化碳,在高温下有很强的吸氢能力。钴的重要化合物是氧化钴(CoO)和氧化钴(Co2O3)。当COO高于120℃时,容易被H2和Co还原,钴的基本水合物是Co(OH)2。当pH为6-7时,Co(OH)2将从溶液中沉淀出来。钴的硫化物和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、耐磨损、强磁性的含钴合金,制造合金刀具、弹簧和发热元件。钴化合物也用于制造搪瓷、油漆、玻璃和其他产品。钴在地壳中的丰度为2.5×10-3%,陆地钴储量为548万吨,海底结核储量为2.27亿吨。钴在自然界与铜镍矿石共生,钴是铜镍冶炼过程的副产品。中国的钴资源一半在黄铁矿中,另一半在铜镍矿中。虽然含钴黄铁矿通过选矿得到富集,但含钴黄铁矿精矿仅含0.2%-0.5%的CO..为了弥补自产原料的不足,也进口一些砷钴矿。中国赣州冶炼厂采用电炉冶炼钴。工艺流程见下图。砷矿石首先在电炉中熔化,产生含钴的黄色矿渣,将其粉碎,然后通过沸腾焙烧。黄渣中砷以氧化物形式挥发,钴转化为酸溶性氧化物。焙烧熟料,用硫酸溶液浸出钴,净化溶液除铁除砷,含钴滤液氧化沉淀,沉淀物还原熔炼铸成阳极,电解生产电解钴。含砷烟气通过沉降室除尘和水膜净化,消除砷危害。同时副产As203。该工艺的主要技术经济指标如下:砷钴矿含钴9% ~ 14%,砷50% ~ 60%,S1 2%,铁5% ~ 10%;黄色炉渣含有25%的钴、48%的砷和18%的铁。焙烧温度为820-840 ℃;钴冶炼回收率为99.5%;电炉消耗750千瓦时/吨材料;全流程钴的回收率为75%。
