钴教材

钴冶炼概述

一、钴的性质、用途、化合物及生产工艺流程

（一）钴的性质及用途

钴的性质

钴是一种钢灰色和有金属光泽的硬质金属。属于周期表第四周期第八族元素，原子量

为58.93，原子序数为27。钴有16种天然和人造的同位素，常见的钴是稳定的同位素Co—59，Co—60是广泛使用的r射线源。

钴属于铁磁性物质，它的居里点比任何金属或合金都高。另外，钴是能增加铁的磁化的唯一元素。

钴在20℃的比重为8.9，莫氏硬度为124。钴是难挥发的金属。与铁、镍一样，钴也能吸收氢，特别在细粉状态和高温时吸收能力更强，能吸附钴体积的50—150倍。电解钴能吸附氢为钴体积的35倍，常温下也能吸附。钴的导电性较差。

钴是不活泼的金属，在铁族元素中处于铁镍中间。常温时它对水、湿空气、碱及有机酸

均稳定。钴在稀酸中比铁更难溶解，在稀盐酸、稀硫酸中，钴缓慢溶解，在稀硝酸中，则被溶解成Co(N03)

２，在浓硝硫酸中钴被钝化。

在没有潮气存在和普通条件下，与氧、硫、氯、溴这些典型的非金属也不起显著作用。但在加热时，

特别当金属呈粉状加热时，能与上述元素发生十分激烈的作用。由氧化物在

250℃时还原而制得的金属钴粉能自燃。

钴的原子价为2或3。对于简单的钴离子，二价稳定，三价钴离子不稳定。但对于钴的

络合物、三价钴稳定。

钴的用途

在第一次世界大战前，钴的主要用途是用钴的化合物制造颜料。二十世纪，研究钴和钴

合金方面的用途，发现了许多对于机械制造，电机工程和其它工业部门的发展起巨大作用的

钴合金，制造高温高强度合金，磁性合金、硬质合金，抗腐蚀合金，精密仪器合金，焊接和低膨胀系数等

各种含钴合金，及钴的各种化合物用于化学工业方面。

用于制造切剥刀头，钻头，这类合金硬而耐热性特别高，在1000℃左右，能保持原有的硬度和切剥能

力。

钴也常用于耐热、耐酸的合金方面，钴络钨合金在高温下不易氧化，而且也不怕酸的腐

蚀。含Co 75％、Si 13％、Cr 7％、Mn 5％的合金，在硝酸及盐酸中的稳定性超过了铂，适合于制造不溶性

阳极。

钴是永久磁性合金的重要组成部分，钴钢是制造永久磁铁的是最适宜材料，特点是磁力

线密度高。

在现代技术上，钴合金广泛用于制造燃气轮机，喷气发动机，火箭发动机喷嘴，导弹和宇宙飞船的部

件，是极重要的战略物质。

钴的电阻很大，可用于制造电阻丝。

有一种组成：Fe 53％、Ni 29％、Co 17％、Mn 0.2％和含C 0.15％、Ni 46％的高镍钢相似，其热膨胀

系数与玻璃相同，可焊接到玻璃中，且不与汞蒸汽发生作用，从而使钴能应用在电气、无线电和照相等方

面。

在化学工业上，除用于高温和防腐蚀合金外，钴还用于制造有色玻璃，颜料及催化剂，于燥剂等。前

面谈到的钴兰，又叫靛兰或群青，这种颜料系由明矾，硫酸钴及少量硫酸锌混合而制得的。

此外，钴还用于医药方面，钴的同位素钴60放射出射 线，能治疗癌症。含钴的维生

素，B12可以防治人的恶性贫血病、气喘、脊髓病等。钴在各方面使用量所占比例如下：高温合金30％、

磁性合金25％、硬质合金6％、合金钢4％、非金属用30％、其它5%。

（二）钴的化合物

1、钴的氧化物

钴的氧化有氧化亚钴CoO、氧化钴Co203和四氧化三钴Co304。

纯的氧化亚钴CoO在室温下易吸收氧生产高价的氧化物Co2O3和Co3O4，灼烧温度越

高，吸收氧越少。要制取相当纯的CoO，灼烧温度必须高于1050℃，然后在惰性气体或弱还原性气氛中冷却，高于850℃时CoO是稳定的。CoO在120—200℃时，开始被H2和CO还原生成金属钴。

氧化钴Co203是黑色无定形粉末。Co203不稳定，加热时生成Co304。在125℃时可被

氢还原成Co304，而在200℃时被还原成CoO，在250℃时则被还原成金属钴。

四氧化三钴Co304[Co203+CoO]为黑色粉末状物，带有金属光泽，加热至960℃时完全

离解为CoO。

2、钴的氢氧化物

钴的氢氧化物有氢氧化亚钴Co(OH)2和氢氧化钴Co(OH)3两种。

氢氧化亚钴Co(OH)2易溶于酸，形成二价钴离子。在常温下，在空气中的氧缓慢地氧

化成高价氢氧化钴。

氢氧化钴Co(OH)3难溶于酸，较易溶于盐酸和亚硫酸中。氢氧化钴可视为氧化物的水

合物Co203²3H20，加温时按Co(OH)2△Co203+H20进行分解，在265℃温度下转化为中间氧化物Co304。

3、钴的硫化物

钴的硫化物有CoS、Co4S3、Co3S4和CoS2，此外还能生成Co2S3、Co6S5、Co9S8等硫化物。

4、钴的砷化物

钴能与砷组成四种稳定的砷化物：Co5As2、Co2As、Co3As2、CoAs。砷化物在氧化气氛中加热时，生成挥发性的As2O3和不挥发的砷酸盐CoO²As2O3。为了完全除去砷，氧化焙烧后再进行还原焙烧，使砷酸盐变为砷化物，在次一步氧化焙烧中再呈As2O3挥发，即交替的进行氧化还原焙烧中除去砷。

5、钴的氯化物

氯化钴COCl2结晶时共有6、4、2和1个分子的结晶水，COCl2²6H20是正盐，为玫瑰红色，易溶于水。在50℃以上是稳定的，加热时会逐渐失去结晶水。

6、钴的硫酸盐

硫酸钴溶液蒸发时，硫酸钴以结晶水化物CoS04²7H20从溶液中析出，呈桃红色。在

41.5℃加热CoS04²7H20或在30℃从溶液中结晶时，得六水硫酸钴CoS04²6H20，高于

70℃生成一水硫酸钴CoS04²H20，高于250℃时生成无水盐CoS04。

7、钴的硝酸盐

当小于26℃时，结晶成9水硝酸钴Co(N03)2²9H20，在26—55℃时结晶成6水硝酸钴

Co(N03)2²6H20，大于55℃时，脱水生成3水硝酸钴Co(N03)2²3H20，颜色由浅红色一兰色一绿色。

8、钴的碳酸盐

碳酸钴CoCO3，6H20为玫瑰红色结晶粉状物，不溶于水，溶于酸和铵盐溶液。

9、钴的砷酸盐

钴的砷酸盐有8水合砷酸盐C03(As04)2²8H20，酸式砷酸盐CO(As04)2，亚砷酸钴C03(As04)2和酸式亚砷酸钴C03H6(As03)4。

10、草酸钴

草酸钴CoC204是草酸铵与氯化钴或硝酸钴溶液作用生成的，CoC204为粉红色结晶。

11、钴的羰化物

羰基钴有橙红色的CO2 (CO)8、青黑色的Co4(CO)l2、和黑色的Co6(CO)16三种。羰基钴不溶水，但可溶于有机溶剂中。

12、钴的络合物

钴能生成各种不同的络合物，而这些络合物中，钴几乎经常是三价的，二价的络合物虽

然有，但不稳定。反之简单的化合物，经常是二价的，而且是稳定的，三价的化合物则不稳