钴(化学元素)

钴的物理、化学性质决定了它是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。钴基合金或含钴合金钢用作燃汽轮机的叶片、叶轮、导管、喷气发动机、火箭发动机、导弹的部件和化工设备中各种高负荷的耐热部件以及原子能工业的重要金属材料。钴作为粉末冶金中的粘结剂能保证硬质合金有一定的韧性。磁性合金是现代化电子和机电工业中不可缺少的材料，用来制造声、光、电和磁等器材的各种元件。钴也是永久磁性合金的重要组成部分。在化学工业中，钴除用于高温合金和防腐合金外，还用于有色玻璃、颜料、珐琅及催化剂、干燥剂等。据英国《金属导报》报道，来自硬质金属部门和超合金方面对钴的需求较为强劲。另外，钴在电池部门消费量增长率最高。国内有关报道讲，钴在蓄电池行业、金刚石工具行业和催化剂行业的应用也将进一步扩大，从而对金属钴的需求呈上升趋势。单独钴矿床一般分为砷化钴矿床、硫化钴矿床和钴土矿矿床三类。钴除单独矿床外，大量分散在夕卡岩型铁矿、钒钛磁铁矿、热液多金属矿、各种类型铜矿、沉积钴锰矿、硫化铜镍矿、硅酸镍矿等矿床中，其品位虽低，但规模往往较大，是提取钴的主要来源。综合矿床伴生钴的评价指标尚无统一规定，一般选冶性能好的矿石，含钴品位大于0.01%。钴精矿的品位0.2%便有价值，如果金属矿床规模大、矿石综合回收效好，钴有多少算多少。钴硫精矿按化学成分，精矿分为六个等级，均按干矿品位计算。[4]

制取合金

金属钴主要用于制取合金。钴基合金是钴和铬、钨、铁、镍组中的一种或几种制成的合金的总称。含有一定量钴的刀具钢可以显著地提高钢的耐磨性和切削性能。含钴50%以上的司太立特硬质合金即使加热到1000℃也不会失去其原有的硬度，如今这种硬质合金已成为含金切削工具和铝间用的最重要材料。在这种材料中，钴将合金组成中其它金属碳化物晶粒结合在一起，使合金具更高的韧性，并减少对冲击的敏感性能，这种合金熔焊在零件表面，可使零件的寿命提高3~7倍。航空航天技术中应用最广泛的合金是镍基合金，也可以使用钴基合金，但两种合金的"强度机制"不同。含钛和铝的镍基合金强度高是因为形成组成为NiAl(Ti)的相强化剂，当运行温度高时，相强化剂颗粒就转入固溶体，这时合金很快失去强度。钴基合金的耐热性是因为形成了难熔的碳化物，这些碳化物不易转为固体溶体，扩散活动性小，在温度在1038℃以上时，钴基合金的优越性就显示无遗。这对于制造 高效率的高温发动机，钴基合金就恰到好处。在航空涡轮机的结构材料使用含20%~27%铬的钴基合金，可以不要保护覆层就能使材料达高抗氧化性。核反应堆供热汞作使热介质的涡轮发电机可以不检修而连续运转一年以上。据报道美国试验用的发电机的锅炉就是用钴合金制造的。钴是磁化一次就能保持磁性的少数金属之一。在热作用下，失去磁性的温度叫居里点，铁的居里点为769℃，镍为358℃，钴可达1150℃。含有60%钴的磁性钢比一般磁性钢的矫顽磁力提高2.5倍。在振动下，一般磁性钢失去差不多1/3的磁性，而钴钢仅失去2%~3.5%的磁性。因而钴在磁性材料上的优势就很明显。钴金属在电镀、玻璃、染色、医药医疗等方面也有广泛应用。用碳酸锂与氧化钴制成的钴酸锂是现代应用最普遍的高能电池正极材料。钴还可能用来制造核武器，一种理论上的原子弹或氢弹，装于钴壳内，爆炸后可使钴变成致命的放射性尘埃。[1]

制取颜料

钴不仅是制造合金钢的重要金属，而且是各种高级颜料的重要原料。据17世纪保存下来的文件记载，沙俄为了购买昂贵的钴颜料曾花费了巨额资金，这种钴颜料叫"戈卢贝茨"，是"蓝色"的意思。克里姆林宫的大厅和安眠大教堂等许多宏伟大厦的墙壁上涂的蓝色颜料，就是这种"戈卢贝茨"。

中世纪时，威尼斯的玻璃工匠用钴颜料制造出各种精致的蓝色玻璃杯，不久就风靡世界各国。威尼斯的工匠们为了使自己的玻璃杯在市场保有无可争辩的竞争力，对玻璃杯的制造工艺和钴颜料的配方严守秘密。为了杜绝泄漏技术情报，威尼斯政府把所有的玻璃厂都搬迁到一个小岛上，不经允许，谁也不准参观这个地方。但是，有一个叫乔吉奥·贝莱赖诺的学徒因不愿意忍受岛上的枯燥生活，还是从岛上逃跑了，后来逃到德国，在那里他自己开了一个玻璃杯生产工厂，但他并没能逃脱灾难。一天，有人放火把他的工厂烧个精光，还把他这个从岛上逃出来的工厂主"放了血"，差点丢了性命。可见，威尼斯人把钴颜料的秘密看得何等重要。[1]

500多年前，中国大量生产的景泰蓝也是用蓝色的钴颜料烧制的。明代景泰年间生产的这种金属艺术品至今还享誉世界。据说还有不少国外的情报人员千方百计想得到景泰蓝的配方和烧制工艺。

钴的一些化合物，在不同状态和温度时，具有变化莫测的颜色。据记载，16世纪著名的化学家兼医生帕拉塞尔萨斯常爱表演他的拿手戏法，每次都博得看客的热烈掌声。他先把一幅上面画有覆盖着积雪的树木和小山的冬季风景的油画拿给观众看，待他们欣赏够了之后，他就在众目睽暌之下把油画中的冬天"变"成了夏天:树上的积雪一下不见了，变成了成簇的绿叶;白色积雪的山丘则变成了长满绿草的山坡。观众无不赞叹，可就是不知其中的奥秘。其实，这是帕拉塞尔萨斯利用氯化钴这种钴的化合物变的一个魔术。原来在室温下，氯化钴可以制成一种白色的溶液(溶液中含有一定数量的镍和铁)，帕拉塞尔萨斯就用这种溶液作画，在画干了后，只要稍微加热，氯化钴就会变成非常漂亮的绿色。帕拉塞尔萨斯表演时，先把氯化钴溶液涂在他的魔画上，然后趁观众欣赏画面而没有注意他的瞬间，麻利地将一支蜡烛悄悄地放在油画背后加热它，于是，氯化钴受热后就变成绿色，使人目瞪口呆的季节变化也就发生了。[1]

钴是维生素B12组成部分，反刍动物可以在肠道内将摄入的钴合成为维生素B12，而人类与单胃动物不能将钴在体内合成B12。还不能确定钴的其它的功能，但体内的钴仅有约10%是维生素的形式。已观察到无机钴对刺激红细胞生成有重要的作用。有种贫血用叶酸、铁、B12治疗皆无效，有人用大剂量的二氯化钴可治疗这类贫血。然而，这么大剂量钴反复应用可引起中毒。钴对红细胞生成作用的机制是影响肾释放促红细胞生成素，或者通过刺激胍循环。还观察到供给钴后可使血管扩张和脸色发红，这是由于肾释放舒缓肌肽，钴对甲状腺的功能可能有作用，动物实验结果显示，甲状腺素的合成可能需要钴，钴能拮抗碘缺乏产生的影响。[1]

钴元素能刺激人体骨髓的造血系统，促使血红蛋白的合成及红细胞数目的增加。大多以组成维生素B12的形式参加体内的生理作用。钴刺激造血的机制为:①通过产生红细胞生成素刺激造血。钴元素可抑制细胞内呼吸酶，使组织细胞缺氧，反馈刺激红细胞生成素产生，进而促进骨髓造血。②对铁代谢的作用。钴元素可促进肠粘膜对铁的吸收，加速贮存铁进入骨髓。③通过维生素B12参与核糖核酸及造血物质的代谢，作用于造血过程。④钴元素可促进脾脏释放红细胞(血红蛋白含量增多，网状细胞、红细胞增生活跃，周围血中红细胞增多)，从而促进造血功能。