Periyodik tablonuzda 27'de gelenler, şarj edilebilir piller ve jet motorlarında önemli bir unsur olan kobalttır . 2018'de ABD İçişleri Bakanlığı, kobalt da dahil olmak üzere ABD ekonomisinin onsuz yaşayamayacağı 35 kritik mineralden oluşan bir liste yayınladı . Kobalt, çoğu Afrika'nın siyasi olarak istikrarsız bir bölgesinde çıkarıldığı ve Çin'de rafine edildiği için bir ulusal güvenlik riski olarak bile görülüyor.
İlk olarak canlı mavi çanak çömlek yaratma becerisiyle ödüllendirilen ve şimdi elektrikli otomobillerin geleceğinin anahtarı olan bu çok yönlü metal hakkında daha fazla bilgi edelim. Biraz folklor ile başlayacağız.
Kobalt Adını Cücelerden Aldı
Yüzyıllar önce, günümüz Almanya'sının Schneeberg dağlarındaki madenciler bir sorunla karşılaştı. Metal açısından zengin cevher, özellikle gümüş ve nikel aramak için dağın yamacına oydular. Ancak cevheri eritip değerli metal bileşenlerine dönüştürmeye çalıştıklarında, bazı kirlilikler süreci bozmaya devam etti.
Orta Çağ olarak, madenciler eritme sorunlarını sorunlu kopelts veya kopoldlardan sorumlu tuttular , ortaçağ Almancası "gnome" veya "goblin" anlamına gelen bir kelime. Efsaneye göre, kopoldlar Schneeberg madenlerinde yaşıyorlardı ve cevherlerindeki gümüş ve nikeli eritme işlemi sırasında zehirli dumanlar açığa çıkaran pis bir mineralle değiştirerek insanlara şaka yapmayı seviyorlardı. Mağaralar için de suçlandılar.
Tüm eski güzel efsanelerde olduğu gibi, cüce hikayesinde de bir parça doğruluk payı vardı. Gümüş ve nikel eritme süreci, Schneeberg kayasında doğal olarak oluşan yüksek seviyelerde kobalt nedeniyle karmaşıklaştı. Kobaltit adı verilen bir mineral, hava geçirmez bir maden şaftında salınırsa ölümcül olabilecek arsenik ve kükürt içerir.
Temel metal olan kobalt, ilk kez 1735 yılında, simyanın ilk eleştirmeni ve muhtemelen cücelerin hayranı olmayan İsveçli kimyager Georg Brandt tarafından izole edildi ve adlandırıldı .
Eski Mısırlılar ve Çinliler Kobalt Mavisini Sevdi
Kobalt 18. yüzyıla kadar adını almamış olsa da, kobalt bazlı pigmentler ve boyalar, binlerce yıldır zengin mavi tonları nedeniyle ödüllendirildi.
Kobalt Enstitüsü bu seramik ve cam içeren kobalt bazlı sırlar en az 2.600 yıl öncesine dayanan Mısır mezarlarından ele geçirildi söylüyor. Ve Tang (MS 600-900) ve Ming (1350-1650 CE) hanedanlarından gelen ünlü mavi Çin porselenleri de kobalt bazlı minerallerle kaplandı.
Saf kobalt parlak gri bir renktir, ancak kobalt oksitleri alarak ve kobaltca zengin mineralleri 1,100 derece C'yi aşan sıcaklıklara maruz bırakan kalsinasyon adı verilen bir işlemle işlenerek parlak mavi bir toza dönüştürülebilir. Kobalt Mavisi olarak bilinen çarpıcı renk , kobalt oksitin (Co 3 O 4 ) alüminyum silikatlarla 2.192 F (1.200 derece C) ile ısıtılmasıyla elde edilir.
Kobalt oksidi diğer minerallerle birleştirerek bir dizi başka ton - mazarin mavisi, söğüt mavisi, mavi-siyah - yapılabilir. Küçük miktarlarda mavi kobalt tonları, camdaki sarımsı ipuçlarını demir kirliliğinden yok etmek için bir "renk giderici" olarak da kullanılır.
Kobalt, 20. yüzyıla kadar neredeyse sadece pigmentlerde ve boyalarda bir bileşen olarak kullanıldı. Kobalt Enstitüsüne göre , 1916'da dünyada sadece 440 ton (400 metrik ton) olan tüm kobaltın yüzde 70'inden fazlası renklendirmede oksit olarak kullanıldı .
Dünya Kobaltının Yarısı Şarj Edilebilir Piller İçin Kullanılıyor
Akıllı telefonunuzdaki, tabletinizdeki ve elektrikli aracınızdaki şarj edilebilir lityum iyon piller, en azından kısmen kobaltla çalışır. Kobalt, dijital hayatımıza güç veren bu hızlı şarj olan, uzun ömürlü pillerin içindeki lityum, nikel ve manganez gibi diğer metallerle birlikte temel bileşenlerden biridir. Hakkında yüzde 50 , dünya çapında üretilen kobalt şarj edilebilir piller için kullanılır.
Kobalt, lityum iyon pillerin katotunda (pozitif yüklü elektrot) bulunur. Bir lityum iyon pil şarj edildiğinde, lityum iyonları katottan, depolandıkları negatif yüklü anoda akar. Pil boşaldığında, iyonlar katoda geri akar ve elektronlar telefona veya elektrik motoruna güç sağlamak için serbest bırakılır.
Kobalt, batarya uygulamaları için ideal kılan iki doğuştan gelen özelliğe sahiptir: termal kararlılık ve yüksek enerji yoğunluğu. Kobalt ile yapılan katotlar kolayca aşırı ısınmazlar veya alev almazlar ki bu büyük bir güvenlik sorunudur ve ayrıca daha fazla enerji depolayabilir ve transfer edebilirler. Kobalt, yalnızca lityum iyon pillerin katotlarında değil, aynı zamanda nikel-kadmiyum ve nikel-metal hidrit piller gibi diğer popüler şarj edilebilir pillerde de bulunur.
Kobalt şu anda şarj edilebilir katotların yüzde 10 ila 33'ünü oluşturduğundan, otomobil endüstrisi elektrikli araçların geleceğine güç sağlamak için çok daha fazla kobalta ihtiyaç duyacak. Bir analiz , kobalt talebinin tek başına yolcu araçlarından 2020'de 27.500 tondan (25.000 metrik ton) 2025'e kadar 110.231 tondan (100.000 metrik ton) dört katına çıkacağını tahmin ediyor.
Süper alaşımlarda Süper Kullanışlı
Havacılık mühendisleri, bir jet veya roket motorunun içindeki yoğun ısıya dayanabilecek bir malzemeye ihtiyaç duyduklarında, kobaltla yapılan "süper alaşımlara" yönelirler.
Süper alaşımlar, gösterişli isimlerini aşınmaya ve ısıya karşı son derece yüksek dirençten alan yüksek performanslı metallerdir. Nikel bazlı süper alaşımlar, 1,706 derece F'ye ( 930 derece C ) ulaşan sıcaklıklarda stres direnci için kobalt alaşımlarından daha iyi performans gösterir . Bu aşırı sıcaklığın ötesinde, kobalt bazlı süper alaşımlar gerçekten eşyalarını gösterir.
Kobalt, nikelden daha yüksek bir erime noktasına sahiptir ve kobalt süper alaşımları ısı korozyonuna daha dayanıklıdır. Bu nedenle, jet motorlarının ürettiği yoğun ısının yıpranmadan ve bozulmadan yükünü alan gaz türbinli motorların sabit kanatçıklarında kobalt süper alaşımları bulacaksınız.
Çoğunlukla Sorunlu Bir Ülkede Çıkarılıyor
Kobaltın ABD İçişleri Bakanlığı'nın ulusal güvenlik için "kritik mineraller" listesine girmesinin ana nedenlerinden biri, dünyadaki kobaltın yarısının Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nde (DRC) çıkarılmış olmasıdır. ABD Jeoloji Araştırması'ndan bir raporun açıkladığı gibi, DRC'nin kobalt madenciliğiyle ilgili hükümet yolsuzlukları, insan hakları ihlalleri ve çevresel zararlarla ilgili zayıf bir geçmişi var .
Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nde düzenlenmemiş "zanaatkâr" kobalt madenciliğiyle ilgili güvensiz ve etik olmayan çalışma uygulamalarıyla ilgilenenler yalnızca Uluslararası Af Örgütü gibi insan hakları grupları değil . DRC'nin politik ve çevresel istikrarsızlığı, kobalt tedarik zincirinin büyük bir kısmının kesintiye açık olduğu anlamına geliyor. Yüksek teknoloji ekonomisi, büyük ölçüde şarj edilebilir pillerde kullanılmak üzere istikrarlı bir kobalt arzına dayanıyorsa, DRC'deki sorunlar dünya çapında ekonomik büyümeyi yavaşlatabilir.
USGS raporu ayrıca, Çin'in kobaltın ana rafinerisi ve DRC'deki büyük kobalt madenciliği operasyonlarının en büyük mali destekçilerinden biri olduğunu belirtiyor. Hali hazırda, ABD teknoloji sektörü, DRC'deki istikrarsız bir kaynağa ve kobalt tedariki için Çin'deki tartışmalı bir ticaret ortağına büyük ölçüde bağımlı. Listedeki son gerçeği açıklayan şey.
ABD Kobalt Madenciliğine Giriyor
2015 rakamlarına göre , Amerika Birleşik Devletleri dünya kobalt arzının yüzde 1'inden azını üretirken dünya kobaltının yüzde 10'unu tüketti.
Kobalt her yerde değildir, ancak aynı zamanda özellikle nadir bir mineral değildir - yer kabuğunda bol miktarda 32. sırada yer alır . Kanada ve Fas'ta yalnızca iki maden saf kobalt cevheri çıkarabilirken, çoğunluğu bakır ve nikel madenciliğinin bir yan ürünü olarak çıkarılıyor. Dünyanın en zengin kobalt yataklarından biri DRC'deki Orta Afrika Copperbelt'tedir .
Bununla birlikte ABD, çok sayıda yüksek kaliteli kobalt yatağı ile kutsanmadı, bu da karlı bir şekilde madencilik yapmayı zorlaştırıyor. Madencilik endüstrisi ayrıca, hem karada hem de açık denizde maden aramalarına izin vermek için yavaş bir izin sürecinden şikayetçi. Trump yönetimi, Amerika'nın kobalt gibi kritik minerallerin yabancı kaynaklarına bağımlılığını azaltmak amacıyla İçişleri Bakanlığı'nı izin sürecini hızlandırmaya yönlendirdi .
İzin verme ve jeolojik engellere rağmen, ABD kobalt madenciliğinde bazı ilerlemeler kaydedildi. 2014 yılında, Michigan'ın Yukarı Yarımadası'ndaki Kartal Madeni , yan ürün olarak kobalt ve diğer minerallerle nikel ve bakır madenciliğine başladı. Ve Amerika'nın kobalta adanmış ilk madeni 2020'de Idaho'da üretime girmeye hazırlanıyor .
Şimdi Harika
Kobalt, hayvan ve insan diyetlerinde önemli bir mikro besindir. İnekler gibi geviş getiren hayvanlar, kobaltını B12 vitamini olarak da bilinen kobalamine dönüştürür. En yüksek kobalt konsantrasyonuna sahip yiyecek çikolatadır!
