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Kobalt ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 27 und dem Symbol Co. Wie Nickel kommt auch Kobalt in der Erdkruste nur in chemisch gebundener Form vor, abgesehen von kleinen Vorkommen in Legierungen aus natürlichem Meteoreisen. Das freie Element, das durch reduktive Verhüttung gewonnen wird, ist ein hartes, glänzendes, silbernes Metall.
Seit dem Altertum werden blaue Pigmente auf Kobaltbasis verwendet und verleihen Glas einen unverwechselbaren blauen Farbton, doch wurde die Farbe lange Zeit dem bekannten Metall Wismut zugeschrieben. Bergleute haben einige der blauen Pigmente produzierenden Minerale lange Zeit als Kobolderz bezeichnet, da sie arm an bekannten Metallen waren und beim Schmelzen giftige arsenhaltige Dämpfe freisetzten. Die Entdeckung von Erzen in den Jahren 1735 und 1735 führte dazu, dass sie zu einem neuen Metall reduziert werden konnten, und es wurde schliesslich nach dem Kobold benannt.
Im heutigen Zeitalter wird ein Teil des Kobalts aus metallhaltigen Erzen, wie CoAsS, gewonnen. In der Regel wird das Element als Nebenprodukt des Kupfer- und Nickelbergbaus gewonnen. Der Copperbelt in der Demokratischen Republik Kongo (DRC) und Sambia liefert den grössten Teil der weltweiten Kobaltproduktion. Die Weltproduktion belief sich 2016 auf 116.000 Tonnen (115.000 lange Tonnen; 128.000 kurze Tonnen) (nach Angaben von Natural Resources Canada), und allein auf die DRK entfielen mehr als 50 %.
Kobalt wird hauptsächlich in Lithium-Ionen-Batterien und bei der Herstellung von magnetischen, verschleissfesten und hochfesten Legierungen verwendet. Die Verbindungen Kobaltsilikat und Kobalt(II)aluminat (CoAl2O4, Kobaltblau) verleihen Glas, Keramik, Tinten, Farben und Lacken eine unverwechselbare tiefblaue Farbe. Kobalt kommt in der Natur nur in einem einzigen stabilen Isotop, Kobalt-59, vor. Kobalt-60 ist ein kommerziell wichtiges Radioisotop, das als radioaktiver Tracer und zur Erzeugung von hochenergetischen Gammastrahlen verwendet wird.
Kobalt ist das aktive Zentrum einer Gruppe von Coenzymen, die Cobalamine genannt werden. Vitamin B12, das bekannteste Beispiel dieser Art, ist ein essenzielles Vitamin für alle Tiere. Kobalt in anorganischer Form ist auch ein Mikronährstoff für Bakterien, Algen und Pilze.
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Die stabile Form von Kobalt wird in Supernovae durch den r-Prozess erzeugt. Es macht 0,0029 % der Erdkruste aus. Freies Kobalt (das ursprüngliche Metall) ist auf der Erde wegen des Sauerstoffs in der Atmosphäre und des Chlors in den Ozeanen nicht zu finden. Beide sind in den oberen Schichten der Erdkruste so reichlich vorhanden, dass sich kein natives Kobaltmetall bilden kann. Reines Kobalt in Form von nativem Metall ist auf der Erde nicht bekannt, es sei denn, es wurde kürzlich in meteorischem Eisen gefunden. Das Element kommt in mittlerer Häufigkeit vor, aber natürliche Kobaltverbindungen sind zahlreich, und kleine Mengen von Kobaltverbindungen sind in den meisten Gesteinen, Böden, Pflanzen und Tieren enthalten.
In der Natur ist Kobalt häufig mit Nickel vergesellschaftet. Beide sind charakteristische Bestandteile von meteoritischem Eisen, obwohl Kobalt in Eisenmeteoriten viel seltener vorkommt als Nickel. Wie bei Nickel kann Kobalt in meteoritischen Eisenlegierungen gut genug vor Sauerstoff und Feuchtigkeit geschützt gewesen sein, um als freies (aber legiertes) Metall zu bleiben, obwohl keines der beiden Elemente in dieser Form in der alten Erdkruste vorkommt.
Kobalt kommt in Form von Verbindungen in Kupfer- und Nickelmineralen vor. Es ist die wichtigste metallische Komponente, die sich mit Schwefel und Arsen in den sulfidischen Mineralen Cobaltit (CoAsS), Safflorit (CoAs2), Glaukodot ((Co,Fe)AsS) und Skutterudit (CoAs3) verbindet.. Das Mineral Cattierit ähnelt Pyrit und kommt zusammen mit Vaesit in den Kupferlagerstätten der Provinz Katanga vor. Wenn es in die Atmosphäre gelangt, kommt es zur Verwitterung; die Sulfidminerale oxidieren und bilden rosa Erythrit («Kobaltglanz»: Co3(AsO4)2-8H2O) und Sphärokobaltit (CoCO3).
Kobalt ist auch ein Bestandteil des Tabakrauchs. Die Tabakpflanze nimmt Schwermetalle wie Kobalt aus dem umgebenden Boden leicht auf und reichert sie in ihren Blättern an. Diese werden dann beim Tabakrauchen eingeatmet.
Kobalt ist ein Spurenmetall, das an der Photosynthese und Stickstofffixierung beteiligt ist und in den meisten Ozeanbecken nachgewiesen wird. Es ist ein limitierender Mikronährstoff für Phytoplankton und Cyanobakterien. Der Kobalt enthaltende Komplex Cobalamin wird nur von Cyanobakterien und einigen Archaeen synthetisiert, so dass die Konzentrationen an gelöstem Kobalt im oberen Ozean gering sind. Wie Mn und Fe hat auch Co ein gemischtes Profil aus biologischer Aufnahme durch Phytoplankton über Photosynthese im oberen Ozean und Spülung in der Tiefsee, obwohl die meisten Spülung durch komplexe organische Liganden begrenzt ist. Co wird im Ozean durch zerfallendes organisches Material recycelt, das unter den oberen Ozean sinkt, obwohl der grösste Teil durch oxidierende Bakterien gespült wird.
Zu den Kobaltquellen vieler Ozeane gehören Flüsse und terrestrische Abflüsse sowie ein gewisser Eintrag aus hydrothermalen Quellen. In der Tiefsee finden sich Kobalt- quellen an der Spitze von Seebergen (die gross oder klein sein können), wo Meeresströmungen den Ozeanboden über Millionen von Jahren von Sedimenten befreien, so dass sie sich als Ferromangankrusten bilden. Obwohl der Meeresboden bisher nur in begrenztem Umfang kartiert wurde, deuten vorläufige Untersuchungen darauf hin, dass sich in der Clarion-Clipperton-Zone eine grosse Menge dieser kobaltreichen Krusten befindet, ein Gebiet, das aufgrund seiner mineralreichen Umgebung zunehmend Interesse für Tiefseebergbauunternehmen weckt. Der anthropogene Eintrag trägt als nicht natürliche Quelle bei, allerdings in sehr geringen Mengen. Die Konzentrationen von gelöstem Kobalt (dCo) in den Ozeanen werden in erster Linie durch Lagerstätten kontrolliert, in denen die Konzentration von gelöstem Sauerstoff niedrig ist. Der komplexe biochemische Kreislauf von Kobalt im Ozean ist noch nicht vollständig erforscht, doch wurden in sauerstoffarmen Gebieten wie der Sauerstoffminimumzone (OMZ) im südlichen Atlantik höhere Konzentrationen festgestellt.
Kobalt wird in hohen Konzentrationen als giftig für die Meeresumwelt angesehen.
Die wichtigsten Kobalterze sind Kobaltit, Erythrit, Glaukodot und Skutterudit (siehe oben), aber das meiste Kobalt wird durch Reduktion der Kobalt-Nebenprodukte des Nickel- und Kupferbergbaus und der Kupferverhüttung gewonnen.
Da Kobalt im Allgemeinen als Nebenprodukt anfällt, hängt das Kobaltangebot in hohem Maße von der wirtschaftlichen Machbarkeit des Kupfer- und Nickelbergbaus in einem bestimmten Markt ab. Für 2017 wurde ein Anstieg der Kobaltnachfrage um 6 % prognostiziert.
Primäre Kobaltvorkommen sind selten, z. B. in hydrothermalen Lagerstätten, die mit ultramafischem Gestein verbunden sind, wie im Bou-Azzer-Distrikt in Marokko. An solchen Standorten werden ausschliesslich Kobalterze abgebaut, wenn auch in geringerer Konzentration, sodass für die Kobaltextraktion eine stärkere Weiterverarbeitung erforderlich ist.
Es gibt mehrere Verfahren zur Abtrennung von Kobalt aus Kupfer und Nickel, die von der Kobaltkonzentration und der genauen Zusammensetzung des verwendeten Erzes abhängen. Eine Methode ist die Schaumflotation, bei der Tenside an Erzbestandteile gebunden werden, was zu einer Anreicherung der Kobalterze führt. Durch anschliessendes Rösten werden die Erze in Kobaltsulfat umgewandelt, während Kupfer und Eisen zum Oxid oxidiert werden. Durch Auslaugen mit Wasser wird das Sulfat zusammen mit den Arsenaten extrahiert. Die Rückstände werden mit Schwefelsäure weitergelaugt, wobei eine Kupfersulfatlösung entsteht. Kobalt kann auch aus der Schlacke der Kupferverhüttung gelaugt werden.
Die Produkte der oben genannten Prozesse werden in Kobaltoxid (Co3O4) umgewandelt. Dieses Oxid wird durch die aluminothermische Reaktion oder die Reduktion mit Kohlenstoff in einem Hochofen zu Metall reduziert.
Cobalt for Batteries & Electric Vehicles, Cobalt Institute, retrieved March 2023.
Nickel in batteries, Nickel Institute, retrieved March 2023
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