氧化钴（作制取金属钴的原料）

简介

中文名称：氧化钴

氧化钴

中文同义词：氧化亚钴；一氧化钴；氧化钴(II);氧化钴(Ⅱ);氧化钴；一氧化钴;C. I. 颜料黑 13

英文同义词：C.I. 77322;C.I. Pigment black 13;c.i.77322;c.i.pigmentblack13;ci77322;cipigmentblack13;Cobalt monooxide;Cobalt oxide (CoO)

CAS号：1307-96-6

EINECS号：215-154-6

Mol文件：1307-96-6.mol

氧化钴(Co203)是钴的高价氧化物，理论含钴量为71.06%，含氧量为28.94%，密度为6.079/cm3。它是一种黑色无定形粉末，加热时会生成四氧化三钴(Co304)。氧化钴是一种不稳定，也不可能呈游离状态的化合物。通常所指的氧化钴实际上仍含有一定数量的四氧化三钴。Co203只有呈水化状态时才稳定，而这种水化物在265℃下会脱水转变成中间氧化物四氧化三钴(Co304)。氧化钴在125℃下可被H2还原成四氧化三钴(Co304)，在200℃时被还原为CoO，在250℃时则被还原为金属钴。氧化钴不溶于水，可溶于酸而生成相应的盐。

类别

有毒物质

毒性分级：高毒

急性毒性：口服- 大鼠 LD 202 毫克/ 公斤; 皮下- 小鼠LD50: 125 毫克/立方米/4小时

可燃性危险特性：不可燃烧; 火场产生有毒含钴化物烟雾

储运特性：库房低温, 通风, 干燥

灭火剂：水, 二氧化碳, 干粉, 砂土

安全信息

危险品标志： Xn,N,T+

危险类别码： 22-43-50/53-42/43-26

安全说明：24-37-60-61-45-36/37-28

危险品运输编号： UN 3288 6.1/PG 3

WGK Germany 3

RTECS号 GG2800000

HazardClass 6.1(b)

PackingGroup III

毒害物质数据 1307-96-6(Hazardous Substances Data)

产品信息

上游原料 氢氧化钠-->硫酸-->硝酸-->碳酸钠-->氢氧化铵-->次氯酸钠-->草酸-->氯化钴-->萃取剂-->氯酸溶液[浓度≤10%]-->钴-->金属钴

下游产品 氨合成催化剂-->工搪琅粉-->陶瓷颜料

钴化合物

钴的化合物有：红色结晶体的CoSO4·7H2O、CoCl2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、CoCO3，深紫色粉末的Co2O3，灰色粉末的Co3O4，所有钴的化合物在高温下都转变为CoO。氧化钴是提炼镍矿的副产品。着色能力很强，含量低到2ppm也可辨认。在玻璃中单独使用得蓝色，与氧化铜共用得天蓝色、蓝绿色、绿色，与氧化锰共用得深红色、紫色、黑色玻璃。是精陶彩釉、瓷彩釉、彩色水泥的着色剂。氧化钴是稳定的着色剂，不受熔制条件的影响。与硒并用还可起脱色剂作用。

氧化钴又称氧化亚钴、一氧化钴，化学式CoO，浅灰绿色结晶粉末。相对密度为6.45，熔点为1935℃。不溶于水和醇，溶于稀酸成为浅红色溶液，溶于热浓氢氧化钠时呈蓝色。不溶于氨水，但有氧存在时，可与氨反应形成配合物而溶解。在空气中焙烧生成黑色的四氧化三钴。能被碳粉、氢气或一氧化碳还原成金属钴。将金属钴粉末在氧气中或空气中氧化，或将硝酸钴、碳酸钴或氢氧化钴在真空中或惰性气氛中加热分解均可制得氧化钴。

主要用于制备钴盐，也用做钴催化剂。若将氧化钴与氢氧化铝混合并经锻烧可得到一种耐热、耐光、耐酸、耐碱腐蚀的带绿光的蓝色颜料(称为钴蓝，化学式Al2CoO4)。若将氧化钴与氢氧化锌共热，可得翠绿色的颜料。这些颜料用于制造陶瓷釉料、油漆色料、有色玻璃和用于绘图等部门。

毒理学数据

急性毒性：大鼠口经LD50：202mg/kg：精神萎靡，腹泻，体重下降 小鼠植入皮下LD50：125mg/kg 小鼠肌肉注射LDLo：400mg/kg2、致肿瘤性：大鼠肌肉注射TDLo：135mg/kg 大鼠肌肉注射TD：90mg/kg.吸入氧化钴粉尘会引起急性中毒，出现支气管哮喘。

生态学数据

水危害级别3：对水是极其危害的，即使是少量产品渗入地下也会对饮用水造成危害，若无政府许可勿将产品排入周围环境。对水中有机物有剧毒和危害

分子结构数据

摩尔折射率：无可用的

摩尔体积（cm3/mol）：无可用的

等张比容（90.2K）：无可用的

表面张力（dyne/cm）：无可用的

介电常数：无可用的

极化率（10-24cm3）：无可用的

单一同位素质量：74.928115 Da

标称质量：75 Da

平均质量：74.9326 Da

计算化学数据

疏水参数计算参考值（XlogP）:无

氢键供体数量:0

氢键受体数量:1

可旋转化学键数量:0

互变异构体数量：无

拓扑分子极性表面积17.1

重原子数量:2

表面电荷:0

复杂度:2

同位素原子数量:0

确定原子立构中心数量:0

不确定原子立构中心数量:0

确定化学键立构中心数量:0

不确定化学键立构中心数量:0

共价键单元数量:1

性质与稳定性

如果遵照规格使用和储存则不会分解，未有已知危险反应，避免氧化物。溶于酸，不溶于水、醇、氨水。易被一氧化碳还原成金属钴。高温时易与二氧化硅、氧化铝或氧化锌反应生成多种颜料。

操作中要戴防毒口罩，防止气溶胶损伤呼吸器官。要穿防尘工作服，戴防护手套。

依产品颗粒大小，颜色由橄榄绿到红色。在室温能吸氧，不溶于水，溶于酸或碱，易被碳或一氧化碳还原成钴。

贮存方法

贮存于通风干燥处。要防止受潮雨淋，避免散包，包装密封保存。勿与酸类物质接触。装卸时要轻拿轻放，防止包装破损。

安全术语

S24Avoid contact with skin.

避免皮肤接触。

S37Wear suitable gloves.

戴适当手套。

S60This material and its container must be disposed of as hazardous waste.

该物质及其容器须作为危险性废料处置。

S61Avoid release to the environment. Refer to special instructions / safety data sheets.

避免释放至环境中。参考特别说明/安全数据说明书。

风险术语

R22Harmful if swallowed.

吞食有害。

R43May cause sensitization by skin contact.

与皮肤接触可能致敏。

R50/53Very toxic to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in the aquatic environment.

对水生生物有极高毒性，可能对水体环境产生长期不良影响

物理性质

外观与性状：通常是灰色粉末, 有时是绿棕色晶体。桃红色立方晶系粉末。

熔点(℃)：1935

相对密度（水=1）：6.45

溶解性：不溶于水、醇、氨水，溶于酸、氢氧化钠水溶液等。

化学性质

英文名称：Cobalt oxide

溶解性：不溶于水、醇、氨水，溶于酸、氢氧化钠水溶液等。

溶于稀酸、热浓氢氧化钠。能被碳和氢气等还原为金属钴。

钴氧化物的性质：钴的氧化物有三种：氧化亚钴(CoO)、四氧化三钴(Co304)和氧化钴(Co203)。氧化亚钴是钴的一种低价氧化物，由于制法和纯度的不同而呈现灰绿色、褐色、粉红色、暗灰色。氧化亚钴的理论含钴量为78．65%，含氧量为21．35%，熔点为1935℃密度5．7～6．79/cm3。CoO晶体为面心立方，晶格常数a=4．24x10—10m。灰绿色的CoO粉末在空气中易变成褐色，粉红色的CoO粉末在空气中较稳定，即使长时间放置也不会生成高价氧化物。在高温下氧化亚钴中钴能够与氧离解，1000℃时离解压为3．36x10-12大气压。加热条件下氧化亚钴易被H2、C或Co还原成单质钴。氧化亚钴能溶于酸、碱中，不溶于水、醇和氨水。加水后变成红色。用氧化亚钴与二氧化硅、氧化铝或氧化锌在高温下反应，能制成多种颜料。

制备

氧化钴

2、废料回收法工艺与上述金属钴法基本相同，只是增加了用碳酸钠、烧碱除铁和用次氯酸钠除镍等除杂质工序。

3、Co3O4在温度高于900℃时即可分解生成CoO，将金属钴粉在空气中进行氧化焙烧，为了避免生成Co3O4，提高氧化温度为900℃以上，即可生成CoO。或者将Co3O4在空气中加热至960℃，使其发生热分解，也可得到CoO。反应完成后应在通入惰性气体的条件下降温冷却。

4、将硝酸钴、碳酸钴或氢氧化钴在真空或惰性气氛中焙烧使其发生热分解，分解的产物为CoO。将硝酸钴在氩气流中焙烧后，再在含有湿HCl的氩气流中于950℃加热10h，然后在干燥的氩气流中进行热处理，得到的产物为深暗红色的CoO。用氢氧化钴进行分解时，在真空或氮气流中的加热温度为200℃或在CO2气流中加热温度为900℃，其分解产物都是CoO。碳酸钴比硝酸钴更容易分解，碳酸钴在真空中于900℃以下分解即得到CoO。为了避免产物在冷却过程中发生氧化生成Co3O4，冷却过程要在惰性气氛中进行。

5、由碳酸钴或硝酸钴在惰性气氛中加热分解而制得。

应用

氧化钴是一种重要的过渡金属氧化物。通常作为生产硬质合金、超耐热合金、绝缘材料和磁性材料的主要原料以及化学工业中的催化剂和染料。目前我国氧化钴产品的主要应用领域如下：

1、油漆添加剂

在制造各种油漆时加入氧化钴，生产的油漆性能有所提高，特别是在油漆中起着催干剂的作用，即在油漆使用中易于快速晾干，以提高应用速率。这对油漆的快速施工大有益处。

2、搪瓷和陶瓷颜料

搪瓷材料中加入氧化钴后，可耐腐蚀和提高耐磨度。在各种建材和日用陶瓷中，用氧化钴制成蓝色的颜料或釉料涂于陶瓷制品，经焙烧后呈现了鲜艳的陶瓷品，更具有艺术性。

3、精炼石油催化剂

钴制品在石油炼制中作为催化剂有着较长的历史，且在促进炼油的发展中起着重要作用。如有的用金属钴与铝、铁等制成合金催化剂；而用氧化钴作为石油催化剂也是十分重要，对于加速石油炼制的作用是不可缺少的。因此，近几年来氧化钴催化剂的使用跃居重要地位。

4、电池行业

八十年代以来，钴粉作为高能电池充放电的活化剂，大量地应用于充电电池领域。九十年代初，日、德等国科学家成功地将亚钴材料添加到电池原料中，使其成为电池行业研究与发展的高价值、高技术产品。钴粉和氧化亚钴粉等钴的化合物作为一种性能优良的电池材料添加剂，能够改善Ni(OH)2的质子电导，降低氧化电位，提高析氧电位，对提高电极性能有显着效果。在充电前期可以保证电极充分充电，使Ni(OH)2充分转化为NiOOH，同时遏制氧的析出，提高充电效率，增加电极比容量。近几年来，随着锂离子电池的发展，钴氧化物作为制备锂离子电池电极材料的原料，也使其消费量不断增加。我国的钴酸锂生产近几年快速发展，因而对Co304的需求也相应迅猛增加。电池级Co304作为锂离子电池正极材料钴酸锂的主要原料，也随锂离子二次电池的需求量增加而增加。2002年全球钴的消耗总量为8800万磅，钻应用在电池行业中的份额迅速上升达到32%。而随着小型分立的可移动电源需求的进一步增长，像移动通信的迅猛发展和笔记本电脑普及率的快速增长，为锂离子电池工业的发展创造了更好的机遇，对应地，对锂离子电池正极材料LiCo02的需求也大幅增长。预计到2015年钴的应用将达到2.3亿磅，其中56%将应用在锂电池行业。

5、其他产品原料

如用氢在一定温度下还原氧化钴生产金属钴粉，用于制造硬质合金；用酸溶解氧化钴制成水溶液进行电解获得金属钴锭，作为高温高强度合金钢添加剂；将氧化钴制成酸性钴溶液，经不同的化学加工后可生产钴盐，如CoC2、CoS04、CoCo3和CoC204等。因此，纯氧化钴作为中间原料，应用广泛。此外，氧化钴在电气工业如荧光粉的添加剂及其他化工方面的使用也迅速地发展。总的看来，氧化钴的应用领域将不断开拓扩大。

应用于：压敏电阻、热敏电阻、氧化锌避雷器、显像管玻壳、锂离子电池等行业。用于制油漆颜料、陶瓷釉料和钴催化剂等。

注意事项

健康危害：可引起咽粘膜刺激症状，继而出现胃肠道刺激症状，可有呕吐和腹绞痛，体温升高，小腿无力等。非职业接触引起红细胞增多症、心肌病和甲状腺肿大，可引起皮炎。

燃爆危险：该品不燃，具刺激性。

皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。

眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

吸入：脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。

食入：饮足量温水，催吐。就医。

危险特性：未有特殊的燃烧爆炸特性。

有害燃烧产物：氧化钴。

灭火方法：消防人员必须穿全身防火防毒服，在上风向灭火。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。

应急处理：隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布复盖。收集回收或运至废物处理场所处置。

操作注意事项：密闭操作，局部排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与还原剂、酸类接触。搬运时轻装轻卸，防止包装破损。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与还原剂、酸类分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。