Metāla profils: mangāns (MN elements)
SIA Strategic Metal Investments.
Mangāns ir galvenā sastāvdaļa tā ražošanā tērauda . Lai gan tas ir klasificēts kā mazsvarīgs metāls, katru gadu pasaulē saražotā mangāna daudzums atpaliek tikai no tā dzelzs , alumīnija , varš , un cinks .
Īpašības
- Atomu simbols: Mn
- Atomu skaits: 25
- Elementu kategorija: Pārejas metāls
- Blīvums: 7,21 g/cm³
- Kušanas temperatūra: 2274,8 ° F (1246 ° C)
- Vārīšanās temperatūra: 3741,8 ° F (2061 ° C)
- Mosa cietība: 6
Raksturlielumi
Mangāns ir ārkārtīgi trausls un ciets, sudrabaini pelēks metāls. Divpadsmitais visizplatītākais elements zemes garozā, mangāns palielina izturību, cietību un nodilumizturību, ja tas ir leģēts tēraudā.
Tā ir mangāna spēja viegli savienoties ar sēru un skābekli, kas padara to par ļoti svarīgu tērauda ražošanā. Mangāna tieksme oksidēties palīdz noņemt skābekļa piemaisījumus, vienlaikus uzlabojot tērauda apstrādājamību augstās temperatūrās, savienojoties ar sēru, veidojot augstas kušanas sulfīdu.
Vēsture
Mangāna savienojumu izmantošana ir vairāk nekā 17 000 gadu sena. Senie alu gleznojumi, tostarp Lasko Francijā, savu krāsu iegūst no mangāna dioksīda. Tomēr mangāna metālu izolēja tikai 1774. gadā Johans Gotlībs Gāns, trīs gadus pēc tam, kad viņa kolēģis Karls Vilhelms Šēle to bija identificējis kā unikālu elementu.
Iespējams, ka lielākā mangāna attīstība notika gandrīz 100 gadus vēlāk, kad 1860. gadā sers Henrijs Besemers, klausoties Roberta Forestera Mušeta padomu, pievienoja mangānu savam tērauda ražošanas procesam, lai atdalītu sēru un skābekli. Tas palielināja kaļamība gatavā produkta, ļaujot to velmēt un kalt augstā temperatūrā.
1882. gadā sers Roberts Hadfīlds leģēja mangānu ar oglekļa tēraudu, izgatavojot pirmo tēraudu. sakausējums , kas tagad ir pazīstams kā Hadfield tērauds.
Ražošana
Mangānu galvenokārt ražo no minerāla pirolūzīta (MnOdivi), kas vidēji satur vairāk nekā 50% mangāna. Lai izmantotu tērauda rūpniecībā, mangāns tiek pārstrādāts metālu sakausējumos silikomangānā un feromangānā.
Feromangāns, kas satur 74–82 % mangāna, tiek ražots un klasificēts kā ar augstu oglekļa saturu (>1,5 % oglekļa), ar vidēju oglekļa saturu (1,0–1,5 % oglekļa) vai ar zemu oglekļa saturu<1% carbon). All three are formed through the smelting of manganese dioxide, iron oxide and coal (coke) in a blast or, more often, an electric arc furnace. The intense heat provided by the furnace leads to a carbothermal reduction of the three ingredients, resulting in ferromanganese.
Silikomangāns, kas satur 65-68% silīcijs , 14-21% mangāna un aptuveni 2% oglekļa tiek iegūti no izdedžiem, kas radušies augsta oglekļa satura feromangāna ražošanā vai tieši no mangāna rūdas. Kausējot mangāna rūdu ar koksu un kvarcu ļoti augstā temperatūrā, skābeklis tiek noņemts, bet kvarcs pārvēršas par silīciju, atstājot silikomangānu.
Elektrolītisko mangānu ar tīrības pakāpi no 93 līdz 98 % iegūst, izskalojot mangāna rūdu ar sērskābi. Pēc tam amonjaku un sērūdeņradi izmanto, lai nogulsnētu nevēlamus piemaisījumus, tostarp dzelzi, alumīniju, arsēnu, cinku, svins , kobalts , un molibdēns . Pēc tam attīrītais šķīdums tiek ievadīts elektrolītiskajā šūnā, un, izmantojot elektrouzņēmuma procesu, uz katoda tiek izveidots plāns mangāna metāla slānis.
Ķīna ir gan lielākā mangāna rūdas, gan lielākā rafinētā mangāna materiālu (t.i., feromangāna, silikomangāna un elektrolītiskā mangāna) ražotāja.
Lietojumprogrammas
Aptuveni 90 procenti no visa katru gadu patērētā mangāna tiek izmantoti tērauda ražošana . Viena trešdaļa no tā tiek izmantota kā atsērošanas līdzeklis un deoksidētājs, bet atlikušais daudzums tiek izmantots kā leģējošais līdzeklis.
Avoti:
Starptautiskais mangāna institūts. www.manganese.org
Pasaules tērauda asociācija. http://www.worldsteel.org
Ņūtons, Džozefs. Ievads metalurģijā. Otrais izdevums. Ņujorka, John Wiley & Sons, Inc.