A mangán kulcseleme a acél-. Noha kisebb jelentőségű fémnek minősítik, az évente világszerte előállított mangánmennyiség csak lemarad Vas, alumínium, rézés cink.
Tulajdonságok
- Atom szimbólum: Mn
- Atomszám: 25
- Elemkategória: Átmeneti fém
- Sűrűség: 7,21 g / cm3
- Olvadáspont: 2274,8°F (1246°C)
- Forráspont: 3741,8° F (2061 °C)
- Mohs keménység: 6
Jellemzők
A mangán rendkívül törékeny és kemény, ezüstszürke fém. A földkéreg tizenkettedik leggyakoribb eleme, a mangán acéllemezben növeli az szilárdságot, a keménységet és a kopásállóságot.
A mangán azon képessége, hogy könnyen kombinálódjon kénnel és oxigénnel, kritikus fontosságúvá teszi az acélgyártásban. A mangán oxidációs hajlandósága elősegíti az oxigénszennyeződések eltávolítását, miközben javítja az acél megmunkálhatóságát magas hőmérsékleten azáltal, hogy kénnel kombinálva magas olvadású kénsavat képez.
Történelem
A mangánvegyületek használata több mint 17 000 évvel ezelőtt nyúlik vissza. Az ősi barlangfestmények, ideértve a Lascaux France festményeit is, színe a mangán-dioxidból származik. A mangánfémet azonban 1774-ben Johan Gottlieb Gahn választotta el, három évvel azután, hogy kollégája, Carl Wilhelm Scheele egyedülálló elemként azonosította.
A mangán talán a legnagyobb fejlemény majdnem 100 évvel később jött, amikor Sir Henry Bessemer 1860-ban Robert Forester Mushet tanácsát figyelembe véve hozzáadott mangánt acélgyártási folyamatához a kén és a kén eltávolítására oxigén. Ez növelte a hajlíthatóság a késztermékből, lehetővé téve a magas hőmérsékleten történő hengerezését és kovácsolását.
1882-ben Sir Robert Hadfield ötvözött mangánt szénacéllal, előállítva az első acélt ötvözet, amelyet ma Hadfield acélnak hívnak.
Termelés
A mangánt elsősorban az ásványi pirolusitból (MnO2), amely átlagosan több mint 50% mangánt tartalmaz. Az acéliparban történő felhasználás céljából a mangánt fémötvözetekké dolgozzák fel, amelyek szilikomangánt és ferromangánt tartalmaznak.
A 74-82% mangánt tartalmazó ferromangánt előállítják és osztályozzák: magas széntartalmú (> 1,5% szén), közepes szén (1,0-1,5% szén) vagy alacsony széntartalmú (<1% szén). Mindhárom oldatot mangán-dioxid, vas-oxid és szén (koksz) olvasztása útján állítják elő nagyolvasztó vagy - gyakrabban - elektromos ívkemencében. A kemence által biztosított intenzív hő a három összetevő karbotermikus redukciójához vezet, ferromangánhoz vezetve.
Szilomangán, amely 65–68% szilícium, A magas széntartalmú ferromangán előállítása során keletkezett salakból vagy közvetlenül a mangánércből 14–21% mangánt és kb. 2% szénet extrahálnak. A mangánérc kokszlal és kvarccal történő nagyon magas hőmérsékleten történő olvadásával az oxigént eltávolítják, míg a kvarc szilíciummá alakul, így szilikongangán marad.
Az elektrolitikus mangánt, amelynek tisztasága 93–98%, a mangánérc kénsavval történő kimosásával állítják elő. Ezután ammóniát és hidrogén-szulfidot használnak nemkívánatos szennyeződések, például vas, alumínium, arzén, cink, vezet, kobaltés molibdén. A tisztított oldatot ezután egy elektrolitikus cellába táplálják, és egy elektromos tekercselési eljárással vékony mangán fémréteget hoznak létre a katódon.
Kína egyaránt a legnagyobb mangánérc-termelő és a finomított mangán-alapanyagok (azaz ferromangán, szilikán-mangán és elektrolitikus mangán) legnagyobb termelője.
Alkalmazások
Az évente elfogyasztott mangán körülbelül 90% -át használják a acélgyártás. Ennek egyharmadát kéntelenítőként és deoxidálóként használják fel, a fennmaradó mennyiséget ötvözőszerként használják fel.
Forrás:
A Nemzetközi Mangán Intézet. www.manganese.org
Acél Világszövetség.http://www.worldsteel.org
Newton, Joseph. Bevezetés a kohászatba. Második kiadás. New York, John Wiley & Sons, Inc.