Manganul este o componentă cheie în producerea oţel. Deși clasificată ca un metal minor, cantitatea de mangan produsă în toată lumea rămâne în urmă numai fier, aluminiu, cupru, și zinc.
Proprietăți
- Simbol atomic: Mn
- Număr atomic: 25
- Categorie de elemente: Metal de tranziție
- Densitate: 7,21 g / cm³
- Punctul de topire: 2274,8°F (1246°C)
- Punctul de fierbere: 3741.8° F (2061 °C)
- Mohs Durity: 6
caracteristici
Manganul este un metal extrem de fragil și dur, gri argintiu. Al doisprezecelea element cel mai abundent din scoarța terestră, manganul crește rezistența, duritatea și rezistența la uzură atunci când este aliat în oțel.
Este capacitatea manganului de a se combina ușor cu sulful și oxigenul, ceea ce îl face critic în producția de oțel. Proclivitatea de oxidare a manganului ajută la îndepărtarea impurităților de oxigen, îmbunătățind totodată capacitatea de lucru a oțelului la temperaturi ridicate prin combinarea cu sulful pentru a forma o sulfură ridicată la topire.
Istorie
Utilizarea compușilor mangan se întinde în urmă cu mai mult de 17.000 de ani. Picturile rupestre antice, inclusiv cele din Lascaux Franța, își derivă culoarea din dioxidul de mangan. Cu toate acestea, metalul din mangan nu a fost izolat până în 1774 de Johan Gottlieb Gahn, la trei ani după ce colegul său Carl Wilhelm Scheele l-a identificat ca fiind un element unic.
Poate cea mai mare dezvoltare a manganului a venit aproape 100 de ani mai târziu când, în 1860, Sir Henry Bessemer, luând sfatul lui Robert Forester Mushet, a adăugat mangan la procesul său de producție de oțel pentru a îndepărta sulful și oxigen. A crescut maleabilitate produsului finit, permițându-i să fie laminat și forjat la temperaturi ridicate.
În 1882, Sir Robert Hadfield a aliat mangan cu oțel carbon, producând primul oțel aliaj, care este acum cunoscut sub numele de oțel Hadfield.
producere
Manganul este produs în principal din piroluzita minerală (MnO)2), care conține, în medie, mai mult de 50% mangan. Pentru utilizare în industria siderurgică, manganul este prelucrat în aliajele metalice silicomangan și ferromangan.
Ferromanganezul, care conține 74-82% mangan, este produs și clasificat în carbon ridicat (> 1,5% carbon), carbon mediu (1,0-1,5% carbon) sau carbon scăzut (<1% carbon). Toate trei sunt formate prin topirea dioxidului de mangan, a oxidului de fier și a cărbunelui (cocs) într-o explozie sau, mai des, un cuptor cu arc electric. Căldura intensă furnizată de cuptor duce la o reducere carbotermică a celor trei ingrediente, rezultând ferromangan.
Silicomangan, care conține 65-68% siliciu, 14-21% mangan și aproximativ 2% carbon sunt extrase din zgura creată în timpul producției de ferromanganese cu conținut ridicat de carbon sau direct din minereu de mangan. Prin topirea minereului de mangan cu cocs și cuarț la temperaturi foarte ridicate, oxigenul este îndepărtat în timp ce cuarțul se transformă în siliciu, lăsând silicomanganezul.
Manganul electrolitic, cu purități cuprinse între 93-98%, este fabricat prin levigarea minereului de mangan cu acid sulfuric. Amoniacul și hidrogenul sulfurat sunt apoi utilizate pentru a precipita impuritățile nedorite, inclusiv fier, aluminiu, arsenic, zinc, conduce, cobalt, și molibden. Soluția purificată este apoi introdusă într-o celulă electrolitică și printr-un proces de electrowinning se creează un strat subțire de metal mangan pe catod.
China este atât cel mai mare producător de minereu de mangan, cât și cel mai mare producător de materiale rafinate de mangan (adică ferromangan, silicomangan și electrolitic mangan).
Aplicații
Aproximativ 90% din totalul manganului consumat în fiecare an este utilizat în producția de oțel. O treime din aceasta este utilizată ca desulforizant și dezoxidant, cantitatea rămasă fiind utilizată ca agent de aliere.
surse:
Institutul Internațional de Mangan. www.manganese.org
Asociația Mondială a Oțelului.http://www.worldsteel.org
Newton, Joseph. O introducere în metalurgie. A doua editie. New York, John Wiley & Sons, Inc.