Mangan er en nøgle komponent i stålproduktionen . Selvom det er klassificeret som et mindre metal, falder mængden af mangan produceret over hele verden hvert år bag kun jern , aluminium , kobber og zink .
Ejendomme:
- Atomisk symbol: Mn
- Atomisk nummer: 25
- Element Kategori: Overgangsmetal
- Tæthed: 7,21 g / cm3
- Smeltepunkt: 2274,8 ° F (1246 ° C)
- Kogepunkt: 3741,8 ° F (2061 ° C)
- Mohs hårdhed: 6
Egenskaber:
Mangan er et yderst skørt og hårdt sølvfarvet metal.
Det tolvte rigeste element i jordskorpen, mangan øger styrke, hårdhed og slidstyrke, når legeret i stål.
Det er Mangans evne til nemt at kombinere med svovl og ilt, hvilket gør det afgørende for produktionen af stål. Mangans evne til at oxidere hjælper med at fjerne urenheder, samtidig med at man forbedrer stålets virkningsevne ved høje temperaturer ved at kombinere med svovl til dannelse af et højt smeltende sulfid.
Historie:
Anvendelsen af manganforbindelser strækker sig tilbage over 17.000 år. Gamle hule malerier, herunder dem i Lascaux Frankrig, udlede deres farve fra mangandioxid. Manganmetal blev imidlertid ikke isoleret til 1774 af Johan Gottlieb Gahn, tre år efter at hans kollega Carl Wilhelm Scheele havde identificeret det som et unikt element.
Måske kom den største udvikling for mangan næsten 100 år senere, da Sir Henry Bessemer efter Robert Forester Mushets rådgivning i 1860 tilføjede mangan til sin stålproduktionsproces for at fjerne svovl og ilt.
Det øgede det færdige produkts formbarhed , så det blev rullet og smedet ved høje temperaturer.
I 1882 legerede Sir Robert Hadfield mangan med kulstofstål, der producerede den første stållegering , der nu er kendt som Hadfield-stål.
Produktion:
Mangan fremstilles primært af mineral pyrolusit (MnO 2 ), som i gennemsnit indeholder mere end 50% mangan.
Til brug i stålindustrien forarbejdes mangan til metallegeringerne silicomanganese og ferromanganese. Ifølge International Mangan Institute blev der produceret 11,7 millioner tons manganlegeringer i 2009. Af dette tegnede silicomanganese 7,4 millioner tons, og ferromanganese tegnede sig for 4,3 millioner tons.
Ferromanganese, som indeholder 74-82% mangan, fremstilles og klassificeres som højt kulstof (> 1,5% kulstof), mediumcarbon (1,0-1,5% kulstof) eller lavt kulstof (<1% kulstof). Alle tre er dannet gennem smeltning af mangandioxid, jernoxid og kul (koks) i en blast eller oftere en lysbueovn. Den intense varme, der tilvejebringes af ovnen, fører til en carbotermisk reduktion af de tre ingredienser, hvilket resulterer i ferromanganese.
Silicomanganese, som indeholder 65-68% silicium , 14-21% mangan og ca. 2% carbon, ekstraheres fra slaggen dannet under fermentering med høj carbon ferromanganese eller direkte fra manganmalm. Ved smeltning af manganmalm med koks og kvarts ved meget høje temperaturer fjernes oxygenet, mens kvarts konverterer til silicium, hvilket efterlader silicomanganese.
Elektrolytisk mangan, med renheder mellem 93-98%, fremstilles ved udvaskning af manganmalm med svovlsyre.
Ammoniak og hydrogensulfid anvendes derefter til udfældning af uønskede urenheder, herunder jern, aluminium, arsen, zink, bly , kobolt og molybdæn . Den oprensede opløsning føres derefter ind i en elektrolytisk celle, og gennem en elektroforarbejdningsproces opstår et tyndt lag af manganmetal på katoden.
Kina er både den største producent af manganmalm, der tegner sig for ca. 22% af manganet, der blev brugt i 2009, og den største producent af raffinerede manganmaterialer (dvs. ferromanganese, silicomanganese og elektrolytisk mangan). I 2009 producerede Kina 6,6 mio. Tons manganlegeringer, ca. 57% af den samlede globale produktion, hvilket indeholdt 64% af den globale ferromanganeseproduktion og mere end 95% af den globale elektrolytiske manganproduktion.
Applikationer:
Ca. 90 procent af alt mangan forbruges hvert år bruges til produktion af stål .
En tredjedel af dette anvendes som en desulpherizer og deoxideringsmiddel, hvor den resterende mængde anvendes som et legeringsmiddel.
Kilder:
International Mangan Institute. www.manganese.org
World Steel Association. http://www.worldsteel.org
Newton, Joseph. En introduktion til metallurgi. Anden version. New York, John Wiley & Sons, Inc.
Følg Terence på Google+