Mangaan on põhikomponent mangaani tootmisel teras. Ehkki seda klassifitseeritakse väheoluliseks metalliks, jääb igal aastal kogu maailmas toodetava mangaani kogus ainult maha rauda, alumiinium, vaskja tsink.
Omadused
- Aatomisümbol: Mn
- Aatomarv: 25
- Elementide kategooria: siirdemetall
- Tihedus: 7,21 g / cm³
- Sulamistemperatuur: 2274,8°F (1246°C)
- Keemispunkt: 3741,8° F (2061 °C)
- Mohsi kõvadus: 6
Omadused
Mangaan on äärmiselt rabe ja kõva, hõbehalli metall. Maakoore kaheteistkümnes kõige rikkalikum element, mangaan suurendab terase legeerimisel tugevust, kõvadust ja kulumiskindlust.
Mangaani võime kergesti ühendada väävli ja hapnikuga muudab selle terase tootmisel kriitiliseks. Mangaani kalduvus oksüdeeruda aitab eemaldada hapniku lisandeid, parandades samal ajal ka terase töödeldavust kõrgetel temperatuuridel, ühendades väävliga, moodustades kõrge sulamistemperatuuriga sulfiidi.
Ajalugu
Mangaaniühendite kasutamine ulatub enam kui 17 000 aastat tagasi. Muistsed koopamaalingud, sealhulgas Prantsusmaal Lascauxi maalid, tuletavad oma värvi mangaandioksiidist. Mangaanmetalli eraldas Johan Gottlieb Gahn alles 1774. aastal kolm aastat pärast seda, kui tema kolleeg Carl Wilhelm Scheele oli selle ainulaadseks elemendiks tuvastanud.
Võib-olla oli suurim mangaani areng peaaegu 100 aastat hiljem, kui Sir Henry Bessemer 1860. aastal kasutades Robert Forester Musheti nõuandeid, lisas ta terasetootmisprotsessis mangaani väävli ja happe eemaldamiseks hapnik. See suurendas painduvus valmistoote, võimaldades seda kõrgel temperatuuril valtsida ja sepistada.
Aastal 1882 legeeris sir Robert Hadfield mangaani süsinikterasega, saades esimese terase sulam, mis on nüüd tuntud kui Hadfieldi teras.
Tootmine
Mangaani toodetakse peamiselt mineraalsest püroliidist (MnO2), mis sisaldab keskmiselt üle 50% mangaani. Terasetööstuses töödeldakse mangaani metallisulamiteks silomangangaaniks ja ferromangaaniks.
Ferromangaani, mis sisaldab 74–82% mangaani, toodetakse ja klassifitseeritakse kõrge süsiniku (> 1,5% süsinikku), keskmise süsiniku (1,0–1,5% süsinikku) või madala süsinikusisaldusega (<1% süsinikku). Kõik need kolm moodustatakse mangaandioksiidi, raudoksiidi ja kivisöe (koksi) sulatamisel kõrgahjul või sagedamini elektrikaare ahjus. Ahju intensiivne kuumus põhjustab kolme koostisosa karbotermilise redutseerimise, mille tulemuseks on ferromangaan.
Silicomangaan, mis sisaldab 65–68% räni, 14–21% mangaani ja umbes 2% süsinikku ekstraheeritakse räbust, mis on tekkinud kõrge süsinikusisaldusega ferromangaani tootmisel, või otse mangaanimaagist. Sulatades mangaanimaaki koksi ja kvartsiga väga kõrgetel temperatuuridel, hapnik eemaldatakse, samal ajal kui kvarts muundab räni, jäädes silomangangaaniks.
Elektrolüütilist mangaani, mille puhtusaste on vahemikus 93–98%, toodetakse mangaanimaagi leotamisel väävelhappega. Seejärel kasutatakse ammoniaaki ja vesiniksulfiidi soovimatute lisandite, sealhulgas raua, alumiiniumi, arseeni, tsingi, sadestamiseks. plii, koobaltja molübdeen. Seejärel juhitakse puhastatud lahus elektrolüütilisse kambrisse ja elektrolüütide abil luuakse katoodile õhuke mangaanmetallikiht.
Hiina on nii suurim mangaanimaakide tootja kui ka suurim rafineeritud mangaanimaterjalide (s.o ferromangaan, silomanomangaan ja elektrolüütiline mangaan) tootja.
Rakendused
Umbes 90 protsenti igal aastal tarbitavast mangaanist kasutatakse toidukraami terase tootmine. Kolmandikku sellest kasutatakse desulfisaatori ja deoksüdeerijana, ülejäänud kogust kasutatakse legeeriva ainena.
Allikad:
Rahvusvaheline mangaani instituut. www.manganese.org
Maailma Teraseühendus.http://www.worldsteel.org
Newton, Joseph. Sissejuhatus metallurgiasse. Teine väljaanne. New York, John Wiley & Sons, Inc.