Mangāns ir galvenā sastāvdaļa mangāna ražošanā tērauda. Lai arī mangāna daudzums tiek klasificēts kā mazsvarīgs metāls, tas katru gadu visā pasaulē tiek saražots tikai nedaudz dzelzs, alumīnijs, vara, un cinks.
Īpašības
- Atomu simbols: Mn
- Atomu skaitlis: 25
- Elementa kategorija: Pārejas metāls
- Blīvums: 7,21 g / cm³
- Kušanas temperatūra: 2274,8°F (1246°C)
- Viršanas punkts: 3741,8° F (2061. gads °C)
- Mosa cietība: 6
Raksturlielumi
Mangāns ir ārkārtīgi trausls un ciets, sudrabaini pelēks metāls. Divpadsmitā bagātīgākā sastāvdaļa zemes garozā, mangāns, sakausējot tēraudu, palielina izturību, cietību un nodilumizturību.
Tieši mangāna spēja viegli apvienoties ar sēru un skābekli padara to kritiski svarīgu tērauda ražošanā. Mangāna tieksme oksidēties palīdz noņemt skābekļa piemaisījumus, vienlaikus uzlabojot arī tērauda apstrādājamību augstā temperatūrā, apvienojot ar sēru, veidojot augstas kušanas pakāpes sulfīdu.
Vēsture
Mangāna savienojumu izmantošana notiek jau vairāk nekā 17 000 gadu. Seno alu gleznas, ieskaitot tās, kas atrodas Lascaux Francijā, savu krāsu iegūst no mangāna dioksīda. Mangāna metālu tomēr 1774. gadā neizdalīja Johans Gottliebs Gahns trīs gadus pēc tam, kad viņa kolēģis Karls Vilhelms Šēele to bija identificējis kā unikālu elementu.
Iespējams, ka lielākā mangāna attīstība notika gandrīz 100 gadus vēlāk, kad 1860. gadā sers Henrijs Bessemers ņemot vērā Roberta Forestera Mušeta ieteikumus, sava tērauda ražošanas procesā pievienoja mangānu, lai noņemtu sēru un skābeklis. Tas palielināja kaļamība gala produkta, ļaujot to velmēt un kalt augstā temperatūrā.
1882. gadā sers Roberts Hadfīlds leģēja mangānu ar oglekļa tēraudu, iegūstot visu laiku pirmo tēraudu sakausējums, kas tagad ir pazīstams kā Hadfield tērauds.
Ražošana
Mangānu galvenokārt ražo no minerāla pirolusīta (MnO2), kas vidēji satur vairāk nekā 50% mangāna. Izmantošanai tērauda rūpniecībā mangānu pārstrādā metāla sakausējumos - silikomangānā un feromomangānā.
Feromomangānu, kas satur 74-82% mangāna, ražo un klasificē kā augstu oglekļa saturu (> 1,5% oglekļa), vidēju oglekļa saturu (1,0-1,5% oglekļa) vai zemu oglekļa saturu (<1% oglekļa). Visi trīs veidojas, izkausējot mangāna dioksīdu, dzelzs oksīdu un ogles (koksu) domnas vai, biežāk, elektriskās loka krāsnī. Krāsns intensīvais karstums noved pie trīs sastāvdaļu karbotermiskās reducēšanās, kā rezultātā rodas feromomangāns.
Silikomangāns, kas satur 65–68% silīcijs, 14–21% mangāna un apmēram 2% oglekļa tiek iegūti no sārņiem, kas radušies feromomangāna ražošanā ar augstu oglekļa saturu, vai tieši no mangāna rūdas. Kausējot mangāna rūdu ar koksu un kvarcu ļoti augstā temperatūrā, skābeklis tiek noņemts, kamēr kvarcs pārvēršas par silīciju, atstājot silikomangānu.
Elektrolītisko mangānu ar tīrības pakāpi no 93 līdz 98% ražo, izskalojot mangāna rūdu ar sērskābi. Pēc tam amonjaku un sērūdeņradi izmanto, lai nogulsnētu nevēlamus piemaisījumus, ieskaitot dzelzi, alumīniju, arsēnu, cinku, svinu, kobalts, un molibdēns. Pēc tam attīrītais šķīdums tiek ievadīts elektrolītiskajā šūnā un, izmantojot elektrolītisko procesu, uz katoda izveido plānu mangāna metāla kārtu.
Ķīna ir gan lielākais mangāna rūdas ražotājs, gan lielākais rafinētu mangāna materiālu (t.i., feromomangāna, silikomangāna un elektrolītiskā mangāna) ražotājs.
Lietojumprogrammas
Apmēram 90 procenti no visa mangāna, ko patērē katru gadu, tiek izmantoti tērauda ražošana. Viena trešdaļa no tā tiek izmantota kā desulfurizators un deoksidators, bet atlikušais daudzums tiek izmantots kā leģējošs līdzeklis.
Avoti:
Starptautiskais mangāna institūts. www.manganese.org
Pasaules tērauda asociācija.http://www.worldsteel.org
Ņūtons, Džozefs. Ievads metalurģijā. Otrais izdevums. Ņujorka, Džons Vileijs un dēli, Inc.