Kovový profil: mangán (prvok MN)

Strategic Metal Investments Ltd.

Mangán je kľúčovou zložkou pri výrobe oceľ . Hoci je mangán klasifikovaný ako menej významný kov, množstvo mangánu vyrobeného na celom svete každý rok zaostáva železo , hliník , meď , a zinok .

Vlastnosti

• Atómový symbol: Mn
• Atómové číslo: 25
• Kategória prvku: Prechodový kov
• Hustota: 7,21 g/cm³
• Teplota topenia: 2274,8 ° F (1246 ° c)
• Bod varu: 3741,8 ° F (2061 ° c)
• Tvrdosť podľa Mohsa: 6

Charakteristika

Mangán je mimoriadne krehký a tvrdý striebornosivý kov. Dvanásty najrozšírenejší prvok v zemskej kôre, mangán, zvyšuje pevnosť, tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu, keď je legovaný do ocele.

Je to schopnosť mangánu ľahko sa spájať so sírou a kyslíkom, čo ho robí kritickým pri výrobe ocele. Sklon mangánu oxidovať pomáha odstraňovať kyslíkové nečistoty a zároveň zlepšuje spracovateľnosť ocele pri vysokých teplotách spojením so sírou za vzniku sulfidu s vysokou teplotou topenia.

História

Použitie zlúčenín mangánu siaha viac ako 17 000 rokov. Staroveké jaskynné maľby, vrátane tých v Lascaux vo Francúzsku, odvodzujú svoju farbu od oxidu manganičitého. Mangánový kov však izoloval až v roku 1774 Johan Gottlieb Gahn, tri roky po tom, čo ho jeho kolega Carl Wilhelm Scheele identifikoval ako jedinečný prvok.

Snáď najväčší rozvoj mangánu nastal takmer o 100 rokov neskôr, keď v roku 1860 Sir Henry Bessemer na radu Roberta Forestera Musheta pridal mangán do svojho procesu výroby ocele, aby odstránil síru a kyslík. Zvýšilo to kujnosť hotového výrobku, čo umožňuje jeho valcovanie a kovanie pri vysokých teplotách.

V roku 1882 Sir Robert Hadfield legoval mangán s uhlíkovou oceľou, čím vyrobil vôbec prvú oceľ zliatina , ktorá je dnes známa ako Hadfieldova oceľ.

Výroba

Mangán sa vyrába predovšetkým z minerálu pyrolusit (MnO_dva), ktorý v priemere obsahuje viac ako 50 % mangánu. Pre použitie v oceliarskom priemysle sa mangán spracováva na kovové zliatiny silikomangán a feromangán.

Feromangán, ktorý obsahuje 74 – 82 % mangánu, sa vyrába a klasifikuje ako s vysokým obsahom uhlíka (>1,5 % uhlíka), so stredným uhlíkom (1,0 – 1,5 % uhlíka) alebo s nízkym obsahom uhlíka (<1% carbon). All three are formed through the smelting of manganese dioxide, iron oxide and coal (coke) in a blast or, more often, an electric arc furnace. The intense heat provided by the furnace leads to a carbothermal reduction of the three ingredients, resulting in ferromanganese.

Silikomangán, ktorý obsahuje 65-68% kremík 14-21 % mangánu a asi 2 % uhlíka sa získava z trosky vytvorenej pri výrobe feromangánu s vysokým obsahom uhlíka alebo priamo z mangánovej rudy. Tavením mangánovej rudy s koksom a kremeňom pri veľmi vysokých teplotách sa odstraňuje kyslík, zatiaľ čo kremeň sa mení na kremík, pričom zostáva silikomangán.

Elektrolytický mangán s čistotou medzi 93-98% sa vyrába lúhovaním mangánovej rudy kyselinou sírovou. Amoniak a sírovodík sa potom používajú na vyzrážanie nežiaducich nečistôt, vrátane železa, hliníka, arzénu, zinku, viesť , kobalt , a molybdén . Vyčistený roztok sa potom privádza do elektrolytického článku a prostredníctvom procesu elektrolytického získavania vytvára na katóde tenkú vrstvu kovového mangánu.

Čína je najväčším producentom mangánovej rudy a zároveň najväčším producentom rafinovaných mangánových materiálov (t. j. feromangán, silikomangán a elektrolytický mangán).

Aplikácie

Asi 90 percent všetkého mangánu spotrebovaného každý rok sa použije v výroba ocele . Jedna tretina z toho sa používa ako odsírovacie a deoxidačné činidlo, pričom zvyšné množstvo sa používa ako legujúce činidlo.

Zdroje:

Medzinárodný mangánový inštitút. www.manganese.org

Svetová asociácia ocele. http://www.worldsteel.org

Newton, Joseph. Úvod do metalurgie. Druhé vydanie. New York, John Wiley & Sons, Inc.