Metallprofil: Mangan (MN-element)

Mangan är en nyckelkomponent i stålproduktionen. Även om den klassificeras som en mindre metall faller den kvantitet mangan som produceras över hela världen varje år bakom endast järn, aluminium, koppar och zink.

Egenskaper:

• Atomic Symbol: Mn
• Atomnummer: 25
• Element Kategori: Övergångsmetall
• Densitet: 7. 21 g / cm³
• Smältpunkt: 2274. 8 ° F (1246 ° C)
• Kokpunkt: 3741. 8 ° F (2061 ° C) Mohs Hårdhet: 6

Egenskaper:

Mangan är en extremt spröd och hård, silvergrå metall.

Det tolfte mest omfattande elementet i jordskorpan, mangan ökar styrkan, hårdheten och slitstyrkan när den legeras i stål.

Det är Mangans förmåga att enkelt kombinera med svavel och syre, vilket gör det avgörande för produktionen av stål. Mangans proclivity för oxidation bidrar till att avlägsna syreföroreningar, samtidigt som man förbättrar stålets bearbetbarhet vid höga temperaturer genom att kombinera med svavel för att bilda en högsmältande sulfid.

Historia:

Användningen av manganföreningar sträcker sig tillbaka mer än 17 000 år. Forntida grottmålningar, inklusive de i Lascaux France, härled deras färg från mangandioxid. Manganmetal isolerades emellertid inte till 1774 av Johan Gottlieb Gahn, tre år efter att hans kollega Carl Wilhelm Scheele hade identifierat det som ett unikt element.

Kanske den största utvecklingen för mangan kom nästan 100 år senare när Sir Henry Bessemer, med råd från Robert Forester Mushet, tillförde mangan till sin stålproduktionsprocess för att avlägsna svavel och syre.

Det ökade smältbarheten hos den färdiga produkten, så att den kan rullas och smiddas vid höga temperaturer.

I 1882 legerade Sir Robert Hadfield mangan med kolstål, som producerar den första stållegeringen, som nu kallas Hadfield Steel.

Produktion:

Mangan framställs huvudsakligen av mineral pyrolusit (MnO

2 _{), som i genomsnitt innehåller mer än 50% mangan.} För användning i stålindustrin bearbetas mangan till metalllegeringarna silicomanganese och ferromanganese. Enligt International Mangan Institute var 11,7 miljoner ton manganlegeringar tillverkade under 2009. Av detta svarade silikomangan för 7,4 miljoner ton och ferromanganese svarade för 4,3 miljoner ton.

Ferromanganese, som innehåller 74-82% mangan, produceras och klassificeras som högkol (> 1, 5% kol), mediumkol (1-0-1,5% kol) eller lågt kol (<1% kol ). Alla tre bildas genom smältning av mangandioxid, järnoxid och kol (koks) i en blast eller oftare en elektrisk ljusbågsugn.Den intensiva värmen som tillhandahålls av ugnen leder till en karbotermisk reduktion av de tre ingredienserna, vilket resulterar i ferromanganese.

Silikomanganese, som innehåller 65-68% kisel, 14-21% mangan och ca 2% kol extraheras från slaggen skapad vid ferromagnetisk produktion med hög koldioxid eller direkt från manganmalm. Genom att smälta manganmalm med koks och kvarts vid mycket höga temperaturer avlägsnas syret medan kvarts konverteras till kisel och lämnar silikomangan.

Elektrolytisk mangan, med renheter mellan 93-98%, tillverkas genom utlakning av manganmalm med svavelsyra.

Ammoniak och vätesulfid används sedan för att fälla ut oönskade föroreningar, inklusive järn, aluminium, arsenik, zink, bly, kobolt och molybden. Den renade lösningen matas sedan in i en elektrolytisk cell och genom en elektrovinningsprocess skapas ett tunt lager av manganmetall på katoden.

Kina är både den största producenten av manganmalm och står för cirka 22% av den mangan som gjordes 2009 och den största tillverkaren av raffinerat manganmaterial (järn-, silomangan- och elektrolytmangan). Under 2009 producerade Kina 6,6 miljoner ton manganlegeringar, cirka 57% av den totala globala produktionen, vilket innehöll 64% av global ferromanganproduktion och över 95% av den globala elektrolytiska manganproduktionen.

Tillämpningar:

Omkring 90 procent av all mangan som förbrukas varje år används vid produktion av stål.

En tredjedel av detta används som en desulpherizer och deoxideringsmedel, varvid den återstående mängden används som ett legeringsmedel.

Källor:

_{International Mangan Institute. www. mangan. org}

_{World Steel Association. // www. world. org}

_{Newton, Joseph.}

_{En introduktion till metallurgi. andra upplagan. New York, John Wiley & Sons, Inc. Följ Terence på Google+}