Mangán je kľúčovou súčasťou výroby oceľ. Aj keď je množstvo mangánu, ktoré sa každý rok vyrába na celom svete, klasifikované ako malý kov, iba zaostáva železo, hliník, meďa zinok.
vlastnosti
- Atómový symbol: Mn
- Atómové číslo: 25
- Kategória prvku: prechodný kov
- Hustota: 7,21 g / cm3
- Teplota topenia: 2274,8°F (1246)°C)
- Bod varu: 3741,8° F (2061) °C)
- Mohsova tvrdosť: 6
charakteristika
Mangán je mimoriadne krehký a tvrdý striebornošedý kov. Dvanásty najhojnejší prvok v zemskej kôre, mangán zvyšuje pevnosť, tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu, keď je legovaný v oceli.
Je to schopnosť mangánu ľahko sa kombinovať so sírou a kyslíkom, a preto je pri výrobe ocele kritická. Sklon mangánu k oxidácii pomáha odstraňovať kyslíkové nečistoty a súčasne zlepšuje spracovateľnosť ocele pri vysokých teplotách kombináciou so sírou za vzniku sulfidu s vysokou teplotou topenia.
histórie
Používanie zlúčenín mangánu siaha viac ako 17 000 rokov. Starodávne jaskynné maľby vrátane maľby v Lascaux vo Francúzsku pochádzajú z oxidu mangánu. Mangánový kov však izoloval až roku 1774 Johan Gottlieb Gahn, tri roky potom, čo ho jeho kolega Carl Wilhelm Scheele označil za jedinečný prvok.
Asi najväčší rozvoj mangánu nastal takmer o 100 rokov neskôr, keď v roku 1860 sir Henry Bessemer, po porade s Robertom Foresterom Mushetom pridal mangán do procesu výroby ocele na odstránenie síry a kyslík. To zvýšilo kujnosť hotového výrobku, čo umožňuje jeho valcovanie a kovanie pri vysokých teplotách.
V roku 1882 sir Robert Hadfield legoval mangán s uhlíkovou oceľou a vyrábal vôbec prvú oceľ zliatina, ktorá sa dnes nazýva Hadfieldova oceľ.
výroba
Mangán sa vyrába predovšetkým z minerálneho pyrolusitu (MnO2), ktorá v priemere obsahuje viac ako 50% mangánu. Na použitie v oceliarskom priemysle sa mangán spracováva na kovové zliatiny silikomangán a ferromangán.
Feromangán, ktorý obsahuje 74 - 82% mangánu, sa vyrába a klasifikuje ako vysoký uhlík (> 1,5% uhlíka), stredný uhlík (1,0 - 1,5% uhlíka) alebo nízky obsah uhlíka (<1% uhlíka). Všetky tri vznikajú tavením oxidu manganičitého, oxidu železa a uhlia (koksu) vo vysokej alebo častejšie elektrickej oblúkovej peci. Intenzívne teplo poskytované v peci vedie k karbotermálnej redukcii troch zložiek, čo vedie k ferromangánu.
Silicomanganese, ktorý obsahuje 65-68% kremík14 až 21% mangánu a asi 2% uhlíka sa extrahuje zo trosky vzniknutej pri výrobe feromangánu s vysokým obsahom uhlíka alebo priamo z mangánovej rudy. Tavením mangánovej rudy s koksom a kremeňom pri veľmi vysokých teplotách sa kyslík odstráni, zatiaľ čo kremeň sa premení na kremík, pričom zanecháva kremíkoman.
Elektrolytický mangán s čistotou medzi 93 - 98% sa vyrába vylúhovaním mangánovej rudy kyselinou sírovou. Amoniak a sírovodík sa potom používajú na vyzrážanie nežiaducich nečistôt vrátane železa, hliníka, arzénu, zinku, viesť, kobalta molybdén. Vyčistený roztok sa potom plní do elektrolytického článku a elektrolytickým procesom vytvára na katóde tenkú vrstvu kovového mangánu.
Čína je najväčším producentom mangánovej rudy a zároveň najväčším producentom rafinovaných mangánových materiálov (t. J. Feromangánu, silikomangánu a elektrolytického mangánu).
aplikácia
Približne 90 percent všetkých ročne spotrebovaného mangánu sa používa v EÚ výroba ocele. Jedna tretina z toho sa používa ako desulfatizér a oxidant, zvyšné množstvo sa používa ako legovacie činidlo.
zdroj:
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.