Mangan je klíčovou součástí výroby ocel. I když je množství manganu, které je každoročně celosvětově vyráběno, považováno za menší kov, pouze pozadu žehlička, hliník, měď, a zinek.
Vlastnosti
- Atomový symbol: Mn
- Atomové číslo: 25
- Kategorie prvku: Přechodový kov
- Hustota: 7,21 g / cm3
- Bod tání: 2274,8°F (1246)°C)
- Bod varu: 3741,8° F (2061) °C)
- Mohsova tvrdost: 6
Vlastnosti
Mangan je extrémně křehký a tvrdý, stříbřitě šedý kov. Dvanáctý nejhojnější prvek v zemské kůře, mangan zvyšuje slitinu, tvrdost a odolnost proti opotřebení, když je legován v oceli.
Je to schopnost manganu snadno se kombinovat se sírou a kyslíkem, což z něj činí při výrobě oceli rozhodující. Manganova sklon k oxidaci pomáhá odstraňovat kyslíkové nečistoty a současně zlepšuje zpracovatelnost oceli při vysokých teplotách kombinací se sírou za vzniku sulfidu s vysokou teplotou tání.
Dějiny
Použití sloučenin manganu sahá více než 17 000 let. Starověké jeskynní malby, včetně maleb v Lascaux ve Francii, odvozují svou barvu z oxidu manganičitého. Manganový kov však nebyl izolován teprve roku 1774 Johanem Gottliebem Gahnem, tři roky poté, co ho jeho kolega Carl Wilhelm Scheele označil za jedinečný prvek.
Snad největší vývoj manganu nastal téměř o 100 let později, když v roce 1860 sir Henry Bessemer, na radu Roberta Forestera Musheta přidal do svého procesu výroby oceli mangan, aby odstranil síru a kyslík. To zvýšilo kujnost hotového výrobku, což umožňuje jeho válcování a kování za vysokých teplot.
V 1882, sir Robert Hadfield legoval mangan s uhlíkovou ocelí, produkovat první vůbec ocel slitina, která je nyní známá jako Hadfieldova ocel.
Výroba
Mangan se primárně vyrábí z minerálního pyrolusitu (MnO)2), která v průměru obsahuje více než 50% manganu. Pro použití v ocelářském průmyslu se mangan zpracovává na kovové slitiny silikomangan a ferromangan.
Feromangan, který obsahuje 74 - 82% manganu, se vyrábí a klasifikuje jako vysoký uhlík (> 1,5% uhlíku), střední uhlík (1,0 - 1,5% uhlíku) nebo nízkouhlík (<1% uhlíku). Všechny tři vznikají tavením oxidu manganičitého, oxidu železa a uhlí (koksu) ve vysoké nebo častěji elektrické obloukové peci. Intenzivní teplo, které poskytuje pec, vede ke karbotermální redukci tří složek, což vede k ferromanganu.
Silicomanganese, který obsahuje 65-68% křemík14 až 21% manganu a asi 2% uhlíku se extrahuje ze strusky vytvořené během výroby feromanganu s vysokým obsahem uhlíku nebo přímo z manganové rudy. Tavením manganové rudy s koksem a křemenem při velmi vysokých teplotách se kyslík odstraní, zatímco křemen se přemění na křemík a zanechá silikomangan.
Elektrolytický mangan s čistotou mezi 93-98% se vyrábí loužením manganové rudy kyselinou sírovou. Amoniak a sirovodík se potom používají ke srážení nežádoucích nečistot, včetně železa, hliníku, arsenu, zinku, Vést, kobalt, a molybden. Přečištěný roztok se potom plní do elektrolytického článku a elektrolytickým procesem vytváří na katodě tenkou vrstvu manganového kovu.
Čína je jak největším výrobcem manganové rudy, tak největším výrobcem rafinovaných manganových materiálů (tj. Ferromanganu, silikomanganu a elektrolytického manganu).
Aplikace
Asi 90 procent všech ročně spotřebovaného manganu se používá v EU výroba oceli. Jedna třetina z toho se používá jako desulferizér a deoxidační činidlo, přičemž zbývající množství se používá jako legovací činidlo.
Zdroje:
Mezinárodní manganský institut. www.manganese.org
Světová ocelářská asociace.http://www.worldsteel.org
Newton, Joseph. Úvod do metalurgie. Druhé vydání. New York, John Wiley & Sons, Inc.