Марганец – ключевой компонент при производстве стали. Хотя марганец классифицируется как второстепенный металл, по количеству ежегодно производимого во всем мире марганца меньше, чем только железо, алюминий, медь и цинк.
Свойства
- Атомный символ: Mn
- Атомный номер: 25
- Категория элемента: переходный металл
- Плотность: 7,21 г/см³
- Точка плавления: 2274,8 ° F (1246 ° C)
- Точка кипения: 3741,8 ° F (2061 ° C)
- Твердость по Моосу: 6
Характеристики
Марганец – чрезвычайно хрупкий и твердый серебристо-серый металл. Двенадцатый по содержанию элемент в земной коре, марганец увеличивает прочность, твердость и износостойкость при легировании стали.
Это способность марганца легко соединяться с серой. и кислород, что делает его критически важным при производстве стали. Склонность марганца к окислению помогает удалять примеси кислорода, а также улучшает обрабатываемость стали при высоких температурах за счет соединения с серой с образованием высокоплавкого сульфида.
История
Использование соединений марганца насчитывает более 17 000 лет. Древние наскальные рисунки, в том числе в Ласко, Франция, получают свой цвет от двуокиси марганца. Металлический марганец, однако, не был изолирован до 1774 года Йоханом Готлибом Ганом, через три года после того, как его коллега Карл Вильгельм Шееле определил его как уникальный элемент.
Возможно. самое большое развитие марганца произошло почти 100 лет спустя, когда в 1860 году сэр Генри Бессемер по совету Роберта Форестера Мушета добавил марганец в процесс производства стали для удаления серы и кислорода. Это повысило пластичность готового продукта, что позволило его подвергать прокатке и ковке при высоких температурах.
В 1882 году сэр Роберт Хэдфилд легировал марганец углеродистой сталью. производит первый в истории стальной сплав, который теперь известен как сталь Гадфилда.
Производство
Марганец в основном производится из минерального сырья. пиролюзит (MnO 2 ), который в среднем содержит более 50% марганца. Для использования в сталелитейной промышленности марганец перерабатывается в металлические сплавы силикомарганец и ферромарганец.
Производится и классифицируется ферромарганец, содержащий 74-82% марганца. с высоким содержанием углерода (> 1,5% углерода), средним углеродом (1,0–1,5% углерода) или низким содержанием углерода (
Силикомарганец, который содержит 65-68% кремния, 14-21% марганца и около 2% углерода, извлекается из шлака, образующегося при производстве высокоуглеродистого ферромарганца или непосредственно из марганцевой руды. При плавлении марганцевой руды с коксом и кварцем при очень высоких температурах кислород удаляется, а кварц превращается в кремний, оставляя силикомарганец.
Электролитический марганец с чистотой между 93-98%, получают выщелачиванием марганцевой руды серной кислотой. Затем аммиак и сероводород используются для осаждения нежелательных примесей, включая железо, алюминий, мышьяк, цинк, свинец, кобальт и молибден. Очищенный раствор затем подается в электролитическую ячейку и в процессе электролитического извлечения создает тонкий слой металлического марганца на катоде.
Китай является крупнейшим производителем марганцевой руды и крупнейшего производителя рафинированного марганца (т.е. ферромарганца, силикомарганца и электролитического марганца).
Приложения
О 90 процентов всего потребляемого ежегодно марганца используется в производстве стали. Одна треть этого количества используется как десульферизатор и деокислитель, а оставшееся количество используется как легирующий агент.
Источники :
Международный институт марганца. www.manganese.org
Всемирная ассоциация производителей стали. http://www.worldsteel.org
Ньютон, Джозеф. Введение в металлургию. Второе издание. Нью-Йорк, John Wiley & Sons, Inc.