Metalen profiel: mangaan (MN-element)

Strategische Metaalinvesteringen Ltd.

Mangaan is een belangrijk onderdeel bij de productie van staal . Hoewel geclassificeerd als een minder belangrijk metaal, blijft de hoeveelheid mangaan die jaarlijks wereldwijd wordt geproduceerd slechts achter ijzer , aluminium , koper , en zink .

Eigendommen

• Atoomsymbool: Mn
• Atoomnummer: 25
• Element Categorie: Overgangsmetaal
• Dichtheid: 7,21 g/cm³
• Smeltpunt: 2274,8 ° F (1246 ° C)
• Kookpunt: 3741.8 ° F (2061 ° C)
• Mohs-hardheid: 6

Kenmerken

Mangaan is een extreem broos en hard, zilvergrijs metaal. Mangaan, het twaalfde meest voorkomende element in de aardkorst, verhoogt de sterkte, hardheid en slijtvastheid wanneer het in staal wordt gelegeerd.

Het is het vermogen van mangaan om gemakkelijk te combineren met zwavel en zuurstof, waardoor het van cruciaal belang is bij de productie van staal. De neiging van mangaan om te oxideren helpt bij het verwijderen van zuurstofonzuiverheden, terwijl het ook de verwerkbaarheid van staal bij hoge temperaturen verbetert door te combineren met zwavel om een ​​hoogsmeltende sulfide te vormen.

Geschiedenis

Het gebruik van mangaanverbindingen gaat meer dan 17.000 jaar terug. Oude grotschilderingen, waaronder die in Lascaux Frankrijk, ontlenen hun kleur aan mangaandioxide. Mangaanmetaal werd echter pas in 1774 geïsoleerd door Johan Gottlieb Gahn, drie jaar nadat zijn collega Carl Wilhelm Scheele het als een uniek element had geïdentificeerd.

Misschien wel de grootste ontwikkeling voor mangaan kwam bijna 100 jaar later toen Sir Henry Bessemer in 1860, op advies van Robert Forester Mushet, mangaan toevoegde aan zijn staalproductieproces om zwavel en zuurstof te verwijderen. Het verhoogde de maakbaarheid van het eindproduct, waardoor het bij hoge temperaturen kan worden gewalst en gesmeed.

In 1882 legerde Sir Robert Hadfield mangaan met koolstofstaal, waardoor het allereerste staal werd geproduceerd legering , dat nu bekend staat als Hadfield-staal.

Productie

Mangaan wordt voornamelijk geproduceerd uit het mineraal pyrolusiet (MnO_twee), die gemiddeld meer dan 50% mangaan bevat. Voor toepassing in de staalindustrie wordt mangaan verwerkt tot de metaallegeringen silicomanganese en ferromangaan.

Ferromanganese, dat 74-82 % mangaan bevat, wordt geproduceerd en geclassificeerd als koolstofarm (> 1,5% koolstof), medium koolstof (1,0-1,5% koolstof) of koolstofarm (<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.

Silicomangaan, dat 65-68% bevat silicium , 14-21% mangaan en ongeveer 2% koolstof worden gewonnen uit de slak die ontstaat tijdens de productie van ferromangaan met een hoog koolstofgehalte of rechtstreeks uit mangaanerts. Door mangaanerts te smelten met cokes en kwarts bij zeer hoge temperaturen, wordt de zuurstof verwijderd terwijl kwarts wordt omgezet in silicium, waardoor silicomanganese overblijft.

Elektrolytisch mangaan, met een zuiverheid tussen 93-98%, wordt vervaardigd door mangaanerts uit te logen met zwavelzuur. Ammoniak en waterstofsulfide worden vervolgens gebruikt om ongewenste onzuiverheden neer te slaan, waaronder ijzer, aluminium, arseen, zink, lood , kobalt , en molybdeen . De gezuiverde oplossing wordt vervolgens in een elektrolytische cel gevoerd en door middel van een elektrowinningsproces wordt een dunne laag mangaanmetaal op de kathode gevormd.

China is zowel de grootste producent van mangaanerts als de grootste producent van geraffineerde mangaanmaterialen (i.e. ferromangaan, silicomanganese en elektrolytisch mangaan).

Toepassingen

Ongeveer 90 procent van al het mangaan dat elk jaar wordt geconsumeerd, wordt gebruikt in de productie van staal . Een derde hiervan wordt gebruikt als ontzwavelingsmiddel en desoxidator, terwijl de resterende hoeveelheid wordt gebruikt als legeringsmiddel.

bronnen:

Het Internationaal Mangaan Instituut. www.manganese.org

De Wereld Staal Associatie. http://www.worldsteel.org

Newton, Jozef. Een inleiding tot de metallurgie. Tweede druk. New York, John Wiley & Sons, Inc.