المنغنيز هو عنصر رئيسي في إنتاج صلب. على الرغم من تصنيفها كمعدن ثانوي ، إلا أن كمية المنغنيز المنتجة في جميع أنحاء العالم كل عام تتراجع فقط حديد, الألومنيوم, نحاسو زنك.
الخصائص
- الرمز الذري: Mn
- العدد الذري: 25
- عنصر الفئة: معدن انتقالي
- الكثافة: 7.21 جم / سم مكعب
- نقطة الانصهار: 2274.8°ف (1246°ج)
- نقطة الغليان: 3741.8° ف (2061 °ج)
- صلابة موس: 6
مميزات
المنغنيز هو معدن هش للغاية وصلب رمادي فضي. العنصر الثاني عشر الأكثر وفرة في قشرة الأرض ، يزيد المنغنيز من القوة والصلابة ومقاومة التآكل عند الخلط في الفولاذ.
إن قدرة المنغنيز على الاندماج بسهولة مع الكبريت والأكسجين ، مما يجعلها حاسمة في إنتاج الصلب. تساعد قابلية المنغنيز للأكسدة على إزالة شوائب الأكسجين ، بينما تعمل أيضًا على تحسين قابلية تشغيل الفولاذ في درجات حرارة عالية من خلال الدمج مع الكبريت لتشكيل كبريتيد ذوبان عالي.
التاريخ
يمتد استخدام مركبات المنغنيز إلى أكثر من 17000 سنة. تستمد لوحات الكهوف القديمة ، بما في ذلك تلك الموجودة في Lascaux France ، لونها من ثاني أكسيد المنغنيز. ومع ذلك ، لم يتم عزل معدن المنغنيز حتى عام 1774 بواسطة يوهان جوتليب جان ، بعد ثلاث سنوات من تحديد زميله كارل فيلهلم شيل كعنصر فريد.
ربما جاء أكبر تطور للمنغنيز بعد 100 عام تقريبًا عندما ، في عام 1860 ، السير هنري بسمر ، أخذ نصيحة روبرت فورستر موشيه ، أضاف المنغنيز إلى عملية إنتاج الصلب لإزالة الكبريت و الأكسجين. زادت تطويع من المنتج النهائي ، مما يسمح بتدحرجه وتزويره في درجات حرارة عالية.
في عام 1882 ، صقل السير روبرت هادفيلد المنجنيز مع الفولاذ الكربوني ، منتجا أول الفولاذ على الإطلاق أشابةوالذي يعرف الآن باسم حديد هادفيلد.
إنتاج
يتم إنتاج المنغنيز في المقام الأول من البيرولوسيت المعدني (MnO2) التي تحتوي في المتوسط على أكثر من 50٪ من المنجنيز. للاستخدام في صناعة الصلب ، تتم معالجة المنغنيز في سبائك المعدن والسيليكا المنغنيز والحديد المنغنيز.
المنغنيز الحديدي ، الذي يحتوي على 74-82٪ منجنيز ، يتم إنتاجه وتصنيفه على أنه يحتوي على نسبة عالية من الكربون (> 1.5٪ من الكربون) أو متوسط الكربون (1.0-1.5٪ من الكربون) أو منخفض الكربون (أقل من 1٪ من الكربون). يتم تشكيل الثلاثة من خلال صهر ثاني أكسيد المنغنيز وأكسيد الحديد والفحم (فحم الكوك) في انفجار أو ، في كثير من الأحيان ، فرن القوس الكهربائي. تؤدي الحرارة الشديدة التي يوفرها الفرن إلى تقليل كربوثرمال للمكونات الثلاثة ، مما يؤدي إلى حديد المنغنيز.
السيليكومنجنيز الذي يحتوي على 65-68٪ السيليكون، يتم استخراج 14-21 ٪ من المنغنيز وحوالي 2 ٪ من الكربون من الخبث الناتج أثناء إنتاج المنغنيز الحديدي عالي الكربون أو مباشرة من خام المنغنيز. من خلال صهر خام المنغنيز مع فحم الكوك والكوارتز في درجات حرارة عالية جدًا ، تتم إزالة الأكسجين بينما يتحول الكوارتز إلى السيليكون ، تاركًا المنغنيز السليكوني.
يتم تصنيع المنجنيز الإلكتروليتي ، مع نقاوة تتراوح بين 93-98 ٪ ، عن طريق غسل خام المنغنيز بحمض الكبريتيك. ثم يتم استخدام الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين لترسيب الشوائب غير المرغوب فيها ، بما في ذلك الحديد والألمنيوم والزرنيخ والزنك ، قيادة, الكوبالتو الموليبدينوم. ثم يتم تغذية المحلول المنقى في خلية إلكتروليتية ومن خلال عملية الإلكترون يخلق طبقة رقيقة من معدن المنغنيز على الكاثود.
الصين هي أكبر منتج لخام المنغنيز وأكبر منتج لمواد المنغنيز المكرر (أي المنغنيز والحديد المنغنيز والمنغنيز الإلكتروليتي).
التطبيقات
حوالي 90 في المئة من جميع المنغنيز المستهلكة كل عام يستخدم في إنتاج الصلب. يتم استخدام ثلث هذا كمزيل للجراثيم وإزالة الأكسدة ، مع استخدام الكمية المتبقية كعامل صناعة السبائك.
مصادر:
معهد المنغنيز الدولي. www.manganese.org
جمعية الصلب العالمية.http://www.worldsteel.org
نيوتن ، جوزيف. مقدمة للتعدين. الطبعة الثانية. نيويورك ، John Wiley & Sons، Inc.