Manganez

Manganez çelik üretiminde önemli bir bileşendir. Küçük metal olarak sınıflandırılsa da, her yıl dünya çapında üretilen manganez miktarı sadece demir, alüminyum, bakır ve çinkonun gerisindedir.

Özellikleri

Atom Sembolü: Mn

Atom Numarası: 25

Eleman Kategorisi: Geçiş Metal

Yoğunluk: 7,21 g / cm³

Erime Noktası: 1246 ° C (2274.8 ° F)

Kaynama Noktası: 2061 ° C

Mohs Sertliği: 6

Özellikleri

Manganez son derece kırılgan ve sert, gümüşi gri bir metaldir. Yerkabuğundaki on ikinci en bol element olan manganez, çelik alaşımlı olduğunda mukavemet, sertlik ve aşınma direncini arttırır.

Manganez'in kükürt ve oksijen ile kolayca bir araya gelme kabiliyetidir, bu da onu çelik üretiminde kritik hale getirir. Manganezin oksitlenme eğilimi, oksijen safsızlıklarının giderilmesine yardımcı olurken, aynı zamanda yüksek erime noktalı bir sülfür oluşturmak için kükürt ile birleşerek çeliğin yüksek sıcaklıklarda çalışabilirliğini arttırır.

Tarih

Manganez bileşiklerinin kullanımı 17.000 yıldan fazla bir zamana uzanır. Lascaux Fransa'dakiler de dahil olmak üzere eski mağara resimleri, renklerini manganez dioksitten elde eder. Bununla birlikte, manganez metali, meslektaşı Carl Wilhelm Scheele'nin benzersiz bir unsur olarak tanımlamasından üç yıl sonra, Johan Gottlieb Gahn tarafından 1774'e kadar izole edilmedi.

Belki de manganez için en büyük gelişme yaklaşık 100 yıl sonra 1860 yılında Robert Forester Mushet'in tavsiyesini alan Sir Henry Bessemer, çelik üretim sürecine kükürt ve oksijeni çıkarmak için manganez eklediğinde ortaya çıktı. Bitmiş ürünün dövülebilirliğini arttırdı, yüksek sıcaklıklarda yuvarlanmasına ve dövülmesine izin verdi.

1882'de Sir Robert Hadfield, şu anda Hadfield çeliği olarak bilinen ilk çelik alaşımı üreten karbon çeliği ile manganez alaşımı yaptı.

Üretim

Manganez öncelikle ortalama olarak% 50'den fazla manganez içeren mineral pirolusitten (Mn02) üretilir. Çelik endüstrisinde kullanım için, manganez silikomangan ve ferromanganez metal alaşımlarına işlenir.

% 74-82 manganez içeren ferromanganez, yüksek karbon (>% 1.5 karbon), orta karbon (% 1.0-1.5 karbon) veya düşük karbon (<% 1 karbon) olarak üretilir ve sınıflandırılır. Üçü de mangan dioksit, demir oksit ve kömürün (kok) eritme yoluyla veya daha sık olarak bir elektrik ark ocağında eritilerek oluşturulur. Fırın tarafından sağlanan yoğun ısı, üç bileşenin karbotermal olarak azalmasına yol açar ve bu da ferromanganez ile sonuçlanır.

% 65-68 silikon,% 14-21 manganez ve yaklaşık% 2 karbon içeren silikomangan, yüksek karbonlu ferromanganez üretimi sırasında oluşan cüruftan veya doğrudan manganez cevherinden çıkarılır. Manganez cevherini çok yüksek sıcaklıklarda kok ve kuvars ile eriterek, kuvars silikomanganez bırakarak silikona dönüşürken oksijen çıkarılır.

Saflıkları% 93-98 arasında olan elektrolitik manganez, manganez cevherinin sülfürik asit ile yıkanmasıyla üretilir. Daha sonra amonyak ve hidrojen sülfür, demir, alüminyum, arsenik, çinko, kurşun, kobalt ve molibden dahil olmak üzere istenmeyen safsızlıkları çökeltmek için kullanılır. Saflaştırılmış çözelti daha sonra bir elektrolitik hücreye beslenir ve bir elektroliz işlemi yoluyla katot üzerinde ince bir manganez metal tabakası oluşturur.

Çin, hem en büyük manganez cevheri üreticisi hem de en büyük rafine manganez malzemesi üreticisidir (yani ferromanganez, silikomanganez ve elektrolitik manganez).

Uygulamalar

Her yıl tüketilen tüm manganezlerin yaklaşık yüzde 90'ı çelik üretiminde kullanılmaktadır. Bunun üçte biri bir kükürt giderici ve oksit giderici olarak kullanılır, geri kalan miktar bir alaşım maddesi olarak kullanılır.