Metall Profil: Mangan (MN Element)

Mangan ist eine Schlüsselkomponente bei der Herstellung von Stahl. Obwohl als weltweites Nebenprodukt eingestuft, fällt die weltweit jährlich produzierte Manganzahl nur auf Eisen, Aluminium, Kupfer und Zink zurück.

Eigenschaften:

• Atomsymbol: Mn
• Ordnungszahl: 25
• Element Kategorie: Übergangsmetall
• Dichte: 7. 21 g / cm³
• Schmelzpunkt: 2274. 8 ° F (1246 ° C) Siedepunkt: 3741. 8 ° F (2061 ° C)
• Mohs Härte: 6
  Eigenschaften: Mangan ist ein extrem sprödes und hartes, silbergraues Metall. Als das zwölfthäufigste Element in der Erdkruste erhöht Mangan die Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit, wenn es in Stahl legiert wird.
• Es ist die Fähigkeit von Mangan, sich leicht mit Schwefel und Sauerstoff zu verbinden, was es bei der Herstellung von Stahl kritisch macht. Mangans Neigung zu oxidieren hilft dabei, Sauerstoffverunreinigungen zu entfernen, während auch die Bearbeitbarkeit von Stahl bei hohen Temperaturen verbessert wird, indem er mit Schwefel kombiniert wird, um ein hochschmelzendes Sulfid zu bilden.

Geschichte:

Die Verwendung von Manganverbindungen reicht über 17 000 Jahre zurück. Alte Höhlenmalereien, auch in Lascaux Frankreich, leiten ihre Farbe von Mangandioxid ab. Manganmetall wurde jedoch erst 1774 von Johan Gottlieb Gahn isoliert, drei Jahre nachdem sein Kollege Carl Wilhelm Scheele es als einzigartiges Element identifiziert hatte.

Die vielleicht größte Entwicklung für Mangan kam fast 100 Jahre später, als Sir Henry Bessemer 1860 auf Anregung von Robert Forester Mushet Mangan in seinen Stahlproduktionsprozess zur Entfernung von Schwefel und Sauerstoff aufnahm.

Es hat die Formbarkeit des Endprodukts erhöht, so dass es bei hohen Temperaturen gewalzt und geschmiedet werden kann.

Im Jahr 1882 legierte Sir Robert Hadfield Mangan mit Kohlenstoffstahl und produzierte damit die erste Stahllegierung, die heute als Hadfield-Stahl bekannt ist.

Produktion:

Mangan wird hauptsächlich aus dem Mineral Pyrolusit (MnO

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) gewonnen, der im Durchschnitt mehr als 50% Mangan enthält.

Für den Einsatz in der Stahlindustrie wird Mangan zu den Metalllegierungen Silomangan und Ferromangan verarbeitet. Nach Angaben des International Manganese Institute wurden im Jahr 2009 11,7 Millionen Tonnen Manganlegierungen hergestellt. Davon entfielen 7,4 Millionen Tonnen auf Silomangan und 4,5 Millionen Tonnen auf Ferromangan.

Ferromangan, das 74-82% Mangan enthält, wird als Kohlenstoff mit hohem Kohlenstoffgehalt (> 1, 5% Kohlenstoff), mittlerer Kohlenstoff (1. 0-1, 5% Kohlenstoff) oder kohlenstoffarm (<1% Kohlenstoff) hergestellt und klassifiziert. ). Alle drei werden durch das Schmelzen von Mangandioxid, Eisenoxid und Kohle (Koks) in einem Strahl oder öfter einem Elektrolichtbogenofen gebildet.Die intensive Hitze, die durch den Ofen erzeugt wird, führt zu einer carbothermischen Reduktion der drei Bestandteile, was zu Ferromangan führt.

Silicomangan, das 65-68% Silizium, 14-21% Mangan und ungefähr 2% Kohlenstoff enthält, wird aus der Schlacke, die bei der Produktion von Ferromangan mit hohem Kohlenstoffgehalt entsteht, oder direkt aus Manganerz gewonnen. Durch das Schmelzen von Manganerz mit Koks und Quarz bei sehr hohen Temperaturen wird der Sauerstoff entfernt, während Quarz in Silizium umgewandelt wird, wodurch Silicomangan zurückbleibt. _{Elektrolytisches Mangan mit Reinheiten zwischen 93 und 98% wird durch Auslaugen von Manganerzen mit Schwefelsäure hergestellt.} Ammoniak und Schwefelwasserstoff werden dann verwendet, um unerwünschte Verunreinigungen wie Eisen, Aluminium, Arsen, Zink, Blei, Kobalt und Molybdän auszufällen. Die gereinigte Lösung wird dann in eine elektrolytische Zelle eingespeist und erzeugt durch einen elektrolytischen Gewinnungsprozess eine dünne Schicht aus Manganmetall auf der Kathode.

China ist sowohl der größte Produzent von Manganerz, der rund 22% des 2009 abgebauten Mangans ausmachte, als auch der größte Produzent von raffinierten Mangan-Materialien (z. B. Ferromangan, Silomangan und elektrolytisches Mangan). Im Jahr 2009 produzierte China 6,6 Millionen Tonnen Manganlegierungen, etwa 57% der gesamten Weltproduktion, die 64% der weltweiten Ferromanganproduktion und mehr als 95% der weltweiten elektrolytischen Manganproduktion umfasste.

Anwendungen:

Etwa 90 Prozent des jährlich verbrauchten Mangans werden für die Stahlproduktion verwendet.

Ein Drittel davon wird als Entschwefelungsmittel und Desoxidationsmittel verwendet, wobei die verbleibende Menge als Legierungsmittel verwendet wird.

Quellen:

Das Internationale Mangan-Institut. www. Mangan. org

Die Weltstahlgesellschaft. // www. Weltstahl. Org

Newton, Joseph.

Eine Einführung in die Metallurgie.

_{Zweite Ausgabe. New York, John Wiley & Sons, Inc.}

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