錳是鋼鐵生產中的關鍵組成部分。 雖然被列為次要金屬,但全球每年生產的錳的數量僅落後於鐵 , 鋁 , 銅和鋅 。
屬性:
- 原子符號:Mn
- 原子序數:25
- 元素分類:過渡金屬
- 密度:7.21克/厘米3
- 熔點:2274.8 ° F(1246 ° C)
- 沸點:3741.8 ° F(2061 ° C)
- 莫氏硬度:6
特點:
錳是一種非常脆弱和堅硬的銀灰色金屬。
錳在地殼中十二分之一豐富的元素,錳在鋼中合金化時增加了強度,硬度和耐磨性。
這是錳能夠容易地與硫和氧結合的能力,這對鋼鐵生產至關重要。 錳的氧化傾向有助於去除氧雜質,同時還通過與硫結合形成高熔點硫化物而提高鋼在高溫下的加工性能。
歷史:
錳化合物的使用延伸超過17,000年。 古代的石窟繪畫,包括法國拉斯科的石窟繪畫,都是從二氧化錳衍生出來的。 但是,直到1774年,Johan Gottlieb Gahn才發現錳金屬,三年後,他的同事Carl Wilhelm Scheele將其確定為一種獨特的元素。
也許錳的最大發展是在近一百年後,1860年,亨利·貝塞默爵士在羅伯特·福雷斯特·穆斯特的建議下,在他的鋼鐵生產過程中添加了錳來去除硫和氧。
它增加了成品的延展性 ,使其能夠在高溫下滾壓和鍛造。
1882年,羅伯特哈德菲爾德爵士與碳鋼合金化錳,生產出第一個鋼合金 ,現在被稱為哈德菲爾德鋼。
生產:
錳主要由礦物軟錳礦(MnO 2 )生產,平均錳含量超過50%。
為了在鋼鐵工業中使用,錳被加工成金屬合金矽錳和錳鐵。 根據國際錳協的統計,2009年生產了1170萬噸錳合金,其中矽錳佔740萬噸,錳鐵佔430萬噸。
生產含有74-82%錳的錳鐵,分類為高碳(> 1.5%碳),中碳(1.0-1.5%碳)或低碳(<1%碳)。 所有這三者都是通過在鼓風或更常見的電弧爐中熔煉二氧化錳,氧化鐵和煤(焦炭)而形成的。 由爐提供的強熱導致三種成分的碳熱還原,導致錳鐵。
矽錳含有65-68%的矽 ,14-21%的錳和約2%的碳,是從高碳錳鐵生產過程中產生的爐渣或直接從錳礦中提取的。 通過在非常高的溫度下用焦炭和石英冶煉錳礦石,氧氣被除去,而石英轉化為矽,留下矽錳。
純度在93-98%之間的電解錳是通過用硫酸浸出錳礦而製造的。
然後用氨和硫化氫沉澱不需要的雜質,包括鐵,鋁,砷,鋅, 鉛 , 鈷和鉬 。 然後將純化的溶液進料到電解池中並通過電解沉積工藝在陰極上產生金屬錳薄層。
中國是最大的錳礦生產國,約佔2009年錳礦開採量的22%,是錳精礦(錳鐵,矽錳和電解錳)的最大生產國。 2009年,中國生產了660萬噸錳合金,約佔全球總產量的57%,其中全球錳鐵產量的64%和全球電解錳產量的95%以上。
應用:
每年消耗的錳約90%用於鋼鐵生產 。
其中三分之一用作脫硫劑和脫氧劑,剩餘量用作合金劑。
資料來源:
國際錳研究所。 www.manganese.org
世界鋼鐵協會。 http://www.worldsteel.org
牛頓,約瑟夫。 冶金學概論。 第二版。 紐約John Wiley&Sons公司
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