פרופיל מתכת: מנגן (MN Element)

מנגן הוא מרכיב מרכזי בייצור פלדה. אף שמסווג כמתכת משנית, כמות המנגן המיוצרת בכל שנה בכל שנה נופלת מאחור בלבד ברזל, אלומיניום, נחושת, ו אבץ.

• סמל אטומי: Mn
• מספר אטומי: 25
• קטגוריית אלמנטים: מעבר מתכת
• צפיפות: 7.21 גר '/ ס"מ
• נקודת התכה: 2274.8°F (1246°ג)
• נקודת רתיחה: 3741.8° F (2061 °ג)
• קשיות מוהס: 6

מנגן הוא מתכת שבירה וקשה מאוד, בצבע אפור כסוף. היסוד השנתי-עשר השופע ביותר בקרום כדור הארץ, המנגן מגביר כוח, קשיות ועמידות בפני שחיקה כאשר הוא מסוגל בפלדה.

זו היכולת של מנגן לשלב בקלות עם גופרית וחמצן, מה שהופך אותו לקריטי בייצור פלדה. הפרוביליביות של מנגן לחמצון מסייעת בהסרת זיהומי חמצן, ובמקביל לשיפור יכולת העבודה של פלדה בטמפרטורות גבוהות על ידי שילוב עם גופרית ליצירת גופרית להמסה גבוהה.

השימוש בתרכובות מנגן נמתח לאחור יותר מ 17,000 שנה. ציורי מערות עתיקים, כולל ציורים בצרפת לאסקו, שואבים את צבעם דו תחמוצת המנגן. אולם המתכת המנגנית לא התבודדה עד שנת 1774 על ידי יוהאן גוטליב גאהן, שלוש שנים לאחר שעמיתתו קרל וילהלם שללה זיהתה את זה כאל יסוד ייחודי.

אולי ההתפתחות הגדולה ביותר למנגן הגיעה כמעט מאה שנה לאחר מכן, כאשר בשנת 1860 סר הנרי בסמר, לאחר שלקח את עצתו של רוברט פורסטר מוש, הוסיף מנגן לתהליך ייצור הפלדה שלו להסרת גופרית ו חמצן. זה הגדיל את

בשנת 1882, סר רוברט הדפילד סגסוגת מנגן בפלדת פחמן, מייצר הפלדה הראשונה אי פעם סגסוגת, המכונה כיום פלדת הדפילד.

המנגן מיוצר בעיקר מהפירולוזיט המינרלי (MnO₂) שמכיל בממוצע יותר מ 50% מנגן. לשימוש בתעשיית הפלדה מעובד המנגן לסגסוגות המתכת סיליקומנגן ופרומנגן.

Ferromanganese, המכיל 74-82% מנגן, מיוצר ומסווג כפחמן גבוה (> 1.5% פחמן), פחמן בינוני (1.0-1.5% פחמן) או פחמן נמוך (<1% פחמן). שלושתם נוצרים באמצעות התכת דו תחמוצת המנגן, תחמוצת ברזל ופחם (קוקה) בפיצוץ או, לעתים קרובות יותר, תנור קשת חשמלי. החום האינטנסיבי שמספק הכבשן מביא להפחתה פחמימנית של שלושת המרכיבים, וכתוצאה מכך פרומנגן.

סיליקומנגן, המכיל 65-68% סיליקון, 14-21% מנגן וכ -2% פחמן מופקים מהסיגים שנוצרו במהלך ייצור פרומנגן פחמן גבוה או ישירות מעפרות מנגן. על ידי התכת עפרות מנגן עם קולה וקוורץ בטמפרטורות גבוהות מאוד, החמצן מוסר בזמן שהקוורץ הופך לסיליקון, ומשאיר סיליקומנגן.

מנגן אלקטרוליטי, עם טוהר בין 93-98%, מיוצר על ידי שטיפת עפרות מנגן עם חומצה גופרתית. לאחר מכן משתמשים באמוניה ומימן גופרתי על מנת לזרז זיהומים לא רצויים, כולל ברזל, אלומיניום, ארסן, אבץ, עופרת, קובלט, ו מוליבדן. לאחר מכן מוזנים את הפיתרון המטוהר לתא אלקטרוליטי ובאמצעות תהליך הכשרה חשמלית יוצר שכבה דקה של מתכת מנגן על הקתודה.

סין היא גם היצרנית הגדולה ביותר של עפרות מנגן וגם המייצרת הגדולה ביותר של חומרי מנגן מזוקקים (כלומר פרומנגן, סיליקומנגן ומנגן אלקטרוליטי).

בערך 90 אחוז מכל המנגן הנצרך כל שנה משמשים ב ייצור פלדה. שליש מזה משמש כמדיח וכמחמצן, כאשר הכמות שנותרה משמשת כחומר סגסוגת.

מקורות:

המכון הבינלאומי למנגן. www.manganese.org

איגוד הפלדה העולמי.http://www.worldsteel.org

ניוטון, ג'וזף. מבוא למטלורגיה. מהדורה שנייה. ניו יורק, ג'ון וויילי ובניו, בע"מ.