Металлы

Что такое марганец? Как это используется?

Что такое марганец? Как это используется?



Адаптировано из USGS Fact Sheet 2014-3087, August 2014, Уильямом Ф. Кэнноном.

Марганец: Марганец имеет атомный номер 25 и химический символ Mn.

Что такое марганец?

Марганец - это серебристый металлический элемент с атомным номером 25 и химическим символом Mn. Это не найдено как элемент в природе. Встречается во многих минералах, таких как манганит, пурпурит, родонит, родохрозит и пиролузит. Это также найдено во многих минералоидах, таких как psilomelane и пачка.

Сталелитейные заводы используют марганец: Наиболее важное использование марганца в производстве стали. Марганец дает стали прочность и твердость. Без марганца сталь, используемая для изготовления броневой плиты, щеков дробилки и ударных инструментов, не была бы такой долговечной.

Из чего сделана сталь?

Многие правильно ответили бы, что сталь сделана из железа. Намного меньше известно, что это также сделано из марганца. Хотя количество марганца, используемого для производства тонны стали, невелико, столь же важно, как и железо, чтобы производить этот фундаментальный строительный блок современного общества.

Проще говоря - без марганца нельзя делать сталь. Внутреннее потребление марганца составляет около 500 000 метрических тонн в год, преимущественно металлургической промышленностью. Соединенные Штаты полностью зависят от импорта этого количества марганца.

Марганец составляет примерно 0,1 процента земной коры, что делает его 12-м наиболее распространенным элементом. Его раннее использование было главным образом в пигментах и ​​окислителях в химических процессах. Значение марганца для человеческого общества возросло с развитием современных технологий производства стали в 1860-х годах. Марганец необходим и незаменим при производстве стали, а в его мировой горнодобывающей промышленности доминируют всего несколько стран. Поэтому он считается одним из самых важных минеральных товаров для Соединенных Штатов.

90% потребления марганца, как в Соединенных Штатах, так и во всем мире, приходится на металлургическую промышленность. Марганец удаляет кислород и серу, когда железная руда (соединение железа и кислорода) превращается в железо. Это также важный сплав, который помогает превращать железо в сталь.

Как сплав, он уменьшает хрупкость стали и придает прочность. Количество марганца, используемого на тонну стали, довольно мало, от 6 до 9 кг. Около 30 процентов из них используется при рафинировании железной руды, а остальные 70 процентов используются в качестве сплава в конечном стальном продукте.

Марганец может покрасить стекло: Древние египтяне и римляне использовали пиролузит, минерал диоксида марганца, чтобы контролировать цвет стекла. Небольшие добавки обесцвечивают стекло, удаляя зеленовато-желтую окраску, вызванную примесями железа, тогда как большие добавки окрашивают стекло в розовый, фиолетовый или черный цвет. Диоксид марганца до сих пор используется в качестве красителя. Фото Скотта Джексона, Геологическая служба США.

Другие виды использования марганца

Марганец используется также в качестве сплава с металлами, такими как алюминий и медь. Важные неметаллургические применения включают аккумуляторные катоды, мягкие ферриты, используемые в электронике, микроэлементы в удобрениях, микроэлементы в кормах для животных, химикаты для обработки воды, красители для грунтовки автомобилей, кирпичи, фритты, стекло, текстиль и плитки. Продукт «Марганцевая фиалка» используется для окрашивания пластмасс, порошковых покрытий, художественных глазурей и косметики.

Марганец в драгоценных камнях: Ряд драгоценных камней содержат значительное количество марганца и часто получают свой цвет от элемента. По часовой стрелке сверху слева: родохрозит (карбонат марганца), родонит (оксид марганца), пурпурит (фосфат марганца), спессартин (марганцево-алюминиевый гранат).

Марганцевый пигмент: Взгляд смотря вниз в опарник пиролизитового пигмента. Порошкообразный пиролузит можно смешивать с маслом или множеством других носителей для использования в качестве постоянного черного пигмента.

Лак пустынный: Черный «пустынный лак» представляет собой тонкое покрытие из оксида марганца, которое покрывает открытые грани некоторых пород в засушливых районах. Считается, что марганецконцентрирующие микробы облегчают его образование. На фото выше показаны петроглифы, которые были получены, когда коренные американцы тщательно соскребали лак в пустыне, создавая свои художественные символы. Это обнажение называется «Газетный камень» и находится в государственном парке «Газетный камень» недалеко от Монтичелло, штат Юта.

Откуда берется марганец?

Элементарный марганец легко объединяется с кислородом, углеродом и кремнием, образуя длинный список минералов марганца. Марганцевые руды обычно содержат от 25 до 45 процентов марганца, в основном в оксидных (или гидроксидных) и карбонатных минералах.

Марганцевые руды широко распространены, но большая часть мировых поставок поступает из небольшого числа районов по добыче марганца. Большинство марганцевых руд происходит из обширных слоев богатых марганцем осадочных пород, которые сформировались в древних океанах в специализированных условиях. Это произошло, когда изменения в степени окисления океанской воды вначале вызывали высокие концентрации растворенного марганца, а затем осаждали различные минералы марганца, которые концентрировались на морском дне. Эти слои в настоящее время находятся в основе континентов.

Узловая марганцевая руда: Узловой псиломелан обнаружен в остаточных глинах, образовавшихся в результате выветривания известняка и доломита на юге Западной Вирджинии. Эти руды были добыты во время Второй мировой войны, когда импорт марганцевых руд из-за пределов Соединенных Штатов был невозможен.

Марганцевая руда

Некоторые марганцевые минералы и минералоиды считаются «первичными рудами», потому что они достаточно богаты марганцем, чтобы иметь качество руды. Другие являются «вторичными рудами». Они происходят в зонах, где исходное содержание марганца в отложениях было естественным образом обогащено более молодыми геологическими процессами.

Почти все марганцевые руды обогащаются возле рудников, чтобы улучшить марганцевую марку перед дальнейшей переработкой. Большинство также выплавляют с образованием сплавов ферромарганца и силикомарганца. Именно эти сплавы, а не сама марганцевая руда, используются в большинстве металлургических применений.

Марганцевая руда морского дна: Марганцевые конкреции, собранные в 1982 году из Тихого океана. Марганцевые конкреции часто богаты марганцем, железом, никелем, медью и кобальтом. Узелок составляет около четырех дюймов в поперечнике. Изображение Creative Commons от Вальтера Кёлле.

Марганцевые конкреции

Дополнительным потенциальным источником марганца являются железомарганцевые конкреции и корочки, которые встречаются на морском дне во многих частях мирового океана. Эти клубеньки размером с фасоль до картофеля в настоящее время являются объектом исследований и исследований, в основном сосредоточенных в экваториальном Тихом океане. Если производство этих конкреций окажется технически, экономически и юридически жизнеспособным, они могут стать основным источником марганца.

Некоторые исследователи предполагают, что участки морского дна можно собирать, оставлять залежи, а затем снова собирать через десятилетия. Части морского дна в мире могут обеспечить устойчивый выход железомарганцевой руды.

Марганцевая шахта: Фотография марганцевого рудника Маматван в районе Калахари в Южной Африке. Толстый слой марганцевой руды добывается из этого карьера. Горные шахты следуют за осадочным слоем рудного тела. Фото Уильяма Кэннона, Геологическая служба США.

Спрос и предложение марганца

Большая часть марганцевой руды в мире добывается в нескольких странах, включая Южную Африку, Австралию, Китай и Габон. Девяносто процентов доказанных запасов марганца также находятся в этих четырех странах, плюс Бразилия и Украина.

У Соединенных Штатов нет запасов марганца, как это имеет место во многих других промышленно развитых странах, особенно в Европе. Вся марганцевая руда, потребляемая в Соединенных Штатах, импортируется из таких источников, как Габон, Австралия, Южная Африка и Бразилия.

Хотя в Соединенных Штатах есть производители марганцевых ферросплавов и марганцевых химикатов, страна все еще импортирует большое количество марганцевых сплавов, химикатов и металлов для удовлетворения своих потребностей в потреблении.

Важные объемы импорта ферромарганца из Южной Африки, Китая, Украины и Республики Корея. Силикомарганец импортируется из Южной Африки, Грузии, Норвегии и Австралии. Спрос на марганец исторически тесно связан с производством стали и, как ожидается, будет в будущем.

Марганцевая руда: Кремнистая марганцевая руда сформировалась как брекчия в пределах разлома Сент-Клер на юге Западной Вирджинии Эти руды были добыты во время Второй мировой войны, когда импорт марганцевых руд из-за пределов Соединенных Штатов был невозможен. Известные месторождения марганца в США невелики и содержат некачественную руду. Они не экономичны в текущих ценах.

Обеспечение внутренних поставок марганца

Хотя общие запасы в мире достаточны для удовлетворения прогнозируемого спроса, в Соединенных Штатах уже давно существует озабоченность в связи с тем, что они полностью зависят от импорта марганцевой руды, в связи с продолжающимися поставками марганца в свете возможных политических или военных перебоев в производстве или цепочки поставок.

Хотя в Соединенных Штатах имеются большие запасы обогащенной марганцем породы, в основном в штате Мэн и Миннесота, их содержание в марганце значительно ниже марганцевых руд, легко доступных из других частей мира, поэтому в настоящее время они неэкономичны для добычи.

Во всем мире нет недостатка марганцевой руды. На наземных марганцевых месторождениях преобладает великий марганцевый район Калахари в Южной Африке, на который приходится примерно 70 процентов известных марганцевых ресурсов мира (запасы плюс идентифицированные материалы, которые еще не полностью доказали свою экономическую эффективность). В результате ожидается, что Южная Африка продолжит играть доминирующую роль в глобальных поставках марганца в будущем.

Марганцевые узлы на морском дне: Фотография железомарганцевых конкреций на морском дне к северу от траншеи Пуэрто-Рико. Узелки около 2-4 сантиметров в диаметре. Глубина воды 5339 метров. Геологическая служба США изображение.

Добыча марганца на морском дне

Если глубоководная разработка морского дна станет экономически выгодной, источники марганцевой руды могут значительно переместиться с суши на океан. Предполагаемый ресурс марганцевых конкреций затмевает наземные ресурсы и может значительно диверсифицировать источники марганца во всем мире. Большая часть ресурса находится в международных водах. Значительные запасы марганца на морском дне также находятся в пределах исключительной экономической зоны США и полностью находятся под юрисдикцией Соединенных Штатов.


Смотреть видео: Марганец - Металл, ЗАЖИВЛЯЮЩИЙ РАНЫ!