Metallid

Mis on mangaan? Kuidas seda kasutatakse?

Mis on mangaan? Kuidas seda kasutatakse?



Kohandatud USGS-i infolehelt 2014-3087, august 2014, autor William F. Cannon.

Mangaan: Mangaani aatomnumber on 25 ja keemiline sümbol Mn.

Mis on mangaan?

Mangaan on hõbedane metallist element, mille aatomnumber on 25 ja keemiline sümbol on Mn. Looduses seda ei leita. Seda leidub paljudes mineraalides, näiteks manganiidis, purpuriidis, rodoniidis, rododerosiidis ja püroliidis. Seda leidub ka paljudes mineraloidides nagu psilomelaan ja vati.

Teraseveskites kasutatakse mangaani: Mangaani kõige olulisem kasutusala on terase tootmine. Mangaan annab terasele tugevuse ja kõvaduse. Ilma mangaanita poleks soomusplaadi, purustilõikude ja lööktööriistade valmistamiseks kasutatav teras sama vastupidav.

Mis on terasest?

Paljud inimesed vastaksid õigesti, et teras on rauast. Palju vähem teavad, et see on valmistatud ka mangaanist. Ehkki tonni terase valmistamiseks on kasutatud vähe mangaani, on selle moodsa ühiskonna põhiosa moodustamiseks sama oluline kui raud.

Lihtsamalt öeldes - te ei saa ilma mangaanita terast valmistada. Mangaani sisetarbimine on umbes 500 000 tonni aastas, peamiselt terasetööstuses. Selle mangaanikoguse import sõltub täielikult USA-st.

Mangaan moodustab umbes 0,1 protsenti maakoorest, mis teeb sellest 12. arvukaima elemendi. Selle varane kasutamine oli peamiselt keemiliste protsesside pigmentide ja oksüdeerijate jaoks. Mangaani tähendus inimühiskonna jaoks plahvatas tänapäevase terasetootmise tehnoloogia arenguga 1860ndatel. Mangaan on terasetööstuses hädavajalik ja asendamatu ning selle globaalses mäetööstuses domineerivad vaid mõned rahvad. Seetõttu peetakse seda Ameerika Ühendriikide jaoks üheks kõige kriitilisemaks mineraalaineks.

Nii USA-s kui kogu maailmas moodustab 90 protsenti mangaani tarbimisest terasetööstus. Mangaan eemaldab hapniku ja väävli, kui rauamaagi (raua- ja hapnikuühend) muudetakse rauaks. See on ka oluline sulam, mis aitab muuta rauda teraseks.

Sulamina vähendab see terase rabedust ja annab tugevuse. Mangaani kogus terase tonni kohta on üsna väike, ulatudes 6–9 kilogrammini. Ligikaudu 30 protsenti sellest kasutatakse rauamaagi rafineerimisel ja ülejäänud 70 protsenti kasutatakse sulamina terase lõpptootes.

Mangaanipurgi klaas: Muistsed egiptlased ja roomlased kasutasid klaasi värvuse kontrollimiseks mangaandioksiidi mineraale püroliiti. Väikesed lisandid värvitasid klaasi, eemaldades raua lisanditest põhjustatud rohekaskollase värvuse, samas kui suuremad lisandid värvisid klaasi roosaks, lillaks või mustaks. Mangaandioksiidi kasutatakse värvainena endiselt tänapäeval. Foto autor Scott Jackson, Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskus.

Muud mangaani kasutusviisid

Mangaani kasutatakse ka sulamina selliste metallidega nagu alumiinium ja vask. Oluliste mittemetallurgiliste kasutusalade hulka kuuluvad akukatoodid, elektroonikas kasutatavad pehmed ferriidid, mikrotoitained väetistes, mikrotoitained loomasöödas, veetöötluskemikaalid, autode alusvärvide värvained, tellised, fritid, klaas, tekstiil ja plaadid. Toodet “mangaanviolet” kasutatakse plastide, pulberkatete, kunstglasuuride ja kosmeetikatoodete värvimiseks.

Mangaan vääriskivides: Paljud vääriskivid sisaldavad märkimisväärses koguses mangaani ja tuletavad nende värvuse sageli elemendist. Päris vasakult päripäeva: rododekroosiit (mangaankarbonaat), rodoniit (mangaanoksiid), purpuriit (mangaanfosfaat), spessartiin (mangaanalumiiniumgranaat).

Mangaanipigment: Vaade püroliidist pigmendi purki vaadates. Püroliidi pulbriks võib püsiva musta pigmendina kasutamiseks segada õli või mitmesuguseid muid kandjaid.

Kõrbelakk: Must "kõrbelakk" on õhuke mangaanoksiidi kate, mis katab kuivade piirkondade mõnede kivimite paljastatud pinnad. Arvatakse, et mangaani kontsentreerivad mikroobid hõlbustavad selle moodustumist. Ülaloleval fotol on näha petroglüüfe, mis on toodetud, kui põliseurlased ameeriklased hoolikalt läbi kõrbe laki kraapisid, et saada oma kunstisümbolid. See paljand kannab nime "Newspaper Rock" ja asub Newspaper Rocki looduspargis Utah 'osariigis Monticello lähedal.

Kust pärineb mangaan?

Elementaarne mangaan kombineerub hõlpsalt hapniku, süsiniku ja räniga, moodustades pika nimekirja mangaan mineraalidest. Mangaanimaagid sisaldavad üldiselt 25–45 protsenti mangaani, enamasti oksiidi (või hüdroksiidi) ja karbonaatmineraalides.

Mangaanimaagid on laialt levinud, kuid enamik maailma varudest pärineb vähestest mangaanikaevanduspiirkondadest. Enamik mangaanimaagid pärinevad mangaanirikaste settekivimite ulatuslikest kihtidest, mis moodustusid iidsetes ookeanides eritingimustes. Need ilmnesid siis, kui muutused ookeanivee oksüdeerumisseisundis põhjustasid esmalt lahustunud mangaani kõrge kontsentratsiooni ja hiljem sadestusid mitmesugused mangaani mineraalid, mis koondusid merepõhja. Neid kihte leidub nüüd mandrite aluspõhjas.

Nodulaarne mangaanimaak: Lääne-Virginia lõunaosas lubjakivi ja dolomiidi ilmastikust moodustunud jääk-savist leitud sõlmeline psilomelaan. Need maagid kaevandati II maailmasõja ajal, kui mangaanimaakide importimine väljastpoolt Ameerika Ühendriike ei olnud võimalik.

Mangaanimaagid

Mõningaid mangaani mineraale ja mineraloide peetakse põhimaakideks, kuna need on piisavalt mangaanirikkaks mangaanirikkad. Teised on „sekundaarsed maagid”. Need esinevad piirkondades, kus setete algset mangaani sisaldust on nooremad geoloogilised protsessid looduslikult rikastanud.

Peaaegu kõik mangaanimaagid rikastatakse kaevanduskohtade läheduses, et enne edasist töötlemist mangaani kvaliteeti parendada. Enamik neist sulatatakse ka ferromangaani ja silomanomangaani sulamiteks. Enamikus metallurgiarakendustes kasutatakse neid sulameid, mitte mangaanimaaki.

Mangaanimaagi merepõhjas: 1982. aastal Vaikse ookeani äärest kogutud mangaanisõlm. Mangaani sõlmed sisaldavad sageli rikas mangaani, rauda, ​​niklit, vaske ja koobaltit. Sõlme läbimõõt on umbes neli tolli. Creative Commonsi pildi autor: Walter Kölle.

Mangaanisõlmed

Mangaani täiendav potentsiaalne allikas on ferromangaani sõlmed ja koorikud, mis esinevad merepõhjas paljudes maailma ookeanides. Need oad-kartulisuurused sõlmed on praegu uurimise ja uurimise objektiks, keskendudes peamiselt Vaikse ookeani ekvatoriaalile. Kui nende sõlmede tootmine osutub tehniliselt, majanduslikult ja õiguslikult otstarbekaks, võivad need muutuda peamiseks mangaani allikaks.

Mõned teadlased spekuleerivad, et merepõhja proovitükid võiksid koristada, jätta kesale, seejärel koristada neid tulevikus aastakümneteks uuesti. Maailma merepõranda osad võivad anda ferromangaanimaagi jätkusuutliku saagikuse.

Mangaanikaevandus: Foto Mamatwani mangaanikaevandusest Lõuna-Aafrika Vabariigis Kalahari rajoonis. Sellest avatud kaevandusest kaevandatakse paks kiht mangaanimaaki. Kaevanduspingid järgivad maagi korpuse settekihti. Foto autor William Cannon, Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskus.

Mangaani pakkumine ja nõudlus

Suuremat osa maailma mangaanimaagist toodavad mõned riigid, sealhulgas Lõuna-Aafrika, Austraalia, Hiina ja Gabon. 90 protsenti tõestatud mangaani varudest on ka neis neljas riigis, lisaks Brasiilias ja Ukrainas.

USA-l puuduvad mangaanireservid, nagu paljude teiste tööstusriikide puhul, eriti Euroopas. Kogu Ameerika Ühendriikides tarbitav mangaanimaagi imporditakse allikatest, mille hulka kuuluvad Gabon, Austraalia, Lõuna-Aafrika ja Brasiilia.

Ehkki Ameerika Ühendriikides on mangaani ferrosulamite ja mangaani kemikaalide tootjaid, impordib riik tarbimisvajaduste rahuldamiseks endiselt suures koguses mangaani sulameid, kemikaale ja metalli.

Märkimisväärsed kogused ferromangaani imporditakse Lõuna-Aafrikast, Hiinast, Ukrainast ja Korea Vabariigist. Silicomanganese imporditakse Lõuna-Aafrikast, Gruusiast, Norrast ja Austraaliast. Nõudlus mangaani järele jälgib ajalooliselt terasetööstust ja eeldatavasti kasvab see tulevikus.

Mangaanimaagi Ränimuldne mangaanimaak, mis on moodustatud Lõuna-Lääne-Virginia Püha Clairi rikke ajal brecciana. Need maagid kaevandati II maailmasõja ajal, kui mangaanimaakide importimine väljastpoolt Ameerika Ühendriike ei olnud võimalik. Mangaani teadaolevad ladestused USA-s on väikesed ja sisaldavad madala kvaliteediga maagi. Jooksevhindades ei ole need majanduslikud.

Koduse mangaanivarustuse tagamine

Ehkki maailma koguvarud on prognoositava nõudluse rahuldamiseks piisavad, on USA-s pikka aega olnud muret mangaanimaagi impordi täieliku sõltuvuse pärast muret tekitav mangaani jätkuv tarnimine, pidades silmas võimalikke poliitilisi või sõjalisi häireid tootmises või tarneahelad.

Ehkki Ameerika Ühendriikides on mangaaniga rikastatud kivimi ressursse, enamasti Maine'is ja Minnesotas, on nende mangaani sisaldus oluliselt madalam kui mangaanimaagid, mis on mujalt maailmast hõlpsasti kättesaadavad, mistõttu on nende kaevandamine praegu ebaökonoomne.

Ülemaailmselt pole mangaanimaagist puudust. Maismaal asuvates mangaaniladestustes domineerib Lõuna-Aafrika suur Kalahari mangaanipiirkond, mis moodustab umbes 70 protsenti maailma teadaolevatest mangaaniressurssidest (varud koos kindlakstehtud materjaliga, mille majanduslik jõudlus on veel täielikult tõestatud). Selle tulemusel peaks Lõuna-Aafrika Vabariik jätkama ka tulevikus globaalse mangaani tarnimise domineerivat rolli.

Merepõhja mangaani sõlmed: Foto raud-mangaanist sõlmedest Puerto Rico kraavi põhja pool asuval merepinnal. Sõlmede läbimõõt on umbes 2–4 sentimeetrit. Vee sügavus on 5339 meetrit. USA geoloogiakeskuse pilt.

Merepõhja mangaani kaevandamine

Kui merepõhja sügav kaevandamine muutuks majanduslikuks, võivad mangaanimaagi allikad liikuda maismaalt ookeani. Hinnangulised mangaanisõlmeressursid hävitavad maismaaressursse ja võivad mitmekesistada mangaani allikaid kogu maailmas. Suur osa ressursist asub rahvusvahelistes vetes. Märkimisväärseid merepõhja mangaani ressursse leidub ka USA majandusvööndis ja need kuuluvad täielikult Ameerika Ühendriikide jurisdiktsiooni alla.


Vaata videot: ВСЯ ПРАВДА в ОДНОМ ВИДЕО Айга Акаба. Ксандер Шакадера. Вакия Мурасаки. Дайго Курогами - Beyblade