Hlavním spotřebitelem manganu je hutnictví železa, které spotřebuje v průměru asi 8-9 kg manganu na 1 tunu vyrobené oceli. Pro zavádění manganu do oceli se nejčastěji používají jeho slitiny se železem – feromangan (70 – 80 % Manganu, 0,5 – 7,0 % uhlíku, zbytek tvoří železo a nečistoty). Taví se ve vysokých pecích a elektrických pecích.
Mangan je nezbytný při výrobě oceli a dnes není k dispozici žádná účinná náhrada. Se zavedením manganu do taveniny plní několik funkcí. Během dezoxidace a rafinace oceli mangan redukuje oxidy železa a mění se na oxid manganu, který se odstraňuje jako struska. Mangan reaguje se sírou a vzniklé sulfidy se také mění na strusku. Hliník a křemík, přestože spolu s manganem slouží jako dezoxidanty, nejsou schopny plnit funkci odsíření. Zavedení prvku č. 25 způsobuje zpomalení rychlosti růstu zrna při ohřevu, což vede k výrobě jemnozrnné oceli. Je také známo, že hliník a křemík naopak růst zrn urychlují.
Mangan se do vysoké pece zavádí právě kvůli odstranění síry z litiny. Mangan má větší afinitu k síře než železo. Prvek č. 25 s ním tvoří silný, nízkotající sulfid MnS. Síra vázaná s manganem přechází do strusky. Tento způsob čištění litiny od síry je jednoduchý a spolehlivý.
Schopnost manganu vázat síru, stejně jako jeho analog, kyslík, se široce využívá při výrobě oceli. Ještě v minulém století se metalurgové naučili tavit „zrcadlovou“ litinu z manganových železných rud. Tato litina obsahující 5 % manganu a 20. 3,5 % uhlíku má pozoruhodnou vlastnost: pokud se přidá do tekuté oceli, odstraní se z kovu kyslík a síra. Vynálezce prvního konvertoru G. Bessemer používal zrcadlovou litinu k deoxidaci a nauhličování oceli.
Při použití feroslitin může být mangan zaváděn do oceli během procesu tavení. Zpátky v 19. století. metalurgové se naučili tavit zrcadlovou litinu obsahující 5–20 % manganu a 3,5–5,5 % uhlíku. Průkopníkem v tomto oboru byl anglický metalurg Henry Bessemer. Zrcadlová litina, stejně jako čistý mangan, má vlastnost odstraňovat kyslík a síru z roztavené oceli. V té době se zrcadlová litina vyráběla ve vysoké peci redukcí manganových železných rud dovážených z Rýnského Pruska – ze Stahlbergu.
Bessemer uvítal další rozvoj výroby manganových slitin a pod jeho vedením Henderson zorganizoval v roce 1863 výrobu feromanganu, slitiny obsahující 25–35 % manganu, v závodě Phoenix v Glasgow. Feromangan měl výhody oproti zrcadlové litině při výrobě oceli, protože jí dával větší houževnatost a tažnost. Nejúčinnějším způsobem výroby feromanganu je tavení ve vysoké peci.
Navzdory skutečnosti, že Hendersonova výroba feromanganu byla technicky progresivní proces, nebyla tato slitina dlouhou dobu používána kvůli potížím při tavení. Průmyslová tavba feromanganu v Rusku začala v roce 1876 ve vysokých pecích závodu Nizhne Tagil. Ruský metalurg A.P. Anosov popsal přidávání feromanganu do oceli již v roce 1841 ve svém díle O damaškové oceli. Kromě feromanganu je v metalurgii široce používán silikomangan (15–20 % Mn, asi 10 % Si a méně než 5 % C).
Mangan se do oceli obvykle zavádí místo jiných prvků – chrómu, křemíku, wolframu. Existuje však ocel, která kromě železa, manganu a uhlíku neobsahuje nic. Jedná se o tzv. Hadfieldovu ocel. Obsahuje 1 % uhlíku a 1,5 % manganu. Tato ocel má obrovskou odolnost proti opotřebení a tvrdost. Používá se k výrobě drtičů, které drtí nejtvrdší horniny, části bagrů a buldozerů. Tvrdost této oceli je taková, že ji nelze obrábět, díly z ní lze pouze odlévat.
V roce 1878 začal devatenáctiletý sheffieldský metalurg Robert Hadfield studovat slitiny železa s jinými kovy a v roce 1882 tavil ocel s 12% obsahem manganu. V roce 1883 byl Hadfieldovi udělen první britský patent na manganovou ocel. Ukázalo se, že kalení Hadfieldovy oceli ve vodě jí dává tak pozoruhodné vlastnosti, jako je odolnost proti opotřebení a zvýšená tvrdost při dlouhodobém zatížení. Tyto vlastnosti okamžitě našly uplatnění při výrobě železničních kolejnic, traktorových pásů, trezorů, zámků a mnoha dalších produktů.
V technologii se hojně používají ternární slitiny mangan-měď-nikl – manganiny. Mají vysoký elektrický odpor, nezávislý na teplotě, ale závislý na tlaku. Proto se manganiny používají při výrobě elektrických tlakoměrů. Skutečně není možné měřit tlak 10 XNUMX atmosfér konvenčním tlakoměrem, to lze provést pomocí elektrického tlakoměru, který předem zná závislost odporu manganinu na tlaku.
Zajímavé jsou slitiny manganu s mědí (zejména 70 % Mn a 30 % Cu), dokážou pohlcovat vibrační energii, toho se využívá tam, kde je potřeba snížit škodlivý průmyslový hluk.
Jak ukázal Geisler v roce 1898, mangan tvoří slitiny s některými kovy, jako je hliník, antimon, cín, měď, které se vyznačují schopností magnetizace, i když neobsahují feromagnetické složky. Tato vlastnost je způsobena přítomností intermetalických sloučenin v takových slitinách. Podle jména objevitele se takové materiály nazývají slitiny Heusler.
Hlavním spotřebitelem manganové rudy jsou feroslitiny. Zde se v důsledku různých technologických postupů získávají slitiny manganu (se železem, křemíkem) nebo čistý kov. Dále cesta manganu leží v ocelárně.
V lékařství se některé soli manganu (například KMnO4) používají jako dezinfekční prostředky.
Mangan je chemický prvek s atomovou hmotností 54,9380 a atomovým číslem 25, stříbřitě bílé barvy, s velkou hmotností a v přírodě existuje jako stabilní izotop 35 Mn. První zmínku o kovu zaznamenal starověký římský vědec Plinius, který jej nazval „černým kamenem“. V té době se jako zjasňovač skla používal mangan, při tavení se do taveniny přidával pyrolusit manganu MnO2.
V Gruzii se pyrolusit manganu dlouho používal jako přísada při výrobě železa, nazývaný černá magnézie a považovaný za jednu z odrůd magnetitu (magnetická železná ruda). Teprve v roce 1774 švédský vědec Scheele dokázal, že se jedná o sloučeninu vědy neznámého kovu a o několik let později Yu.Gan při zahřívání směsi uhlí a pyrolusitu získal první mangan kontaminovaný atomy uhlíku.
Přirozená distribuce manganu
V přírodě je chemický prvek mangan vzácný, v zemské kůře je obsažen pouze 0,1 %, v sopečné lávě 0,06–0,2 %, kov na povrchu je v rozptýleném stavu, ve formě Mn 2+. Na povrchu země pod vlivem kyslíku rychle vznikají oxidy manganu, rozšířené jsou minerály Mn 3+ a Mn 4+, v biosféře je kov v oxidujícím prostředí neaktivní. Mangan je chemický prvek, který aktivně migruje v přítomnosti redukčních podmínek, kov je velmi mobilní v kyselých přírodních rezervoárech tundry a lesní krajiny, kde převládá oxidační prostředí. Z tohoto důvodu mají kulturní rostliny nadbytek kovů, v půdách se tvoří feromanganové uzliny, bažinaté a jezerní nízkoprocentní rudy.
V oblastech se suchým klimatem převládá alkalické oxidační prostředí, které omezuje pohyblivost kovu. V pěstovaných rostlinách je nedostatek manganu, zemědělská výroba se neobejde bez použití speciálních komplexních mikroaditiv. Chemický prvek není v řekách rozšířen, ale celkové odstranění může dosáhnout velkých hodnot. Mangan je zvláště hojný v pobřežních oblastech ve formě přirozených srážek. Na dně oceánů jsou velká ložiska kovu, která se vytvořila ve starověkých geologických obdobích, kdy bylo dno suchou zemí.
Chemické vlastnosti manganu
Mangan patří do kategorie aktivních kovů, při zvýšených teplotách aktivně reaguje s nekovy: dusík, kyslík, síra, fosfor a další. V důsledku toho vznikají vícemocné oxidy manganu. Mangan je při pokojové teplotě málo aktivní chemický prvek, po rozpuštění v kyselinách tvoří dvojmocné soli. Při zahřátí ve vakuu na vysoké teploty se chemický prvek může odpařit i ze stabilních slitin. Sloučeniny manganu jsou v mnoha ohledech podobné sloučeninám železa, kobaltu a niklu, které jsou ve stejném oxidačním stavu.
Mezi manganem a chromem je velká podobnost, kovová podskupina má také zvýšenou stabilitu ve vyšších oxidačních stavech s rostoucím atomovým číslem prvku. Perenáty jsou méně silná oxidační činidla než manganistan.
Na základě složení sloučenin manganu (II) je umožněn vznik kovu s vyššími oxidačními stavy, k takovým přeměnám může docházet jak v roztocích, tak v roztavených solích.
Stabilizace oxidačních stavů manganu Existence velkého množství oxidačních stavů chemického prvku mangan se vysvětluje tím, že u přechodných prvků dochází při tvorbě vazeb s d-orbitaly k štěpení jejich energetických hladin s tetraedrickými, oktaedrickými a čtvercové umístění ligandů. Níže je uvedena tabulka aktuálně známých oxidačních stavů některých kovů v prvním přechodném období.
Pozoruhodné jsou nízké oxidační stavy, které se vyskytují ve velkém počtu komplexů. Tabulka obsahuje seznam sloučenin, ve kterých jsou ligandy chemicky neutrální molekuly CO, NO a další.
Díky komplexaci jsou stabilizovány vysoké oxidační stavy manganu, k tomu jsou nejvhodnějšími ligandy kyslík a fluor. Pokud vezmeme v úvahu, že stabilizační koordinační číslo je šest, pak maximální stabilizace je pět. Pokud chemický prvek mangan tvoří oxokomplexy, lze stabilizovat vyšší oxidační stavy.
Fluoro- a oxo komplexy
Stabilizace manganu v nižších oxidačních stavech
Teorie měkkých a tvrdých kyselin a zásad umožňuje vysvětlit stabilizaci různých stavů oxidace kovů v důsledku tvorby komplexů při expozici ligandům. Měkké prvky úspěšně stabilizují nízké oxidační stavy kovu, zatímco tvrdé prvky pozitivně stabilizují vysoké oxidační stavy.
Teorie plně vysvětluje vazby kov na kov, formálně jsou tyto vazby považovány za acidobazické interakce.
Slitiny manganu Aktivní chemické vlastnosti manganu umožňují vytvářet slitiny s mnoha kovy, přičemž velké množství kovů se může v jednotlivých modifikacích manganu rozpouštět a stabilizovat. Měď, železo, kobalt, nikl a některé další kovy jsou schopné stabilizovat γ-modifikaci, hliník a stříbro jsou schopné rozšiřovat β- a σ-oblasti hořčíku v binárních slitinách. Tyto vlastnosti hrají důležitou roli v metalurgii. Mangan je chemický prvek, který umožňuje získat slitiny s vysokými hodnotami tažnosti, lze je lisovat, kovat a válcovat.
V chemických sloučeninách se valence manganu pohybuje v rozmezí 2–7, zvýšení stupně oxidace způsobuje zvýšení oxidačních a kyselých vlastností manganu. Všechny sloučeniny Mn(+2) jsou redukční činidla. Oxid manganatý má redukční vlastnosti, šedozelenou barvu, nerozpouští se ve vodě a zásadách, ale je dokonale rozpustný v kyselinách. Hydroxid manganatý Mn(OH)3 nerozpustný ve vodě, látka bílé barvy. Tvorba Mn(+4) může být jak oxidační činidlo (a), tak redukční činidlo (b).
Tato reakce se používá, když je potřeba vyrobit chlór v laboratoři.
Reakce probíhá při fúzi kovů. MnO2 (oxid manganu) má hnědou barvu, odpovídající hydroxid je poněkud tmavší.
Fyzikální vlastnosti manganu Mangan je chemický prvek o hustotě 7,2–7,4 g/cm 3, bod tání +1245°C, vře při teplotě +1250°C. Kov má čtyři polymorfní modifikace:
- a-Mn. Má kubickou mřížku centrovanou na tělo s 58 atomy v jedné základní buňce.
- p-Mn. Má kubickou mřížku centrovanou na tělo s 20 atomy v jedné základní buňce.
- y-Mn. Má tetragonální mřížku se 4 atomy v jedné buňce.
- 5-Mn. Má krychlovou mříž centrovanou na tělo.
Teploty přeměn manganu: a=p při t°+705°C; p=y při t°+1090°С; γ=1133 při t°+1,3°C. Nejkřehčí modifikace α se v metalurgii používá jen zřídka. Nejvýznamnější ukazatele plasticity má modifikace γ, nejčastěji se používá v metalurgii. β-modifikace je částečně plastická a v průmyslu se používá zřídka. Atomový poloměr chemického prvku mangan je 0,46 A, iontové poloměry se v závislosti na mocenství pohybují v rozmezí 0,91–22,3. Mangan je paramagnetický, koeficienty tepelné roztažnosti jsou 10×6 -1 deg -XNUMX. Fyzikální vlastnosti se mohou mírně lišit v závislosti na čistotě kovu a jeho skutečné mocenství.
Způsob výroby manganu Moderní průmysl vyrábí mangan pomocí metody vyvinuté elektrochemikem V.I. Agladzem elektrohydrolýzou vodných roztoků kovu s přídavkem (NH4)2SO4Během procesu by měla být kyselost roztoku v rozmezí pH = 8,0–8,5. Do roztoku jsou ponořeny olověné anody a katody ze slitiny na bázi titanu AT-3, titanové katody lze nahradit nerezovými. Průmysl používá manganový prášek, který se po dokončení procesu odstraní z katod a kov se usadí ve formě vloček. Způsob výroby je považován za energeticky náročný, což má přímý dopad na zvýšení nákladů. V případě potřeby se nasbíraný mangan následně taví, což usnadňuje jeho využití v hutnictví.
Mangan je chemický prvek, který lze získat halogenovým procesem chlorací rudy a další redukcí vzniklých halogenidů. Tato technologie dodává průmyslu mangan s množstvím cizích technologických nečistot nepřesahujícím 0,1 %. Více kontaminovaný kov se získá během aluminotermické reakce:
Nebo elektrotermie. Pro odstranění škodlivých emisí je ve výrobních dílnách instalováno výkonné nucené větrání: vzduchové potrubí z PVC, odstředivé ventilátory. Kurz výměny vzduchu je regulován předpisy a musí zajistit bezpečný pobyt osob v pracovních prostorech.
Využití manganu Hlavním spotřebitelem manganu je metalurgie železa. Kov je také široce používán ve farmaceutickém průmyslu. Na jednu tunu tavené oceli je potřeba 8–9 kilogramů, před zavedením chemického prvku do manganové slitiny se tento nejprve taví se železem, aby se získal feromangan. Ve slitině je podíl chemického prvku mangan do 80 %, uhlíku do 7 %, zbytek zaujímá železo a různé technologické nečistoty. Použitím přísad se výrazně zvyšují fyzikální a mechanické vlastnosti ocelí tavených ve vysokých pecích. Technologie je vhodná i pro použití aditiv v moderních elektroocelářských pecích. Vlivem přídavku vysokouhlíkového feromanganu dochází k dezoxidaci a odsíření oceli. Přidáním středně a nízkouhlíkového feromanganu vyrábí metalurgie legované oceli.
Nízkolegovaná ocel obsahuje 0,9–1,6 % manganu, vysokolegovaná ocel až 15 %. Ocel obsahující 15 % manganu a 14 % chrómu má vysokou úroveň fyzické pevnosti a antikorozní odolnosti. Kov je odolný proti opotřebení, může pracovat v náročných teplotních podmínkách a nebojí se přímého kontaktu s agresivními chemickými sloučeninami. Tyto vysoké vlastnosti umožňují použití oceli pro výrobu nejkritičtějších konstrukcí a průmyslových celků pracujících v obtížných podmínkách.
Mangan je chemický prvek, který se také používá při tavení slitin bez železa. Při výrobě lopatek rychloběžných průmyslových turbín se používá slitina mědi a manganu, na vrtule se používá bronz obsahující mangan. Kromě těchto slitin je mangan jako chemický prvek přítomen v hliníku a hořčíku. Výrazně zlepšuje výkonnostní charakteristiky neželezných slitin, činí je vysoce deformovatelnými, odolnými vůči korozi a odolným proti opotřebení.
Legované oceli jsou hlavním materiálem pro těžký průmysl a jsou nepostradatelné při výrobě různých typů zbraní. Široce se používá při stavbě lodí a letadel. Přítomnost strategické zásoby manganu je podmínkou vysoké obranyschopnosti každého státu. V tomto ohledu se produkce kovů každoročně zvyšuje. Kromě toho je mangan chemický prvek používaný při výrobě skla, zemědělství, tisku atd.
Mangan ve flóře a fauně
V živé přírodě je mangan chemický prvek, který hraje důležitou roli ve vývoji. Ovlivňuje růstové charakteristiky, složení krve a intenzitu procesu fotosyntézy. U rostlin je jeho množství deset tisícin procenta a u zvířat sto tisícin procenta. Ale i takový drobný obsah má znatelný dopad na většinu jejich funkcí. Aktivuje působení enzymů, ovlivňuje funkci inzulínu, minerální a krvetvorný metabolismus. Nedostatek manganu způsobuje různá onemocnění, akutní i chronická.
Mangan je chemický prvek široce používaný v medicíně. Nedostatek manganu snižuje fyzickou odolnost, způsobuje některé typy anémie a narušuje metabolické procesy v kostní tkáni. Dezinfekční vlastnosti manganu jsou široce známé, jeho roztoky se používají při léčbě nekrotické tkáně.
Nedostatečné množství manganu v živočišné potravě způsobuje snížení denního přírůstku hmotnosti. U rostlin tato situace způsobuje skvrnitost, popáleniny, chlorózu a další choroby. Pokud jsou zjištěny příznaky otravy, je předepsána speciální léková terapie. Těžká otrava může způsobit manganový parkinsonský syndrom, těžko léčitelné onemocnění, které má negativní vliv na centrální nervový systém člověka.
Denní potřeba manganu je až 8 mg, hlavní množství, které člověk přijímá z potravy. V tomto případě by měla být strava vyvážená ve všech živinách. Při zvýšené zátěži a nedostatečném slunečním záření se dávka manganu upravuje na základě celkového krevního testu. Značné množství manganu obsahují houby, vodní kaštany, okřehek, měkkýši a korýši. Obsah manganu v nich může dosahovat několika desetin procenta.
Při vstupu manganu do těla v nadměrných dávkách může dojít k onemocněním svalové a kostní tkáně, postižení dýchacích cest, poškození jater a sleziny. Odstraňování manganu z těla trvá dlouho, v tomto období se toxické vlastnosti zvyšují s akumulačním efektem. Hygienami povolená koncentrace manganu v ovzduší musí být ≤ 0,3 mg/m 3, parametry jsou sledovány ve speciálních laboratořích odběrem vzduchu. Algoritmus výběru se řídí státními předpisy.
Také vyrábíme
Chemicky odolné vzduchové kanály
Sekce představuje válcové a obdélníkové vzduchovody. Specialisté a manažeři Plast Product vám pomohou vybrat a spočítat cenu jakéhokoli produktu, o který máte zájem. Vzduchovody se používají v průmyslových a domácích zařízeních, odolné vůči chemikáliím a korozi.
Průmyslové ventilátory odolné proti korozi a chemikáliím
Chemicky odolné průmyslové ventilátory Plast-Product jsou určeny do galvanoven a výrobních provozů s agresivními výpary. Vyrobeno z chemicky odolných plastů Polypropylen HDPE, PVC a PVDF. Materiál a vlastnosti jsou vybírány v závislosti na úkolech zákazníka.
Galvanické vláknité filtry (FVG, FKG)
Vláknité galvanické filtry jsou určeny pro vysoce účinné čištění emisí vzduchové ventilace od kapalných a ve vodě rozpustných pevných aerosolových částic a par v galvanickém, mořicím a chemickém průmyslu; z digestoří, laboratorních místností; mycí komory pro povrchové tryskání. Lze použít v potravinářském průmyslu.
Pračka
Plast-Product vyrábí absorpční pračky a odstředivé probublávací jednotky, zařízení, která se používají k čištění vzduchu od směsí prachu, plynu a vzduchu a toxických výparů.
Pokud vás zajímají náklady na výrobu produktů, zašlete nám e-mailem podmínky zadání info@plast-product.ru nebo volejte na tel 8 800 555‑17‑56
