Indhold
- Hvad er mangan?
- Hvad er stål fremstillet af?
- Andre anvendelser af mangan
- Hvor kommer mangan fra?
- Manganmalme
- Mangan Nodules
- Mangan levering og efterspørgsel
- Sikring af en indenlandsk manganforsyning
- Havbund Mangan Mining
mangan: Mangan har et atomnummer på 25 og et kemisk symbol på Mn.
Hvad er mangan?
Mangan er et sølvmetalisk element med et atomnummer på 25 og et kemisk symbol på Mn. Det findes ikke som et element i naturen. Det forekommer i mange mineraler såsom manganit, purpurite, rhodonite, rhodochrosite og pyrolusite. Det findes også i mange mineraloider, såsom psilomelane og wad.
Stålværker Brug mangan: Den vigtigste anvendelse af mangan er i fremstillingen af stål. Mangan giver stålstyrken og hårdheden. Uden mangan ville det stål, der bruges til at fremstille rustningsplade, knusekæber og slagværktøj, ikke være så holdbart. Billede copyright / Huyangshu.
Hvad er stål fremstillet af?
Mange mennesker ville med rette svare, at stål er lavet af jern. Langt færre ved, at det også er lavet af mangan. Selvom mængden af mangan, der bruges til at fremstille et ton stål, er lille, er det lige så vigtigt som jern at fremstille denne grundlæggende byggesten i moderne samfund.
Sagt på enkleste vilkår - du kan ikke fremstille stål uden mangan. Det indenlandske forbrug af mangan er ca. 500.000 tons hvert år, overvejende af stålindustrien. De Forenede Stater er helt afhængige af import af denne mængde mangan.
Mangan udgør omtrent 0,1 procent af jordskorpen, hvilket gør det til det 12. mest rigelige element. Dens tidlige anvendelse var hovedsageligt i pigmenter og oxidanter i kemiske processer. Manganens betydning for menneskersamfund eksploderede med udviklingen af moderne stålproduktionsteknologi i 1860'erne. Mangan er essentiel og uerstattelig i stålproduktion, og dens globale minedrift er domineret af kun et par nationer. Det anses derfor for at være et af de mest kritiske mineralvarer for De Forenede Stater.
Så meget som 90 procent af manganforbruget, både i USA og globalt, står for stålindustrien. Mangan fjerner ilt og svovl, når jernmalm (en jern- og iltforbindelse) omdannes til jern. Det er også en vigtig legering, der hjælper med at omdanne jern til stål.
Som en legering formindsker det sprødheden af stål og giver styrke. Mængden af anvendt mangan pr. Ton stål er ret lille og spænder fra 6 til 9 kg. Cirka 30 procent af dette bruges under forfining af jernmalm, og de resterende 70 procent bruges som en legering i det endelige stålprodukt.
Mangan kan farve glas: Gamle egyptere og romere brugte pyrolusit, et mineral af mangandioxid til at kontrollere farven på glas. Små tilsætninger affarvet glas ved at fjerne den grøngrøn misfarvning forårsaget af jernurenheder, mens større tilføjelser farvede glasset lyserødt, lilla eller sort. Mangandioxid bruges stadig i dag som farvestof. Foto af Scott Jackson, USAs geologiske undersøgelse.
Andre anvendelser af mangan
Mangan anvendes også som en legering med metaller som aluminium og kobber. Vigtige ikke-metallurgiske anvendelser inkluderer batterikatoder, bløde ferriter, der bruges i elektronik, mikronæringsstoffer i gødning, mikronæringsstoffer i dyrefoder, kemikalier til vandbehandling, farvestof til underbelægning af bil, mursten, frits, glas, tekstiler og fliser. Produktet "manganfiolet" bruges til farvning af plast, pulverbelægning, kunstnerglasur og kosmetik.
Mangan i ædelsten: En række ædelstene indeholder betydelige mængder mangan og henter ofte deres farve fra elementet. Med uret øverst til venstre: rhodochrosite (mangankarbonat), rhodonit (manganoxid), purpurit (manganphosphat), spessartine (manganaluminiums granat).
Manganpigment: En udsigt der kigger ned i en krukke med pyrolusitpigment. Pulveriseret pyrolusit kan blandes med olie eller en række andre køretøjer til brug som et permanent sort pigment.
Ørkenlaker: Sort "ørkenlak" er en tynd belægning af manganoxid, der dækker de udsatte ansigter på nogle klipper i tørre områder. Det antages, at mangankoncentrerende mikrober letter dens dannelse. Ovenstående foto viser rosenkugler produceret, når indianere omhyggeligt skrabede gennem ørkenlakken for at fremstille deres kunstneriske symboler. Denne udstrækning kaldes "Newspaper Rock" og er placeret i Newspaper Rock State Park nær Monticello, Utah. Billede copyright / Geir-Olav Lyngfjell.
Hvor kommer mangan fra?
Elementært mangan kombineres let med ilt, kulstof og silicium for at danne en lang liste med manganmineraler. Manganmalm indeholder generelt 25 til 45 procent mangan, mest i oxid (eller hydroxid) og carbonatmineraler.
Manganmalm er udbredt, men det meste af verdens forsyning stammer fra et lille antal manganminedistrikter. De fleste manganmalm er fra omfattende lag af manganrige sedimentære klipper, der dannede sig i gamle oceaner under specielle forhold. Disse skete, når ændringer i oxidationstilstanden af havvand først forårsagede høje koncentrationer af opløst mangan og senere udfældede forskellige manganmineraler, der blev koncentreret på havbunden. Disse lag findes nu inden for bjergene i kontinenter.
Nodular Mangan Ore: Nodulær psilomelane findes i resterende ler dannet fra forvitring af kalksten og dolomit i det sydlige West Virginia. Disse malm blev udvindet under 2. verdenskrig, da import af manganmalm fra uden for De Forenede Stater ikke var mulig.
Manganmalme
Nogle manganmineraler og mineraloider betragtes som ”primær malm”, fordi de er rig nok på mangan til at være af malmkvalitet. Andre er "sekundære malme." Disse forekommer i zoner, hvor det originale manganindhold i sedimenterne er naturligt beriget med yngre geologiske processer.
Næsten alle manganmalm fordeles i nærheden af minestederne for at forbedre mangankvaliteten, inden videre behandling. De fleste smeltes også til dannelse af legeringer ferromanganese og silicomanganese. Det er disse legeringer, snarere end selve manganmalm, der bruges til de fleste metallurgiske anvendelser.
Seafloor Mangan Ore: Mangan nodule indsamlet i 1982 fra Stillehavet. Manganknudler er ofte rige på mangan, jern, nikkel, kobber og kobolt. Knuden er cirka fire centimeter på tværs. Creative Commons-billede af Walter Kölle.
Mangan Nodules
En yderligere potentiel kilde til mangan er de ferromanganiske knuder og skorpe, der forekommer på havbunden i mange dele af verdenshavene. Disse knuder til kartoffelstørrelse er i øjeblikket målet for efterforskning og forskning, hovedsagelig koncentreret om det ækvatoriale Stillehav. Hvis produktionen af disse knuder viser sig teknisk, økonomisk og lovligt levedygtig, kan de blive en vigtig kilde til mangan.
Nogle forskere spekulerer i, at tomter med havbund kunne høstes, efterlades brak og derefter høstes igen årtier ind i fremtiden. Dele af verdens havbund måler muligvis et bæredygtigt udbytte af ferromanganmalm.
Manganminen: Foto af Mamatwan manganminen i Kalahari-distriktet i Sydafrika. Et tykt lag manganmalm udvindes fra denne åbne gruve. Minebænkene følger den sedimentære lagdeling af malmlegemet. Foto af William Cannon, USAs geologiske undersøgelse.
Mangan levering og efterspørgsel
De fleste af verdens manganmalm produceres af nogle få lande, der inkluderer Sydafrika, Australien, Kina og Gabon. Halvfems procent af de påviste manganreserver er også i disse fire lande plus Brasilien og Ukraine.
De Forenede Stater har ingen manganreserver, som det er tilfældet for mange andre industrialiserede lande, især i Europa. Al manganmalm, der forbruges i USA, importeres fra kilder, der inkluderer Gabon, Australien, Sydafrika og Brasilien.
Selvom der er producenter af manganferroalloy og mangan-kemiske stoffer i USA, importerer landet stadig store mængder manganlegeringer, kemikalier og metal for at imødekomme forbrugsbehovet.
Vigtige mængder ferromangansk import er fra Sydafrika, Kina, Ukraine og Republikken Korea. Silicomanganese importeres fra Sydafrika, Georgien, Norge og Australien. Efterspørgslen efter mangan følger historisk nøje stålproduktionen og forventes at gøre det i fremtiden.
Mangansk malm: Kiselagtig manganmalm dannet som en breccia inden for St. Clair-fejlen i det sydlige West Virginia. Disse malm blev udvindet under 2. verdenskrig, da import af manganmalm fra uden for De Forenede Stater ikke var mulig. Kendte forekomster af mangan i USA er små og indeholder malm af lav kvalitet. De er ikke økonomiske til de nuværende priser.
Sikring af en indenlandsk manganforsyning
Selvom verdens samlede reserver er tilstrækkelige til at imødekomme den forventede efterspørgsel, har der længe været en bekymring i De Forenede Stater på grund af dens samlede import afhængighed af manganmalm for en fortsat manganforsyning i lyset af mulige politiske eller militære forstyrrelser i produktionen eller forsyningskæder.
Selvom der er store ressourcer med manganberiget sten i USA, for det meste i Maine og Minnesota, er deres manganindhold væsentligt under manganmalm let tilgængeligt fra andre dele af verden, så de er i øjeblikket uøkonomiske til min.
Globalt er der ingen mangel på manganmalm. Landbaserede manganforekomster domineres af det store Kalahari-mangandistrikt i Sydafrika, der tegner sig for ca. 70 procent af verdens kendte manganressourcer (reserver plus identificeret materiale, der endnu ikke er beviset at være økonomisk). Som et resultat forventes Sydafrika fortsat at spille en dominerende rolle i den globale manganforsyning langt frem i tiden.
Seafloor Mangan Nodules: Fotografi af jern-manganknudler på havbunden nord for Puerto Rico-grøften. Knuder er ca. 2-4 centimeter i diameter. Vanddybde er 5339 meter. United States Geological Survey image.
Havbund Mangan Mining
Hvis minedrift af dyb havbund bliver økonomisk, kan kilderne til manganmalm skifte markant fra land til hav. De anslåede mangan-nodule-ressourcer dværger landbaserede ressourcer og kunne i høj grad diversificere mangan-kilder over hele verden. Meget af ressourcen findes i internationale farvande. Betydelige havbundsmanganressourcer forekommer også inden for U.S. Exclusive Economic Zone og er fuldstændigt under USA's jurisdiktion.