锰处理

验证引用
虽然已尽一切努力遵循引用风格规则,但可能会有一些差异。如果您有任何问题,请参考相应的样式手册或其他资料。
选择引用格式
反馈
修正?更新?遗漏?让我们知道如果你有建议来改进这篇文章(需要登录)。
谢谢您的反馈

我们的编辑将审阅你所提交的内容,并决定是否修改文章。

外部网站
打印打印
请选择要列印的部分:
验证引用
虽然已尽一切努力遵循引用风格规则,但可能会有一些差异。如果您有任何问题,请参考相应的样式手册或其他资料。
选择引用格式

锰处理用于各种产品的矿石的制备。

锰(Mn)是一种坚硬的银白色金属熔点1244°C(2271°F)。通常太脆而不适于结构价值它本身是炼钢过程中必不可少的助剂,可以去除硫和氧等杂质,并为金属增加重要的物理性能。出于这些目的,它最常作为锰铁或硅锰合金使用;作为纯金属,它被添加到某些有色合金中。

锰是一种同素异形体金属,也就是说,它的晶体结构随温度变化。当从熔融状态冷却到1138°C(2080°F)时,它凝固成一个以身体为中心的立方体结构,称为delta (δ)阶段;从这一点下降到1100°C(2000°F),它是面心立方γ (γ相,从这一点下降到室温,它经过beta (β)和alpha (α)阶段。最后两个相的特征是复杂的立方结构,非常坚硬和脆性,而更简单的伽马相则更具延展性。

金属锰在空气中表面氧化,在潮湿空气中生锈,在高温下在空气或氧气中燃烧。它在冷却时缓慢分解水,在加热时迅速分解水,形成氢气和氢氧化锰,它容易溶解在稀矿物酸中,产生氢和各种锰盐。金属的化学反应性决定了它在冶金和各种化学制品中的用途化合物

历史

金属锰在1774年首次被分离出来约翰·戈特利布·加恩他是瑞典矿物学家,用碳还原了软锰矿(一种二氧化锰矿石)。1856年Robert Forester Mushet英国的一位钢铁制造商,用锰来提高钢铁生产的能力转炉炼钢法耐高温轧制和锻造。一种含有约12%锰的坚韧耐磨钢在英国谢菲尔德被开发出来罗伯特·阿伯特·哈德菲尔德在1882年。锰铁最初是在一个高炉1875年;电炉的生产始于1890年。纯锰直到1941年才出现在市场上,在美国S.M.谢尔顿(S.M. Shelton)的领导下,在1930年代进行了电解工作矿山。到21世纪初,锰的生产已经扩展到世界各地的几个地方,澳大利亚,南非美国、中国、加蓬和巴西成为最大的生产国。

矿石

最重要的锰矿有氧化物软锰矿、罗曼锰矿、锰矿、豪斯曼锰矿和碳酸矿石菱锰矿。硅酸矿石Rhodonite和braunite常与氧化物一起发现。只有锰含量超过35%的矿石才被认为是可商业开发的。杂质包括其他金属的氧化物,如铁,在冶炼时与锰一起被还原;非金属元素,如磷、硫和砷;还有金属“脉石氧化物”,如二氧化硅、氧化铝、石灰和氧化镁,除了二氧化硅之外,它们在熔炼时通常留在炉渣中。

获得大英百科yabo亚博网站首页手机全书高级订阅并获得独家内容。现在就订阅

一个相对丰富的作为一种金属,锰广泛分布在地壳各处。除了陆地来源外,锰还存在于广泛分布在海底的结核中。更高级别的结核含有10%到20%的锰,以及大量的钴、铜和镍。

矿业和集中

锰矿的开采通常是露天进行的。有些矿石可通过洗矿升级,过细的矿石可通过烧结进行团聚。已经开发了几种开采海底结核的方法,但这些方法在经济上无法与随时开采高品位陆地矿床竞争。

提取和精炼

用湿法和电解法生产纯锰流程,而锰铁和硅锰是由冶炼在鼓风炉或更常见的,在一个电炉.后一个过程,涉及到碳还原锰氧化物,实际上是一个复杂的热力学问题。较高的氧化物(MnO2、锰2O3.,和Mn3.O4)均可还原为氧化锰(MnO)一氧化碳但是这种较低的氧化物只有在高温下才能被碳还原成金属。煤矸石氧化物的作用使熔炼更加复杂。例如,二氧化硅是一种酸性物质复合,可以与MnO结合并阻止它被还原,这一问题可以通过使用这种碱性高的矿石来纠正成分如石灰和氧化镁或由碱性熔剂加入焙烧石灰石等。然而,这会产生更多的炉渣,这往往会溶解锰,降低熔体中回收的金属量。此外,根据冶炼温度和炉渣的酸性或碱性,二氧化硅可以还原为硅并进入熔融金属。

高碳锰铁

上述冶炼过程的主要产品是一种碳饱和铁合金,含有76%至80%的锰,12%至15%的铁,高达7.5%的碳和高达1.2%的硅。它可以用两种方法生产。在第一种方法中,根据矿石的酸度来选择矿石,这样在熔体中可以回收70%到80%的锰,同时还可以得到含有30%到42%锰的矿渣。(这种矿渣可以重新熔化,生产硅锰;见下文)。第二种方法使用碱性矿石或助熔剂,回收85%至90%的金属,并产生锰含量足够低的矿渣被丢弃的.第一种方法消耗2400 ~ 2800千瓦时的电能电力每吨产品消耗2 600至3 100千瓦时,而第二种产品反映了煅烧熔剂和继续冶炼以获得更高的金属回收率所需的更高能量。

硅锰

这种合金含有65%至68%的锰,16%至21%的硅和1.5%至2%的碳,由高碳锰铁的炉渣或锰矿与焦炭和石英熔剂熔炼而成。熔炼温度高于锰铁生产,将石英还原为硅需要更大的能量,因此功率消费是每吨3800到4800千瓦时。

由于硅的存在,合金的碳含量显著降低。进一步的碳去除可以发生在冷却,由于形成碳化硅,浮到金属的顶部,并收集在炉渣中。用更多的焦炭和石英重熔硅锰,可以得到碳含量更低(小于0.1%)的硅锰。本产品在低碳锰铁生产中用作还原剂。

中低碳锰铁

以获得低碳、低硅、低锰矿、低石灰的产品通量,与煤在炉中熔合,形成富含MnO的熔体。然后与硅锰或低碳硅锰相接触。这些合金中的硅将MnO还原为金属锰,本身被氧化成炉渣。特定硅锰还原剂的碳含量传递到最终的锰铁产品中——当使用硅锰时,碳含量约为1%,低碳硅锰时为0.1%。

另一种生产中碳硅锰的方法是用氧气吹炼熔融的高碳锰铁。这会氧化碳,直到其在金属中的含量低于1.5%。

电解锰

对于首选纯锰的应用,锰矿石被焙烧以获得MnO煅烧,这是溶解硫酸形成硫酸锰溶液氨的加入使铁和铝析出硫化氢析出砷,铜,锌,铅,钴和钼。然后将所述纯化溶液送入所述电极的阴极部分电解池,和,随着的流逝电流,锰以几毫米厚的层沉积在不锈钢阴极板上。阴极定期提取,锰沉积物通过锤击去除。这些薄片被加热到500°C(925°F)以去除氢,从而得到纯度超过99.9%的锰粉。