Innhold
- Hva er mangan?
- Hva er stål laget av?
- Andre anvendelser av mangan
- Hvor kommer mangan fra?
- Manganmalm
- Mangan Nodules
- Mangansk tilbud og etterspørsel
- Sikre et innenlandsk manganforsyning
- Havbunn Mangan Mining
mangan: Mangan har et atomnummer på 25 og et kjemisk symbol på Mn.
Hva er mangan?
Mangan er et sølvmetallisk element med et atomnummer på 25 og et kjemisk symbol på Mn. Det blir ikke funnet som et element i naturen. Det forekommer i mange mineraler som manganitt, purpurite, rhodonite, rhodochrosite og pyrolusite. Det finnes også i mange mineraloider som psilomelane og wad.
Steel Mills Bruk mangan: Den viktigste bruken av mangan er i produksjonen av stål. Mangan gir stål styrke og hardhet. Uten mangan ville ikke stålet som ble brukt til å lage rustningsplate, knusekjever og slagverktøy være like holdbart. Bildet copyright copyright / Huyangshu.
Hva er stål laget av?
Mange mennesker vil med rette svare at stål er laget av jern. Langt færre vet at den også er laget av mangan. Selv om mengden mangan som brukes til å lage massevis av stål er liten, er det like viktig som jern å produsere denne grunnleggende byggesteinen i moderne samfunn.
Sett på enkleste vilkår - du kan ikke lage stål uten mangan. Det innenlandske forbruket av mangan er omtrent 500 000 tonn hvert år, hovedsakelig av stålindustrien. USA er helt avhengige av import for denne mengden mangan.
Mangan utgjør omtrent 0,1 prosent av jordskorpen, noe som gjør den til det 12. rikeste elementet. Den tidlige bruken var hovedsakelig i pigmenter og oksidanter i kjemiske prosesser. Manganens betydning for menneskersamfunn eksploderte med utviklingen av moderne stålproduksjonsteknologi på 1860-tallet. Mangan er essensiell og uerstattelig i stålproduksjon, og den globale gruveindustrien er dominert av bare noen få nasjoner. Det anses derfor å være en av de mest kritiske mineralvarene for USA.
Så mye som 90 prosent av manganforbruket, både i USA og globalt, står for stålindustrien. Mangan fjerner oksygen og svovel når jernmalm (en jern- og oksygenforbindelse) omdannes til jern. Det er også en viktig legering som hjelper til med å omdanne jern til stål.
Som en legering reduserer det sprøheten av stål og gir styrke. Mengden mangan som brukes per tonn stål er ganske liten, fra 6 til 9 kilo. Cirka 30 prosent av dette brukes under foredling av jernmalm, og de resterende 70 prosentene brukes som en legering i det endelige stålproduktet.
Mangan Can Color Glass: Gamle egyptere og romere brukte pyrolusitt, et mineral av mangandioksid, for å kontrollere fargen på glasset. Små tilsetninger farget glass ved å fjerne den grønngul misfarging forårsaket av jernforurensninger, mens større tilsetninger farget glasset rosa, lilla eller svart. Mangandioksid brukes fortsatt i dag som et fargestoff. Foto av Scott Jackson, USAs geologiske undersøkelse.
Andre anvendelser av mangan
Mangan brukes også som en legering med metaller som aluminium og kobber. Viktige ikke-metallurgiske bruksområder inkluderer batterikatoder, myke ferriter brukt i elektronikk, mikronæringsstoffer i gjødsel, mikronæringsstoffer i dyrefôr, vannbehandlingskjemikalier, fargestoffer til bilundermaling, murstein, frits, glass, tekstiler og fliser. Produktet "manganfiolett" brukes til farging av plast, pulverlakk, kunstnerglasur og kosmetikk.
Mangan i edelstener: En rekke edelstener inneholder betydelige mengder mangan og henter ofte fargen fra elementet. Med urviseren fra venstre: rhodochrosite (mangankarbonat), rhodonite (mangan oxide), purpurite (mangan phosphate), spessartine (mangan aluminium granat).
Mangan Pigment: En utsikt som ser ned i en krukke med pyrolusittpigment. Pulverisert pyrolusitt kan blandes med olje eller en rekke andre kjøretøyer for bruk som et permanent svart pigment.
Ørkenlakk: Svart "ørkenlakk" er et tynt belegg av manganoksid som dekker de utsatte ansiktene til noen bergarter i tørre områder. Det antas at mangankonsentrerende mikrober letter dens dannelse. Bildet over viser petroglyfer som ble produsert da indianere omhyggelig skrapte gjennom ørkenlakken for å produsere sine kunstneriske symboler. Dette området heter "Newspaper Rock" og ligger i Newspaper Rock State Park nær Monticello, Utah. Image copyright iStockphoto / Geir-Olav Lyngfjell.
Hvor kommer mangan fra?
Elementært mangan kombineres lett med oksygen, karbon og silisium for å danne en lang liste med manganmineraler. Manganmalm inneholder vanligvis 25 til 45 prosent mangan, mest i oksid (eller hydroksid) og karbonatmineraler.
Mangansk malm er utbredt, men det meste av verdensforsyningen kommer fra et lite antall mangan gruvedistrikter. De fleste manganmalmer er fra omfattende lag med manganrike sedimentære bergarter som dannet seg i gamle hav under spesielle forhold. Disse skjedde da endringer i oksidasjonstilstanden til havvann først forårsaket høye konsentrasjoner av oppløst mangan og senere utfelt forskjellige manganmineraler som ble konsentrert på havbunnen. Disse lagene finnes nå i berggrunnen til kontinenter.
Nodular Mangan Ore: Nodulær psilomelane funnet i resterende leire dannet fra forvitring av kalkstein og dolomitt i det sørlige West Virginia. Disse malm ble utvunnet under andre verdenskrig da import av manganmalm fra utenfor USA ikke var mulig.
Manganmalm
Noen manganmineraler og mineraloider regnes som "primærmalm", fordi de er rike nok på mangan til å være av malmkvalitet. Andre er “sekundærmalm.” Disse forekommer i soner der det originale manganinnholdet i sedimentene er naturlig beriket av yngre geologiske prosesser.
Nesten alle manganmalmer blir utnyttet nær gruveplassene for å forbedre mangankvaliteten før videre bearbeiding. De fleste smeltes også for å danne legeringer ferromanganese og silicomanganese. Det er disse legeringene, heller enn manganmalm i seg selv, som brukes i de fleste metallurgiske anvendelser.
Seafloor Mangan Ore: Mangan nodule samlet i 1982 fra Stillehavet. Manganknuter er ofte rike på mangan, jern, nikkel, kobber og kobolt. Knollen er omtrent fire centimeter tvers. Creative Commons-bilde av Walter Kölle.
Mangan Nodules
En ytterligere potensiell kilde til mangan er ferromangan nodules og crusts som forekommer på havbunnen i mange deler av verdens hav. Disse knollene til potetstørrelse er for øyeblikket målet for leting og forskning, hovedsakelig fokusert på det ekvatoriale Stillehavet. Hvis produksjonen av disse knollene viser seg teknisk, økonomisk og juridisk levedyktig, kan de bli en viktig kilde til mangan.
Noen forskere spekulerer i at tomter med havbunn kunne høstes, forlates brakk og deretter høstes flere tiår inn i fremtiden. Deler av verdens havbunn kan gi et bærekraftig utbytte av ferromanganmalm.
Mangangruve: Foto av Mamatwan-mangangruven i Kalahari-distriktet i Sør-Afrika. Et tykt lag med manganmalm er utvunnet fra denne gruven. Gruvebenkene følger sedimentært lagdeling av malmlegemet. Foto av William Cannon, USAs geologiske undersøkelse.
Mangansk tilbud og etterspørsel
De fleste av verdens manganmalm er produsert av noen få land som inkluderer Sør-Afrika, Australia, Kina og Gabon. Nitti prosent av påviste manganreserver er også i disse fire landene, pluss Brasil og Ukraina.
USA har ingen manganreserver, som tilfellet er for mange andre industriland, spesielt i Europa. All manganmalm som konsumeres i USA importeres fra kilder som inkluderer Gabon, Australia, Sør-Afrika og Brasil.
Selv om det er produsenter av manganferrolegering og mangankjemikalier i USA, importerer landet fremdeles store mengder manganlegeringer, kjemikalier og metall for å imøtekomme forbrukets behov.
Viktige mengder ferromanganimport er fra Sør-Afrika, Kina, Ukraina og Korea. Silicomanganese importeres fra Sør-Afrika, Georgia, Norge og Australia. Etterspørselen etter mangan følger historisk tett stålproduksjon og forventes å gjøre det i fremtiden.
Mangansk malm: Kiselaktig manganmalm dannet som en breccia i St. Clair-feilen i det sørlige West Virginia. Disse malm ble utvunnet under andre verdenskrig da import av manganmalm fra utenfor USA ikke var mulig. Kjente forekomster av mangan i USA er små og inneholder malm av lav kvalitet. De er ikke økonomiske til dagens priser.
Sikre et innenlandsk manganforsyning
Selv om verdens totale reserver er tilstrekkelige for å imøtekomme en forutsigbar etterspørsel, har det lenge vært en bekymring i USA, på grunn av sin totale import avhengighet av manganmalm, for fortsatt manganforsyning i lys av mulige politiske eller militære forstyrrelser i produksjonen eller forsyningskjeder.
Selv om det er store ressurser med mangananriket stein i USA, for det meste i Maine og Minnesota, er manganinnholdet vesentlig under manganmalm som er lett tilgjengelig fra andre deler av verden, så de er for tiden uøkonomiske for meg.
Globalt er det ingen mangel på manganmalm. Landbaserte manganforekomster domineres av det store Kalahari-mangandistriktet i Sør-Afrika, som utgjør omtrent 70 prosent av verdens kjente manganressurser (reserver pluss identifisert materiale som ennå ikke er påvist å være økonomisk). Som et resultat forventes Sør-Afrika å fortsette å spille en dominerende rolle i global manganforsyning langt fremover.
Seafloor Mangan Nodules: Fotografi av jernmanganknuter på havbunnen nord for skiven i Puerto Rico. Nodler er omtrent 2-4 centimeter i diameter. Vanndybde er 5339 meter. United States Geological Survey image.
Havbunn Mangan Mining
Skulle gruvedrift på havbunnen bli økonomiske, kan kildene til manganmalm skifte betydelig fra land til hav. Den anslåtte manganknollen ressursen dverger landbaserte ressurser og kan diversifisere mangan kilder over hele verden. Mye av ressursen er i internasjonale farvann. Betydelige manganressurser på havbunnen forekommer også innenfor U.S. Exclusive Economic Zone og er helt under USAs jurisdiksjon.