امام صادق (ع) : خدا بنده اش را بواسطه شدت محبتي كه نسبت به فرزند خود دارد ،مورد مرحمت قرار مي دهد

منگنز از كلمه لاتين Magnes (Magnet)گرفته شده است كه به خواص مغناطيسي پيرولوزيت (كانه اصلي منگنز) اشاره مي كند.

منگنز فلزي است خاكستري مايل به صورتي با وزن مخصوص 4/7 كه دماي ذوب آن به 1245 درجه سانتي گراد مي رسد . اين عنصر در طبيعت به صورت خالص تشكيل نمي شود و بيشتر به صورت اكسيد ، كربنات و سيليكات وجود دارد. نماد اين عنصر Mn بوده و با عدد اتمي 25 مي باشد .

منگنز از نظر فراواني، دوازدهمين عنصر پوسته زمين است. كلارك منگنز در طبيعت 1/0% و در سنگ هاي مافيك و اولترامافيك تا 5/1% مي رسد.

منگنز در بسياري از كانيهاي موجود در پوسته زمين وجود دارد و علارغم اين كه بيش از 300 كاني حاوي منگنز شناسايي شده اند اما تعداد كانيهاي منگنزدار داراي ارزش اقتصادي كمتر از 12 مي باشد و شامل :

پيرولوزيت، پسيلوملان، براونيت، منگانيت و رودوكروزيت اكثراً در كانسارهاي رسوبي يا تجزيه اي يافت مي شوند.

منگنز به دلايل اقتصادي و داشتن خصوصيات فيزيكي- شيميايي خاص به عنوان يكي از فلزات استراتژيك مورد استفاده در صنايع فولاد و ذوب آهن، توليد فروآلياژ ، باتري سازي و . . . مطرح شده است.

صنعت فولاد درحدود 90 % مصرف جهاني منگنز را به خود اختصاص داده است و سنگ منگنز عمدتاً براي توليد فرومنگنز، چدن و فولاد به مصرف مي رسد . علاوه بر مصارف متالورژيكي ، منگنز كاربردهاي غير متالورژيكي متعددي نيز دارد كه عبارتند از دي اكسيد طبيعي يا مصنوعي در باتريهاي خشك و شيميايي، سولفات و اكسي سولفات هاي منگنز در خوراك دام و افزودني هاي كودهاي گياهي در كشاورزي، پرمنگنات ( به عنوان اكسيد كننده) ، صنايع كبريت سازي ، سراميك ، شيشه و آجر، الكترود جوشكاري ، فروسيليكومنگنز ، توليد فريت‌ها، تصفيه آب، هيدرومتالوژي، افزودنيهاي سوخت و ساير كاربردهاي فرعي.

توليد فولاد و آلياژ:

مهمترين كاربرد منگنز در صنعت، تهيه آلياژهاي آهن و به عنوان ماده اساسي براي توليد چدن و فولاد مي باشد.منگنز بيشترين كاربرد را در توليد فولاد(فولادهاي كربن دار،مقاوم كم آلياژ HSLA،ضدزنگ ابزارآلات)،آلياژهاي غيرفولادي( آلياژهاي غيرآهني،فروآلياژهاوچدن)دارد. فولا بخصوص فولادهاي كربن دار بخش اصلي بازار منگنز را به خود را اختصاص مي‌دهد.

ميزان مصرف جهاني منگنز موجود در فرو آلياژها و به عنوان فلز در سال 1998 برابر 5 تن ميليون بوده است. تقاضا براي منگنز در توليد آهن و فولاد در حدود 88 درصد كل تقاضا را تشكيل مي‌دهد كه برابر 4/4 ميليون تن در سال است.

فولاد خام، محصول پايه اي است كه انواع فولادهاي كربن دار، ضد زنگ و مقاوم كم آلياژ (HLSA) از آن توليد مي‌شود. منگنز در اكثر فولادها حضور دارد. و مقدار آن معمولا در حدود 1% وزني است. در فولادهاي ضد زنگ درصد منگنز تا 2 درصد است،‌با اين وجود در بعضي از انواع خاص فولادها ممكن است تا 19 درصد افزايش يابد. برآورد ميزان واقعي منگنز مورد نياز در صنعت فولاد به دليل گستردگي انواع و متغير بودن ميزان منگنز مصرفي در هر نوع خاص فولاد مشكل است. با اين وجود فولادهاي كربن دار با در حدود 6/1 درصد منگنز در تركيب خود،اصلي ترين نوع فولاد و بزرگترين بازار منگنز هستند.

در حدود 95 – 90% از توليد جهاني ماده معدني منگنز در صنايع متالوژيكي توليد فولادي معمولي، ريخته گري ها و ساخت فرو آلياژهاي مختلف به كار مي رود و عرضه و تقاضاي اين فلز نيز به عرضه و تقاضاي فولاد و فروآلياژ بستگي زيادي دارد.

اگر چه منگنز ارزان ترين فلز مورد استفاده در ساخت فروآلياژها ماسيوسولفيد مي باشد، دلايل مهمتري نيز در كاربردهاي وسيع آن در صنايع وابسته به آهن و فولاد وجود دارد. در سال 1856 ميلادي توسعه فرآيند فولاد سازي بسمر سبب رونق اقتصادي منگنز گرديد، بعدها رابرت هادفيلد موفق به كشف مزاياي فولادهاي با محتواي منگنزي بالا شد و امروزه نوعي فولاد با محتواي منگنز بالا فولاد هادفيلد شهرت دارد.

مقدار منگنز در فولاد به طور ميانگين 7/0 % ( و در بسياري از انواع فولادها 5%) مي باشد وليكن انواع فولاد منگنزي كه در حدود 14 – 10% منگنز دارند، به فولادهاي هادفيلد Hadfield steels معروفند. اين گونه فولاد ها به مقدار ناچيزي توليد مي شوند.

امروزه منگنز به صورت كانسنگ و يا به صورت فروآلياژهاي مختلف در فولاد سازي به كار مي رود كه در اين زمينه نقش هاي عمده منگنز عبارت خواهد بود از:

1-احيا كننده و تميز كننده در فولاد مذاب

1.به منظور حذف گوگرد كه با تركيب شدن با گوگرد و بهبود خواص فولاد مورد نظرو كنترل ساختار سولفيدهاي موجود در فولاد (گوگرد زدايي)همراه است . در واقع گوگرد و عناصر مزاحم را به خود جذب نموده و آنها را وارد سرباره مي كند .

ايفاي نقش به عنوان يكي از اجزاي آلياژي براي افزايش مقاومت، افزايش سختي و كاهش شكنندگي ورفتار حرارتي فولادها.

فروآلياژهاي منگنز براي جدا كردن گوگرد و اكسيژن زائد در كوره فولاد سازي به كار مي روند زيرا غلظت زياد گوگرد در فولاد، همگني آن را كاهش داده، باعث سهولت شكست آن مي گردد. لذا منگنز با گوگرد تركيب مي شود تا سولفيد منگنز موجود در سرباره را تشكيل دهد.

در صنعت فولاد، منگنز در اشكال مختلف كانسنگ و فروآلياژهاي فرو منگنز، اسپيگل ايزن-سيليكو منگنز و سيليكو اسپيگل- ايزن استفاده مي شود.

كانسنگ هاي منگنز مورد استفاده داراي عيار منگنز 55-38% مي باشند، گرچه در مواردي سنگ هاي با عيار 30% نيز به كار مي روند. از آنجا كه عيار منگنز 48% براي توليد فرومنگنز مورد نياز مي باشند. اين عيار به عنوان مبناي قيمت گذاري كانسنگ هاي منگنز فرض شده است.

اين كانسنگ داراي تركيب شيميايي زير مي باشد و به كانسنگ متالوژيكي منگنز معروفند.

Cu+pb+2n<0/3% ، p<0/19% ، As<0/18% ، Al2 O3 + Sio2 <11% ،

Al2o3 <7% , Fe<4%

منگنزاساساً براي كنترل ناخالصي هاي اكسيژن و سولفور در توليد فولاد به كار مي رود و باعث افزايش پايداري، سختي و استحكام فولاد مي شود.

منگنز در پوشش هاي مقاوم مانند ريل هاي راه آهن و تجهيزات معدني استفاده مي شود. اين فلز يك سازنده مهم در تركيب آلياژهاي غير آهني به ويژه آلياژ آلومينيوم مي باشد.

آلياژهاي مسي با افزوده شدن مقدار ناچيزي Mn پايدارتر مي شوند كه در اين صورت برنزهاي منگنز نام دارند و همچنين در آلياژهاي مس براي اكسيدزايي نيز از منگنز استفاده مي شود.

آلياژهاي مس، منگنز و نيكل به عنوان آلياژهاي مقاوم الكتريكي به كار مي روند و 10 % منگنز دارند و برخي آلياژها با منگنز بيشتر، داراي ضريب انبساط گرمايي بالايي هستند كه در ساختمان ترموستات به كار مي روند. انواع مختلف منگنز براي ساخت پوشش هاي ميله جوشكاري مصرف مي شوند.

در توليد آهن خام، منگنز به شكل سنگ خام و يا كلوخه ( سينترشده ) به كوره وارد مي‌شود. در توليد فولاد، منگنز به شكل كانسنگ، كنسانتره، فرو آلياژ و يا فلز خالص در خلال و يا در مرحله نهايي فرايند توليد مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

افزودن منگنز در فرايند توليد آهن خام تا حد يك درصد، علاوه بر بهبود خواص فيزيكي آهن خام به دليل حذف گوگرد، باعث افزايش راندمان در مرحله بعدي توليد فولاد، كاهش مصرف كمك ذوب‌ها و افزايش عمر مصالح نسوز كوره مي‌شود. نقش منگنز در زودودن گوگرد به اين صورت است كه تركيب منگنز و گوگرد موجود در سنگ آهن توليد سولفيد منگنز مي‌كند كه به راحتي توسط سرباره از كوره خارج شود. بعلاوه سولفيد منگنز ـ آهن كه در تركيب آهن باقي مي‌ماند به مراتب اثرات مضر كمتري از سولفيد آهن دارد. نحوه و تا حدودي ميزان افزودن منگنز بستگي به فناوري استفاده شده در توليد آهن و فولاد دارد. يكي از روشهاي معمول افزودن مستقيم سنگ آهن منگنزدار، سنگ منگنز كم عيار آهن دار و يا سرباره‌هاي منگنزدار برگشتي به كوره بلند است.

ميزان مصرف منگنز در فرايند فولاد توليد آهن خام وفولاد، بستگي به موارد زير دارد :

ـ ميزان فسفر موجود در آهن خام

ـ ميزان گوگرد و درصد منگنز موجود در سنگ آهن ?

ـ‌راندمان فرآيند گوگرد زدايي

ـ عيار منگنز در كانسنگ منگنز

ـ مقدار منگنز در سرباره ??

نوشته شده توسط سيد علي اشرفي در ساعت | لینک ثابت |