Innehåll
- Vad är mangan?
- Vad är stål tillverkat av?
- Andra användningar av mangan
- Var kommer mangan ifrån?
- Manganmalmer
- Mangan Nodules
- Mangansk tillgång och efterfrågan
- Att säkerställa ett inhemskt manganskort
- Havsbotten Mangan Mining
Mangan: Mangan har ett atomnummer 25 och en kemisk symbol för Mn.
Vad är mangan?
Mangan är ett silvermetalliskt element med ett atomnummer 25 och en kemisk symbol för Mn. Det finns inte som ett element i naturen. Det förekommer i många mineraler som manganit, purpurite, rhodonite, rhodochrosite och pyrolusite. Det finns också i många mineraloider som psilomelane och wad.
Stålkvarnar använder mangan: Den viktigaste användningen av mangan är vid tillverkning av stål. Mangan ger stålets styrka och hårdhet. Utan mangan skulle stålet som används för att göra rustningsplatta, krossar och slagverktyg inte vara lika hållbart. Bild copyright / Huyangshu.
Vad är stål tillverkat av?
Många svarar korrekt att stål är gjord av järn. Mycket färre vet att det också är tillverkat av mangan. Även om mängden mangan som används för att tillverka massor av stål är liten är det lika viktigt som järn att producera denna grundläggande byggsten i moderna samhällen.
Sätt i enklaste termer - du kan inte göra stål utan mangan. Den inhemska konsumtionen av mangan är cirka 500 000 ton varje år, främst av stålindustrin. USA är helt beroende av import för denna mängd mangan.
Mangan utgör ungefär 0,1 procent av jordskorpan, vilket gör den till det 12: e rikaste elementet. Dess tidiga användning var främst i pigment och oxidanter i kemiska processer. Mangans betydelse för mänskliga samhällen exploderade med utvecklingen av modern ståltillverkningsteknologi på 1860-talet. Mangan är väsentlig och ersättlig i stålindustrin, och dess globala gruvindustrin domineras av några få nationer. Det anses därför vara en av de mest kritiska mineralvarorna för USA.
Så mycket som 90 procent av manganförbrukningen, både i USA och globalt, står för stålindustrin. Mangan avlägsnar syre och svavel när järnmalm (en järn- och syreförening) omvandlas till järn. Det är också en viktig legering som hjälper till att konvertera järn till stål.
Som en legering minskar det sprödheten hos stål och ger styrka. Mängden använt mangan per ton stål är ganska liten, från 6 till 9 kg. Cirka 30 procent av det används under förädling av järnmalm, och de återstående 70 procenten används som en legering i den slutliga stålprodukten.
Mangan kan färgglas: Forntida egyptier och romare använde pyrolusit, ett mineral av mangandioxid, för att kontrollera färgen på glas. Små tillsatser avfärgade glas genom att ta bort den gröngul missfärgning orsakad av järnföroreningar, medan större tillsatser färgade glaset rosa, lila eller svart. Mangandioxid används fortfarande idag som färgämne. Foto av Scott Jackson, USA: s geologiska undersökning.
Andra användningar av mangan
Mangan används också som en legering med metaller som aluminium och koppar. Viktiga icke-metallurgiska användningar inkluderar batterikatoder, mjuka ferriter som används i elektronik, mikronäringsämnen i gödselmedel, mikronäringsämnen i djurfoder, kemikalier för vattenbehandling, färgämnen för bilunderlägg, tegel, friter, glas, textilier och brickor. Produkten "manganfiolett" används för färgning av plast, pulverlackering, konstglasglas och kosmetika.
Mangan i ädelstenar: Ett antal ädelstenar innehåller betydande mängder mangan och härleder ofta deras färg från elementet. Medurs uppifrån till vänster: rodokrosit (mangankarbonat), rodod (manganoxid), purpurit (manganfosfat), spessartin (manganaluminiumgranat).
Manganpigment: En sikt som ser ner i en burk med pyrolusitpigment. Pulveriserad pyrolusit kan blandas med olja eller en mängd andra fordon för användning som ett permanent svartpigment.
Ökenlack: Svart "ökenlack" är en tunn beläggning av manganoxid som täcker de utsatta ytorna på vissa stenar i torra områden. Man tror att mangankoncentrerande mikrober underlättar dess bildning. Bildet ovan visar petroglyfer producerade när indianer försiktigt skrapade genom ökenlack för att producera sina konstnärliga symboler. Det här området kallas "Newspaper Rock" och ligger i Newspaper Rock State Park nära Monticello, Utah. Bild copyright / Geir-Olav Lyngfjell.
Var kommer mangan ifrån?
Elementärt mangan kombineras lätt med syre, kol och kisel för att bilda en lång lista med manganmineraler. Manganmalmer innehåller vanligtvis 25 till 45 procent mangan, mestadels i oxid (eller hydroxid) och karbonatmineraler.
Manganmalm är utbredd, men det mesta av världens tillgång kommer från ett litet antal mangandbrytningsdistrikt. De flesta manganmalmer kommer från omfattande lager av manganrika sedimentära bergarter som bildades i forntida hav under specialiserade förhållanden. Dessa inträffade när förändringar i oxidationstillståndet för havsvatten först orsakade höga koncentrationer av upplöst mangan och senare fällde ut olika manganmineraler som koncentrerades på havsbotten. Dessa lager finns nu inom kontinenterna.
Nodular Mangan Ore: Nodulär psilomelane som finns i kvarvarande leror bildad av väderbeständigheten av kalksten och dolomit i södra Väst Virginia. Dessa malmer bryts under andra världskriget när import av mangmalmer från utanför USA inte var möjlig.
Manganmalmer
Vissa manganmineraler och mineraloider betraktas som ”primärmalm” eftersom de är tillräckligt rika på mangan för att vara av malmkvalitet. Andra är "sekundärmalm." Dessa förekommer i zoner där det ursprungliga manganinnehållet i sedimenten har naturligt berikats av yngre geologiska processer.
Nästan alla manganmalmer utnyttjas nära gruvplatserna för att förbättra mangankvaliteten innan vidare bearbetning. De flesta smälts också för att bilda legeringarna ferromangan och silikomangan. Det är dessa legeringar snarare än själva manganmalmen som används i de flesta metallurgiska tillämpningar.
Seafloor manganmalm: Mangansk nodule samlades 1982 från Stilla havet. Manganknölar är ofta rika på mangan, järn, nickel, koppar och kobolt. Knollen är ungefär fyra tum. Creative Commons-bild av Walter Kölle.
Mangan Nodules
En ytterligare potentiell källa till mangan är ferromangan nodulerna och skorpor som förekommer på havsbotten i många delar av världens hav. Dessa knölar med bönor till potatisstorlekar är för närvarande målet för utforskning och forskning, främst inriktade på Ekvatoriala Stilla havet. Om framställning av dessa knölar visar sig tekniskt, ekonomiskt och lagligt genomförbart, kan de bli en viktig källa till mangan.
Vissa forskare spekulerar i att tomter med havsbotten skulle kunna skördas, lämnas braka och sedan skördas igen decennier in i framtiden. Delar av världens havsbotten kan ge ett hållbart utbyte av ferromanganmalm.
Mangangruva: Foto av Mamatwan mangangruvan i Kalahari-distriktet i Sydafrika. Ett tjockt lager manganmalm utvinns från denna gruva med öppen grop. Gruvbänkarna följer malmkroppens sedimentära lager. Foto av William Cannon, USA: s geologiska undersökning.
Mangansk tillgång och efterfrågan
De flesta av världens manganmalm produceras av några få länder som inkluderar Sydafrika, Australien, Kina och Gabon. Nittio procent av beprövade manganreserver finns också i dessa fyra länder, plus Brasilien och Ukraina.
Förenta staterna har inga manganreserver, som är fallet för många andra industriländer, särskilt i Europa. All manganmalm som konsumeras i USA importeras från källor som inkluderar Gabon, Australien, Sydafrika och Brasilien.
Även om det finns producenter av manganferrolegering och mangankemikalier i USA importerar landet fortfarande stora mängder manganlegeringar, kemikalier och metall för att tillgodose sina konsumtionsbehov.
Viktiga mängder ferromangansk import kommer från Sydafrika, Kina, Ukraina och Korea. Silicomanganese importeras från Sydafrika, Georgien, Norge och Australien. Efterfrågan på mangan följer historiskt noggrant stålproduktionen och förväntas göra det i framtiden.
Mangansk malm: Kiselhaltig manganmalm bildad som en breccia inom St. Clair-felet i södra Väst-Virginia. Dessa malmer bryts under andra världskriget när import av mangmalmer från utanför USA inte var möjlig. Kända depositioner av mangan i USA är små och innehåller malm av låg kvalitet. De är inte ekonomiska till nuvarande priser.
Att säkerställa ett inhemskt manganskort
Även om de totala reserverna i världen är tillräckliga för att möta den förutsebara efterfrågan, har det länge varit en oro i USA på grund av dess totala importberoende för manganmalm för en fortsatt mangantillförsel mot bakgrund av eventuella politiska eller militära störningar i produktionen eller leveranskedjor.
Även om det finns stora resurser med manganberikad sten i USA, mestadels i Maine och Minnesota, är deras manganinnehåll väsentligt under manganmalmer som är lätt tillgängliga från andra delar av världen, så de är för närvarande oekonomiska att bryta.
Globalt finns det ingen brist på manganmalm. Landbaserade manganavlagringar domineras av det stora Kalahari mangandistriktet i Sydafrika, som står för ungefär 70 procent av kända manganresurser i världen (reserver plus identifierat material som ännu inte har visat sig vara ekonomiskt). Som ett resultat förväntas Sydafrika fortsätta att spela en dominerande roll i den globala manganförsörjningen långt framöver.
Seafloor Mangan Nodules: Fotografi av järn-manganknölar på havsbotten norr om Puerto Rico-diken. Nodulerna är cirka 2-4 centimeter i diameter. Vattendjupet är 5339 meter. United States Geological Survey image.
Havsbotten Mangan Mining
Om gruvdrift på djuphavsbottnen blir ekonomisk, kan källorna till manganmalm skiftas avsevärt från land till hav. De uppskattade manganknöl resursen dvärgar landbaserade resurser och kan kraftigt diversifiera mangan källor över hela världen. Mycket av resursen finns i internationella vatten. Betydande manganresurser på havsbotten förekommer också inom U.S. Exclusive Economic Zone och omfattas helt av Förenta staternas jurisdiktion.