NộI Dung
- Mangan là gì?
- Thép làm từ gì?
- Công dụng khác của Mangan
- Mangan đến từ đâu?
- Quặng mangan
- Nốt mangan
- Cung và cầu Mangan
- Đảm bảo nguồn cung Mangan trong nước
- Khai thác đáy biển
Mangan: Mangan có số nguyên tử là 25 và ký hiệu hóa học là Mn.
Mangan là gì?
Mangan là một nguyên tố kim loại bạc có số nguyên tử là 25 và ký hiệu hóa học là Mn. Nó không được tìm thấy như là một yếu tố trong tự nhiên. Nó xảy ra trong nhiều khoáng sản như manganite, purpurite, rhodonite, rhodochrosite và pyrolusite. Nó cũng được tìm thấy trong nhiều loại khoáng chất như psilomelane và wad.
Nhà máy thép sử dụng Mangan: Việc sử dụng mangan quan trọng nhất là trong sản xuất thép. Mangan cho cường độ và độ cứng của thép. Không có mangan, thép được sử dụng để chế tạo tấm giáp, hàm máy nghiền và các công cụ tác động sẽ không bền bằng. Bản quyền hình ảnh iStockphoto / Huyangshu.
Thép làm từ gì?
Nhiều người sẽ trả lời chính xác rằng thép được làm bằng sắt. Ít người biết rằng nó cũng được làm từ mangan. Mặc dù lượng mangan được sử dụng để tạo ra một tấn thép là nhỏ, nhưng nó cũng cần thiết như sắt để sản xuất khối xây dựng cơ bản này của các xã hội hiện đại.
Nói một cách đơn giản nhất - bạn có thể làm thép mà không cần mangan. Tiêu thụ mangan trong nước là khoảng 500.000 tấn mỗi năm, chủ yếu là do ngành thép. Hoa Kỳ hoàn toàn phụ thuộc vào nhập khẩu cho lượng mangan này.
Mangan chiếm khoảng 0,1 phần trăm lớp vỏ Trái đất, khiến nó trở thành nguyên tố phổ biến thứ 12. Việc sử dụng sớm của nó chủ yếu là trong các sắc tố và chất oxy hóa trong các quá trình hóa học. Tầm quan trọng của mangan đối với xã hội loài người bùng nổ với sự phát triển của công nghệ luyện thép hiện đại vào những năm 1860. Mangan là thiết yếu và không thể thay thế trong sản xuất thép, và ngành công nghiệp khai thác toàn cầu của nó bị chi phối bởi chỉ một số quốc gia. Do đó, nó được coi là một trong những mặt hàng khoáng sản quan trọng nhất đối với Hoa Kỳ.
Có đến 90 phần trăm tiêu thụ mangan, cả ở Hoa Kỳ và toàn cầu, được tính bởi ngành thép. Mangan loại bỏ oxy và lưu huỳnh khi quặng sắt (một hợp chất sắt và oxy) được chuyển đổi thành sắt. Nó cũng là một hợp kim thiết yếu giúp chuyển đổi sắt thành thép.
Là một hợp kim, nó làm giảm độ giòn của thép và tăng cường độ. Lượng mangan sử dụng trên mỗi tấn thép khá nhỏ, dao động từ 6 đến 9 kg. Khoảng 30% trong số đó được sử dụng trong quá trình tinh luyện quặng sắt và 70% còn lại được sử dụng làm hợp kim trong sản phẩm thép cuối cùng.
Mangan Can màu thủy tinh: Người Ai Cập và La Mã cổ đại đã sử dụng pyrolusite, một khoáng chất của mangan dioxide, để kiểm soát màu sắc của thủy tinh. Bổ sung nhỏ thủy tinh khử màu bằng cách loại bỏ sự đổi màu vàng lục do tạp chất sắt, trong khi bổ sung lớn hơn tô màu thủy tinh màu hồng, tím hoặc đen. Mangan dioxide vẫn được sử dụng ngày nay như một chất màu. Ảnh của Scott Jackson, Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ.
Công dụng khác của Mangan
Mangan cũng được sử dụng làm hợp kim với các kim loại như nhôm và đồng. Các ứng dụng phi kim loại quan trọng bao gồm catốt pin, ferrites mềm được sử dụng trong điện tử, vi chất dinh dưỡng trong phân bón, vi chất dinh dưỡng trong thức ăn chăn nuôi, hóa chất xử lý nước, chất tạo màu cho ô tô, gạch, frits, thủy tinh, dệt may và gạch. Sản phẩm này mangan violet màu tím được sử dụng để tạo màu cho nhựa, sơn bột, men nghệ sĩ và mỹ phẩm.
Mangan trong đá quý: Một số đá quý chứa lượng mangan đáng kể và thường lấy màu của chúng từ nguyên tố này. Theo chiều kim đồng hồ từ trên cùng bên trái: rhodochrosite (mangan carbonate), rhodonite (mangan oxit), purpurite (mangan phosphate), spessartine (garnet nhôm mangan).
Sắc tố mangan: Một cái nhìn nhìn xuống một lọ sắc tố pyrolusite. Pyrolusite dạng bột có thể được trộn với dầu hoặc nhiều loại phương tiện khác để sử dụng như một sắc tố đen vĩnh viễn.
Sa mạc Varnish: "Véc ni sa mạc" màu đen là một lớp phủ oxit mangan mỏng bao phủ các mặt tiếp xúc của một số tảng đá ở khu vực khô cằn. Người ta tin rằng các vi khuẩn tập trung mangan tạo điều kiện cho sự hình thành của nó. Bức ảnh trên cho thấy những bức tranh khắc họa được tạo ra khi người Mỹ bản địa cẩn thận quét qua vecni sa mạc để tạo ra các biểu tượng nghệ thuật của họ. Outcrop này được gọi là "Báo Rock" và nằm trong Công viên báo chí Rock gần Monticello, Utah. Bản quyền hình ảnh iStockphoto / Geir-Olav Lyngfjell.
Mangan đến từ đâu?
Mangan nguyên tố dễ dàng kết hợp với oxy, carbon và silicon để tạo thành một danh sách dài các khoáng chất mangan. Quặng mangan thường chứa 25 đến 45 phần trăm mangan, chủ yếu là các oxit (hoặc hydroxit) và khoáng chất cacbonat.
Quặng mangan rất phổ biến, nhưng phần lớn nguồn cung cấp trên thế giới là từ một số ít các quận khai thác mangan. Hầu hết quặng mangan là từ các lớp đá trầm tích giàu mangan hình thành trong các đại dương cổ đại trong các điều kiện chuyên biệt. Những điều này xảy ra khi những thay đổi trong trạng thái oxy hóa của nước biển trước tiên gây ra nồng độ mangan hòa tan cao và sau đó kết tủa các khoáng chất mangan khác nhau tập trung dưới đáy biển. Những lớp này hiện được tìm thấy trong nền tảng của các lục địa.
Quặng Mangan dạng nút: Nodular psilomelane được tìm thấy trong đất sét còn lại được hình thành từ sự phong hóa của đá vôi và đôlômit ở phía nam Tây Virginia. Những quặng này được khai thác trong Thế chiến II khi việc nhập khẩu quặng mangan từ bên ngoài Hoa Kỳ là không thể.
Quặng mangan
Một số khoáng chất mangan và khoáng chất được coi là quặng nguyên chất, vì vì chúng đủ giàu mangan để thuộc loại quặng. Các loại khác là quặng thứ cấp của Nhật.
Gần như tất cả các quặng mangan được hưởng lợi gần các khu vực mỏ để cải thiện cấp mangan trước khi chế biến thêm. Hầu hết cũng được nấu chảy để tạo thành hợp kim ferromanganese và silicomanganese. Đó là những hợp kim, chứ không phải là quặng mangan, được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng luyện kim.
Quặng mangan đáy biển: Hạch mangan thu thập năm 1982 từ Thái Bình Dương. Các nốt mangan thường rất giàu mangan, sắt, niken, đồng và coban. Các nốt sần dài khoảng bốn inch. Hình ảnh Creative Commons của Walter Kölle.
Nốt mangan
Một nguồn mangan tiềm năng bổ sung là các nốt sần và lớp vỏ ferromanganese xuất hiện dưới đáy biển ở nhiều nơi trên đại dương thế giới. Những nốt sần từ hạt đậu đến khoai tây này hiện đang là mục tiêu của thăm dò và nghiên cứu, chủ yếu tập trung vào vùng xích đạo Thái Bình Dương. Nếu việc sản xuất các nốt này chứng tỏ về mặt kỹ thuật, kinh tế và khả thi về mặt pháp lý, chúng có thể trở thành một nguồn mangan chính.
Một số nhà nghiên cứu suy đoán rằng các mảnh đất đáy biển có thể được thu hoạch, bỏ hoang, sau đó thu hoạch lại trong nhiều thập kỷ trong tương lai. Các bộ phận của đáy biển thế giới có thể tạo ra sản lượng bền vững của quặng ferromanganese.
Mỏ mangan: Hình ảnh mỏ mangan Mamatwan ở quận Kalahari của Nam Phi. Một lớp quặng mangan dày được khai thác từ mỏ lộ thiên này. Các băng ghế mỏ theo lớp phân lớp trầm tích của thân quặng. Ảnh của William Cannon, Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ.
Cung và cầu Mangan
Hầu hết quặng mangan trên thế giới được sản xuất bởi một số quốc gia bao gồm Nam Phi, Úc, Trung Quốc và Gabon. 90% trữ lượng mangan đã được chứng minh cũng ở bốn quốc gia này, cộng với Brazil và Ukraine.
Hoa Kỳ không có dự trữ mangan, như trường hợp của nhiều nước công nghiệp khác, đặc biệt là ở châu Âu. Tất cả quặng mangan tiêu thụ ở Hoa Kỳ được nhập khẩu từ các nguồn bao gồm Gabon, Úc, Nam Phi và Brazil.
Mặc dù có các nhà sản xuất hóa chất mangan ferroalloy và mangan ở Hoa Kỳ, nước này vẫn nhập khẩu một lượng lớn hợp kim mangan, hóa chất và kim loại để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng.
Số lượng quan trọng của hàng nhập khẩu ferromanganese là từ Nam Phi, Trung Quốc, Ukraine và Hàn Quốc. Silicomanganese được nhập khẩu từ Nam Phi, Georgia, Na Uy và Úc. Nhu cầu về mangan trong lịch sử theo sát sản xuất thép và dự kiến sẽ làm như vậy trong tương lai.
Quặng mangan: Quặng mangan silic hình thành như một breccia trong St. Clair Fault ở miền nam Tây Virginia. Những quặng này được khai thác trong Thế chiến II khi việc nhập khẩu quặng mangan từ bên ngoài Hoa Kỳ là không thể. Tiền gửi mangan của Hoa Kỳ được biết đến là nhỏ và chứa quặng chất lượng thấp. Họ không kinh tế ở mức giá hiện tại.
Đảm bảo nguồn cung Mangan trong nước
Mặc dù tổng trữ lượng của thế giới là đủ để đáp ứng nhu cầu có thể thấy trước, nhưng từ lâu đã có một mối lo ngại ở Hoa Kỳ, bởi vì tổng phụ thuộc nhập khẩu quặng mangan, vì nguồn cung mangan liên tục do sự gián đoạn sản xuất chính trị hoặc quân sự có thể xảy ra hoặc chuỗi cung ứng.
Mặc dù có nhiều nguồn đá giàu mangan ở Hoa Kỳ, chủ yếu ở Maine và Minnesota, nhưng hàm lượng mangan của chúng thấp hơn nhiều so với quặng mangan có sẵn từ các nơi khác trên thế giới, vì vậy chúng hiện không kinh tế đối với tôi.
Trên toàn cầu, không thiếu quặng mangan. Tiền gửi mangan trên đất liền bị chi phối bởi quận mangan Kalahari lớn của Nam Phi, chiếm khoảng 70% nguồn tài nguyên mangan được biết đến trên thế giới (trữ lượng cộng với nguyên liệu được xác định chưa được chứng minh là kinh tế). Do đó, Nam Phi dự kiến sẽ tiếp tục đóng vai trò chi phối trong việc cung cấp mangan toàn cầu trong tương lai.
Các nốt mangan đáy biển: Hình ảnh các nốt sần sắt-mangan dưới đáy biển phía bắc rãnh Puerto Rico. Hạch có đường kính khoảng 2-4 cm. Độ sâu của nước là 5339 mét. Hình ảnh khảo sát địa chất Hoa Kỳ.
Khai thác đáy biển
Nếu khai thác dưới đáy biển sâu trở thành kinh tế, các nguồn quặng mangan có thể chuyển đáng kể từ đất liền sang đại dương. Các tài nguyên nốt mangan ước tính lùn tài nguyên trên đất liền và có thể đa dạng hóa rất nhiều nguồn mangan trên toàn thế giới. Phần lớn tài nguyên là trong vùng biển quốc tế. Tài nguyên mangan dưới đáy biển đáng kể cũng xảy ra trong Vùng đặc quyền kinh tế của Hoa Kỳ và hoàn toàn thuộc thẩm quyền của Hoa Kỳ.