Le manganèse est un élément clé de la production d' acier . Bien que classifié comme métal mineur, la quantité de manganèse produite dans le monde chaque année ne dépend que du fer , de l' aluminium , du cuivre et du zinc .
Propriétés:
- Symbole atomique: Mn
- Numéro atomique: 25
- Catégorie de l'élément: Transition Metal
- Densité: 7,21 g / cm³
- Point de fusion: 1274 ° C (2274,8 ° F)
- Point d'ébullition: 2061 ° C (3741.8 ° F)
- Mohs Dureté: 6
Caractéristiques:
Le manganèse est un métal extrêmement grisonnant et dur, gris argenté.
Le douzième élément le plus abondant dans la croûte terrestre, le manganèse augmente la résistance, la dureté et la résistance à l'usure lorsqu'il est allié à l'acier.
C'est la capacité du manganèse à se combiner facilement avec le soufre et l'oxygène, ce qui le rend critique dans la production d'acier. La propension du manganèse à s'oxyder aide à éliminer les impuretés de l'oxygène, tout en améliorant la maniabilité de l'acier à haute température en combinant avec le soufre pour former un sulfure à point de fusion élevé.
Histoire:
L'utilisation de composés de manganèse remonte à plus de 17 000 ans. Les anciennes peintures rupestres, y compris celles de Lascaux France, tirent leur couleur du dioxyde de manganèse. Le métal de manganèse, cependant, n'a été isolé qu'en 1774 par Johan Gottlieb Gahn, trois ans après que son collègue Carl Wilhelm Scheele l'ait identifié comme un élément unique.
Le développement le plus important du manganèse remonte à près de 100 ans, lorsque Sir Henry Bessemer, suivant les conseils de Robert Forester Mushet, ajouta en 1860 du manganèse à son processus de production d'acier pour éliminer le soufre et l'oxygène.
Il a augmenté la malléabilité du produit fini, lui permettant d'être roulé et forgé à des températures élevées.
En 1882, Sir Robert Hadfield a allié le manganèse avec de l'acier au carbone, produisant le premier alliage d' acier, connu aujourd'hui sous le nom d'acier Hadfield.
Production:
Le manganèse est principalement produit à partir de la pyrolusite minérale (MnO 2 ), qui contient en moyenne plus de 50% de manganèse.
Pour l'utilisation dans l'industrie sidérurgique, le manganèse est transformé en alliages de métal, le silicomanganèse et le ferromanganèse. Selon l'International Manganese Institute, 11,7 millions de tonnes d'alliages de manganèse ont été fabriqués en 2009. Sur ce total, le silicomanganèse a représenté 7,4 millions de tonnes et le ferromanganèse, 4,3 millions de tonnes métriques.
Le ferromanganèse, qui contient 74-82% de manganèse, est produit et classifié comme étant riche en carbone (> 1,5% de carbone), moyennement carboné (1,0-1,5% de carbone) ou pauvre en carbone (<1% de carbone). Tous les trois sont formés par la fusion de dioxyde de manganèse, d'oxyde de fer et de charbon (coke) dans une explosion ou, plus souvent, un four à arc électrique. La chaleur intense fournie par le four conduit à une réduction carbothermique des trois ingrédients, aboutissant au ferromanganèse.
Le silicomanganèse, qui contient 65-68% de silicium , 14-21% de manganèse et environ 2% de carbone, est extrait des scories créées lors de la production de ferromanganèse à haute teneur en carbone ou directement à partir de minerai de manganèse. En fondant du minerai de manganèse avec du coke et du quartz à des températures très élevées, l'oxygène est éliminé tandis que le quartz se transforme en silicium, laissant du silicomanganèse.
Le manganèse électrolytique, avec des puretés comprises entre 93 et 98%, est fabriqué par lixiviation du minerai de manganèse avec de l'acide sulfurique.
L'ammoniac et le sulfure d'hydrogène sont ensuite utilisés pour précipiter les impuretés indésirables, y compris le fer, l'aluminium, l'arsenic, le zinc, le plomb , le cobalt et le molybdène . La solution purifiée est ensuite introduite dans une cellule électrolytique et, par un processus d'extraction électrolytique, crée une fine couche de manganèse métallique sur la cathode.
La Chine est à la fois le plus grand producteur de minerai de manganèse, représentant environ 22% du manganèse extrait en 2009 et le plus grand producteur de manganèse raffiné (ferromanganèse, silicomanganèse et manganèse électrolytique). En 2009, la Chine a produit 6,6 millions de tonnes d'alliages de manganèse, soit environ 57% de la production mondiale totale, qui comprenait 64% de la production mondiale de ferromanganèse et plus de 95% de la production mondiale de manganèse électrolytique.
Applications:
Environ 90% du manganèse consommé chaque année est utilisé dans la production d'acier .
Un tiers de celui-ci est utilisé comme désulfurant et désoxydant, la quantité restante étant utilisée comme agent d'alliage.
Sources:
L'Institut international du manganèse. www.manganese.org
L'Association mondiale de l'acier. http://www.worldsteel.org
Newton, Joseph. Une introduction à la métallurgie. Deuxième édition. New York, John Wiley & Sons, Inc.
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