المعادن

ما هو المنغنيز؟ كيف يتم استخدامه؟



مقتبس من صحيفة وقائع هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية 2014-3087 ، أغسطس 2014 ، بقلم ويليام ف. كانون.

المنغنيز: المنغنيز لديه عدد ذري ​​25 ورمز كيميائي لل Mn.

ما هو المنغنيز؟

المنغنيز هو عنصر معدني فضي مع عدد ذري ​​25 ورمز كيميائي لل Mn. لم يتم العثور عليه كعنصر في الطبيعة. يحدث في العديد من المعادن مثل المنغنييت ، البوريبوريت ، الرودونيت ، الرودوكروسيت ، والبيرولوسيت. تم العثور عليها أيضا في العديد من المعادن مثل psilomelane و wad.

مصانع الصلب استخدام المنغنيز: أهم استخدام للمنغنيز هو في صناعة الصلب. المنغنيز يعطي قوة وصلابة الفولاذ. بدون المنجنيز ، لن يكون الفولاذ المستخدم في صناعة صفيح الدروع وفكوك الكسارة وأدوات الصدمة متينًا.

ما هو مصنوع من الصلب؟

كثير من الناس سوف يستجيبون بشكل صحيح أن الفولاذ مصنوع من الحديد. يعرف أقل بكثير أنه مصنوع من المنغنيز. على الرغم من أن كمية المنجنيز المستخدمة في صنع طن من الصلب صغيرة ، إلا أن إنتاج هذه اللبنة الأساسية للمجتمعات الحديثة أمر أساسي مثل الحديد.

بعبارات بسيطة - لا يمكنك صنع الفولاذ بدون المنجنيز. يبلغ الاستهلاك المحلي للمنغنيز حوالي 500000 طن متري كل عام ، معظمه من صناعة الصلب. الولايات المتحدة تعتمد اعتمادا كليا على الواردات لهذا المبلغ من المنغنيز.

يشكل المنغنيز حوالي 0.1 في المائة من قشرة الأرض ، مما يجعله العنصر الثاني عشر الأكثر وفرة. كان استخدامه في وقت مبكر أساسا في أصباغ والمواد المؤكسدة في العمليات الكيميائية. إن أهمية المنجنيز بالنسبة للمجتمعات البشرية قد انفجرت مع تطور تكنولوجيا صناعة الصلب الحديثة في الستينيات من القرن التاسع عشر. المنغنيز ضروري ولا يمكن الاستغناء عنه في صناعة الصلب ، وصناعة التعدين العالمية يهيمن عليها عدد قليل من الدول. لذلك تعتبر واحدة من السلع المعدنية الأكثر أهمية بالنسبة للولايات المتحدة.

إن ما يصل إلى 90 في المائة من استهلاك المنغنيز ، في كل من الولايات المتحدة والعالم ، مسؤولة عن صناعة الصلب. يقوم المنجنيز بإزالة الأكسجين والكبريت عندما يتم تحويل خام الحديد (مركب الحديد والأكسجين) إلى حديد. كما أنها سبيكة أساسية تساعد على تحويل الحديد إلى صلب.

باعتبارها سبيكة ، فإنها تقلل من هشاشة الفولاذ وتضفي قوة. كمية المنجنيز المستخدمة في كل طن من الصلب صغيرة إلى حد ما ، وتتراوح من 6 إلى 9 كيلوغرامات. يتم استخدام حوالي 30 في المائة من ذلك أثناء تكرير خام الحديد ، بينما يتم استخدام الـ 70 في المائة المتبقية كسبائك في منتج الفولاذ النهائي.

يمكن المنغنيز لون الزجاج: استخدم المصريون والرومان القدماء البيرولوسيت ، وهو معدن من ثاني أكسيد المنغنيز ، للسيطرة على لون الزجاج. أدت الإضافات الصغيرة إلى تلوين الزجاج عن طريق إزالة اللون الأصفر المخضر الناجم عن شوائب الحديد ، في حين أن الإضافات الأكبر تلون الزجاج الوردي أو الأرجواني أو الأسود. لا يزال يستخدم ثاني أكسيد المنغنيز اليوم كملون. تصوير سكوت جاكسون ، هيئة المساحة الجيولوجية بالولايات المتحدة.

استخدامات أخرى للمنغنيز

يستخدم المنجنيز أيضًا كسبائك معادن مثل الألومنيوم والنحاس. تشمل الاستخدامات غير المعدنية المهمة كاثودات البطارية ، والفريتات الرخوة المستخدمة في الإلكترونيات ، والمغذيات الدقيقة في الأسمدة ، والمغذيات الدقيقة في علف الحيوانات ، والمواد الكيميائية لمعالجة المياه ، وتلوين الطلاء السفلي للسيارات ، والطوب ، والفريتس ، والزجاج ، والمنسوجات ، والبلاط. يستخدم منتج "المنجنيز البنفسجي" لتلوين المواد البلاستيكية ، والطلاء بالمساحيق ، والطلاء الزجاجي للفنان ، ومستحضرات التجميل.

المنغنيز في الأحجار الكريمة: يحتوي عدد من الأحجار الكريمة على كميات كبيرة من المنجنيز وغالبًا ما يستمد لونه من العنصر. في اتجاه عقارب الساعة من أعلى اليسار: الرودوكروسيت (كربونات المنغنيز) ، الرودونيت (أكسيد المنغنيز) ، بوربوريت (فوسفات المنغنيز) ، سبيسارتين (العقيق المنغنيز الألومنيوم).

صبغ المنغنيز: منظر ينظر لأسفل في جرة صبغة البيرولوسيت. يمكن خلط البيرولسيت المسحوق بالزيت أو بمجموعة متنوعة من المركبات الأخرى لاستخدامه كصباغ أسود دائم.

ورنيش الصحراء: "الورنيش الصحراوي" الأسود عبارة عن طبقة رقيقة من أكسيد المنغنيز تغطي الوجوه المكشوفة لبعض الصخور في المناطق القاحلة. ويعتقد أن الميكروبات التي تركز على المنغنيز تسهل تكوينها. تُظهر الصورة أعلاه صخور صخرية أُنتجت عندما كشط الأمريكيون الأصليون بعناية عبر ورنيش الصحراء لإنتاج رموزهم الفنية. تسمى هذه النتوءات "Newspaper Rock" وتقع في Newspaper Rock State Park بالقرب من مونتايسلو بولاية يوتا.

من أين تأتي المنغنيز؟

يندمج المنجنيز الأولي بسهولة مع الأكسجين والكربون والسيليكون ليشكل قائمة طويلة من معادن المنجنيز. تحتوي خامات المنجنيز بشكل عام على 25 إلى 45 في المائة من المنجنيز ، معظمها في أكسيد (أو هيدروكسيد) ومعادن كربونات.

خامات المنغنيز منتشرة على نطاق واسع ، ولكن معظم الإمداد العالمي يأتي من عدد صغير من مناطق تعدين المنجنيز. معظم خامات المنغنيز هي من طبقات واسعة من الصخور الرسوبية الغنية بالمنغنيز والتي تشكلت في المحيطات القديمة في ظل ظروف متخصصة. وحدث ذلك عندما تسببت التغييرات في حالة أكسدة مياه المحيطات في البداية في تركيزات عالية من المنجنيز المذاب وعثرت في وقت لاحق على معادن المنجنيز المختلفة التي أصبحت مركزة في قاع البحر. تم العثور على هذه الطبقات الآن داخل الأساس القاري للقارات.

خام المنغنيز عقيدية: سيلوميلان عقدي موجود في طين متبق يتشكل من تعرية الحجر الجيري والدولوميت في جنوب غرب فرجينيا. تم استخراج هذه الخامات خلال الحرب العالمية الثانية عندما كانت واردات خامات المنغنيز من خارج الولايات المتحدة غير ممكنة.

خامات المنجنيز

تعتبر بعض المعادن والمنغنيز والفلزات "خامات أولية" ، لأنها غنية بما يكفي من المنغنيز لتكون من خام الصف. والبعض الآخر عبارة عن "خامات ثانوية". تحدث في المناطق التي تم فيها إثراء المحتوى المنغنيز الأصلي للرواسب بشكل طبيعي من خلال العمليات الجيولوجية الأصغر سنا.

يتم الاستفادة من خامات المنجنيز تقريبًا بالقرب من مواقع المنجم لتحسين درجة المنجنيز قبل المعالجة الإضافية. كما يتم صهر معظمها لتشكيل السبائك الحديدية والمنغنيز السيليكاني. هذه السبائك ، بدلاً من خام المنغنيز نفسه ، هي التي تستخدم في معظم التطبيقات المعدنية.

قاع البحر المنغنيز خام: عقيد المنجنيز تم جمعه عام 1982 من المحيط الهادي. غالبًا ما تكون العقيدات المنغنيزية غنية بالمنغنيز والحديد والنيكل والنحاس والكوبالت. العقدة حوالي أربع بوصات عبر. المشاع الإبداعي الصورة عن طريق والتر كول.

عقيدات المنغنيز

مصدر محتمل إضافي للمنغنيز هو العقيدات الحديدية والقشور المنغنيزية التي تحدث في قاع البحر في أجزاء كثيرة من محيطات العالم. هذه العقيدات من حجم الفاصوليا إلى حجم البطاطا هي حاليا هدف الاستكشاف والبحوث ، التي تركز في الغالب على المحيط الهادئ الاستوائي. إذا أثبت إنتاج هذه العقيدات تقنيًا واقتصاديًا وقانونيًا أن تكون مصدرًا رئيسيًا للمنغنيز.

يتكهن بعض الباحثين بأن قطع أرض قاع البحر يمكن حصادها ، وترك البور ، ثم حصادها مرة أخرى في المستقبل. أجزاء من قاع البحر في العالم قد تنتج غلة مستدامة من خام المنغنيز.

منجنيز الألغام: صورة لمنجم منغني ماماتوان في منطقة كالاهاري بجنوب إفريقيا. يتم استخراج طبقة سميكة من خام المنغنيز من منجم الحفرة المفتوح هذا. تتبع مقاعد المنجم الطبقات الرسوبية لجسم الخام. تصوير ويليام كانون ، هيئة المساحة الجيولوجية بالولايات المتحدة.

المنغنيز العرض والطلب

يتم إنتاج معظم خام المنغنيز في العالم من قبل عدد قليل من الدول التي تشمل جنوب إفريقيا وأستراليا والصين والجابون. تسعون في المئة من احتياطيات المنجنيز المؤكدة موجودة أيضا في هذه البلدان الأربعة ، بالإضافة إلى البرازيل وأوكرانيا.

لا تملك الولايات المتحدة احتياطيات منجنيز ، كما هو الحال بالنسبة للعديد من البلدان الصناعية الأخرى ، وخاصة في أوروبا. يتم استيراد جميع خام المنغنيز المستهلك في الولايات المتحدة من مصادر تشمل الجابون وأستراليا وجنوب إفريقيا والبرازيل.

على الرغم من أن هناك منغنيز المنجنيز ومنتجي المواد الكيميائية المنغنيز في الولايات المتحدة ، لا تزال البلاد تستورد كميات كبيرة من سبائك المنغنيز والمواد الكيميائية والمعادن لتلبية احتياجات الاستهلاك.

كميات كبيرة من واردات المنغنيز هي من جنوب إفريقيا والصين وأوكرانيا وجمهورية كوريا. يتم استيراد سيليكوم المنغنيز من جنوب إفريقيا وجورجيا والنرويج وأستراليا. الطلب على المنغنيز تاريخيا يتبع عن كثب إنتاج الصلب ويتوقع أن تفعل ذلك في المستقبل.

خام المنغنيز: تشكل خام المنغنيز السيليسي بمثابة بريشيا داخل صدع سانت كلير بجنوب غرب فرجينيا. تم استخراج هذه الخامات خلال الحرب العالمية الثانية عندما كانت واردات خامات المنغنيز من خارج الولايات المتحدة غير ممكنة. الرواسب المعروفة للمنغنيز في الولايات المتحدة صغيرة وتحتوي على خام منخفض الجودة. فهي ليست اقتصادية بالأسعار الحالية.

ضمان وجود المنغنيز المحلي

على الرغم من أن إجمالي الاحتياطيات في العالم كافية لتلبية الطلب المتوقع ، كان هناك قلق طويل في الولايات المتحدة ، بسبب اعتمادها الكلي على استيراد خام المنغنيز ، لاستمرار عرض المنغنيز في ضوء الاضطرابات السياسية أو العسكرية المحتملة للإنتاج أو سلاسل التوريد.

على الرغم من وجود موارد كبيرة من الصخور المخصبة من المنغنيز في الولايات المتحدة ، معظمها في ولاية مين ومينيسوتا ، فإن محتوى المنجنيز الخاص بها يقل بدرجة كبيرة عن خامات المنجنيز المتاحة بسهولة من أجزاء أخرى من العالم ، لذلك فهي غير اقتصادية في الوقت الحالي بالنسبة لي.

على الصعيد العالمي ، لا يوجد نقص في خام المنغنيز. تهيمن منطقة المنغنيز الكبرى في كالاهاري في جنوب إفريقيا على رواسب المنجنيز الأرضية ، والتي تمثل حوالي 70 في المائة من موارد المنجنيز المعروفة في العالم (الاحتياطيات بالإضافة إلى المواد المحددة التي لم يثبت بعد أنها اقتصادية بالكامل). نتيجة لذلك ، من المتوقع أن تستمر جنوب إفريقيا في لعب دور مهيمن في إمدادات المنجنيز العالمية في المستقبل.

عقيدات المنجنيز في قاع البحر: صورة لعقيدات المنجنيز الحديدي على قاع البحر شمال خندق بورتوريكو. العقيدات حوالي 2-4 سم وقطرها. عمق المياه 5339 متر. صورة الولايات المتحدة للمسح الجيولوجي.

قاع البحر المنغنيز التعدين

إذا أصبح التعدين في قاع البحر اقتصاديًا ، فقد تتحول مصادر خام المنجنيز بشكل كبير من الأرض إلى المحيط. إن موارد العقيدات المنغنيزية المقدرة تقزم الموارد الأرضية ويمكن أن تنوع مصادر المنجنيز في جميع أنحاء العالم بشكل كبير. الكثير من الموارد في المياه الدولية. موارد المنجنيز الموجودة في قاع البحر تحدث أيضًا داخل المنطقة الاقتصادية الخالصة للولايات المتحدة وتخضع تمامًا لسلطة الولايات المتحدة.

شاهد الفيديو: 10 علامات تدل على حاجة جسمك للمزيد من المغنيسيوم (سبتمبر 2020).