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锰矿科普 | 金属锰-工业的维生素

    编者按:锰矿,是一种非常重要的战略矿产资源,在钢铁、化工、新能源材料等多个领域广泛应用。湖南省锰矿资源储量位列全国第四位,湖南锰矿的成因类型大致可分为碳酸锰矿、氧化锰矿、热液改造型锰矿。

    自2008年以来,省物化所在祁零盆地开展整装勘查工作,探获碳酸锰矿石资源量6400万吨,为保障国家能源资源安全作出了重要贡献。“湖南物化”公众号特别推出锰矿科普知识专栏,让我们一起来认识“锰矿”资源。


    Hey小伙伴们!今天我们要聊一个听起来有点硬核,但其实超级酷的话题——金属锰!你可能没有听说过它,但它在我们的生活中无处不在,就像工业的维生素一样重要。

    一、金属锰是什么

    金属锰,化学符号Mn,是元素周期表中的第25个元素。它是一种银白色的金属,质地坚硬而且很脆。锰在空气中容易氧化,表面会形成一层褐色的氧化膜,所以如果你看到锰,它可能看起来并不是那么闪亮哦。


    二、锰的发现史

    1774年,瑞典科学家甘恩首次从软锰矿中分离出了金属锰。从那以后,锰就成了工业中不可或缺的一部分。


    三、锰的应用


    1、钢铁工业

    ①锰能与钢液中的硫、氧等杂质发生反应,生成硫化锰、氧化锰等化合物,这些化合物可以从钢液中上浮并去除,从而降低钢中的硫、氧含量,提高钢的质量,它能让钢变得更硬、更强、更耐磨。

    ②合金添加料:作为合金元素添加到钢中,可以提高钢的强度、硬度、弹性极限、耐磨性和耐腐蚀性等性能。例如,锰含量在 13%以上的高锰钢,既坚硬又富有韧性,常用于制造滚珠轴承、推土机和挖掘机的铲斗、坦克钢甲、钢盔等需要承受高强度磨损和冲击的构件。

    ③炼制特殊钢种:在不锈钢、耐热钢、工具钢等特殊钢种的生产中,锰是重要的合金元素之一。比如,在奥氏体不锈钢中,锰可以部分代替镍,降低生产成本,同时保持钢的耐腐蚀性能。


    2、电池制造

    ①锌锰干电池,二氧化锰是锌锰干电池的重要组成部分,作为去极化剂,能够吸收电池在放电过程中产生的氢气,防止电池内部压力过高,保证电池的正常工作,家里的遥控器和儿童玩具里可能就有锰哦。

    ②锂离子电池:近年来,锰在锂离子电池中的应用也越来越受到关注。锰酸锂和镍钴锰酸锂(三元材料)是锂离子电池正极材料的重要组成部分,含锰正极材料具有高电压带来的高能量密度、原料供应丰富以及成本低廉等优势。


    3、化工领域

    ①生产锰盐:金属锰可以用于生产各种锰盐,如硫酸锰、碳酸锰、氯化锰、高锰酸钾等。硫酸锰在农业上可用作微量元素肥料和饲料添加剂;高锰酸钾是一种强氧化剂,在医药、化工、环保等领域有广泛的应用,如作为消毒剂、氧化剂、漂白剂等。

    ②催化剂:锰的化合物可以作为催化剂用于一些化学反应,例如在合成氨、有机合成等过程中起到催化作用。


    4、电子工业

    金属锰可以用于生产软磁材料,如高纯碳酸锰、四氧化三锰等。软磁材料在电子设备中用于制造变压器、电感、磁头等部件,具有高磁导率、低磁损耗等优点,还可用作电子计算机中存贮信息的磁芯、磁盘和磁带、电视机回扫变压器等,此外还能用作某些油漆或涂料的色料含有四氧化三锰的油漆或涂料喷洒在钢铁上比含二氧化钛或含氧化铁的油漆或涂料具有更好的抗腐蚀性能。


    5、有色金属合金领域

    ①铜锰合金:金属锰可以与铜形成铜锰合金,提高合金的强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性,这种合金在电气、电子、机械等领域有广泛的应用,例如用于制造电线电缆、电机绕组、电子元件等。

    ②铝锰合金:在铝合金中加入少量的锰,可以显著提高铝合金的耐腐蚀性和强度,是制造易拉罐、航空航天零部件、汽车零部件等的理想材料。


    四、锰的未来

    随着科技的发展,锰在新能源、新材料等领域的应用前景越来越广阔。比如在电动汽车的电池制造中,锰就扮演着重要角色。


    (文/欧阳晗昀)

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