A ferromangán olyan ferroötvözet, amely magas mangántartalommal rendelkezik (tartalma: 65-90 tömegszázalék mangánt).
A mangán (vagy "lamellás öntöttvas" ) betűtípusokat 6-25% közötti mennyiségben nevezzük spiegeleisennek ( vastükör ). Általában a kohóban nyerik őket .
Az altalaj tartalmaz helyileg fontos természetes koncentrációjú ferromangán, valamint néhány lösz és paleosols (mint a Saint-Pierre-lès-Elbeuf ) a Seine-Maritime vagy Savy ( Aisne , Franciaország), de ez elsősorban a tengerfenékre , hogy bőséges és könnyen hozzáférhető.
A koncentráció félfémek és nehézfémek a tengervízben természetesen rendkívül alacsony (kevesebb, mint 10 -9 g / g általában), de ezek az elemek is nagyon jelen nyílt tengeri agyagok és még a betétek és csomók. Ferromangán amely képződik a óceán feneke (több nagyságrendű szint, mint a vízben mérve). Ez az ellentét tükrözi a nehézfémek alacsony oldhatóságát a tengervízben, valamint a különféle abiotikus vagy biotikus folyamatok révén a vízi környezetből történő hatékony elválasztását .
Az 1960-as évektől kezdve különféle kémiai és analitikai módszerekkel próbálták tanulmányozni kialakulásukat és összetételüket (az ETM és más nyomelemek tartalma).
Úgy tűnik, hogy több akkreditációs folyamat együtt működik, vagy sem. Legalább 3 folyamatot feltételezünk aktívnak, amelyeket megpróbálunk modellezni
A rendelkezésre álló geokémiai adatok arra utalnak, hogy ez a 3 folyamat néha együtt, néha külön-külön zajlik le, majd a csomók eltérő összetételűek. Dymond et al. 1984-ben: legalább egy negyedik folyamatnak léteznie kell, mert az első 3 nem tudja megmagyarázni a csomókban észlelt összes elemtartalom-változatot.
Különbségek mutatkoztak a ritka fémek vagy ásványi anyagok (pl .: filipsit ) tartalmában is ezekben a csomókban, és különösen a mélység függvényében attól függően, hogy ezeket a csomókat 3000-3500 m-en vagy sekélyebben találták-e. Ezeket a különbségeket az ásványtani tényezők vagy a ritkaföldfémek részecske-szállítása okozhatja a mély óceán felé; úgy tűnik, hogy a ritka elemekben leggazdagabb csomók az ugyanabban az elemekben leginkább elszegényedett üledékekben találhatók és fordítva.
Az izotóp-elemzések és az izotóp-nyomon követés lehetővé tette a fémek és a csomóképződési folyamatok kinetikájának jobb megértését és a neodímium- nehézfémek viselkedését a tengeri környezetben (egyes elemek a szubsztrátum vagy az üledék detritális fázisából származnak, mások közvetlenül a tengervízből származnak). .
E tanulmányok alkalmával "jelentős különbségeket" találtak az óceánok ( Atlanti , Indiai és Csendes-óceán ) között. Ezen ferromangán csomók némelyike kobaltban is nagyon gazdag ; Számos hipotézist javasoltak ennek a dúsításnak a megmagyarázására (ez más típusú mangánt tartalmazó szubsztrátokban is megfigyelhető).
Két ipari módszer létezik együtt: nagyolvasztóban (az elhagyás folyamatában) vagy elektromos kemencében .
A kohófolyamat , amely 1996-ban a világ mangántermelésének 30% -át képviselte , eltűnik: 2004-ben a kohók valamivel több, mint 17% ferromangánt állítottak elő; 2008-ban 13%. A kohászati mangán hasonló a vas, bár a csökkentése mangán (II) oxid MnO, stabil fölött 1200 ° C-on , a szén-monoxid CO, sokkal nehezebb, mint, hogy a vas (II) oxid FeO. Ellentétben az MnO-t a szén redukálja 1310 ° C feletti közvetlen redukcióval . Az ércben jelen lévő vas jelenléte vegyes vas - mangán karbid képződését okozza . Ebből az ágazatból származnak:
Elektromos kemence termelési képviselte 70% mangán-termelés 1996-ban). A ferromangánt MnO 2 mangán-oxid keverékének melegítésével állítják előés a vas (III) oxid Fe 2 O 3, szénnel . Ez az ágazat lehetővé teszi az alábbiak megszerzését:
Karburált ferromangán (C <7,5%)
Finomított ferromangán (1–1,5% C)
Ferromangán fém, alacsony szén-dioxid-tartalommal
Spiegeleisen
A mangán nem ritka az alapkőzetben. Ezért valószínű, hogy véletlenül használták vagy véletlenül fedezték fel meglehetősen korán (az ókortól kezdve, üveg vagy kerámia színező pigmentjeként ), valamint a világon és a kohászat történetében is többször.
Például,
A XVIII . Századi Franciaország nem ismeri a ferromangán használatát, és acélfogyasztásának még egyharmadát is behozza, és alig utánozza az angol acélokat.
Számos ősi dokumentum tanúsítja ősi használatát mangán-karbid vagy mangán-oxid formájában, amelyet vas-mangán ötvözet előállítására használnak (mivel ércét nagyon nehéz redukálni ) a vas és az acél javítójaként. Kémiai és fémes jellegét 1774- ben megértették, de 1815- ig pontos szerepe még mindig rosszul volt megértve, és a minőségi acélok gyártása stagnált.
Az ipari forradalom során a mangán elengedhetetlenné vált az acélipar számára, mint az öntöttvas ötvöző eleme . 1850-től igénye meredeken megnőtt, mert a minőségi és olcsó acélok elengedhetetlenné váltak különösen a vasútépítés szempontjából. Az acélt ezután mangán öntöttvas segítségével állítják elő.
Az olvadt acél gyártásában való felhasználására vonatkozó szabadalom benyújtása óta nagyon gyakran használják (szabadalmat Josiah Marshall Heath nyújtotta be 1839-ben, és a Bessemer-folyamatban, majd a Siemen-Martin eljárásban és az azt követő módszerekben lesz. .
Mégis 30 évvel később ( 1870-ben ) Bruylant-Christophe londoni mérnök szerint, ha annak hasznosságát egyetlen iparos sem tárgyalja, az általa nyújtott fejlesztések jellegét még mindig nemigen értik; Az akkori kohászok többsége úgy gondolja, hogy a képlékeny vashoz vagy olvadt acélhoz hozzáadva javítja annak hajlékonyságát és rugalmasságát, míg mások éppen ellenkezőleg, úgy gondolják, hogy megkeményíti "vasakkal". kemény és nagy koherencia erővel ruházva fel. " az oxigén és a szilícium feleslegének eltávolításával a vasból a salakon átjutáshoz.
Bruylant megjegyezte, hogy néha felesleges is hozzáadni, mert spontán jelen lehet a vasércben : az ő korában „Svédország, Ausztria és sok más ország szélkemencéiben előállított közönséges nyersvas 1–3% mangánt tartalmaz . Ennek jelenléte annak köszönhető, hogy kis mennyiségű mangán található ezeknek az országoknak a patatikus vasércében, és egyszerűen a salakban lévő szilícium-dioxid mennyisége határozza meg a fémben redukált és magába zárt mangán arányát ” . Ez az arány eléri a mangán 7–11% -át a Siegeni járás (Rajna-Poroszország) spiegeleisen-jében - teszi hozzá, köszönhetően a müseni „ acélhegy ” vasércének .
Ma már tudjuk, hogy a hozzáadott, hogy olvadt nyersvas , mangán eltávolítja a kén , amely rideggé elem , kombinálásával vele alkotnak mangán-szulfid (MnS) . Ez kénmentesítő termel egy látható csapadékot , mint egy felvétel az olvadékban. Az oxigénnel való reakcióképessége nagyobb, mint a vasé, deoxidáló szerepe is van (a ferroszilicium és az alumínium mellett ).
Jelenleg a legtöbb a használata, azonban részeként ötvözött a acélból (70% 1996-ban). Ezt alkalmazzák acélmű , a lépés ismert mint merőkanál kohászat , ami után jön átalakító finomítás . Minél később adják hozzá a mangánt a finomítási folyamathoz , annál jobb minőségűnek kell lennie a ferroötvözetnek .
A ferromangán gyártására benyújtott számos szabadalom közül megemlíthetjük
A XIX . Század közepe után a ferromangán stratégiai erőforrássá válik a jó áron vásárló acélgyártók számára.
Franciaországban a Terrenoire, a marseille-i Saint-Louis és a Montlucon gyárai fejlesztik (az E truffaut szerint világprekurzorként) a mangán kohászatát, de gyorsan elvesztik vezető szerepüket a külföldi versenyhez képest, ami a a Terrenoire és a Montlucon gyár, amely a Thomas-folyamat megjelenésekor felhagyott a termeléssel. A xx . Században Franciaország még mindig a legnagyobb mangánötvözet-termelők között van, de jelentős erőforrásoktól mentes vagy könnyen kiaknázható, ezért be kell importálnia az ércet, amelyet az afrikai ipari iroda szintén aktívan keresett Afrikában. a nagyobbik Száhel-övezetben és a gyarmati időszakban a francia gyarmatokon . Ez a bizonyíték gazdasági jelentőséggel bírt Boulogne-sur-Mer kikötője számára, ahol a ferromangán előállítására szolgáló kohászati üzem számára szánt érc maga a kikötőbe telepítette az 1958-as kikötő bejáratainak kétharmadát (440 000 t / évben, majd 1959-ben 338 000 t (ebből 87 000 t Marokkóból, 85 000 t Indiából, 65 000 a Szovjetunió Poti-lelőhelyéből, 43 000 t Natalból és 9 000 Mozambikból). A Boulogne-sur-Mer-i ferromangánt újra exportálva finomítva 49 000 t 1957-ben, 26 000 t 1959-ben, nevezetesen az USA-ba, Olaszországba és Argentínába.
Mivel a mangánérc-erőforrások egyenetlenül oszlanak meg az egész világon, a ferromangán feszült nemzetközi piac tárgya volt és ma is jelen van Afrika ( főként Gabon ) és Kína között; Afrika a teljes kínai behozatal mintegy 85% -át tette ki 2006-ban. Ha a piaci feszültségek túl erősek lesznek, vagy a bányászati erőforrások elfogynak, a gyártók valószínűleg a tengeri polimetál csomók kiaknázása felé fordulnak (ez az erőforrás szintén egyenlőtlenül oszlik meg).
Marseille- ben 1875-ben gyártott kohó . E. Truffaut szerint 1900-ban Franciaországban egyedül Saint-Louis kohói voltak; a Saint-Louis kohók 1906 -ig tartottak, majd tevékenységüket a Csatorna peremén át a Boulogne-sur-Mer kikötő közelében lévő Outreau nagyolvasztó kemencékbe helyezték át . A Aciéries de Paris et d'Outreau lett STRAPI szerzett 1999 októberében a bányaipari csoport COMILOG-France (tulajdonosa a Moanda én ) által ellenőrzött Eramet származó 1997 ), újra előállítani ferromangán ott. Az utolsó kemence Comilog-Boulogne-ban 2003-ban zárult.
A ferromangán kohászatnak ezt a déli és észak-franciaországi átadását azzal magyarázzák, hogy a francia acélgyár hajlamos volt Lorraine-ba és északra költözni a bányamedencék és / vagy vaslelőhelyek közelében. Új ferromangán-ipari telephelyet kerestek ezért Észak-Franciaországban, a La Manche-csatorna és az Északi-tenger között elhelyezkedő nagy kikötő közelében ; ez az Outreau-telep és kohóinak eredete.
Ferromangán van jelen a festékek által használt ősember , a barlangi művészet és vagy kerámia (mert természetes állapotában sok agyag ). A vaskor óta az acélipar fémekké alakította a többé-kevésbé vasoxidokban és mangánban gazdag érceket, salakot és egyéb nyomokat hagyva, amelyeket a régészeknek a lehető legjobban kell értelmezniük a gyártási helyeken.
A jó ismerete a folyamatok oxidációs , korrózió és más elváltozások / átalakítása vastartalmú fémek (különösen a talajban, vízben vagy üledékben) szükséges régészek és archaeometrists , mert az ember széles körben használják a vegyületek a vas és / vagy mangán.
A ferromangán toxicitása 1837 óta ismert . Változik a szennyező anyag időtartama és jelentősége (akut és / vagy krónikus expozíció), fizikai (nano- vagy mikrorészecskék, gáz, por) és kémiai (szerves vagy szervetlen) forma és típus szerint. szennyeződés (belélegzés, lenyelés, perkután átjárás stb.).
A kohászati eredetű szennyezés egyik jele vagy nyomjelzője számos ipari pusztában és bizonyos „ technoszolokban ”, amelyekből újra szennyezheti az élelmiszer-hálót vagy a vizet.
Egy bizonyos dózison túl toxikus (főként neurotoxikus, parkinson-szindrómás ) és ökotoxikus hatású . Ezért problémát jelenthet az egykori ipari talaj közelében, ilyen helyeken vagy finomító üzemek és aktív ötvözetgyártás közelében élő szervezetek és emberek számára. A gáz-halmazállapotú kibocsátások, valamint a por- és füstgázok a víz, a levegő, a talaj, az ökoszisztémák szennyeződését és az állatok vagy emberek mangánfeleslegnek való kitettségét jelentik a munkavállalókban vagy a helyi gyermekeknél. A finom mangánrészecskék eljuthatnak az agyig, beleértve a szaglóideg mentén történő migrációval (kísérleti úton patkányokban mutatták be). Az egyik látható tünet a testtartás egyensúlyzavar.
1997-ben egy norvég tanulmány, amely a szív- és érrendszeri mortalitás és a hirtelen halálesetek előfordulásának tanulmányozásán alapult egy 12 ferroötvözeti gyár 14 730 dolgozójának (férfinak) a kohorszában, amelyet 1933 és 1990 között alkalmaztak először és legalább 6 hónapig ezeknél az alkalmazottaknál a kardiovaszkuláris okok összességében nem növekedtek, a hirtelen halál kockázata jelentősen megnőtt, csakúgy, mint a kóros hipertónia kockázata .
A kemence dolgozóinak ferromangánnal (FeMn) és szilícium-mangánnal (SiMn) való kitettsége a hirtelen halálozási halálozással összefüggésben jelentősen megnőtt. A magas vérnyomáshoz kapcsolódó 3 betegség (agyi érrendszeri megbetegedések, vesebetegségek és magas vérnyomás) halálának kockázata szintén nőtt az expozíció időtartamával, és azonos módon a ferroszilicium és / vagy szilikomangánnak kitett embereknél. Sem a dohányzás, sem az alkoholfogyasztás nem társult a megnövekedett halálozás ezzel a speciális kockázatával.