金属锰
基本信息
中文名； 金属锰
发现人； 舍勒
熔 点； 1244℃
矿物密度； 7.44克/立方厘米
沸 点； 1962℃
基本信息
锰，是瑞典化学家、氯气的发现者社勒于1774年从软锰矿中发现的。当时，这种软锰矿通称为"Manganese"，社勒就用这名字作为新元素的名字，即"锰"。
历史沿革
1774年瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele)将《关于锰和它的性质》一文送交斯德哥尔摩科学院;他被认为是锰的发现者。
1774年瑞典化学家甘恩(J.G.Gahn)用舍勒提纯的软锰矿粉和木炭在坩埚中加热1h，得到了纽扣状的金属锰块。
1895年戈尔德施米特(H.Goldschmidt)获得了铝热法生产金属锰的专利。
20世纪初开始用电硅热法生产金属锰。
1923年阿尔曼德(A.I.Allmand)和卡姆勒尔(A.N.Camplell)报道电解硫酸锰水溶液制得电解锰。
1936年2月美国矿务局完成电解硫酸锰水溶液制电解锰的半工业试验。
1938年美国电锰公司开始工业规模生产电解锰。
美国锰化学公司于1963年建成并投产用熔盐电解法年产2000t低碳锰铁的工厂。
中国吉林铁合金厂于1957年5月试验用电硅热法生产金属锰。
1959年遵义铁合金厂开始以工业规模的电硅热法生产金属锰。1958年上海协成昌冶炼厂开始电解锰的试制和生产。
物理性质
银白色金属?质坚而脆。属于VIIB族元素。密度7.44克/立方厘米。熔点1244℃?沸点1962℃。化合价+2 +3 +4 +6和+7。其中以+2 Mn2+的化合物、+4 二氧化锰为天然矿物和+7?高锰酸盐 如KMnO4、+6锰酸盐如K2MnO4为稳定的氧化态。在固态状态时它以四种同素异形体存在 α锰 体心立方 β锰 立方体 γ锰 面心立方 δ锰 体心立方。电离能为7.435电子伏特。在空气中易氧化生成褐色的氧化物覆盖层。它也易在升温时氧化。氧化时形成层状氧化锈皮 最靠近金属的氧化层是MnO而外层是Mn3O4。在高于800℃的温度下氧化时MnO的厚度逐渐增加 而Mn3O4层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn2O2。在约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO2是稳定的。能分解水 易溶于稀酸 并有氢气放出 生成二价锰离子。
作用危害
1.2生理作用及危害
锰?Mn?是几种酶系统包括锰特异性的糖基转移酶和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的一个成分并为正常骨结构所必需。其摄入量差别很大 主要取决于是否食入含量丰富的食品如非精制的谷类食物 绿叶蔬菜和茶.此微量元素的通常摄入量为每天2~5mg 吸收率为5%~10%.
1.2.1锰的生理功能
1)可促进骨骼的生长发育。2)保护细胞中细粒体的完整。3)保持正常的脑功能。4)维持正常的糖代谢和脂肪代谢。5)可改善肌体的造血功能。
1.2.2锰的盈缺和健康
锰缺乏症状可影响生殖能力 有可能使后代先天性畸形 骨和软骨的形成不正常及葡萄糖耐量受损。另外 锰的缺乏可引起神经衰弱综合症 影响智力发育。锰缺乏还将导致胰岛素合成和分泌的降低 影响糖代谢。
1.2.3 职业性锰中毒
由于长期吸入含锰深度较高的锰烟及锰尘而致?慢性锰中毒是职业锰中毒的主要类型。多见于锰铁冶炼、电焊条的制造与电焊作业以及锰矿石的开采、粉碎或干电池的生产等作业的工人。
临床表现?起病缓慢?发病工龄一般5-10年?也有工作20年以上无发病者 这可能与个体敏感有关。
早期轻度表现有精神差、失眠、头昏、头痛、无力、四肢酸痛、记忆力减退等症状?有的人易激动、话多、好哭等情绪改变?常有食欲不好、恶心、流涎、上腹不适、性欲减退或阳痿、多汗等 四肢有时麻木、疼痛、两腿沉重无力。
中度中毒除上述症状外 感觉两腿发沉、苯拙、走路速度减慢、易于跌倒、语言不清、口吃、做精细动作困难。重度中毒以上症状加重 四肢僵直、说知含糊不清 下颌、唇、舌出现震颤 写字试验时字越写越小 叫"书写过小症" 精神症状为自主的哭笔、记忆力减退、智能下降。 如被确诊为慢性锰中毒 应脱离锰作业 到医院进行驱锰治疗 驱锰药有依地酸钙、二巯基丁二酸钠 神经衰弱症状用中药调节。
矿山开采、爆破、粉碎、筛选等过程用湿式作业?如水风钻进行钻孔、水封爆破、喷雾降尘减少粉尘飞扬。车间采取机械通风或自然通风 减少空缺陷中锰尘浓度 焊剂、焊条、蓄电池生产过程中拌料、过筛等 采取密闭和吸尘装置 避免锰尘飞扬。加强个人防护 载滤膜口罩 饭前注意清洗 预防性体检 早发现早治疗
冶炼工艺
金属锰采用倾动式精炼电炉冶炼。上炉出炉后，先加部分石灰垫在炉底。石灰上面加入少量高硅锰硅合金。引弧后加入富锰渣与石灰的混合料。熔化过程逐渐加入锰硅合金以帮助熔化和降低炉渣碱度。全熔后加入全部锰硅合金，调整硅含量合格后出炉。金属锰含Mn>93.5%，Si<1.8%，Fe<2.8%，P<0.06%，C<0.20%。生产lt金属锰(Mn95%~98%)消耗富锰渣(Mn4.8%)1.9~2.0t，高硅锰硅合金约0.62t，石灰(CaO>90%)约2.0t，萤石约0.2t。电能3000~3400kW·h。锰回收率72%~75%。
锰的合金
锰最重要的用途是制造合金--锰钢。
锰钢的脾气十分古怪而有趣:如果在钢中加入2.5-3.5%的锰，那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入13%以上的锰，制成高锰钢，那么就变得既坚硬又富有韧性。高锰钢加热到淡橙色时，变得十分柔软，很易进行各种加工。另外，它没有磁性，不会被磁铁所吸引。现在，人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件，以及铁轨、桥梁等。上海新建的文化广场观众厅的屋顶，采用新颖的网架结构，用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵76米、横138米的扇形大厅里，中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料，非常结实，而且用料比别的钢材省，平均每平方米的屋顶只用45公斤锰钢。1973年兴健的上海体育馆(容纳一万八千人)，也同样采用锰钢作为网架屋顶的结构材料。在军事上，用高锰钢制造钢盔、坦克钢甲、穿甲弹的弹头等。炼制锰钢时，是把含锰达60一70%的软锡矿和铁矿一起混合冶炼而成的。
除了锰钢外，锰钢也是重要的锰合金，锰钢含有30%的锰，具有很好的机械强度。由84%的钢、12%的锰和4%的镍组成的"孟加臬"合金(又名锰镍铜齐)，它的电阻随温度的改变很小，被用来制造精密的电学仪器。
锰化合物
锰的重要化合物是二氧化锰。在大自然中，便有大量天然的二氧化锰--软锰矿。人们早在远古时代便知道软锰矿了。二氧化锰是黑构色的粉末。干电池中那些黑色的粉末，便是二氧化锰。二氧化锰能够催化油类的氧化作用，人们常在油漆中加入它，以便加速油漆干燥的速度。人们在制造玻璃时，常往里加入二氧化锰，因为它能消除玻璃的绿色，使绿色玻璃变得无色透明。
锰的另一重要化合物是高锰酸钾(俗称"灰锰氧")。高锰酸钾是紫色针状晶体。只要加入一点儿高锰酸钾，便足以使一大桶水变成紫色。高锰酸钾是很强的氧化剂，能杀菌。在公共场所的茶缸旁，常放着一桶紫色的消毒用水，人们称之为"灰锰水"，其实，这就是高锰酸钾溶液，浓度为千分之一。不过，这种水不能喝进肚里，因为它有催吐作用，在医学上用作洗胃剂和催吐剂。在分析化学上，高锰酸钾常用作氧化剂，著名的高锰酸钾法便是用它作滴定液进行化学分析的。高锰酸钾被还原后，常变成二氧化锰。"灰锰水"用完后，底下常有些黑色的渣子，那便是二氧化锰。
此外，碳酸锰是重要的白色颜料，俗称"锰白"，而硫酸锰在农业上，则用作种子催芽剂或作"锰肥"--微量元素肥料。
含量
在动植物体中，锰的含量一般不超过十万分之几。但红蚂蚁体内含锰竟达万分之五，有些细菌含锰甚至达百分之几。人体中含锰为百万分之四，大部分分布在心脏、肝脏和肾脏。锰主要是影响人体的生长、血液的形成与内分泌功能。
分布状况
在大自然中，锰是分布很广的元素之一，约占地壳总原子数的万分之三。最重要的锰矿是软锰矿和硬锰矿。虽然海水中含锰量很少，但在海洋深处的淤泥中，含锰却达千分之三。有人预言，在不久的将来，人们将从海底开采锰矿![1]