金屬錳
基本信息
中文名； 金屬錳
發現人； 舍勒
熔 點； 1244℃
礦物密度； 7.44克/立方厘米
沸 點； 1962℃
基本信息
錳，是瑞典化學家、氯氣的發現者社勒於1774年從軟錳礦中發現的。當時，這種軟錳礦通稱為"Manganese"，社勒就用這名字作為新元素的名字，即"錳"。
歷史沿革
1774年瑞典化學家舍勒(C.W.Scheele)將《關於錳和它的性質》一文送交斯德哥爾摩科學院;他被認為是錳的發現者。
1774年瑞典化學家甘恩(J.G.Gahn)用舍勒提純的軟錳礦粉和木炭在坩堝中加熱1h，得到了紐扣狀的金屬錳塊。
1895年戈爾德施米特(H.Goldschmidt)獲得了鋁熱法生產金屬錳的專利。
20世紀初開始用電硅熱法生產金屬錳。
1923年阿爾曼德(A.I.Allmand)和卡姆勒爾(A.N.Camplell)報道電解硫酸錳水溶液製得電解錳。
1936年2月美國礦務局完成電解硫酸錳水溶液制電解錳的半工業試驗。
1938年美國電錳公司開始工業規模生產電解錳。
美國錳化學公司於1963年建成並投產用熔鹽電解法年產2000t低碳錳鐵的工廠。
中國吉林鐵合金廠於1957年5月試驗用電硅熱法生產金屬錳。
1959年遵義鐵合金廠開始以工業規模的電硅熱法生產金屬錳。1958年上海協成昌冶煉廠開始電解錳的試製和生產。
物理性質
銀白色金屬?質堅而脆。屬於VIIB族元素。密度7.44克/立方厘米。熔點1244℃?沸點1962℃。化合價+2 +3 +4 +6和+7。其中以+2 Mn2+的化合物、+4 二氧化錳為天然礦物和+7?高錳酸鹽 如KMnO4、+6錳酸鹽如K2MnO4為穩定的氧化態。在固態狀態時它以四種同素異形體存在 α錳 體心立方 β錳 立方體 γ錳 面心立方 δ錳 體心立方。電離能為7.435電子伏特。在空氣中易氧化生成褐色的氧化物覆蓋層。它也易在升溫時氧化。氧化時形成層狀氧化銹皮 最靠近金屬的氧化層是MnO而外層是Mn3O4。在高於800℃的溫度下氧化時MnO的厚度逐漸增加 而Mn3O4層的厚度減少。在800度以下出現第三種氧化層Mn2O2。在約450℃以下最外面的第四層氧化物MnO2是穩定的。能分解水 易溶於稀酸 並有氫氣放出 生成二價錳離子。
作用危害
1.2生理作用及危害
錳?Mn?是幾種酶系統包括錳特異性的糖基轉移酶和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的一個成分並為正常骨結構所必需。其攝入量差別很大 主要取決於是否食入含量豐富的食品如非精製的穀類食物 綠葉蔬菜和茶.此微量元素的通常攝入量為每天2~5mg 吸收率為5%~10%.
1.2.1錳的生理功能
1)可促進骨骼的生長發育。2)保護細胞中細粒體的完整。3)保持正常的腦功能。4)維持正常的糖代謝和脂肪代謝。5)可改善肌體的造血功能。
1.2.2錳的盈缺和健康
錳缺乏症狀可影響生殖能力 有可能使後代先天性畸形 骨和軟骨的形成不正常及葡萄糖耐量受損。另外 錳的缺乏可引起神經衰弱綜合症 影響智力發育。錳缺乏還將導致胰島素合成和分泌的降低 影響糖代謝。
1.2.3 職業性錳中毒
由於長期吸入含錳深度較高的錳煙及錳塵而致?慢性錳中毒是職業錳中毒的主要類型。多見於錳鐵冶煉、電焊條的製造與電焊作業以及錳礦石的開採、粉碎或乾電池的生產等作業的工人。
臨床表現?起病緩慢?發病工齡一般5-10年?也有工作20年以上無發病者 這可能與個體敏感有關。
早期輕度表現有精神差、失眠、頭昏、頭痛、無力、四肢酸痛、記憶力減退等症狀?有的人易激動、話多、好哭等情緒改變?常有食慾不好、噁心、流涎、上腹不適、性慾減退或陽痿、多汗等 四肢有時麻木、疼痛、兩腿沉重無力。
中度中毒除上述症狀外 感覺兩腿發沉、苯拙、走路速度減慢、易於跌倒、語言不清、口吃、做精細動作困難。重度中毒以上症狀加重 四肢僵直、說知含糊不清 下頜、唇、舌出現震顫 寫字試驗時字越寫越小 叫"書寫過小症" 精神症狀為自主的哭筆、記憶力減退、智能下降。 如被確診為慢性錳中毒 應脫離錳作業 到醫院進行驅錳治療 驅錳藥有依地酸鈣、二巰基丁二酸鈉 神經衰弱症狀用中藥調節。
礦山開採、爆破、粉碎、篩選等過程用濕式作業?如水風鑽進行鑽孔、水封爆破、噴霧降塵減少粉塵飛揚。車間採取機械通風或自然通風 減少空缺陷中錳塵濃度 焊劑、焊條、蓄電池生產過程中拌料、過篩等 採取密閉和吸塵裝置 避免錳塵飛揚。加強個人防護 載濾膜口罩 飯前注意清洗 預防性體檢 早發現早治療
冶煉工藝
金屬錳採用傾動式精煉電爐冶煉。上爐出爐後，先加部分石灰墊在爐底。石灰上面加入少量高硅錳硅合金。引弧後加入富錳渣與石灰的混合料。熔化過程逐漸加入錳硅合金以幫助熔化和降低爐渣鹼度。全熔後加入全部錳硅合金，調整硅含量合格後出爐。金屬錳含Mn>93.5%，Si<1.8%，Fe<2.8%，P<0.06%，C<0.20%。生產lt金屬錳(Mn95%~98%)消耗富錳渣(Mn4.8%)1.9~2.0t，高硅錳硅合金約0.62t，石灰(CaO>90%)約2.0t，螢石約0.2t。電能3000~3400kW·h。錳回收率72%~75%。
錳的合金
錳最重要的用途是製造合金--錳鋼。
錳鋼的脾氣十分古怪而有趣:如果在鋼中加入2.5-3.5%的錳，那麼所製得的低錳鋼簡直脆得象玻璃一樣，一敲就碎。然而，如果加入13%以上的錳，製成高錳鋼，那麼就變得既堅硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色時，變得十分柔軟，很易進行各種加工。另外，它沒有磁性，不會被磁鐵所吸引。現在，人們大量用錳鋼製造鋼磨、滾珠軸承、推土機與掘土機的鏟斗等經常受磨的構件，以及鐵軌、橋樑等。上海新建的文化廣場觀眾廳的屋頂，採用新穎的網架結構，用幾千根錳鋼鋼管焊接而成。在縱76米、橫138米的扇形大廳里，中間沒有一根柱子。由於用錳鋼作為結構材料，非常結實，而且用料比別的鋼材省，平均每平方米的屋頂只用45公斤錳鋼。1973年興健的上海體育館(容納一萬八千人)，也同樣採用錳鋼作為網架屋頂的結構材料。在軍事上，用高錳鋼製造鋼盔、坦克鋼甲、穿甲彈的彈頭等。煉製錳鋼時，是把含錳達60一70%的軟錫礦和鐵礦一起混合冶煉而成的。
除了錳鋼外，錳鋼也是重要的錳合金，錳鋼含有30%的錳，具有很好的機械強度。由84%的鋼、12%的錳和4%的鎳組成的"孟加臬"合金(又名錳鎳銅齊)，它的電阻隨溫度的改變很小，被用來製造精密的電學儀器。
錳化合物
錳的重要化合物是二氧化錳。在大自然中，便有大量天然的二氧化錳--軟錳礦。人們早在遠古時代便知道軟錳礦了。二氧化錳是黑構色的粉末。乾電池中那些黑色的粉末，便是二氧化錳。二氧化錳能夠催化油類的氧化作用，人們常在油漆中加入它，以便加速油漆乾燥的速度。人們在製造玻璃時，常往裡加入二氧化錳，因為它能消除玻璃的綠色，使綠色玻璃變得無色透明。
錳的另一重要化合物是高錳酸鉀(俗稱"灰錳氧")。高錳酸鉀是紫色針狀晶體。只要加入一點兒高錳酸鉀，便足以使一大桶水變成紫色。高錳酸鉀是很強的氧化劑，能殺菌。在公共場所的茶缸旁，常放着一桶紫色的消毒用水，人們稱之為"灰錳水"，其實，這就是高錳酸鉀溶液，濃度為千分之一。不過，這種水不能喝進肚裡，因為它有催吐作用，在醫學上用作洗胃劑和催吐劑。在分析化學上，高錳酸鉀常用作氧化劑，著名的高錳酸鉀法便是用它作滴定液進行化學分析的。高錳酸鉀被還原後，常變成二氧化錳。"灰錳水"用完後，底下常有些黑色的渣子，那便是二氧化錳。
此外，碳酸錳是重要的白色顏料，俗稱"錳白"，而硫酸錳在農業上，則用作種子催芽劑或作"錳肥"--微量元素肥料。
含量
在動植物體中，錳的含量一般不超過十萬分之幾。但紅螞蟻體內含錳竟達萬分之五，有些細菌含錳甚至達百分之幾。人體中含錳為百萬分之四，大部分分布在心臟、肝臟和腎臟。錳主要是影響人體的生長、血液的形成與內分泌功能。
分布狀況
在大自然中，錳是分布很廣的元素之一，約占地殼總原子數的萬分之三。最重要的錳礦是軟錳礦和硬錳礦。雖然海水中含錳量很少，但在海洋深處的淤泥中，含錳卻達千分之三。有人預言，在不久的將來，人們將從海底開採錳礦![1]