یکی از عناصر شیمیایی بسیار مهم که کاربردهای مختلفی دارد و از آن در صنایع گوناگون استفاده می‌شود، منگنز است. با رشد و پیشرفت تکنولوژی، کاربردهای منگنز بیشتر از قبل شده و اهمیت این عنصر به شکل قابل‌توجهی افزایش پیدا کرده است. در این مطلب از وب سایت فولادینو با ما همراه باشید تا به این سؤال پاسخ دهیم که منگنز چیست، چه ویژگی‌هایی داشته و از آن در چه بخش‌هایی استفاده می‌شود؛ پس تا انتها همراه ما باشید.
منگنز چیست؟
به منظور پاسخ به این سؤال مهم که منگنز چیست، باید گفت که منگنز یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۲۵ و نماد Mn است. این عنصر در جدول تناوبی و در گروه فلزات واسطه قرار دارد. موضوع مهمی که باید به آن توجه داشته باشید این است که عنصر منگنز در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی‌شود و معمولاً در مجاورت آهن قرار دارد. عنصر منگنز دارای رنگ نقره‌ای متالیک است و از این طریق می‌توان آن را شناسایی کرد. عنصر منگنز دوازدهمین عنصر رایج در پوسته زمین بوده و علاوه بر کاربردهای صنعتی، شیمیایی و… وجود آن در بدن انسان نیز ضروری است. در صورت کمبود منگنز در بدن، ممکن است اختلالات مختلفی ایجاد شود.
نام این عنصر از منطقه مگنزیا در کشور یونان گرفته شده است، چراکه بیشتر کانی‌های این عنصر که یکی از اصلی‌ترین آن‌ها پیرولوزیت نام دارد، از این منطقه استخراج شده‌اند. برای اولین بار، در سال ۱۷۷۴ یوهان گوتلیب، منگنز را به صورت ناخالص از کانی آن جداسازی کرد و این شروعی برای استفاده مستقیم از منگنز به صورت خالص در صنایع مختلف بود.
یکی از اصلی‌ترین کاربردهای عنصر منگنز، یون‌های آن است که می‌توان از آن‌ها برای تولید رنگ‌های مختلف استفاده کرد. این موضوع باعث شده تا یون‌های منگنز به‌عنوان رنگدانه در صنعت استفاده شود.
تاریخچه استفاده از منگنز
تاریخچه استفاده از عنصر منگنز به هزاران سال قبل باز می‌گردد و اولین شواهد استفاده از این عنصر در چین باستان یافت شده است. در چین باستان، عنصر منگنز و یون‌های آن برای ساخت رنگ‌های سیاه و بنفش استفاده می‌شد. همچنین در مصر باستان نیز از این عنصر برای ساخت جواهرات و مجسمه‌ها استفاده می‌کردند.
چینی‌ها و مصری‌ها تنها افراد آشنا با کاربرد منگنز نبودند، بلکه در دوران روم باستان نیز شاهد استفاده از این عنصر بودیم. منگنز در امپراطوری روم برای ساخت شیشه و سرامیک مورد استفاده قرار می‌گرفت. همچنین رومی‌ها متوجه شدند که می‌توان از منگنز برای بهبود کیفیت فولاد استفاده کرد. این موضوع باعث شد تا رومی‌ها بتوانند سلاح‌ها و تجهیزات مقاوم‌تری نسبت به دشمنان خود بسازند.
در دوره قرون‌وسطی، استفاده از منگنز افزایش یافت و برای ساخت رنگ‌ها، شیشه و سرامیک از این عنصر استفاده می‌شد. همچنین دانشمندان در آن دوره به این تکنیک رسیدند که می‌توان از منگنز برای ساخت باروت استفاده کرد.
البته اولین شخصی که متوجه جدا بودن عنصر منگنز از آهن و کانی‌های آن شد، فردی به اسم Scheele بود که در سال 1774 این عنصر را کشف و نام Magnes به معنای آهنربا را بر روی آن گذاشت. همچنین همان‌طور که گفتیم، در سال 1774 یک دانشمند سوئدی به‌نام یوهان گوتلیب گان، توانست فلز منگنز را خالص‌سازی کند.
نام دیگر عنصر منگنز چیست؟
عنصر منگنز در زبان‌های مختلف با نام‌های مختلفی شناخته می‌شود، در زبان انگلیسی به این عنصر “manganese” گفته می‌شود که این نام از کلمه یونانی “magnesia” گرفته شده است. در جدول تناوبی نیز این عنصر با نماد Mn شناخته می‌شود.
ویژگی و خواص منگنز چیست؟
یکی از موضوعات مهم در مورد عنصر منگنز این است که ویژگی‌ها و خواص عنصر منگنز چیست؟ اگر بخواهیم در مورد این موضوع صحبت کرده و شما را با ویژگی‌های منگنز آشنا کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ظاهر: منگنز یک فلز خاکستری نقره‌ای است.
- نقطه ذوب: ۱۲۴۶ درجه سانتی‌گراد
- نقطه جوش: ۲۳۰۲ درجه سانتی‌گراد
- چگالی: ۷٫۴۴ گرم بر سانتی‌متر مکعب
- رسانایی الکتریکی: ۴۵/۱ درصد
- رسانایی گرمایی: ۷۴/۷ وات بر متر بر کلوین
همچنین به منظور بررسی خواص شیمیایی منگنز باید گفت که عنصر منگنز می‌تواند در حالت‌های اکسیداسیون مختلفی وجود داشته باشد. موضوع مهم دیگری که برای استفاده از منگنز باید به آن توجه داشته باشید این است که منگنز با بسیاری از عناصر دیگر ترکیب می‌شود. برخی از ترکیبات مهم منگنز به شرح زیر است:
- اکسید منگنز (MnO2)
- کربنات منگنز (MnCO3)
- هیدروکسید منگنز (Mn(OH)2)
- سولفات منگنز (MnSO4)
- نیترات منگنز (Mn(NO3)2)
به طور کلی می‌توان گفت که منگنز، فلزی نقره‌ای رنگ بوده که شباهت زیادی به آهن دارد. این عنصر، سخت و شکننده بوده و مثل آهن در هوا به‌کندی کدر شده و زنگ تولید می‌کند.
منگنز دارای خواص زیستی است که باید به آن توجه داشته باشید. اول اینکه منگنز به شکل گسترده‌ای در بدن گیاهان و جانوران وجود دارد. این فلز در بدن انسان هم یافت می‌شود؛ ولی مقدار آن کم‌تر است. بدن ما به طور متوسط ۲۰ میلی‌گرم منگنز، در استخوان‌ها، نگهداری می‌کند. منگنز به ایجاد بافت همبند چربی و کلسترول، استخوان، عوامل لختگی خون و پروتئین در بدن کمک می‌کند.
لازم به ذکر است که منگنز، در بسیاری از فولادها به شکل آلیاژ و به‌عنوان یک عنصر شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از منگنز به‌عنوان آلیاژ، باعث افزایش سختی و مقاومت فولاد در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی می‌شود. همچنین این عنصر نقش مهمی در بهبود خواص مکانیکی فولاد دارد و به بهبود خواص جوشکاری فولاد کمک می‌کند.
سنگ منگنز چیست؟
یکی از اصطلاحاتی که ممکن است در هنگام مطالعه در مورد منگنز با آن روبه‌رو شوید، سنگ منگنز است. در پاسخ به این سؤال که سنگ منگنز چیست باید گفت که این سنگ یک کانی معدنی است که در آن منگنز در ترکیب با عناصر دیگر قرار دارد. سنگ منگنز معمولا در مناطق معدنی که دارای رسوبات دریایی و زمین‌های کربناته هستند، پیدا می‌شود.
سنگ منگنز در رنگ‌های مختلفی مثل سیاه، قهوه‌ای، خاکستری و قرمز یافت شده و به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه، کاربردهای گوناگونی دارد. یکی از اصلی‌ترین انواع سنگ منگنز، پیرولوزیت بوده که از لحاظ شیمیایی فعال و شبیه به آهن است. لازم به ذکر است که این سنگ در طبیعت به‌وفور یافت شده و همچنین در کف دریا نیز می‌توان سنگ منگنز را پیدا کرد. نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که قیمت سنگ منگنز به عوامل مختلفی بستگی دارد. با این حال به طور کلی قیمت سنگ منگنز معمولا پایین‌تر از قیمت منگنز است. این موضوع به خاطر این است که سنگ منگنز هنوز به فلز تبدیل نشده و فرایند تولید آن باید تکمیل شود.
منابع و معدن منگنز
یکی از سوالات مهمی که افراد مطرح می‌کنند این است که منابع و معدن منگنز چیست؟ در پاسخ به این سؤال باید گفت که مهم‌ترین منبع این عنصر، سنگ منگنز است.
پیرولوزیت فراوان‌ترین کانی منگنز است و حدود 90 درصد از منابع منگنز جهان را تشکیل می‌دهد. این کانی معمولا در رسوبات دریایی یافت می‌شود. برونیت نیز یک کانی رایج منگنز است و اغلب در سنگ‌های کربناته وجود دارد.
این سنگ در کشورهای مختلف جهان از جمله آفریقای جنوبی، چین، برزیل، استرالیا، گابن و… به‌وفور یافت می‌شود. همچنین در غرب آسیا نیز کشور ایران جز بزرگ‌ترین تولیدکننده‌های سنگ منگنز است. در کشور ما، معادن مختلفی از سنگ منگنز در استان‌های گیلان، اردبیل، کرمان، یزد و خراسان جنوبی وجود دارد.
جهت آشنایی با مهم‌ترین معادن آهن ایران می‌توانید این مقاله از فولادینو را مطالعه کنید.
نحوه تولید و استخراج منگنز
یکی از نکات جالب در مورد منگنز، نحوه استخراج آن از سنگ منگنز است. به دلیل آنکه منگنز در طبیعت به صورت کانی‌های مختلف وجود دارد و می‌توان آن را در کانی‌هایی چون پیرولوزیت، برونیت، رودوکروزیت و اسپودومن یافت، لازم است تا فرایند استخراج آن انجام شود.
استخراج منگنز معمولا با روش‌های روباز یا زیرزمینی انجام می‌شود. در روش روباز، ابتدا یک حفره در سطح زمین ایجاد شده و سپس، سنگ منگنز را از این حفره‌ها برداشت می‌کنند. سنگ منگنز برداشت شده به کارخانه فراوری منتقل می‌شود.
در روش دیگر تونلی در زمین حفر شده و سپس، سنگ منگنز از تونل‌ها برداشت می‌شود. در نهایت سنگ منگنز برداشت شده را به سطح زمین منتقل می‌کنند. پس از استخراج سنگ منگنز، برای جداسازی منگنز از سایر عناصر موجود در سنگ، لازم است تا فراوری انجام شود.
کاربرد منگنز
عنصر منگنز کاربردهای مختلفی دارد. اگر بخواهیم شما را با این کاربردها آشنا کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. تولید آلیاژهای فلزی
منگنز جزو عناصر آلیاژی مهمی است که استفاده از آن می‌تواند به بهبود خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی فلزات کمک کند. از عنصر منگنز به طور گسترده‌ای در تولید محصولات فولادی، آلومینیومی، مسی و سایر آلیاژهای فلزی استفاده می‌شود.
۲. تولید باتری
یکی از کاربردهای منگنز، تولید باتری است. امروزه شرکت‌های باتری‌سازی برای ساخت محصولات قلیایی، نیکل-کادمیم و لیتیوم-یون، عنصر منگنز را مورد استفاده قرار می‌دهند. همچنین منگنز در باتری‌ها به‌عنوان کاتد یا الکترولیت استفاده می‌شود.
۳. تولید رنگدانه‌ها
منگنز در تولید رنگدانههای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، رنگدانههای منگنز طیف گسترده‌ای از رنگ‌های بنفش، قرمز، آبی و سیاه داشته و برای تولید این رنگدانه‌ها از این عنصر استفاده می‌شود.
۴. تولید شیشه‌ها و سرامیک‌ها
از منگنز به‌عنوان یک ماده افزودنی در تولید شیشه‌ها و سرامیک‌ها نیز استفاده می‌شود. استفاده از عنصر منگنز در شیشه‌ها و سرامیک‌ها به بهبود خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی شیشه و سرامیک کمک کرده و باعث تولید محصولات درجه یک و با کیفیت می‌شود.
۵. تولید چدن و فولاد ضدزنگ
یکی از مهم‌ترین کاربردهای منگنز در صنایع، استفاده از آن برای تهیه آلیاژهای آهن و همچنین کاربرد منگنز به‌عنوان ماده اصلی برای تولید چدن و فولاد ضدزنگ است. برای تولید انواع میلگرد نیز از این عنصر استفاده می‌شود. اگر بخواهیم شما را با میلگردهای تولیدی با استفاده از منگنز آشنا کنیم، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- میلگرد استیل ۳۰۴
- میلگرد استیل ۳۱۶
- میلگرد استیل ۳۲۱
- میلگرد استیل ۴۱۰
- میلگرد استیل ۴۰۵۷
- میلگرد استیل نسوز ۳۰۹
- میلگرد استیل نسوز ۳۱۰
- میلگرد استیل 4PH-17
- لوله استیل ۳۰۴
- لوله استیل ۳۱۶
- لوله استیل ۳۲۱
- لوله استیل نسوز ۳۰۹
- لوله استیل نسوز ۳۱۰
- ورق استیل ۳۰۹
- ورق استیل ۳۰۴
- ورق استیل ۳۱۰
- ورق استیل ۳۱۶
- ورق استیل ۴۱۰
- ورق استیل ۴۲۰
- ورق استیل ۴۳۰
جهت مشاهده قیمت انواع فولادهای ضد زنگ می‌توانید به صفحات استیل فولادینو مانند قیمت ورق استیل و قیمت میلگرد استیل مراجعه کنید.
قیمت منگنز
در صورتی که قصد دارید تا برای کاربردهای مدنظر خود اقدام به خرید منگنز کنید، لازم است تا دید کاملی در مورد قیمت منگنز داشته باشید. قیمت هر کیلو منگنز در بازار جهانی تحت‌تاثیر عوامل مختلفی از جمله عرضه و تقاضا، هزینه‌های تولید و حمل‌ونقل، قیمت سایر فلزات و شرایط اقتصادی جهانی قرار دارد.
به طور کلی در سال‌های اخیر، قیمت منگنز افزایش قابل‌توجهی پیدا کرده و این افزایش قیمت هم به دلیل افزایش تقاضا برای این عنصر در صنایع مختلف، به‌ویژه صنعت فولاد، بوده است.
البته قیمت این فلز نسبت به سایر فلزات پایین‌تر بوده و می‌توان با هزینه کمتری، مقدار قابل‌توجهی منگنز خریداری و از آن استفاده کرد. یکی از نکات جالبی که نباید از آن غافل شوید این است که قیمت‌گذاری این عنصر فلزی به دلیل ارزش اقتصادی، به صورت جهانی تعیین شده و منگنز در بسیاری از بورس‌های فلزات جهانی معامله می‌شود.
در این مطلب از سایت فولادینو، تلاش کردیم تا شما را با منگنز آشنا کرده و در مورد ویژگی‌های این عنصر، کاربردهای آن، خواص و عوامل تاثیرگذار بر قیمت صحبت کنیم. بررسی موارد گفته شده در این مطلب به شما کمک می‌کند تا دید کاملی در مورد این عنصر به دست آورده و بتوانید با دانش کافی از آن در صنعت موردنظر خود استفاده کنید.