锰与氧、硫的亲合力比较好,所以,锰是钢液的脱氧剂和脱硫剂。
1.用作脱氧剂
炼钢过程中,为了提高钢的质量,需除去铁水中的碳、硫等有害杂质,最简便的工艺就是用氧化的方法,锰是活性好的金属,其化学性能较铁活泼,将锰加入钢液中时,可以与FeO反应形成不溶于钢水中的氧化物渣,飘浮于钢水液面,使钢中含氧量降低。采用锰铁合金脱氧是很理想的脱氧剂。
2.作脱硫剂
硫在钢液中以硫化铁(FeS)形式存在,钢中含硫高容易产生热脆,降低钢的机械性能,因此,炼钢过程必须控制硫的含量。锰与硫的结合力大于铁与硫的结合力。当加入锰合金之后,钢水中的[FeS]很容易与锰生成熔点高的[MnS]而转入炉渣中,从而降低了钢中的硫含量。
3.作合金元素
锰可以强化铁素体和细化珠光体,因而提高了钢的强度,还可以提高钢的淬透性、钢的硬度和耐磨性。因此,锰是各种牌号钢的重要合金元素。我国电解锰的产量迅速增加,质量不断提高,为我国用锰代镍、节镍生产200系列不锈钢的发展提供了有力的保证。
锰在有色冶金工业中主要有两种用途:一是在铜、锌、镉、铀等有色金属的湿法冶炼过程中,加入二氧化锰或高锰酸钾作氧化剂,使溶于酸溶液中的二价铁氧化成三价铁,调整溶液的pH值,使铁沉淀而除去。二是锰与铜、铝、镁生成许多有工业价值的合金,如黄铜、青铜、白铜、铝锰合金、镁锰合金等。
锌-锰电池由于使用方便,价格低廉,至今仍是电池中使用最广,产值、产量最大的一种电池。近年来,发展的锰酸锂电池、电池三元正极材料都离不开锰,硫酸锰是电池三元正极材料的主要原料,二氧化锰是锰酸锂电池、锌-锰电池的正极,电池放电时被还原。制备电池用二氧化锰的原料主要有天然MnO2(NMD)、化学MnO2(CMD)和电解MnO2(EMD)。
随着电子技术的快速发展,电子工业对锰的需求量也不断增加。软磁材料是电子工业的基本原料。软磁材料中又以锰锌铁氧体为主,因其具有狭窄的剩磁感应曲线,可以反复磁化,在高频作用下具有高导磁率、高电阻率、低损耗等特点,同时又价格低廉,来源广泛,已经取代了大部分镍锌铁氧体,在软磁材料中占到了80%以上。用锰锌铁氧体磁芯制成的各种电感器件、变压器、线圈、扼流圈等,在通讯设备、家电产品、计算机产品、工业自动化设备等方面都得到了广泛应用。同时,锰也是电子工业广泛使用的磁性材料四氧化三锰;二氧化锰、锰酸锂等的生产主要原料,是电子工业、冶金工业、航空航天和军事工业具有战略发展意义的材料。在锰锌铁氧体中四氧化三锰用量占到了21%左右。
锰在建筑材料方面的用途主要是在生产玻璃时作为褪色、着色和澄清剂等。用于生产玻璃的原料中多数含有钻、铁等杂质,影响了玻璃的颜色,适量加入二氧化锰可以使玻璃变为无色,加入不同量的二氧化锰又可以使玻璃具有不同的颜色。锰在建筑材料中的另一用途是使陶瓷和砖、瓦表面的着色,如着褐色、绿色、紫色、黑色等光彩鲜艳的颜色。西欧一些国家的楼房建筑装饰材料釉面砖、瓦表面着色主要是采用二氧化锰作着色料,颜色鲜艳,持久不易褪色,很受人们青睐。
六、锰与农业
锰是植物正常生长不可缺少的微量元素之一,它参与光合作用和氮素的转化,参与许多酶的活动和氧化还原过程,能促进叶绿素的合成和碳水化合物的运转。当土壤中严重缺锰时,农作物出现枯黄,生长不良,产量下降。据中国科学院南京土壤研究所和江苏农业科学院的调查表明,我国缺锰土壤达亿亩以上,若以每年每亩施lkg锰肥计算,我国农业需含锰肥料就达10万吨之多。硫酸锰和一氧化锰都是优质的锰肥。除了用于肥料之外,锰在农业上还有许多其他的应用,被用作杀菌剂、饲料添加剂等。
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