Марганец: характеристики, производство, состав, структура, применение

Торговля марганцевой рудой

В 1944 году производство марганцевой руды составляло всего 2.8 миллиона тонн. На протяжении последующих 40 лет производство увеличилось до 25 миллионов тонн в 1985 г. В среднем производство возрастало на 5.5% в год. В последующие годы производство несколько сократилось и составило 21.5 миллиона тонн в 2001 г.. В эти годы не происходил рост добычи марганцевых руд. Это было связано с тем, что были осуществлены технологические инновации в производстве стали. В последние годы опять наблюдается рост добычи руды. В 2004 производство достигло 29 млн. тонн. В таблице 3.3 представлены объемы добычи руды с 1970 по странам. Запасы высококачественных руд с содержанием марганца более 44%, в основном, сосредоточены в Австралии, Бразилии, Габоне и Южной Африке и составляют более 90% от общемировых. Значительное увеличение добычи произошло в Австралии начиная с 1970 г., в то время как добыча в Южной Африке, Бразилии и Габоне оставалось на одном уровне. Гана и Индия, в прошлом крупные поставщики руды в Западные страны, в настоящее время экспортируют ограниченное количество бедных руд и руд среднего качества. В Мексике руда добывается, в основном, для внутреннего пользования.

В 1970 г. Страны бывшего СССР поставляли одну треть от мирового производства марганцевых руд. В настоящее время в этих странах остались лишь месторождения низкомарочных руд, которые требуют обогащения перед коммерческим использованием.

Украина, Грузия и Казахстан производят меньше половины того количества, которое приходилось на СССР. Лишь ограниченное количество руды экспортируется и ожидается, что экспорт будет сокращаться. В Китае нет высококачественной руды, в результате чего ее приходится импортировать из Ганы, Габона и Австралии и смешивать с местной рудой.

В 2003 году мировая добыча марганцевой руды осуществлялась следующими странами: Южной Африкой, Австралией, Бразилией, Украиной, Габоном, Китаем, Индией, Казахстаном и, в меньшей степени, Ганой и Мексикой (рис 3.)

По добыче в марганцевом исчислении на первом месте находилась Южная Африка, по общему тоннажу добываемой породы – Китай.

Все развитые страны полностью зависят от импорта руды для удовлетворения спроса в марганце. Частично они импортируют руду и частично ферромарганец. Австралия, Бразилия, Габон и Южная Африка вместе поставляют 90% всего импорта марганцевой руды Западными странами.

Из всех крупных стран-потребителей ферромарганца только Франция имеет производственные мощности, превышающие нужды внутреннего рынка и имеет возможность продавать большое количество на экспорт. Норвегия, используя свои большие возможности по выработке гидроэнергии, создала одну из наиболее значительных в мире промышленностей по производству ферросплавов. Норвегия является одним из крупнейших экспортеров ферромарганца.

Сейчас наметилась тенденция по переносу ферросплавной промышленности в страны с рудными месторождениями. Это можно объяснить желанием рудодобывающих стран перерабатывать сырье самим и, таким образом, увеличивать его стоимость. В дополнение к этому, рудодобывающие страны хотели бы воспользоваться низкой стоимостью местной электроэнергии. Скорее всего, эта тенденция сохранится в ближайшие годы.

Структура и состав

Описаны 4 структурные модификации вещества, каждая из которых устойчива в определенном температурном интервале. Сплавление с определенными металлами может стабилизировать любую фазу.

До 707 С устойчивой является а-модификация. – кубическая объемно-центрированная решетка, в состав элементарной ячейки которой входит 58 атомов. Такая структура очень сложна и обуславливает высокую хрупкость вещества. Его показатели – теплоемкость, теплопроводность, плотность, приводятся как свойства вещества.
При 700–1079 С устойчивой является b-фаза с таким же типом решетки, но с более простым строением: ячейку составляет 20 атомов. В этой фазе марганец проявляет определенную пластичность. Плотность b-модификации – 7,26 г/куб. см. Фазу легко зафиксировать – закалкой вещества при температуре выше температуры фазового перехода.
При температурах от 1079 С до 1143 С g-фаза стабильна. Для нее характерна кубическая гранецентрированная решетка с ячейкой из 4 атомов. Модификация отличается пластичностью. Однако зафиксировать фазу полностью при охлаждении не удается. При температуре перехода плотность металла составляет 6,37 г/куб. см, при нормальной – 7, 21 г/куб. см.
Выше температуры 1143 С и до кипения стабилизируется d-фаза с объемно-центрированной кубической решеткой, ячейка которой включает 2 атома. Плотность модификации составляет 6,28 г/куб. см. Интересно то, что d-Mn может перейти в антиферромагнитное состояние при высокой температуре – 303 С.

Фазовые переходы имеют большое значение при получении разнообразных сплавов, тем более что физические характеристики структурных модификаций отличаются.

Производство марганца описано ниже.

Перспективная оценка ресурсов новой марганцевой провинции алабандиновых руд

Открытие, не имеющее мировых аналогов алабандиновой минерализации в секущих крутопадающих жилах и жильных зонах высококонцентрированных марганцевых руд в составе Южно-Верхоянской металлогенической провинции, включающей Юдомский сегмент олово-серебряного пояса, на основе имеющихся структурно-геологических, геохимических, металлогенических данных, позволяет выделить в нем перспективный контур развития марганцевой минерализации сульфидного типа (рисунок). Он охватывает юго-восточную часть Якутии и север Хабаровского края. На его площади возможно открытие новых проявлений марганцевой минерализации аналогичного типа. Основой для выделения перспективной площади является:

прямые поисковые признаки наличия алабандиновой минерализации в составе полисульфидных жил с оловом и серебром;
сходные геолого-структурные условия развития рудной минерализации;
высокая зараженность марганцем позднепермской толщи выше регионального кларка в 2,5 раза в ареале развития вулканогенных образований выделенного Юдомско-Сунтарского сегмента олово-серебряного пояса.

В выделенном контуре (рисунуок), с учетом имеющейся информации по Высокогорному объекту, на основе проведения ориентированных на марганец поисковых работ, могут быть обнаружены новые рудные объекты развития высококонцентрированной рудной минерализации марганца с ресурсами, вдвое превышающие оцененные ресурсы Высокогорного рудного поля.

Таким образом, выделенный Юдомско-Сунтарский сегмент олово-серебряного пояса площадью около 100 кв. км., прослеживающийся и на территорию Хабаровского края, может представлять собой новую провинцию олово-серебро-марганцевой минерализации с наличием в ней высококонцентрированных марганцевых руд сульфидного типа.

Быховер Н.А. Экономика минерального сырья. Топливно-энергетическое сырье. Руды черных и цветных металлов-М.1967.
Кокин А.В., Кокин В.Н. Природоресурсная база мировой экономики. Состояние, тенденции, правовые аспекты-М-С-Пб:Бионт,2003.
Тем не менее, Япония их разрабатывает.
Кокин А.В. Алабандин в Высокогорном олово-серебро-свинцово-цинковом месторождении Восточной Якутии//Современные проблемы минералогии и сопредельных наук.С-Петербург, 1992.
Гамянин Г.Н., Кокин А.В. Первая находка алабандиновых руд в Восточной Якутии//Доклады АН СССР,1991,т.316 №15. С. 1197-1200.
Архипов В.Н.,Кокин А.В., Крылова В.В., Яновский В.М. Алабандин в олово-полисульфидных сереброносных жилах Южного Верхоянья//Отечественная геология №9,1994. С. 55- 57
Минералогическая энциклопедия под. Ред. К Фрея.-Ленинград:Недра,1985. С.345-346.
Кокин А.В., Батурин А.Л. Новый тип марганцевой минерализации. Перспективы освоения//Вестник Госкомгеологии Якутии. № 2,2004.
Кокин А.В., Сухоруков В.И., Шишигин П.Р. Региональная геохимия.- Ростов-н/Д:РостИздат,1999.
Кокин А.В., Батурин А.Л. Новый тип марганцевой минерализации. Перспективы освоения//Вестник Госкомгеологии Якутии. № 2,2004.
Там же.
Быховер Н.А. Экономика минерального сырья. Топливно-энергетическое сырье. Руды черных и цветных металлов-М.1967.
Кокин А.В., Кокин В.Н. Природные ресурсы мировой экономики.-М: МГУК,2001.

Месторождения черных металлов. Марганец и хром

В числе полезных ископаемых Российской Федерации находятся 16 месторождений марганцевых руд: в Северо-Западном федеральном округе — 1 (Республика Коми), в Уральском — 9 (Свердловская область), в Сибирском — 4 (Кемеровская область — 2, Иркутская — 1, Читинская — 1) и в Дальневосточном — 2 (Еврейская автономная область). В целом по России балансовые запасы марганцевых руд составили 159,0 млн т (на 1 января 2004 г.).

Марганцевые руды в России характеризуются низким качеством. Среднее содержание марганца в них составляет 20 %, тогда как в других странах оно достигает 40–50 %. Большая часть месторождений относится к мелким с запасами от 0,5 до 12 млн т, в современных условиях они практически не разрабатываются. Основной объем балансовых запасов — 98,5 млн т (64 %) сосредоточен на крупном Усинском месторождении в Кемеровской области, которое относится к резервным. Прогнозные ресурсы марганцевых руд — 841 млн т (Сибирь — 40 %, Дальний Восток — 30%, Урал — 18%, центральная часть страны — 12 %). Крупным объектом является Порожинское месторождение (Красноярский край) с запасами оксидных марганцевых руд по категориям C1 + C2 — 78 млн т и карбонатных руд — 75 млн т. Это месторождение способно обеспечить до 30–50 % потребности российского рынка в марганце.

В начале 2003 г. добыча марганцевых руд составляла 67 тыс. т. Разрабатываются три месторождения: Парнокское в Республике Коми (15 тыс. т), Дурновское в Кемеровской области (6 тыс. т) и Громовское в Читинской области (31 тыс. т). До 1992 г. в России марганцевые концентраты не производились. Для обеспечения металлургической промышленности марганцем Россия импортирует значительное количество марганцевых концентратов и сплавов, в основном из стран СНГ (Казахстан, Украина). Предполагается, что к 2010 г. потребление марганцевой продукции вырастет на 30 %. Обеспеченность металлургического комплекса России собственным марганцевым сырьем при ежегодной добыче 5 млн т в новом столетии составит 62 года, в том числе рентабельными — 43 года и нерентабельными — 18 лет.

Перспективы обеспечения промышленности России марганцем связаны также с планируемой разработкой железо-марганцевых конкреций со дна восточной части Финского залива.

В Российской Федерации учтено пять месторождений хромовых руд — в Северо-Западном федеральном округе — 1 (Мурманская область), в Приволжском — 4 (Пермский край — 3 и Оренбургская область — 1). Кроме того, на разрабатываемом собственно бокситовом Иксинском месторождении (Архангельская область) учтены запасы триоксида хрома в количестве 3,0 тыс. т.

В целом по России балансовые разведанные запасы хромовых руд на 1 января 2003 г. составили 16,2 млн т. Размещены балансовые запасы на четырех месторождениях: 48 % запасов на Главном Сарановском, 1,4 % на Сарановской группе россыпей, 40,8 % на подготавливаемом к освоению Южно-Сарановском (Приволжский федеральный округ, Пермская группа). Прогнозные ресурсы хромовых руд — 486 млн т., из них категории С2 — 60,7 млн т (Карело-Кольский и Полярно-Уральский регионы).

В 2003 г. добыто хромовых руд 167 тыс. т., из них: 28 тыс. т в Мурманской области, 76 тыс. т — в Пермской области (в настоящее время Пермский край), 21 тыс. т — в Свердловской и 87 тыс. т — в Челябинской областях. Обеспеченность запасами эксплуатируемых месторождений хромовых руд составляет 29 лет, а всеми активными запасами — 47,5 лет.

Где добывают марганцевые руды? Страны — лидеры

На сегодняшний день лидером по добыче марганцевых руд является Россия, она занимает ведущее место уже несколько десятилетий. В других государствах нет разведанных крупных и богатых месторождений, их поиск ведётся постоянно. Широкое применение марганца в металлургической промышленности обеспечило ему экономическую привлекательность.

Небольшие месторождения имеются в следующих странах: Болгария, Румыния, Китай, Украина, Казахстан, Чехия, Германия, ЮАР, Бразилия, Индия, Австралия, Япония, Индонезия, Мексика. В большинстве из них сконцентрированы залежи руды, не отличающейся высоким качеством. Потребности этих стран удовлетворяются за счёт импортируемой руды.

Страны с высоким уровнем развития металлургической промышленности (США, Франция, Бельгия и пр.) активно ведут поиски крупных месторождений в целях сокращения объёмов импорта. Это позволит им удовлетворять внутренние потребности государства за счёт собственных ресурсов.

Повышенный интерес США направлен на извлечение и дальнейшее использование в промышленности железно-марганцевой руды, сосредоточенной на дне Мирового океана.

Понятие и особенности

Одной из основных особенностей марганцевых руд формы рельефа является их множество и разнообразие. Они могут быть представлены в виде карманов, гряд, болот, водоемов, трещин и пещер. Каждая из этих форм имеет свои специфические особенности и происхождение.

Марганцевые руды формы рельефа имеют важное значение для науки и промышленности. Это связано с тем, что их изучение позволяет получить информацию о процессах формирования и эволюции рельефа на Земле в разные исторические периоды

Также марганцевые руды формы рельефа являются важным источником рудных полезных ископаемых, таких как марганцевая руда, которая широко используется в металлургической промышленности.

Поздний палеолит и кайнозой

Марганцевые руды позднепалеозойской эпохи характерны для Центрального Казахстана, где разрабатывается два основных месторождения — Ушкатын-Ш и Джездинское. Ключевые минералы — браунит, гаусманит, гематит, манганит, пироморфит и псиломелан. Позднемеловой и юрский вулканизм породили марганцевые рудопроявления в Забайкалье, Закавказье, Новой Зеландии и на побережье Северной Америки. Крупнейшее месторождение этого периода Грут-Айленд было открыто в 1960-х гг. в Австралии.

В кайнозойскую эпоху произошло уникальное по своим масштабам накопление марганцевой руды на юге Восточно-Европейской платформы (Мангышланское, Чиатурское месторождения, Никопольский бассейн). Тогда же марганцевая руда появилась и в других регионах земного шара. В Болгарии сформировалось месторождение Оброчиште, а в Габоне — Моанда. Все они характеризуются рудоносными песчано-глинистыми отложениями. Минералы в них присутствуют в виде оолитов, конкреций, землистых скоплений и стяжений. Еще один марганцеворудный бассейн (Уральский) появился в Третичный период. Он простирается на 300 километров. Этот пласт марганцевых руд мощностью от 1 до 3 метров охватывает восточные склоны Уральских гор.

ПРИМЕНЕНИЕ

Марганец широко используют в черной металлургии. Добавляют сплав железо марганец (ферромарганец). Доля марганца в нем равна 70-80%, углерода 0,5-7 %, остальная часть приходится на железо и посторонние примеси. Элемент №25 в сталеплавлении соединяет кислород и серу. Используются смеси хром — марганец, вольфрам-марганец, кремний-марганец. В производстве стали марганцу альтернативной замены нет.

Химический элемент выполняет множество функций, в том числе рафинирует и раскисляет сталь. Широко используется технология цинк марганец. Растворимость Zn в магнии составляет 2 %, а прочность стали, в этом случае, возрастает до 40 %. В доменной шахте марганец удаляет серный налет из чугуна. В технике применяются тройные сплавы манганины, куда входит марганец медь и никель. Материал характеризуется большим электро-сопротивлением на которое влияет не температура, а сила давления.

Используется для изготовления манометров. Настоящей ценностью для промышленности является сплав медь — марганец. Содержание марганца здесь 70 %, меди 30%. Его применяют для снижения вредных производственных шумов. В изготовлении взрыв-пакетов для праздничных мероприятий используют смесь, куда входят такие элементы, как магний марганец. Магний широко используется в самолетостроении.

Некоторые виды солей марганца, такие как KMnO₄ нашли свое применение в медицинской отрасли. Перманганат калия относится к солям марганцовой кислоты. Имеет вид темно-фиолетовых кристаллов. Растворяется в водной среде, окрашивая её в фиолетовый цвет. Является сильным окислителем. Антисептик, обладает противомикробными свойствами. Марганец в воде легко окисляется, образуя плохо растворимый оксид марганца коричневого цвета. При соприкосновении с белком ткани формирует соединения с выраженными вяжущими качествами. В высоких концентрациях раствор марганца обладает раздражающим и прижигающим действием. Калий марганец используют для лечения некоторых заболеваний и для оказания первой помощи, а пузырек с кристаллами марганцовки находится в каждой аптечки.

Марганец полезен для человеческого здоровья. Участвует в формировании и развитии клеток центрально-нервной системы. Способствует усвоению витамина В1, меди и железа. Регулирует содержание сахара в крови. Задействуется в строительстве костной ткани. Участвует в образовании жирных кислот. Улучшает рефлекторные способности, память, убирает нервное напряжение, раздражительность. Абсорбируясь в стенках кишечника марганец, витамины В, Е, фосфор, кальций усиливают этот процесс, влияет на организм и обменные процессы в целом.

Марганец – металл серого цвета со стальным отблеском, имеющий высокий показатель твёрдости. Добыча марганцевой руды имеет большое значение, ведь она применяется практически во всех отраслях промышленности.

Историческое и промышленное значение марганца

Марганец имеет долгую историю промышленного значения, восходящую к древним временам. Вот некоторые основные моменты исторического и промышленного значения марганца:

Историческое значение:

Использование в древности: марганец использовался древними цивилизациями для различных целей, в том числе в качестве пигмента в наскальных рисунках, в качестве металла в бронзовых сплавах и в производстве стекла.
Признание в качестве элемента: марганец был признан элементом шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле в 1774 году, а позже он был назван «марганцем» в честь латинского слова «magnes», означающего магнит, из-за его магнитных свойств.
Промышленная революция: марганец стал более значимым во время промышленной революции 18 и 19 веков, когда появились новые промышленные процессы и технологии. Марганец использовался в производстве стали для повышения ее прочности и ударной вязкости, что привело к разработке марганцевой стали, также известной как сталь Гадфилда, названной в честь британского металлурга Роберта Хэдфилда, который впервые применил ее.

Промышленное значение:

Производство стали: марганец является важным элементом в производстве стали, где он действует как раскислитель и десульфуризатор, улучшая свойства стали, такие как прочность, ударная вязкость и износостойкость. Марганец используется в различных стальных сплавах, включая аустенитную марганцевую сталь, которая используется в приложениях, требующих высокой прочности, например, в строительстве, железнодорожных путях и тяжелом машиностроении.
Батареи: Марганец используется в производстве батарей, в том числе щелочных батарей и аккумуляторов, благодаря его высокой электрохимической активности. Марганец используется в качестве компонента катода литий-ионных аккумуляторов, которые широко используются в портативных электронных устройствах и электромобилях.
Пигменты: соединения марганца, такие как диоксид марганца (MnO2), используются в качестве пигментов в красках, керамике и стекле из-за их способности давать темные цвета и сопротивляться выцветанию.
Удобрения: марганец используется в качестве компонента удобрений для улучшения роста растений и усиления фотосинтеза. Марганец является важным микроэлементом для растений, участвующим в различных метаболических процессах, включая фотосинтез и азотистый обмен.
Другие промышленные применения: марганец имеет множество других промышленных применений, в том числе в производстве сплавов, химикатов и в качестве катализатора в химических процессах. Марганец используется в производстве нержавеющей стали, алюминий сплавы и другие сплавы цветных металлов. Соединения марганца используются в качестве катализаторов в химических реакциях, например, в нефтехимическом производстве, а также в водоочистке для удаления примесей из питьевой воды.

В заключение, марганец имеет важное историческое и промышленное значение, поскольку он используется в различных областях, от производства стали до аккумуляторов, пигментов, удобрений и других промышленных процессов. Его уникальные свойства и универсальная реакционная способность делают его ценным элементом в современной промышленности, способствуя различным технологическим достижениям и экономическому развитию

Ссылки и источники

Смотреть что такое «Марганцевая руда» в других словарях:

марганцевая руда — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN manganese ore … Справочник технического переводчика

агломерационная железная (марганцевая) руда — Железная (марганцевая) руда, подготовленная по определенной крупности, применяемая для производства железорудного (марганцеворудного) агломерата. Тематики продукция железорудная и марганцеворудная EN sinter iron (manganese) ore … Справочник технического переводчика

карбонатная марганцевая руда — Марганцевая руда, представленная в основном карбонатными минералами марганца. Тематики продукция железорудная и марганцеворудная EN manganese carbonate ore … Справочник технического переводчика

окисная марганцевая руда — Марганцевая руда, представленная в основном окисными минералами марганца. Тематики продукция железорудная и марганцеворудная EN manganese oxidic ore … Справочник технического переводчика

окисно-карбонатная марганцевая руда — Марганцевая руда, представленная смесью окисных и карбонатных минералов марганца. Тематики продукция железорудная и марганцеворудная EN manganese oxidic carbonate ore … Справочник технического переводчика

железная (марганцевая) руда — Полезное ископаемое, представленное железосодержащим (марганецсодержащим) минералом. Тематики продукция железорудная и марганцеворудная EN iron (manganese) ore … Справочник технического переводчика

Руда — У этого термина существуют и другие значения, см. Руда (значения). Железная руда (полосчатая железорудная формация) … Википедия

Бобовая руда — руда (железная, марганцевая, алюминиевая) осадочного и элювиального происхождения, состоящая из мелких округлой или бобовидной формы образований, часто концентрически скорлуповатого сложения. В зависимости от текстуры различают собственно … Большая советская энциклопедия

Марганец в металлургии* — получается или в виде сплава с железом, известного под названием зеркального чугуна, или ферромангана, или же в виде металлического М. В первом виде он получается восстановлением марганцевых руд, главным образом, марганцевых железных шпатов и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Марганец (металлургия) — получается или в виде сплава с железом, известного под названием зеркального чугуна, или ферромангана, или же в виде металлического М. В первом виде он получается восстановлением марганцевых руд, главным образом, марганцевых железных шпатов и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Методы добычи марганцевой руды

Ежегодно в мире добывается порядка 25 млн тонн марганцевой руды. Работы ведутся в основном открытым способом, реже — подземным.

Карьерные разработки используются, если месторождения марганцевых руд неглубоко залегают под землёй. В зависимости от площади месторождения, роются котлованы различных размеров.

Разработка карьера осуществляется следующим образом:

при помощи спецтехники (чаще всего бульдозеров) вскрывается и убирается верхний слой земли, покрывающий залежи ископаемого;
марганцевая руда подвергается дроблению;
руда грузится на самосвалы и отправляется на завод для переработки.
после завершения работ карьер снова покрывается пластом земли, проводится рекультивация.

При подземном способе добычи главной задачей является подъём руды на поверхность.

Процесс заключается в следующем:

на территории месторождения роются горизонтальные (штольни) или вертикальные проходы (шахты);
под землёй осуществляется дробление руды при помощи оборудования;
руда грузится на конвейер и доставляется на поверхность.

Подземный способ добычи марганцевой руды более затратный в финансовом отношении, нежели открытый. Он требует большего количества современной спецтехники и рабочих. Но руда, добываемая под землёй, считается более качественной, вложения окупаются при её реализации.

Вместе с тем при открытом способе добычи не требуется большая численность рабочих, техника более простая и экономичная в использовании.

Главными достоинствами открытой разработки являются:

высокий показатель производительности труда;
относительная безопасность процесса (вероятность возникновения несчастных случаев намного меньше, чем при подземных работах).

Данные преимущества компенсируют отрицательное воздействие погодных условий и необходимость обработки большого участка земли.

Физические и химические свойства марганца

Физические свойства марганца:

Внешний вид: марганец представляет собой металл серебристо-серого цвета, относительно твердый и хрупкий в чистом виде. Он может иметь полированный металлический блеск.
Температура плавления и кипения: марганец имеет температуру плавления 1,246 градусов по Цельсию (2,275 градусов по Фаренгейту) и температуру кипения 2,061 градус по Цельсию (3,742 градуса по Фаренгейту).
Плотность: плотность марганца составляет 7.21 грамма на кубический сантиметр (г/см³), что делает его относительно плотным.
Состояние вещества: марганец находится в твердом состоянии при комнатной температуре (25 градусов по Цельсию или 77 градусов по Фаренгейту).
Кристаллическая структура: марганец имеет объемно-центрированную кубическую (ОЦК) кристаллическую структуру.

Химические свойства марганца:

Реакционная способность: Марганец является умеренно реактивным металлом. Он медленно реагирует с кислородом воздуха, образуя на своей поверхности тонкий оксидный слой, который помогает защитить его от дальнейшей коррозии. Марганец также может реагировать с галогенами, серой и азотом с образованием различных соединений.
Степени окисления: марганец может проявлять несколько степеней окисления в диапазоне от -3 до +7, причем наиболее распространенными степенями окисления являются +2, +3, +4 и +7. Это делает марганец универсальным в образовании широкого спектра химических соединений.
Магнитные свойства: марганец является парамагнитным, то есть притягивается магнитным полем, но его магнитные свойства относительно слабы по сравнению с некоторыми другими переходными металлами, такими как железо или никель.
Комплексообразование: марганец может образовывать комплексные ионы и соединения с другими лигандами из-за его способности проявлять различные степени окисления и его электронную конфигурацию.
Химическая активность: марганец может реагировать с кислотами и основаниями с образованием солей. Он также может вступать в окислительно-восстановительные реакции, в которых он может либо приобретать, либо терять электроны в зависимости от условий реакции.
Биологическая роль: марганец является важным микроэлементом, необходимым живым организмам для различных биологических функций, включая активацию ферментов, обмен веществ и образование костей.

В целом, марганец обладает рядом физических и химических свойств, которые делают его ценным в различных промышленных процессах и применениях, включая производство стали, аккумуляторов, пигментов и удобрений. Его реакционная способность, несколько степеней окисления и способность образовывать комплексы делают его универсальным элементом в различных химических реакциях и технологиях.

Атомная структура и электронная конфигурация марганца

Атомная структура марганца (Mn) состоит из 25 протонов (определяющих его атомный номер) и 30 нейтронов в ядре, окруженных 25 электронами в электронном облаке. Электронная конфигурация марганца: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵.

Это означает, что марганец имеет два электрона на своей 1s-орбитали, два электрона на своей 2s-орбитали, шесть электронов на своей 2p-орбитали, два электрона на своей 3s-орбитали, шесть электронов на своей 3p-орбитали, два электрона на своей 4s-орбитали и пять электронов. на своей 3d-орбитали. Электронная конфигурация марганца может быть сокращена как 3d⁵ 4s², где представляет собой электронную конфигурацию благородного газа аргона (который предшествует марганцу в периодической таблице) до 3p-орбитали.

Частично заполненная 3d-орбиталь марганца придает ему характерные свойства, такие как способность проявлять несколько степеней окисления и образовывать сложные ионы и соединения. Электронная конфигурация марганца способствует его реакционной способности, магнитным свойствам и способности образовывать широкий спектр химических соединений с различными лигандами.

Геологическое залегание и добыча марганца

Откуда берется марганец?

Элементарный марганец легко объединяется с кислородом, углеродом и кремнием, образуя длинный список минералов марганца. Марганцевые руды обычно содержат от 25 до 45 процентов марганца, в основном в оксидных (или гидроксидных) и карбонатных минералах.

Марганцевые руды широко распространены, но большая часть мировых поставок поступает из небольшого числа районов, где добывается марганец. Большинство марганцевых руд происходит из обширных слоев богатых марганцем осадочных пород, которые сформировались в древних океанах в специализированных условиях. Это произошло, когда изменения в степени окисления океанской воды вначале вызывали высокие концентрации растворенного марганца, а затем осаждали различные минералы марганца, которые концентрировались на морском дне. Эти слои в настоящее время находятся в основе континентов.

Узловая марганцевая руда: Узловой псиломелан обнаружен в остаточных глинах, образовавшихся в результате выветривания известняка и доломита на юге Западной Вирджинии. Эти руды были добыты во время Второй мировой войны, когда импорт марганцевых руд из-за пределов Соединенных Штатов был невозможен.