پودر منگنز و شمش منگنز چیست و چه کاربردی دارد؟
پودر منگنز یک عنصر خاکستری مایل به صورتی رنگ است که از نظر شیمیایی بسیار فعال بوده و دمایی بسیار زیادی لازم است تا بتوان این پودر را ذوب کرد. در ساخت فلز فولاد ، پودر منگنز استحکام ، مقاومت در برابر سایش ، سختی و بسیاری از خواص های دیگر را بهبود می بخشد. پودرهای منگنز الکترولیتی از رسوب گیری کاتد منگنز الکترولیتی تثبیت شده تولید می شوند.
منگنز یک فلز براق و خاکستری شبیه آهن است اما سخت تر و بسیار شکننده تر می باشد. در شکل خالص این فلز ، برای ساختن اشیا بسیار شکننده است به همین دلیل آن را بیشتر به صورت پودر فرآوری می کنند. این فلز در آب ، دچار واکنش شیمیایی شده و به آرامی تجزیه می شود، با گرم کردن آب این فلز سریعتر تجزیه می شود.
پودر منگنز در تولید فولاد ، تولید آلیاژهای غیر فولادی ، تولید باتری ، رنگ دهنده ها ، رنگدانه ها ، فریت ها ، شار جوشکاری ، تصفیه آب ، مواد افزودنی به سوخت ، مواد کنترل کننده بو ، کاتالیزورها ، درزگیرها ، پوشش های فلزی و صفحات مدارهای الکترونیتی استفاده می شود. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.
شمش منگنز
شمش های منگنز با بیشترین تراکم ممکن ، معمولاً کم هزینه ترین شکل فلزی است و در کاربردهای کلی مفید است. اندازه شمش را می توان به سفارش مصرف کننده تغییر داد و آن را صورت میله ، گلوله ، پودر ، قطعه ، دیسک ، گرانول ، سیم و به صورت ترکیبی مانند اکسید تولید کرد. سایر اشکال در صورت درخواست ساخته می شوند.
کاربردهای شمش و پودر منگنز در صنعت
کاربردهای پودر و فلز منگنز در صنعت به دو دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:
۱- کاربردهای متالورژی
فولاد سازی
ریخته گری فولاد منگنز در حال حاضر ۸۵ تا ۹۰ درصد از کل مصرف منگنز را تشکیل می دهد. منگنز اغلب توسط صنایع فولاد در اکسیداسیون و افزودنی های گوگرد زدایی و به عنوان ماده سازنده آلیاژ استفاده می شود. این پودر می تواند کیفیت نورد و جعل ، و همچنین قدرت ، مقاومت ، سختی ، مقاومت در برابر سایش و سخت شدن فولادها را بهبود بخشد.
به عنوان مثال ، فولاد حاوی ۸-۱۵٪ منگنز می تواند دارای مقاومت کششی بالای ۸۶۳ مگاپاسکال باشد و از این فولاد در کاربردهایی استفاده می شود که به مقاومت زیاد در برابر سایش نیاز است ، مانند سنگ شکن های ژیراتور ، فک صفحات سنگ شکن ، راه آهن و اجزای متقاطع که سایش زیادی دارند.
آلیاژهای آلومینیوم
صفحه سیم جوش آلومینیوم منگنز دومین کاربرد بزرگ پودر منگنز صنعتی به عنوان ماده آلیاژی برای آلومینیوم است. آلومینیوم با محتوای منگنز حدود ۱.۵ درصد به دلیل تشکیل دانه های جذب کننده ناخالصی که منجر به خوردگی گالوانیک می شود ، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی ایجاد می کند. آلیاژهای آلومینیوم – منگنز در محصولات مختلف مانند قوطی های نوشیدنی ، ظروف آشپزخانه ، سقف ، رادیاتور اتومبیل و موارد دیگر در وسایل حمل و نقل استفاده شده است.
آلیاژهای مس
شمش های برنجی منگنز احتمالاً متنوع ترین عنصری است که می تواند به آلیاژهای مس اضافه شود. افزودن مقدار کمی از منگنز (۱/۰ تا ۳/۰ درصد) برای اکسیداسیون آلیاژ و بهبود قابلیت ریختگی و افزایش مقاومت مکانیکی این آلیاژ لازم است . منگنز دارای حلالیت جامد بالایی در مس و در سیستم های دودویی با مس و آلومینیوم ، روی یا نیکل به عنوان سازنده باینری دارد . بسیاری از آلیاژهای مس تجاری حاوی حدود ۱٪ تا ۲٪ از پودر منگنز برای بهبود قدرت و کارایی هستند.
مقادیر بسیار بالاتری از محتوای پودر منگنز در برخی از آلیاژها برای کاربردهای خاص یافت می شود ، به عنوان مثال ، یک آلیاژ (۷۲٪ منگنز ، ۱۸٪ مس ، ۱۰٪ نیکل) برای ساخت نوارهای فلزی که در دستگاه های کنترل دما نصب شده بر روی اتومبیل ها و سایر وسایل نقلیه استفاده می شود، کارایی دارند. با این حال ، در ساخت آلیاژهای مس فقط دو میلیون تن پودر و فلز منگنز در سال مصرف می شود و از این رو بازار محدودی برای پودر منگنز فراهم می کنند.
سایر آلیاژهای فلزی
پودر منگنز در آلیاژهای فلزی دیگر نیز بسیار استفاده می شود. یک آلیاژ پایه تیتانیوم آلفا-بتا حاوی ۸٪ منگنز است و در دهه ۱۹۶۰ برای ماژول کنترل ورود مجدد Gemini استفاده شد. برخی از آلیاژهای روی و آلیاژهای منیزیم نیز حاوی ۰.۱٪ تا ۰.۲٪ منگنز هستند. منگنز همچنین می تواند به طلا ، نقره ، بیسموت و غیره افزوده شود تا آلیاژهایی تولید شود که برای کاربردهای بسیار ویژه ای استفاده می شوند ، که عموماً مربوط به صنعت الکترونیک هستند. با این حال ، پودر منگنز مورد استفاده در این آلیاژهای فلزی درصد کمی از کل نیاز منگنز در جهان را تشکیل می دهد.
(۲) کاربردهای غیر متالورژی
باتری ها
باتری ها مهمترین کاربرد غیر متالورژی پودر منگنز به شکل دی اکسید منگنز می باشد که به عنوان دپولاریزر در باتری های سلول خشک استفاده می شود. عملکرد دی اکسید منگنز در باتری ها ، اکسید کردن هیدروژن و تشکیل آب است. سلول باتری Leclanché ، که برای اولین بار در سال ۱۸۶۸ ساخته شد از این فرآیند استفاده می کند و از دی اکسید منگنز به عنوان ضدعفونی کننده استفاده کرده است.
باتری های قلیایی که در دهه ۱۹۵۰ به بازار عرضه شدند ، نوعی باتری اولیه بودند که به واکنش بین روی و دی اکسید منگنز (Zn / MnO2) وابسته بودند . سلول باتری دیگری که به طور خاص برای کاربردهای نظامی استفاده می شود ، سلول کلرید منیزیم – دی اکسید منگنز است.
از پودر دی اکسیدهای منگنز که به صورت طبیعی (NMD ) وجود دارد می توان در سلول های استاندارد دیگر نیز استفاده کرد. گریدهای پودر دی اکسید منگنز بهبود یافته مورد نیاز در سلول های با کارایی بالا به صورت مصنوعی بدست می آید. محصولات بدست آمده به نام فرآیندهای استفاده شده نامگذاری می شوند . EMD یا دی اکسید منگنز الکتروشیمیایی از طریق الکترولیز ساخته می شود. CMD یا دی اکسید منگنز شیمیایی توسط یک فرآیند کاملا شیمیایی تولید می شود. کشورهای عمده تولید کننده MnO۲ طبیعی ،غنا ، برزیل ، چین ، مکزیک و هند هستند.
مواد شیمیایی
پتاسیم پرمنگنات که از ترکیبات مهم پودر منگنز می باشد در بسیاری از زمینه های شیمیایی کارایی دارد . به عنوان مثال ، پرمنگنات یک عامل اکسید کننده قوی در صنایع شیمیایی است و در تجزیه و تحلیل کمی و در پزشکی استفاده می شود.همچنین از پرمنگنات پتاسیم برای تصفیه آب آشامیدنی و تصفیه فاضلاب استفاده می شود، از این پودر به عنوان ضد عفونی کننده برای درمان بیماری های پوستی نیز استفاده می شود.
یکی دیگر از کاربردهای مهم پودر منگنزساخت ترکیب Maneb (منگنز-اتیلن بیس دی تیوکاربامات) است ، یک ترکیب آلی-شیمیایی که به عنوان یک قارچ کش کشاورزی به فروش می رسد و به طور گسترده ای برای کنترل بیماری های محصول و غلات ، کپک زدگی در انگور ، دلمه در درختان میوه مانند موز استفاده می شود. سولفات منگنز به عنوان محصول نهایی در کودها و خوراک دام و به عنوان یک محصول میانی در صنایع شیمیایی کاربرد گسترده ای دارد.
از پودر دی اکسید منگنز همچنین در خشک کردن رنگ های سیاه و در تهیه اکسیژن و کلر استفاده می شود. این ماده همچنین به عنوان یک کاتالیزور در تولید طعم دهنده های مصنوعی مانند وانیل و به عنوان یک ماده اکسید کننده در تصفیه سنگ معدن اورانیوم برای تولید کنسانتره اکسید نیز عمل می کند. از ترکیبات پودر منگنز در رنگ آمیزی سرامیک و شیشه نیز استفاده شده است.
کاربردهای دیگر شمش و پودر منگنز
از فسفات منگنز برای تولید فیلم های سطحی استفاده می شود که اگر با روغن یا موم مهر و موم شود ، می تواند از فولادها برای استفاده در فضای داخلی محافظت کند. فسفاته شدن پودر و فلز منگنز مقاومت در برابر سایش را بهبود می بخشد ، از جوشکاری فلزات تحت بار جلوگیری می کند ، کارایی روغن گیری را با جذب روغن افزایش می دهد و جریان سریع و ایمن قطعات متحرک را تامین می کند.
پودر و فلز منگنز در محیط
منگنز یکی از فراوانترین فلزات در خاک است که در آن به صورت اکسید و یا هیدروکسید دیده می شود و از طریق حالت های مختلف اکسیداسیون خود را به چرخه طبیعت باز می گرداند . منگنز عمدتا به صورت پیرولوسیت (MNO ۲ ) و به میزان کمترتر به صورت رودوکروزیت (MnCO ۳ ) در طبیعت به وجود می آید. سالانه بیش از ۲۵ میلیون تن از این فلز در جهان استخراج می شود . مناطق اصلی استخراج سنگ معدن منگنز در آفریقای جنوبی ، روسیه ، اوکراین ، جورجیا ، گابن و استرالیا است.
منگنز یک عنصر اساسی برای همه گونه های موجود در جهان می باشد. برخی ارگانیسم ها مانند دیاتوم ها ، نرم تنان و اسفنج ها منگنز را جمع می کنند و برای ادامه زندگی به آن بسیار نیاز دارند. ماهی ها می توانند حداکثر ppm 5 و پستانداران حداکثر ۳ ppm در بافت های خود منگنز جمع کنند ، اگرچه مقدار نرمال آن حدود ppm 1 است.
عوارض و خطرات پودر منیزیم
منگنز یک ترکیب بسیار رایج در جهان است که در همه جای زمین یافت می شود. منگنز یکی از سه عنصر کمیاب ضروری برای انسان می باشد ، به این معنی که نه تنها برای زنده ماندن انسان یک عنصر ضروری است ، بلکه در صورت استفاده بیش از حد ایجاد سمیت می کند. وقتی افراد به میزان مصرف روزانه توصیه شده عمل نکنند ، سلامتی آنها به خطر می افتد اما هنگامی که بیش از حد مصرف شود ، مشکلات سلامتی را برای شخص ایجاد خواهد کرد.
جذب منگنز توسط انسان عمدتا از طریق غذاهایی مانند اسفناج ، چای و گیاهان صورت می گیرد. مواد غذایی که بیشترین غلظت را دارند غلات و برنج ، سویا ، تخم مرغ ، آجیل ، روغن زیتون ، لوبیای سبز و صدف هستند. پس از جذب در بدن انسان ، منگنز از طریق خون به کبد ، کلیه ها ، لوزالمعده و غدد درون ریز منتقل می شود.
اثرات منفی منگنز عمدتا در دستگاه تنفسی و مغز رخ می دهد. علائم مسمومیت با منگنز توهم ، فراموشی و آسیب عصبی می باشد . منگنز همچنین می تواند باعث پارکینسون ، آمبولی ریه و برونشیت نیز شود. یک سندرم که توسط غلظت بالای منگنز ایجاد می شود علائمی مانند اسکیزوفرنی ، تیرگی ، ضعف عضلات ، سردرد و بی خوابی دارد.
از آنجا که منگنز یک عنصر اساسی برای سلامتی انسان است ، کمبود منگنز همچنین می تواند باعث ایجاد بیماری های مختلفی ذر بدن شود ،بعضی از این بیماری ها عبارتند از :
- چاقی
- عدم تحمل گلوکز
- لخته شدن خون
- مشکلات پوستی
- کاهش سطح کلسترول
- اختلالات اسکلت
- نقایص مادرزادی
- تغییر رنگ مو
- علائم عصبی
اثرات زیست محیطی پودر منگنز
ترکیبات منگنز به طور طبیعی در محیط به شکل جامد در خاک و ذرات ریز موجود در آب وجود دارد ، همچنین ممکن است ذرات منگنز در ذرات گرد و غبار موجود در هوا نیز وجود داشته باشند که این ذرات معمولاً ظرف چند روز روی سطح زمین می نشینند.
انسان با انجام فعالیت های صنعتی و از طریق سوزاندن سوخت های فسیلی باعث افزایش غلظت منگنز در هوا می شود. منگنز که از منابع انسانی ناشی می شود می تواند به آبهای سطحی ، آبهای زیرزمینی و فاضلاب نیز وارد شود و همچنین از طریق استفاده از سموم دفع آفات ، منگنز وارد خاک نیز می شود.
برای حیوانات منگنز یک جز اساسی می باشد که مسئول بیش از سی و شش تولید آنزیم است که برای متابولیسم کربوهیدرات ، پروتئین و چربی استفاده می شود. برای بعضی از حیوانات دوز کشنده بسیار کم است اما در بعضی از حیوانات می تواند بسیار زیاد باشد . ترکیبات منگنز می تواند باعث اختلالات ریه ، کبد و عروق ، کاهش فشار خون ، عدم رشد جنین حیوانات و آسیب مغزی به آنها شود.
بهتر است بدانید:
هنگامی که جذب منگنز از طریق پوست صورت می گیرد ، می تواند لرزش و اختلال در هماهنگی ها را ایجاد کند. سرانجام ، با انجام آزمایشات با حیوانات آزمایش شده نشان داده شده است که مسمومیت شدید منگنز حتی باید باعث ایجاد تومور در حیوانات می شود.
در گیاهان یونهای منگنز پس از جذب از خاک به برگ ها منتقل می شوند. وقتی مقدار کمی منگنز از خاک جذب شود ، این امر باعث ایجاد اختلال در مکانیسم های گیاهی می شود. به عنوان مثال اختلال در تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن ، که در آن منگنز نقش مهمی دارد.
غلظت های بسیار زیاد منگنز در خاک می تواند باعث تورم دیواره سلول ها ، پژمردگی برگها و لکه های قهوه ای روی برگ شود. کمبودها نیز می توانند این تأثیرات را ایجاد کنند. بین غلظت های سمی و غلظت هایی که باعث کمبود می شوند ، می توان منطقه کوچکی از غلظت ها را برای رشد بهینه گیاه تشخیص داد.
قیمت خرید و فروش شمش و پودر منگنز
قیمت هر کیلو منگنز به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد مثلا قیمت منگنز خالص و پودر منگنز خوراکی با یکدیگر متفاوت است. فروش پودر دی اکسید منگنز نیز بسیار رایج است زیرا کاربرد گسترده ای دارد و قیمت منگنز دی اکسید نیز بر اساس گرید آن متفاوت می باشد.
