Feromangan je Slitina železa s vysokým obsahem manganu (obsah: 65 až 90% manganu hmotnostních).
Tyto fonty manganu (nebo „lamelární litina“ ) o obsahu mezi 6 a 25%, se nazývá karburovaný (železo zrcadlo). Obvykle se získávají ve vysoké peci .
Podloží obsahuje lokálně významných přírodních koncentrace feromangan, stejně jako některé spraše a paleosols (stejně jako v Saint-Pierre-les-Elbeuf ) v Seine-Maritime , nebo v Savy ( Aisne , Francie), ale je to především na podlaze oceánu tomto je bohatá a snadno přístupná.
Koncentrace metaloidů a těžkých kovů v mořské vodě je přirozeně extrémně nízká ( obecně méně než 10–9 g / g), ale tyto prvky mohou být velmi přítomné v pelagických jílech a ještě více v ložiskách a uzlících feromanganu, které se tvořily na oceánské dno (úrovně několika řádů, než jsou hladiny měřené ve vodě). Tento kontrast odráží nízkou rozpustnost těžkých kovů v mořské vodě a jejich účinné odlučování z vodního prostředí různými abiotickými nebo biotickými procesy .
Od 60. let 20. století byly učiněny pokusy studovat jejich tvorbu a složení (obsah ETM a dalších stopových prvků) různými chemickými a analytickými metodami.
Zdá se, že několik akrečních procesů funguje společně nebo ne. Minimálně 3 procesy se považují za aktivní, které se snažíme modelovat
Dostupné geochemické údaje naznačují, že tyto 3 procesy probíhají někdy společně, někdy odděleně, s odlišným složením uzlíků. Podle Dymond et al. v roce 1984: měl by existovat alespoň čtvrtý proces, protože první 3 nedokáže vysvětlit všechny variace obsahu prvků pozorované v uzlících.
V těchto uzlících byly také rozdíly v obsahu vzácných kovů nebo minerálů (např. Phillipsit ), a to zejména v závislosti na hloubce v závislosti na tom, zda byly tyto uzliny nalezeny ve výšce 3000-3500 m nebo mělčí. Tyto rozdíly mohou být způsobeny mineralogickými faktory nebo transportem částic vzácných zemin směrem k hlubokému oceánu; zdá se, že uzliny nejbohatší na vzácné prvky se nacházejí v sedimentech nejchudších o stejné prvky a naopak.
Tyto izotopové analýzy a izotopové trasování povoleno lépe pochopit kinetiky kovů a malý otok v procesech tvorby v moři a chování neodymovými těžkých kovů v mořském prostředí (některé předměty z detritických fáze substrátu nebo sedimentu a další pocházejících přímo z mořské vody) .
U příležitosti těchto studií byly zjištěny „významné rozdíly“ mezi oceány ( Atlantik , Ind a Tichomoří ). Některé z těchto uzlin ferromanganu jsou také vysoce obohacené kobaltem ; Bylo navrženo několik hypotéz, které vysvětlují toto obohacení (což je také pozorováno u jiných typů substrátů obsahujících mangan).
Existují dvě průmyslové metody: ve vysoké peci (v procesu opuštění) nebo v elektrické peci .
Proces vysoké pece , který v roce 1996 představoval 30% světové produkce manganu , je na cestě: v roce 2004 se ve vysokých pecích vyrobilo něco přes 17% feromanganu; v roce 2008 13%. Hutní manganu je podobná jako železa, i když snížení manganu (II), oxidu MnO, stabilní nad 1200 ° C , od oxidu uhelnatého CO, je obtížnější než u železa (II), oxidu FeO. Na rozdíl od MnO je snížena uhlíku reakcí přímé redukci za 1310 ° C . Přítomnost železa v rudě způsobuje tvorbu směsného karbidu železa a manganu. Z tohoto sektoru pocházejí:
Elektrická pec produkce zastoupena 70% produkce manganu v roce 1996). Feromangan se získá zahříváním směsi oxidu manganu MnO 2a oxid železitý (III) Fe 2 O 3, s uhlíkem . Tento sektor umožňuje získat:
Nauhličený feromangan (C <7,5%)
Rafinovaný feromangan (1 až 1,5% C)
Feromangan, nízkouhlíkový
Spiegeleisen
Mangan není v podloží neobvyklý. Je proto pravděpodobné, že byl náhodně použit nebo objeven náhodou poměrně brzy (od starověku, jako barvicí pigment ve skle nebo keramice ) a při několika příležitostech ve světě a v historii metalurgie.
Například,
Nevěda použití feromangan, v XVIII -tého století, dovoz Francie dokonce třetina její spotřeby oceli a těžko napodobit anglické ocelí.
Mnoho starověkých dokumentů potvrzuje jeho dávné použití ve formě karbidu manganu nebo oxidu manganičitého použitého k výrobě železo-manganové slitiny (protože její rudu je velmi obtížné redukovat ) jako zlepšovák železa a oceli. Jeho chemická a kovová podstata byla pochopena v roce 1774, ale až do roku 1815 zůstávala její přesná role špatně pochopena a výroba kvalitních ocelí stagnovala.
Během průmyslové revoluce se stal mangan nezbytný pro ocelářský průmysl jako legující prvek pro litinu . Od roku 1850 jeho poptávka prudce vzrostla, protože kvalitní a levné oceli se staly nezbytnými zejména pro stavbu železnic. Ocel se poté vyrábí kaluží manganové litiny.
Používá se velmi běžně od podání patentu na jeho použití při výrobě roztavené oceli (patent podaný Josiahem Marshallem Heathem v roce 1839 a bude v Bessemerově procesu, pak v Siemen-Martinově procesu a metodách, které budou následovat. .
Přesto o 30 let později (v roce 1870 ) podle Bruylant-Christophe, stavebního inženýra v Londýně, pokud jeho užitečnost není diskutována žádným průmyslníkem, je povaha vylepšení, která přináší, stále špatně pochopena; většina metalurgů té doby si myslí, že to přidalo kujné železo nebo roztavenou ocel, zlepšuje to jeho tažnost a pružnost, zatímco jiní si naopak myslí, že to vytvrzuje „žehličkami“. tvrdé a obdařené velkou silou soudržnosti “ odstraněním přebytečného kyslíku a křemíku ze železa, aby prošlo struskou.
Bruylant poznamenal, že je také někdy zbytečné jej přidávat, protože se může spontánně vyskytovat v železné rudě : v jeho době „běžné surové surové železo vyrobené ve větrných pecích Švédska, Rakouska a mnoha dalších zemí obsahuje 1 až 3% manganu . Jeho přítomnost je způsobena malým množstvím manganu obsaženým v prostorových železných rudách těchto zemí a je to prostě množství oxidu křemičitého, které je ve strusce, které určuje podíl manganu redukovaného a unášeného do kovu “ . Tato míra dosahuje 7 až 11% manganu v zrcadloviny okresu Siegen (Rýn Pruska), dodal, díky železné rudy na „horu oceli“ z Müsen .
Nyní víme, že mangan přidaný do roztaveného surového železa odstraňuje síru , která je křehkým prvkem , tím, že se s ní kombinuje za vzniku sirníku manganu (MnS) . Toto odsíření produkuje viditelnou sraženinu jako inkluzi do taveniny. Jeho reaktivita s kyslíkem je větší než reaktivita železa, má také deoxidační roli (kromě ferosilikonu a hliníku ).
V současné době je většina jeho použití je však, jako součást slitiny z oceli (70% v roce 1996). Používá se v ocelárnách , v kroku známém jako naběračská metalurgie , který následuje po rafinaci měniče . Čím později se do procesu rafinace přidá mangan , tím lepší by měla být kvalita feroslitiny .
Z mnoha patentů podaných na výrobu feromanganu můžeme zmínit
Po polovině XIX th Feromangan století stává strategickým zdrojem pro výrobců oceli, kteří nakupují za dobré ceny.
Ve Francii rozvíjejí továrny v Terrenoire, Saint-Louis v Marseille a Montluconu (jako světový předchůdce podle E truffaut) metalurgii manganu, ale ve srovnání se zahraniční konkurencí rychle ztrácejí náskok, což má za následek bankrot společnosti He Terrenoire a továrna Montlucon, která opustila výrobu, když se objevil Thomasův proces. Na xx -tého století, Francie stále patří mezi největší producenty manganu slitin, ale postrádá významných zdrojů nebo snadno zneužít manganu, takže je potřeba dovážet rudu, která se rovněž aktivně hledal v Africe Africká úřadu průmyslového v oblasti většího Sahelu a ve francouzských koloniích během koloniálního období. Tento cernier měl velký ekonomický význam pro přístav Boulogne-sur-Mer, kde ruda určená pro metalurgický závod na výrobu feromanganu instalovaného v samotném přístavu představovala dvě třetiny vstupů do přístavu v roce 1958 (440 000 t / rok, poté 338 000 t v roce 1959 (včetně 87 000 t dovezených z Maroka, 85 000 t z Indie, 65 000 z ložiska Poti v SSSR, 43 000 t z Natalu a 9 000 z Mosambiku). Ferromanganese Boulonnais byl zpětně vyvážen rafinovaným způsobem 49 000 t v roce 1957, 26 000 t v roce 1959, zejména do USA, Itálie a Argentiny.
Protože zdroje manganové rudy jsou nerovnoměrně rozloženy po celém světě, feromangan byl a stále je předmětem napjatého mezinárodního trhu mezi Afrikou ( hlavně Gabonem ) a Čínou; Afrika představovala v roce 2006 přibližně 85% celkového čínského dovozu. Pokud napětí na trhu příliš zesílí nebo dojde k vyčerpání těžebních zdrojů, průmyslníci se pravděpodobně obrátí k využívání mořských polymetalických uzlíků (zdroj, který je rovněž nerovnoměrně sdílen).
Vysoká pec vyrobená v Marseille v roce 1875 . Podle E. Truffauta byly v roce 1900 vysoké pece v Saint-Louis jediné ve Francii; vysoké pece v Saint-Louis přetrvávaly až do roku 1906, poté přenesly svoji činnost na okraje kanálu La Manche do vysokých pecí Outreau poblíž přístavu Boulogne-sur-Mer . Aciéries de Paris et d'Outreau stal SFPO, koupil v říjnu 1999 těžební skupiny Comilog-France (vlastník z dolu Moanda ) řízen Eramet z roku 1997 ), znovu produkovat Feromangan. Poslední pec v Comilog-Boulogne byla uzavřena v roce 2003.
Tento přesun metalurgie feromanganu z jihu na sever Francie je vysvětlen skutečností, že francouzské ocelárny měly tendenci postupovat směrem k Lotrinsku a na sever poblíž těžebních pánví nebo ložisek železa. Bylo proto hledáno nové průmyslové výrobní místo pro feromangan na severu Francie, poblíž velkého přístavu mezi Lamanšským průlivem a Severním mořem ; toto je původ místa Outreau a jeho vysokých pecí.
Ferromangan je přítomen v barvách používaných prehistorickým člověkem , v jeskynním umění a na nebo v keramice (protože je přirozeně obsažen v mnoha jílech ). Od doby železné přeměnil ocelářský průmysl rudy, které jsou víceméně bohaté na oxidy železa a mangan, na kov a zanechaly po nich strusku a další stopy, které musí archeologové co nejlépe interpretovat ve výrobních závodech.
Dobrá znalost procesů oxidace , koroze a dalších změn / transformace železných kovů (zejména v půdě, vodě nebo sedimentech) je pro archeology a archeometry nezbytná, protože člověk značně používal sloučeniny železa a / nebo manganu.
Toxicita ferromanganu je známá od roku 1837 . Liší se podle doby trvání a důležitosti (akutní a / nebo chronická expozice) a podle fyzikální (nanočástice nebo mikročástice, plyn, prach) a chemické formy (organické nebo anorganické formy) znečišťující látky a podle typu kontaminace (vdechnutí, požití, perkutánní průchod atd.).
Je to jeden ze známek nebo stopovacích látek znečištění metalurgického původu v mnoha průmyslových pustinách a určitých „ technosolech “, ze kterých může znovu kontaminovat potravní síť nebo vodu.
Kromě určité dávky má toxické (hlavně neurotoxické, s parkinsonským syndromem ) a ekotoxické účinky . Může proto představovat problém pro organismy a lidi žijící v blízkosti bývalých průmyslových půd, na takových místech nebo v blízkosti aktivních závodů na rafinaci a výrobu slitin. Plynné emise a oblaky prachu a kouře jsou také zdrojem kontaminace vody, vzduchu, půdy, ekosystémů a expozice zvířat nebo lidí možnému nadbytku manganu u pracovníků nebo místních dětí Ultrajemné částice manganu se mohou dostat do mozku, včetně migrací podél čichového nervu (experimentálně prokázáno u potkanů). Jedním z viditelných příznaků je porucha posturální rovnováhy.
V roce 1997 norská studie založená na studii kardiovaskulární úmrtnosti a výskytu případů náhlého úmrtí v kohortě 14 730 pracovníků (mužů) z 12 továren na feroslitiny poprvé zaměstnaných v letech 1933 až 1990 a po dobu nejméně 6 měsíců ukázala, že zatímco úmrtnost na kardiovaskulární příčiny se u těchto zaměstnanců celkově nezvýšila, riziko náhlého úmrtí se významně zvýšilo, stejně jako riziko patologické hypertenze .
Expozice pracovníků v peci feromanganu (FeMn) a křemičitanu (SiMn) byla spojena s náhlou smrtí, úmrtnost se s délkou zaměstnání významně zvýšila. Riziko úmrtí na 3 nemoci spojené s hypertenzí (cerebrovaskulární onemocnění, onemocnění ledvin a hypertenze) se také zvyšovalo s délkou expozice a stejným způsobem u lidí vystavených ferosilikonu a / nebo silikomanganu. S tímto konkrétním rizikem zvýšené úmrtnosti není spojeno ani kouření, ani konzumace alkoholu .