Manganeso

A. MANGANESO:

• Se encuentra entre el cromo y el hierro. Número atómico: 25, grupo: 7, periodo:4, densidad: 7470 kg/m3, pto fusión: 1517K, pto ebullición: 2235K. Metal sólido, generalmente no magnético.

• Es un metal que no se encuentra en forma libre en la naturaleza, sino combinado en minerales en cuya composición se encuentra como óxido (pirolusita MnO2) o carbonato (rodocrosita MnCO3).

• Propiedades: elevada dureza, elevados puntos de ebullición y fusión, buen conductor de la electricidad y el calor.

• Se oxida con facilidad formando una capa castaña de óxido.

• Es un metal bastante reactivo. El metal sólido reacciona lentamiente pero el polvo metálico reacciona con facilidad y, en algunos casos, muy vigorosamente. Cuando se calienta en presencia de aire u oxígeno, el manganeso en polvo forma un óxido rojo, Mn3O4. Con agua a temperatura ambiente se forman hidrógeno e hidróxido de manganeso (II). En el caso de ácidos se libera hidrógeno y se forma una sal de manganeso (II). El manganeso reacciona a temperaturas elevadas con los halógenos, azufre, nitrógeno, carbono, silicio, fósforo y boro.

• Su conductividad eléctrica es un 4% la del cobre

• Los colores que presenta según su estado de oxidación son: rosa(+2), rojo(+3), marrón (+4), azul (+5), verde (+6) y violeta (+7).

• El metal puro se presenta en cuatro modificaciones alotrópicas. La forma estable a temperatura ambiente es alfa-Mn (BCC), que por encima de 700ºC se transforma en beta-Mn (BCC), que a 1070ºC se transforma en gamma-Mn (FCC), que a 1140ºC se transforma en delta-Mn (BCC).

• Históricamente se aprovechaba el manganeso en los procesos que lo requerían mediante su aporte en los hornos de reducción siderúrgicos para emplearlo como elemento de aleación o desoxidante y desulfurante en la producción de acero. A finales del siglo XIX se desarrollan varios procedimientos que permiten obtener manganeso a partir de minerales de manganeso con el objetivo de mejorar las aleaciones en las que era partícipe y ampliar su campo de aplicación. Estos procedimientos son: electrólisis acuosa de sales de manganeso, electrotermia, carbotermia, aluminotermia y silicotermia.

• El manganeso es importante por las propiedades de sus aleaciones:

o En el acero mejora las cualidades de laminación y forjado, resistencia, tenacidad, rigidez, resistencia al desgaste, dureza y robustez.

o Las aleaciones con aluminio y antimonio, especialmente con pequeñas cantidades de Cu son ferromagnéticas. El Mn es ferromagnético sólo después de tratamientos especiales.

o La manganina es una aleación con Ca (83%) y Ni (4%) utilizada en la fabricación de resistencias invariables con la temperatura.

o Aleado con aluminio produce un metal que es más resistente a la corrosión. La mayoría de las latas de aluminio para bebidas contienen entre 0,8 y 1,5 % de Mn.

• USOS:

o Mejora aleaciones: Acero. Ferromanganeso se usa en aceros especiales. En fundiciones se emplea para controlar el azufre y obtener estructura perlítica.

o Despolarización de pilas secas: dióxido de Mn

o Decoloración /pintura elementos: decoloración de vidrio que tiene color verde por presencia de impurezas de hierro.

o Oxidante en la obtención de uranio y otros procesos químicos.

o Producción de oxígeno y cloro mediante dióxido de Mn.

• Manganeso en la siderurgia: El manganeso no es perjudicial para el acero, sino que, en general, es deseable que pase al arrabio en su totalidad.

o La presencia de manganeso en el acero final es útil para neutralizar el azufre, con el que forma sulfuros. También disminuye las sopladuras en la solidificación del acero de colada por absorción de oxígeno (formando óxidos).

o Un porcentaje entre el 0,8 y el 1,6 % de Mn mejora la templabilidad del acero. Se emplean contenidos de entre un 1 y un 3% para la fabricación de aceros indeformables, y de hasta un 12% en la de aceros resistentes al desgaste.

o En las condiciones normales de operación del horno alto, en torno a un 70% del Mn pasa al baño metálico. Elevando la temperatura se aumenta este porcentaje, pudiendo llegar a alcanzarse el 90%. Además de elevar la temperatura, para aumentar la concentración de Mn en el arrabio conviene tener una escoria lo más básica posible.

o La mena de los minerales de hierro siempre contiene cierta cantidad de manganeso en forma de óxidos de Mn (MnO2 y MnO) y carbonato de Mn (MnCO3). El MnO2 y el MnCO3 son tan inestables que se descomponen casi completamente en la planta de sinterización, convirtiéndose en MnO durante el proceso. Este óxido es de reducción más difícil.

o Los minerales de hierro que contienen entre el 25 y el 30% de Mn se denominan minerales ferromanganesíferos. Si el porcentaje es más alto se consideran ya menas de manganeso.

o En el horno alto todos los óxidos de mayor orden pasan finalmente a óxido manganoso (MnO). El proceso de reducción es similar al del hierro. Este óxido es ya muy estable y únicamente se reduce o carbura en la parte baja del horno. La reacción que tiene lugar a una temperatura más baja, por tanto la que tendrá lugar preferentemente, es 3 MnO + 4C= Mn3C + 3CO, lo que explica que las aleaciones de ferromanganeso tengan un alto porcentaje de carbono.

o No todo el Mn pasa al arrabio, el porcentaje que no lo hace se recoge junto con la escoria en forma de silico-aluminatos complejos de hierro, cal y manganeso. Una elevada temperatura aumenta la concentración de Mn, pero sólo dentro de ciertos límites. Si la temperatura es demasiado alta aparecen pérdidas importantes por vaporización.

B. INDUSTRIA DE LAS FERROALEACIONES:

La industria de las ferroaleaciones está ligada y se desarrolla de forma conjunta a la industria siderúrgica, como elemento insdispensable en su proceso de fabricación y contribuye de manera decisiva en el desarrollo de otros tres sectores básicos: aluminio, siliconas y electrodos de soldadura.

A nivel nacional las ferroaleaciones se clasifican en:

-Ferroaleaciones estándar, medio y bajo en carbono

-Ferrosilicomanganeso estándar y superafinado

-Ferrosilicio

-Silicio metal

-Microsílice

• El ferromanganeso, silicomanganeso y el ferrosilicio se emplean en un 90% en la fabricación de acero y en un 10% en fundición como desoxidantes y como aportadores de elemento de aleación.

• Las ferroaleaciones confieren a los productos de hierro o acero distintas calidades y presentan distintas funciones durante los ciclos de producción. Dependiendo de la materia prima utilizada, la producción se realizará mediante un proceso primario o secundario. Las reacciones químicas

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