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 сферосидеритов, а также бурых железняков, содержащих вместе с окисью железа углекислые закиси железа и М. Углекислая закись М. шпатовых железняков восстанавливается гораздо удобнее и легче перекиси М., механически примешанной в руде. В последнем случай М. большей частью переходит в шлак. Зеркальным чугуном (см. Белый чугун) принято называть все сплавы железа с М., в которых содержание последнего не превышает 20%. Все сплавы с большим содержанием М. называют ферроманганом. Количество М., заключающегося в чугуне, зависит главным образом от хода доменной печи и от состава шлаков. При одной и той же шихте содержание М. в чугуне увеличивается с повышением температуры доменной печи; так, напр., при вдувавании воздуха, нагретого до 400°, получается 38-42% М., при 200° — 35%, а при холодном воздухе едва можно достигнуть 20% М. Состав шлаков должен быть такой, чтобы плавкость его соответствовала точке плавления зеркального чугуна. Уклонение точки плавления шлака от точки плавления чугуна в ту или другую сторону влечет за собой уменьшение М. в чугуне. При составе шихты: 50% обожженной шпатовой руды, 20% болотной руды, богатой М., 30% красной руды с небольшим содержанием М., получается зеркальный чугун с 11-12% М., 5% углерода, 0,5% кремния и 0,05% фосфора. Плавка в доменной печи ведется на коксе. Замена кокса древесным углем влечет за собой уменьшение М. на 5-12%. При восстановительном фришевании, как, напр., при бессемеровском и мартеновском процессе, где металл остается в жидком состоянии, невозможно достигнуть совершенного обезуглерожения без появления окислов железа, растворенных в жидком металле. Для восстановления этих окислов пользуются сродством М. к кислороду и потому его прибавляют в виде зеркального чугуна в жидкий металл. Но так как с прибавкой этого сплава в жидкий металл вводится некоторое количество углерода, то для получения очень мягких сортов стали необходимо иметь сплав с большим содержанием М. Первые удачные попытки в этом отношении принадлежат д-ру Пригеру из Бонна, который в 1863 г. нашел возможным получать железо с большим содержанием М. Он смешивал перекись М. (пиролюзит) с древесноугольным порошком, прибавлял около 10% кусочков зеркального чугуна и эту смесь расплавлял в тигле. Полученный металл отливался в изложницы и заключал в себе около 25% М. Почти одновременно В. Гендерсон из Глазго начал производить ферроманган с содержанием около 25% М. в регенеративных печах Сименса, пол и стенки которых были выложены слоем смеси угольного порошка с дегтем. Тонко измельченная марганцевая руда, содержащая около 50% М., перемешивалась здесь с негашеной известью и углем. В 1868 г. в Тернуаре во Франции начали приготовлять ферроманган в тиглях с 80% М.; затем производство велось в печах Сименса, а в 1875 г. производили ферроманган в доменных печах с приспособлением Коупера для нагревания воздуха, при чем полученный продукт заключал 62-70% M. В настоящее время этот сплав достиг уже содержания 90-94% М. при 5-6% углерода.

Металлический М. Первые попытки получения металлического М. в большом количестве принадлежат Тамму, который в 1873 году восстанавливал пиролюзит, нагревая его в графитовых тиглях вместе с порошком древесного угля и конопляным маслом в присутствии плавикового шпата. Полученный М. всегда содержал не менее 6% углерода. После долгих опытов в 1890 г. американским металлургам Грине и Валю удалось выработать способ получения более чистого металла. Руда, богатая М., истирается в порошок и обрабатывается 30% кипящей серной кислотой. Этим способом процентное содержание железа (около 6%) через несколько часов уменьшается до десятых долей процента, при чем теряется только 1% М. Очищенная от железа марганцевая руда прокаливается при красном калении в восстановительном пламени; при этом весь М. переходит в зелено-серую закись М., которую смешивают с 18% зернистого алюминия и плавнем из равных частей плавикового шпата и извести. Для получения требуемой реакции эту смесь нагревают до темп. около 1100° в графитовых тиглях с магнезиальной набойкой. Затем повышают темп. и после расплавления металл отливают в формы. Полученные болванки необходимо сохранять под нефтью. В настоящее время начали употреблять небольшие отражательные газовые печи с магнезитовым подом. В восстановительном пламени М. остается в форме закиси до тех пор, пока не будет достигнута необходимая для восстановлении ее температура. Полученный металл содержит 97% M., около 1% железа и кремния и десятые доли % других примесей. Металлический М. можно получить электролитическим путем. Для этой цели Фольтмер советует употреблять хлористый или фтористый М. Эти галоидные соли в безводном состоянии расплавляются в особого рода сосуде; при этом темп. плавления, ниже красного каления, достигается нагреванием или непосредственно электрическим током. Плавильный чан (фиг. 1), со сфероидальным дном, снабжен в верхней части изолирующим слоем r из фарфора; в нижней же части на дне помещается металлическая чашка с, которая легко может быть вынута из прибора посредством изолированных полос d.

Фиг. 1.

Для лучшей электропроводности между чашкой и дном сосуда находится слой расплавленного свинца или цинка. Железный сосуд а вместе с чашкой с соединяют с отрицательным полюсом, между тем как опущенный в сосуд электрод е — с положительным. Вместо одного можно употребить несколько электродов, соединяющихся между собой металлической крышкой f. При действии тока на расплавленную массу, требуется постоянная добавка окислов М., сообразно количеству восстановленного металла. Чтобы не добавлять постоянно окислов М., вместо угольных электродов приготовляют их из смеси окиси М. и угля. М. собирается в чашке с в кристаллическом виде и может быть от времени до времени удаляем посредством поднимания чашки. Наконец, выдавливанием в горячем виде или выщелачиванием он освобождается от расплавленной массы.

А. Ржешотарский. Δ.

Марганцевая руда добывается во многих местностях, но в сравнительно небольших количествах; исключение составляет одна лишь Россия, добывающая ныне руды более, чем все остальные государства вместе взятые, как это видно из нижеследующей таблицы о количестве вырабатываемой руды (в тоннах):

------------------------------------------------------------------

| Годы  | Во всем мире,          | В России   |

|           | кроме России           |                   |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1885   | 82236                       | 60532         |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1866   | 137276                     | 74400         |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1887   | 199595                     | 58207         |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1888   | 156679                     | 32680         |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1889   | 185114                     | 78031         |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1890   | 240177                     | 182468       |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1891   | 216920                     | 113081       |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1892   | 236255                     | 198525       |

|-----------------------------------------------------------------|

| 1893   | 195157                     | 244972       |

------------------------------------------------------------------

Вне России наибольшее количество руды получается в Чили, Германии и Франции, давших в 1893 г. 128868 тонн, при всей выработке за этот год в 195157 тонн. В России производство марганцевой руды, достигшее в 1894 г. 248000 тонн, распределяется по местностям следующим образом: на Урале 6,6 тыс. тонн, в Екатеринославской губ. 58,5 и в Закавказье 188 тыс. тонн. В Екатеринославской губ. марганцевая руда открыта лишь в 1885 г. и, несмотря на малое содержание в ней марганца (около 20%), разрабатывается в настоящее время в количестве до 5 млн. пд. В 1895 г. открыто в этой же губернии более богатое по содержанию М. месторождение, вследствие чего представляется вероятным, что в будущем екатеринославские заводы не будут уже нуждаться в кавказской руде. Главное и самое богатое месторождение руды находится в Шаропанском уезде Кутаисской губ.: по количеству руды и содержанию в ней M. — это богатейшее в мире месторождение, простирающееся на 126 кв. верст и представляющее почти горизонтальный пласт, мощностью от 0,7 до 1,2 саж., при средней толщине не менее 1 саж. При предположении, что средняя мощность пласта руды не превышает 0,3 с., запас руды на 126 кв. вер. исчисляется в 15 миллиардов пд. По составу своему, шаропанские руды представляют, главным образом, пиролюзит и манганит, содержание М. в сортированной руде не ниже 50%, причем количество фосфора не превышает в среднем 0,16-0,17%. Условия разработки этой руды весьма благоприятны, и производится она штольнями, шириной от 1¹/₂ до 2 саж., закладываемыми одна возле другой по выходам руды на поверхность. Марганцевая руда находится также в губ.: Тифлисской, Елисаветпольской и Эриванской и даже в Артвинском и Батумском округах, вблизи Черного моря, но все эти месторождения вряд ли могут эксплуатироваться ввиду богатства шаропанской залежи, соединенной уже с Черным морем жел. дорогой на расстоянии 165 верст. Быстрое развитие разработки марганцевой руды в Закавказье находится в исключительной зависимости от требований на нее заграничных рынков, преимущественно Англии, Голландии и Соед. Штатов Сев. Америки: количество вывоза марганцевой руды из России почти соответствует количеству ее разработки в Закавказье. Снабжая все промышленные страны марганцевою рудой, Россия, несмотря на покровительственную пошлину, доведенную в 1891 г. до 50 коп. зол. с пуда сама до сих пор не имеет производства ферромангана: он ввозится к нам во все возрастающем количестве из тех же государств, в которые мы поставляем сырой материал. Так, в 1891 г. ввезено 197 тыс. пд. ферромангана (в том числе из Англии 110 тыс. пуд.), в 1892 г. — 458 тыс. (из Англии 338 тыс.), в 1893 г. — 694 тыс. (из Англии 511 тыс.), в 1894 г. — 567 тыс. (из Англии 456 тыс. пд.), в 1895 г. — 753 тыс. пд. В 1895 г. министру земледелия Высоч. предоставлено созывать съезды марганцевых промышленников на Кавказе.