المنجنيز

التعريف :

المنجنيز معدن صلب لونه رمادي فضي لامع وله خواص فيرومغناطيسية ويكون متراكبات ويتميز بأن أيوناته لها ألوان مميزه, رمزه الكيميائى (Mn)، رقمه الذرى (25), وزنه الذرى (54.93)، والمنجنيز من العناصر الإنتقالية (Transition) ويوجد فى الدوره الطويلة الأولى من الجدول الدورى, حيث يقع بين الكروميوم والحديد، والمنجنيز النقى له أهمية عظمى فى صناعة الصلب والسبائك الحديديةFerrous Alloys) ).

نبذة تاريخية :

تم إكتشاف المنجنيز علي يد العالم السويدي (Scheele) عام (1774م), وفى نفس العام قام زميله (Johann Gahn) بفصل العنصر، وكلمة منجنيز (Manganese) مشتقه من اللغة اللاتينية والتي تعني ممغنط (Magnet) ، ويرجع السبب فى هذا إلى أن المنجنيز عندما يتحد مع الألومونيوم أو النحاس أو الأنتيمون في تكوين السبائك فإن هذه السبائك تكون ذات خواص مغناطيسيه، ويعود إستخدام المنجنيز في صناعة الصلب إلى عام (1839م).

الخواص الطبيعية والتركيب الكيميائي :

يمكن توضيح أهم الخواص الطبيعية والصفات والتركيب الكيميائي لخام المنجنيز ومصدره روسيا من خلال الجدول التالي :-

الخواص الطبيعية والتركيب الكيميائى لخام المنجنيز

الخواص الفيزيائية (Physical Properties)		التركيب الكيميائي (Chemical Composition)
1- الخواص البصرية (Optical Properties)		العنصر	النسبة المئوية (%)
اللون	رمادي فضي أو رمادى أسود	(SiO2السليكا (	6.9
المخدش	رمادى
البريق	فلزى	ثانى أكسيد المنجنيز (MnO2)	62.4
النظام البلوري	المكعب- الثلاثي- أحادى الميل
		أكسيد الحديديك ((Fe2O3	1.3
2- الخواص التماسكية (Cohesive Properties)
الصلادة	4- 4.5	أكسيد كالسيوم CaO))	1.4
التشقق	كامل
3- الكثافة (Density)		أيودين المنجنيز (Mn I)	18.8
الكثافة	7.43 جرام/سم3
4- الخواص المغناطيسية (Magnetic Properties)		(P2O5خامس أكسيد الفوسفور (	0.33
المغناطيسية	كبيرة
5- الخواص الحرارية (Heat Properties)		(AL2O3) أكسيد ألمونيوم	1.1
درجة الإنصهار	1244 ± 3°م
درجة الغليان	2095 °م	الرطوبة (H2O)	5.5

خامـات المنجنيز وتواجدها :

يمكن إيجاز أهم خامات المنجنيز التى يغلب تواجدها فى الطبيعة كالتالي :-

1- الأكاسيد (Oxides) : وتوجد فى الأشكال المائية واللامائية كما توجد السيليكات والكربونات بدرجة أقل.

2- المركبات (Compounds) : وتنتج من تفاعل المنجنيز مع بعض العناصر الأخرى مثل الكبريت, النتروجين, الكربون, السيليكون, الفوسفور.

3- الهاليدات ((Halides : وهى مركبات المنجنيز المعتادة فى الغالب مع الفلورين, الكلورين, البرومين, الأيودين Mn F2- Mn Cl2- Mn Br2- Mn I2))، وهذه المركبات يمكن تحضيرها بإتحاد المنجنيز والهالوجين معاً.

4- مركبات أخرى ((Other Compounds : مثل محاليل أملاح المنجنيز، هيدروكسيد المنجنيز(Mn (OH)2) ذو اللون القرنفللى الغير قابل للذوبان في وجود المحاليل القوية، والذي يتأكسد تدريجياً فى وجود الأكسجين أو الهواء ليكون ناتج بنى- أسود اللون يحتوى على (OH)3.

<!--<!--

معادن المنجنيز :

يمكن إيجاز أهم المعادن الشائعة لخام المنجنيز (Manganese Minerals) كالتالي

1- المانجانيت (Manganite) : هو معدن لونه أسود وله لمعان فلزى، تركيبه الكيميائى (MnO (OH) ) يتبلور فى نظام orthorhombic)) صلادته (4) والكثاقة النوعية له (4.3 جرام/سم3)، يتواجد مع المانجانيت أكاسيد منجنيز أخرى، وجدت بلوراته واضحة فى (Cornwall, England), والمانجانيت خام قليل المحتوى من المنجنيز.

2- البيرولوسيت Pyrolusite)) : هو ثانى أكسيد المنجنيز يحتوى عادة على قليل من الماء، ويتبلور فى نظام orthorhombic)), وغالباً ما يوجد فى حالة (Pseudomorph), يستخدم كخام للمنجنيز, كما يستعمل كعامل مؤكسد ومزيل للألوان.

3- البوليانيت Polianite)) : هو ثانى أكسيد المنجنيز, يتبلور فى نظام (Tetragonal), يمكن تمييزه عن البيرولوسيت بصلابته وكونه (anhydrous).

4- البسيلوميلان (Psilomelane) : هو أحد أكاسيد المنجنيز التى تحتوى على كميات متغيرة من أكاسيد الباريوم , البوتاسيوم, الصوديوم، ويعرف بثانى أكسيد المنجنيز الغروانى (Colloidal manganese dioxide), ويتم إستخدامه كخام للمنجنيز.

5- البيروكرويت (Pyrochroite) : هو هيدروكسيد المنجنيز, يتبلور فى نظام ((Trigonal، وهو شبيه جداً لمعدن البروسيت ((Brucite وهو هيدروكسيد الماغنيسيوم.

6- الهيوسمانيت Hausmannite)) : هو أحد أكاسيد المنجنيز لونه بنى- أسود, يتواجد نادراً مع خامات المنجنيز الأخرى كما فى منطقة (Lake Superior).

7- الرودونيتRhodonite) ) : هو سيليكات المنجنيز المتحولة Mn Si O2)) Metasilicate of Manganese)) يتبلور فى نظام (Triclinic)، لونه وردى يستخدم فى بعض الأحيان كحجر للزينة.

8- الرودوكروزيت (Rhodochrosite) : ويطلق على كربونات المنجنيز التى تتبلور فى نظام ((Trigonal, لونها وردى- قرمزى, وهى خام ذو محتوى قليل من المنجنيز وتسمى أيضاً Manganese Spar)).

9- تنجستات المنجنيز (Manganese Tungstate) : ويوجد في معدن الولفرامايت (Wolframite), وتنجستات الحديد والمنجنيز (((Fe Mn)WO4, لونه بنى- أسود بلوراته Monoclinic)) فى شكل قطع عمدانية (Columnar Aggregates) أو كتل حبيبية Granular Masses)), ويصاحب خامات القصدير وهو مصدر هام للتنجستين.

10- المانجانوفيلليت (Manganophyllite) : هو بيوتيت يحتوى على منجنيز, لونه نحاسى- نحاسى أحمر.

11- المانجانوزيت (Manganosite): هو المنجنيز الذى يتبلور فى نظام المكعب.

12- البنديت (Alabandite( Manganes - blende : وهى كبريتيدات منجنيز, كتلى حبيبى يوجد فى رومانيا ومناطق أخرى فى عروق تسمى (Manganblende).

الإستخدامـات :

خام المنجنيز له أهمية كبيرة في مجال صناعة الصلب والسبائك الحديدية كما أنه يدخل في صناعات مختلفة منها صناعة الدوائرالالكترونية والأدوات المعدنية وإستخدامات صناعية أخرى متعددة يمكن إيجازها كالتالي :-

1- صناعة الصلب ( : ( Steel Industry

المنجنيز مكون أساسي فى صناعة الصلب المطاوع ولا يوجد بديل يعادله، فهو يساعد فى عدم أكسدة الصلب وباتحاده مع الكبريت يدعم أيضاً الخواص اللازمة للإستخدام الساخن للصلب لهذا الغرض يستخدم المنجنيز فى شكل (فيرو- منجنيز)، والذي يحتوى تقريباً على (80 %) منجنيز، ويستخدم فى (الفيرو- منجنيز) عالى الكربون بنسبة (6-7 %) والذى يتم تصنيعه بواسطة الإختزال المباشر لخام المنجنيز بفحم الكوك فى أفران الإحتراق، بينما يستخدم فى (الفيرو- منجنيز) منخفض الكربون بنسبة (0.1%) كربون أو أقل، والذي ينتج عادة بإختزال خام المنجنيز بواسطة (السيليكو- منجنيز) في أفرن القوس الكهربائي ويستخدم فى إنتاج الصلب الفولاذي منخفض الكربون المقاوم للحرارة.

2- صناعة السبائك (Industry (Alloys:

يمكن تقسيم السبائك إلى سبائك حديديةFerrous Alloys) ), أو غير حديدية (Alloys Nonferrous) كالتالي :-

2-1 السبائك الحديدية Ferrous Alloys) ) :

يستخدم المنجنيز لمنع الأكسدة أو التحول إلى مركبات كبريتية (Deoxidant and Desulfurizing) فى صناعة الصلب وبالتالي فإن جميع أنواع الصلب التجاري تحتوى على منجنيز بدرجة صغيرة، ولكن يكون أساسي وفى شكل سبيكة ويؤثر وجوده على جودة الصلب وقابليته للتشكيل بالحرارة وقوة الشد، ويدخل المنجنيز أيضا فى بعض أنواع الصلب الفولاذي المحتوى على (نيكل- كروم) والذي له إستخدامات واسعة فى التطبيقات المقاومة للتآكل والحرارة.

2-1 السبائك الغير حديديةNonferrous Alloys) ) :

للمنجنيز إستخدام محدود فى السبائك الغير حديدية فهو مؤثر فى منع ألأكسدة للسبائك التي تعتمد على النحاس وثبتت كفاءة خواصه الميكانيكية، وعندما يضاف المنجنيز إلى النحاس الأصفر المحتوى على (40-45 %) زنك فإنه يزيد قوة الشد بمعدل (0.7 طن/بوصة2)، وبإضافة (1%) منجنيز يزيد معدل التمدد بنسبة (5 %).

ومعظم السبائك الغير حديدية التي يدخل فى تركيبها المنجنيز لها خواص مهمة ومميزة فعلى سبيل المثال سبيكة النحاس والمنجنيز والنيكل والتي تحتوى على حوالي (84 % نحاس, 12% منجنيز، 4 % نيكل) تستخدم على نطاق كبير جداً فى الأغراض الكهربائية (ماجانين)، حيث أن لها مقاومة (75 × 10-6 اوم/ سم) ومعامل حراري ( 1× 10-5) عند درجة حرارة (20°م)، وسبيكة النحاس الأصفر التي تحتوى على (39 % زنك, 1% منجنيز) مع كميات قليلة من الحديد حوالي (0.25%)، والومينيوم وتعرف فى هذه الحالة ببرونز المنجنيز, وتتميز هذه السبيكة بقوة شد كبيرة حوالي (26.5 طن/ بوصة2), وتمدد (47 %), بالإضافة إلى مقاومتها العالية للتأكل لذلك فهي تستخدم عادة فى صناعة ريش المحركات البحرية وريش التربينات البخارية.

3- صناعات أخرى (Industry (Other:

· صناعة الدوائر الإلكترونية والأدوات المعدنية في المطابخ والمسامير وأدوات الحلاقة.

· صناعة مصابيح الفلورسنت، كما يدخل المنجنيز ضمن مكونات الأسمدة الزراعية وبعض الأغذية الحيوانية.

· صناعة كثير من سبائك الألومنيوم والأحواض المعدنية وورق القصدير وصناعة الصابون والشامبو.

· يدخل المنجنيز فى صناعة مضادات الحموضة، كما يدخل بنسبة (3.5 %) في صناعة العملات المعدنية.

· تستخدم مركبات المنجنيز فى صناعات كثيرة ومتعددة منها على سبيل المثال ثانى أكسيد المنجنيز الذى يستخدم كعامل مجفف, أو كعامل محفز فى ألأصباغ والورنيش, وكمزيل للألوان فى صناعة الزجاج, وفى البطاريات الجافة، كما تستخدم برمنجانات البوتاسيوم كمادة مطهرة للجروح، وتستخدم علي نطاق واسع في المختبرات كما أنها عامل مؤكسد قوي لذلك فهى تستخدم أيضاً فى التبيض وكمزيل للألوان فى الزيوت.

الإنتـاج العالمي :

بلغ إجمالى الإنتاج العالمي من المنجنيز فى نهاية عام (2007م) (11.6 مليون طن)، وقد تصدرت جنوب أفريقيا مقدمة دول العالم المنتجة لخام المنجنيز حيث بلغ إنتاجها في نفس العام (2.3 مليون طن) تليها فى المرتبة الثانية إستراليا حيث بلغ إنتاجها (2.2 مليون طن)، ثم الصين (1.6 مليون طن)، وتأتى فى المرتبة الرابعة الجابون (1.55 مليون طن)، وتشكل هذه الدول حوالى (66%) من الإنتاج العالمي للمنجنيز، وباقي الإنتـاج موزع بين دول العالم الأخرى. والجدول التالي يوضح الإنتاج العالمي وإحتياطيات العالم من المنجنيز طبقاً لتقرير هيئة المساحة الجيولوجية الأمريكية الصادر في يناير عام (2008م).

الإنتــاج العالمى لخام المنجنيز

Estimated Manganese ore production in million of tons for 2006/2007
according to U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries, January 2008

Country

Mine Production

Reserves10

Reserves Base10

2006

2007e

South Africa

2,300

100,000

4,000,000

Australia

2,190