Окисление и восстановление марганца

Марганец по своим свойствам близок к железу, в железе он растворяется в любых соотношениях. Марганец—элемент, легко окисляющийся, особенно при сравнительно невысокихтемпературах, при этом могут образоваться следующие оксиды: МпО₂, Мп₂О₃, Мп₃О, МпО. При высоких температурах устойчивым является оксид МпО. Основная часть находящегося в шихте марганца поступает с чугуном и в стальным ломом.

Марганец, растворенный в металле, окисляется кислородом:

а) содержащимся в газовой фазе

[Мп]+1/2О_2газ=(МпО),

;

при протекании этой реакции выделяется много тепла;

б) содержащимся в оксидах железа шлака

[Мп]+(FeO)=(МпО)+Fе_,

;

эта реакция также экзотермическая;

в) растворенным в металле

[Мп]+[О]=(МпО),

.

эта реакция также протекает с выделением тепла.

Из приведенных формул видно, что перед вторым (энтропийным) членом уравнения стоит знак "+". Возрастание величины ΔG по мере повышения температуры свидетельствует о возможности протекания при высоких температурах обратного процесса — восстановления марганца, в частности, железом: (МпО)+Fе_ж=[Мп]+(FeO).

Марганец могут восстановить также углерод, кремний и другие элементы:

(МпО)+[С]=[Мп]+СО_гаэ;

2(MnO)+[Si]=2[Mn]+Si0₂.

Температура, при которой прекратится окисление марганца и начнется его восстановление, зависит от состава металла и шлака.

Активность закиси марганца в кислом шлаке ниже, чем в основном, поэтому при прочих равных условиях в кислом процессе марганец окисляется легче и более полно, а восстанавливается менее полно, чем в основных. На процессы окисления и восстановления марганца большое влияние оказывает также окисленность шлака. Чем выше окисленность шлака, тем полнее окисляется марганец и тем более высокая температура требуется для его восстановления.