Contenu
- Qu'est-ce que le manganèse?
- De quoi est fait l'acier?
- Autres utilisations du manganèse
- D'où vient le manganèse?
- Minerais de manganèse
- Nodules de manganèse
- Offre et demande de manganèse
- Assurer un approvisionnement domestique en manganèse
- Exploitation de manganèse des fonds marins
Manganèse: Le manganèse a un numéro atomique de 25 et un symbole chimique de Mn.
Qu'est-ce que le manganèse?
Le manganèse est un élément métallique argenté avec un numéro atomique de 25 et un symbole chimique de Mn. On ne le trouve pas comme un élément de la nature. Il se trouve dans de nombreux minéraux tels que la manganite, la purpurite, la rhodonite, la rhodochrosite et la pyrolusite. On le trouve également dans de nombreux minéraloïdes tels que le psilomélane et le tampon.
Les aciéries utilisent du manganèse: Le manganèse est principalement utilisé dans la fabrication de l'acier. Le manganèse donne la force et la dureté de l'acier. Sans le manganèse, l'acier utilisé pour fabriquer la plaque de blindage, les mâchoires de concasseur et les outils à percussion ne serait pas aussi durable. Copyright de l'image iStockphoto / Huyangshu.
De quoi est fait l'acier?
Beaucoup de gens diraient correctement que l’acier est en fer. Beaucoup moins savent qu'il est également fait de manganèse. Bien que la quantité de manganèse utilisée pour fabriquer une tonne d'acier soit petite, elle est tout aussi essentielle que le fer pour produire cet élément fondamental des sociétés modernes.
En termes simples, vous ne pouvez pas fabriquer de l’acier sans manganèse. La consommation intérieure de manganèse est d’environ 500 000 tonnes métriques par an, principalement par l’industrie sidérurgique. Les États-Unis dépendent totalement des importations pour cette quantité de manganèse.
Le manganèse constitue environ 0,1% de la croûte terrestre, ce qui en fait le 12ème élément le plus abondant. Son utilisation précoce était principalement dans les pigments et les oxydants dans les processus chimiques. L'importance du manganèse pour les sociétés humaines a explosé avec le développement de la technologie de fabrication de l'acier moderne dans les années 1860. Le manganèse est essentiel et irremplaçable dans la fabrication de l'acier et son industrie minière mondiale est dominée par quelques pays seulement. Il est donc considéré comme l’un des produits minéraux les plus critiques pour les États-Unis.
La sidérurgie représente près de 90% de la consommation de manganèse, tant aux États-Unis que dans le monde. Le manganèse élimine l'oxygène et le soufre lorsque le minerai de fer (composé de fer et d'oxygène) est converti en fer. C'est également un alliage essentiel qui aide à convertir le fer en acier.
En tant qu'alliage, il diminue la fragilité de l'acier et confère de la résistance. La quantité de manganèse utilisée par tonne d'acier est plutôt faible, allant de 6 à 9 kilogrammes. Environ 30% de cette quantité est utilisée lors du raffinage du minerai de fer et les 70% restants sont utilisés en tant qu'alliage dans le produit en acier final.
Le manganèse peut colorer le verre: Les anciens Égyptiens et les Romains utilisaient la pyrolusite, un minéral de dioxyde de manganèse, pour contrôler la couleur du verre. Les petites additions décolorent le verre en éliminant la décoloration jaune verdâtre causée par les impuretés de fer, alors que les additions plus importantes colorent le verre en rose, violet ou noir. Le dioxyde de manganèse est encore utilisé aujourd'hui comme colorant. Photo de Scott Jackson, United States Geological Survey.
Autres utilisations du manganèse
Le manganèse est également utilisé comme alliage avec des métaux tels que l'aluminium et le cuivre. Parmi les utilisations non métallurgiques importantes figurent les cathodes de batterie, les ferrites douces utilisées dans l'électronique, les micronutriments dans les engrais, les micronutriments dans les aliments pour animaux, les produits chimiques de traitement de l'eau, les colorants pour sous-couches d'automobiles, les briques, les frittes, le verre, les textiles et les carreaux. Le produit «violet de manganèse» est utilisé pour la coloration de plastiques, de revêtements en poudre, de glaçures pour artistes et de produits cosmétiques.
Le manganèse en pierres précieuses: Un certain nombre de pierres précieuses contiennent des quantités importantes de manganèse et tirent souvent leur couleur de l'élément. Dans le sens des aiguilles d'une montre, en partant du haut à gauche: rhodochrosite (carbonate de manganèse), rhodonite (oxyde de manganèse), purpurite (phosphate de manganèse), spessartine (grenat de manganèse et d'aluminium).
Pigment de manganèse: Une vue regardant dans un pot de pigment pyrolusite. La pyrolusite en poudre peut être mélangée à de l'huile ou à une variété d'autres véhicules pour être utilisée comme pigment noir permanent.
Vernis du désert: Le "vernis du désert" noir est une mince couche d'oxyde de manganèse qui recouvre les faces exposées de certaines roches dans les zones arides. On pense que les microbes à concentration de manganèse facilitent sa formation. La photo ci-dessus montre des pétroglyphes produits lorsque des Amérindiens ont soigneusement gratté le vernis du désert pour produire leurs symboles artistiques. Cet affleurement s'appelle "Newspaper Rock" et se situe dans le Newspaper Rock State Park, près de Monticello, dans l'Utah. Copyright de l'image iStockphoto / Geir-Olav Lyngfjell.
D'où vient le manganèse?
Le manganèse élémentaire se combine facilement avec l'oxygène, le carbone et le silicium pour former une longue liste de minéraux de manganèse. Les minerais de manganèse contiennent généralement de 25 à 45% de manganèse, principalement en oxydes (ou hydroxydes) et en minéraux carbonatés.
Les minerais de manganèse sont répandus, mais la majeure partie de la production mondiale provient d’un petit nombre de districts miniers de manganèse. La plupart des minerais de manganèse proviennent de vastes couches de roches sédimentaires riches en manganèse qui se sont formées dans des océans anciens dans des conditions particulières. Celles-ci se sont produites lorsque les modifications de l'état d'oxydation de l'eau de mer ont d'abord provoqué de fortes concentrations de manganèse dissous, puis précipité divers minéraux de manganèse qui se sont concentrés sur le fond marin. Ces couches se trouvent maintenant dans le substrat rocheux des continents.
Minerai de manganèse nodulaire: Psilomélane nodulaire trouvé dans les argiles résiduelles formées par l’altération du calcaire et de la dolomie dans le sud de la Virginie occidentale. Ces minerais ont été extraits pendant la Seconde Guerre mondiale, lorsque l'importation de minerais de manganèse en dehors des États-Unis était impossible.
Minerais de manganèse
Certains minéraux et mineraux de manganèse sont considérés comme des «minerais primaires», car ils sont suffisamment riches en manganèse pour être de qualité minérale. D'autres sont des «minerais secondaires». Ils se trouvent dans des zones où la teneur initiale en manganèse des sédiments s'est naturellement enrichie par des processus géologiques plus récents.
Presque tous les minerais de manganèse sont enrichis à proximité des sites miniers afin d’améliorer la teneur en manganèse avant leur traitement ultérieur. La plupart sont également fondus pour former les alliages ferromanganèse et silicomanganèse. Ce sont ces alliages, plutôt que le minerai de manganèse lui-même, qui sont utilisés dans la plupart des applications métallurgiques.
Minerai de manganèse des fonds marins: Nodule de manganèse collecté en 1982 dans l'océan Pacifique. Les nodules de manganèse sont souvent riches en manganèse, fer, nickel, cuivre et cobalt. Le nodule a environ quatre pouces de diamètre. Image Creative Commons de Walter Kölle.
Nodules de manganèse
Les nodules et les croûtes de ferromanganèse qui se forment sur les fonds marins dans de nombreuses régions des océans du monde sont une autre source potentielle de manganèse. Ces nodules de la taille d'un haricot à une pomme de terre font actuellement l'objet d'exploration et de recherche, principalement dans l'océan Pacifique équatorial. Si la production de ces nodules s'avère techniquement, économiquement et juridiquement viable, ils pourraient devenir une source majeure de manganèse.
Certains chercheurs supposent que des parcelles de fonds marins pourraient être récoltées, laissées en jachère, puis récoltées à nouveau dans des décennies. Certaines parties du fond marin pourraient produire un rendement durable en minerai de ferromanganèse.
Mine de manganèse: Photo de la mine de manganèse Mamatwan dans le district de Kalahari en Afrique du Sud. Une épaisse couche de minerai de manganèse est extraite de cette mine à ciel ouvert. Les bancs de la mine suivent la stratification sédimentaire du corps minéralisé. Photo de William Cannon, Commission géologique des États-Unis.
Offre et demande de manganèse
La plupart du minerai de manganèse dans le monde est produit par quelques pays, dont l'Afrique du Sud, l'Australie, la Chine et le Gabon. Quatre-vingt-dix pour cent des réserves prouvées de manganèse se trouvent également dans ces quatre pays, plus le Brésil et l'Ukraine.
Les États-Unis ne disposent pas de réserves de manganèse, comme c'est le cas pour de nombreux autres pays industrialisés, notamment en Europe. Tout le minerai de manganèse consommé aux États-Unis provient de sources telles que le Gabon, l’Australie, l’Afrique du Sud et le Brésil.
Bien qu'il existe des producteurs de ferro-alliage de manganèse et de produits chimiques à base de manganèse aux États-Unis, le pays importe toujours de grandes quantités d'alliages de manganèse, de produits chimiques et de métaux pour satisfaire ses besoins de consommation.
Des quantités importantes d'importations de ferromanganèse proviennent d'Afrique du Sud, de la Chine, de l'Ukraine et de la République de Corée. Le silicomanganese est importé d'Afrique du Sud, de Géorgie, de Norvège et d'Australie. La demande de manganèse suit historiquement de près la production d'acier et devrait le faire à l'avenir.
Minerai de manganèse: Le minerai siliceux de manganèse s'est formé sous forme de brèche dans la faille St. Clair du sud de la Virginie-Occidentale. Ces minerais ont été extraits pendant la Seconde Guerre mondiale, lorsque l'importation de minerais de manganèse en dehors des États-Unis était impossible. Les gisements connus de manganèse aux États-Unis sont petits et contiennent du minerai de faible qualité. Ils ne sont pas économiques aux prix actuels.
Assurer un approvisionnement domestique en manganèse
Bien que les réserves mondiales totales soient suffisantes pour répondre à la demande prévisible, les États-Unis s'inquiètent depuis longtemps, en raison de leur dépendance totale à l'importation de minerai de manganèse, de maintenir l'approvisionnement en manganèse à la lumière d'éventuelles perturbations politiques ou militaires de la production. ou des chaînes d'approvisionnement.
Bien qu'il existe d'importantes ressources de roche enrichie en manganèse aux États-Unis, principalement dans le Maine et le Minnesota, leur teneur en manganèse est nettement inférieure à celle des minerais de manganèse facilement disponibles dans d'autres parties du monde. Par conséquent, leur exploitation n'est pas rentable.
À l'échelle mondiale, le minerai de manganèse ne manque pas. Les gisements de manganèse terrestres sont dominés par le grand district de manganèse du Kalahari en Afrique du Sud, qui représente environ 70% des ressources mondiales connues en manganèse (réserves plus du matériel identifié qui n'a pas encore prouvé son efficacité économique). En conséquence, l'Afrique du Sud devrait continuer à jouer un rôle dominant dans l'offre mondiale de manganèse dans l'avenir.
Nodules de manganèse des fonds marins: Photographie de nodules de fer-manganèse sur le fond marin au nord de la tranchée de Porto Rico. Les nodules mesurent environ 2 à 4 centimètres de diamètre. La profondeur de l'eau est de 5339 mètres. Image du United States Geological Survey.
Exploitation de manganèse des fonds marins
Si l'exploitation des grands fonds marins devenait rentable, les sources de minerai de manganèse pourraient considérablement se déplacer de la terre vers l'océan. Les ressources estimées en nodules de manganèse sont inférieures aux ressources terrestres et pourraient considérablement diversifier les sources mondiales de manganèse. Une grande partie de la ressource se trouve dans les eaux internationales. Des ressources substantielles en manganèse des fonds marins se trouvent également dans la zone économique exclusive des États-Unis et sont entièrement sous la juridiction des États-Unis.