锰的发现、健康与安全


锰:发现,应用,健康与安全


什么是锰?

锰是化学元素,符号为 Mn,原子序数为 25。锰约占地壳的 0.1%。按吨位计算,它是地球上第四大使用金属,仅次于铁、铝和铜。锰具有广泛的应用,包括钢铁制品、便携式电池和铝制饮料罐。在每种应用中,锰都在改善涉及的合金和化合物的性质方面发挥着重要作用。锰的原子质量为 54.938044u。


锰是什么时候被发现的?

石器时代

已知最早的人类使用锰化合物的记录是在石器时代,当时人类在大约 1.7 万年前的旧石器时代晚期使用了二氧化锰作为洞穴壁画的颜料。
 

古希腊

锰存在于斯巴达使用的铁矿石中,这或许可以解释为什么他们的钢铁武器优于敌人的武器。锰也长期以来与玻璃制造有关。

罗马帝国

埃及人和罗马人使用锰矿石来去除玻璃的颜色或赋予玻璃粉红色、紫色和黑色的色调。直到现代,这一用途一直被持续使用。
 

17世纪 – 18世纪

德国化学家格劳伯获得了高锰酸盐,这是第一种可用的锰盐。近一个世纪后,锰氧化物成为生产氯的基础。1771年,瑞典化学家谢勒首次识别出锰作为一种元素。1774年,他的一位合作者、另一位瑞典化学家约翰·戈特利布·甘恩首次分离出了锰金属。

19世纪

英国和法国的科学家开始考虑在钢铁制造中使用锰,1799年和1808年分别在英国获得了相关专利。1816年,一位德国研究员观察到锰可以提高铁的硬度,而不会降低其可锻性或韧性。1826年,德国的普里格在坩埚中生产了一种含80%锰的锰铁合金。

19世纪中叶

约在1840年,J.M. Heath 在英国生产了金属锰。次年,Pourcel 开始大规模生产“镜铁”,这是一种含有高比例锰的生铁,并在1875年开始商业生产含65%锰的锰铁合金。

19世纪末

十年后,即1866年,威廉·西门斯爵士获得了关于在钢铁制造中使用锰铁合金来控制磷和硫水平的专利。随后,与所有早期涉及锰和钢铁制造的工作形成对比,勒克朗希在1868年开发了含有二氧化锰的干电池。

20世纪

锰的历史充满了新工艺和冶金/化学应用的不断发展,这些发展对市场产生了显著影响,包括饮料罐、农业杀虫剂和杀菌剂以及用于消费产品的电子电路等各个领域。


哪里生产锰?

锰矿的主要生产国包括南非、澳大利亚、巴西、加蓬和加纳,但锰矿在超过30个国家开采,为数百万工人提供就业机会,为当地国家创收数十亿美元的税收,并为当地社区建设基础设施。开采锰矿采用露天和地下方法,但露天方法占主导地位。锰矿石随后被冶炼成锰合金,而中国是最大的生产国。


为什么锰用于钢铁中?

锰是 钢铁制造过程 中的一个重要组成部分,因为它改善了钢本身所不具备的某些性质。例如,锰可以避免一种叫做“热脆性”的现象,这种现象在高温下会导致表面开裂;它具有与硫(钢中不希望出现的元素)结合的重要能力,并且具有强大的脱氧能力。同样,锰有助于防止腐蚀,使钢更加耐磨,降低奥氏体转变为铁素体的温度,并提高钢的硬化能力。


为什么锰用于铝中?

铝的生产过程是锰消耗量第二大的过程。铝中含有少量的锰,可以增强耐腐蚀性。铝锰合金和铝锰镁合金可应用于厨具、屋顶、汽车散热器、运输工具等领域,最常见的是饮料罐(铝的最重要市场之一),因为这种罐子可以回收利用。


为什么锰用于铜中?

在铜合金生产中,使用锰可以提高机械强度,以及改善去氧及铸造性能。然而,铜合金每年的产量仅为两百万吨,因此对锰的需求相对有限。


锰如何用于制造其他金属?
 

锰是一种多用途元素,是多种合金制造中的常见成分。例如,锌合金和镁合金中含有锰,但我们也可以在金、银和铋的生产中找到这种元素。然而,在某些情况下,涉及的数量非常少。


为什么锰用于电池中?
 

锰的主要非冶金用途是电池工业。二氧化锰在干电池制造中用作去极化剂。全世界每年的干电池消耗量超过 200 亿个。二氧化锰的作用是氧化氢气并生成水。同样,天然二氧化锰也可用于标准电池。天然二氧化锰的主要生产国是加蓬、加纳、巴西、中国、墨西哥和印度。这些 “天然级电池 ”矿石在直接用于阴极混合物之前会被磨成细粉。


为什么锰用于化学品中?

锰在化学工业中有多种用途。举几个例子,高锰酸钾是最常见的锰产品之一,它具有氧化性能,是净水、废水处理和气味控制的理想选择。我们还有一种称为“曼布”的锰形式,作为黄色粉末出售,用作农业上的杀菌剂,控制作物和其他疾病。在食品工业中,锰被用作催化剂,用于生产如香草精等人工香料。硫酸锰被广泛用作肥料和动物饲料中的终端产品。另一种重要材料是锰铁氧体,这是一种广泛用于电子产品的成分。


锰对健康有什么影响?

锰自然存在于环境中,可以在岩石、土壤、河流、地下水和一些食物如坚果、豆类、种子、茶、全谷物和绿叶蔬菜中找到。被认为是一种必需营养素,身体需要它才能正常运作——分解脂肪、碳水化合物、蛋白质,并作为几种酶的一部分,以增强骨骼。锰的一个重要特点是,它不仅对人类健康是必需的,而且对整体生命来说也是必需的。它主要存在于骨骼、肝脏、肾脏和胰腺中。锰帮助身体形成结缔组织、骨骼、凝血因子和性激素。几家全球卫生组织建议每天摄入推荐量的锰以确保健康。缺乏或不适当的锰水平可能会对人类健康构成潜在风险。有关锰对人类健康影响的更多信息,请联系hse@manganese.org


锰有负面影响吗?

锰存在于我们的机体中,我们需要它来实现各种身体功能,如吸收维生素、制造骨骼软骨和激活某些分子。然而,过量吸入和/或接触高浓度的锰会导致一种被称为 “锰中毒 ”的病症。不过,得益于当前的技术和劳动法规以及安全措施,这种情况如今已很少出现。IMnI 确保其在这些问题上的努力与时俱进。

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锰使用安全吗?

 

锰是食物中不可或缺的微量元素,是蛋白质和能量代谢、骨骼矿化、新陈代谢调节和保护细胞免受氧化损伤所必需的。锰的标准建议摄入量为:19 岁及以上女性每天 1.8 毫克,男性每天 2.3 毫克。尤其是女性在怀孕期间和哺乳期分别需要 2.0 毫克和 2.6 毫克的锰。摄入超出这些范围的锰会危及健康。