Mangan:

Otrzymywanie Manganu w postaci stopów:
- redukcja rudy manganowej koksem w wielkim piecu lub piecu elektrycznym → żelazomangan wysokowęglowy
- redukcja krzemotermiczna → żelazomangan średniowęglowy i niskowęglowy
- redukcja żużla → krzemo mangan

Otrzymywanie Manganu w czystej postaci:
- metoda elektrolityczna – czysty Mn wydziela się na katodzie ze stali nierdzewnej z roztworu siarczanu
manganowego MnSO

4

wg reakcji: Mn

2+

+ 2e

-

= Mn

0

- redukcja piroluzytu glinem w reakcji aluminotermicznej: 3MnO

2

+ 4Al = 2Al

2

O

3

+ 3Mn

Własności:
- twardy, kruchy
- srebrzystoszary
- paramagnetyczny
- stosunkowo aktywny chemicznie
- ulega pasywacji silniej niż żelazo
- w postaci sproszkowanej jest piroforyczny

Występowanie:

Piroluzyt MnO

2

, hausmanit Mn

3

O

4

, braunit 3Mn

2

O

3

·MnSiO

3

, manganit MnO·OH oraz rodochrozyt MnCO

3

. Związki manganu

stanowią zwykle zanieczyszczenie rud żelaza. Główne ilości rud manganu przerabia się bezpośrednio na stop z żelazem,
żelazomangan, zawierający 30-90% Mn, znajdujący zastosowanie w hutnictwie żelaza.

Zastosowanie:
- produkcja baterii
- przemysł metalurgiczny
- przemysł stalowy
- metalurgia metali nieżelaznych
- produkcja związków chemicznych
- dodatek do staliwa Hadfielda
- składnik stali typu TRIP i TWIP
- dodatek stopowy w tanich stalach nierdzewnych
- składnik stopów aluminium i miedzi

Rola Manganu w stalach:
- odtlenianie i odsiarczanie stali
- tworzy węgliki typu M

3

C, M

23

C

6,

M

7

C

3

- stabilizuje austenit
- podwyższa hartowność stali

Rola Manganu w stalach konstrukcyjnych i narzędziowych:
- silnie utwardza ferryt
- do zawartości 0,9% nie powoduje spadku udarności
- wpływa na spawalność poprzez uwzględnienie jego zawartości w CEV

Chrom:

Otrzymywanie:
Do otrzymywania tego pierwiastka wykorzystuje się najczęściej chromit. W wyniku reakcji z tlenem, stopionym
wodorotlenkiem litowca oraz redukcji węglem otrzymuje się tlenek chromu(III) (Cr

2

O

3

), który ostatecznie redukuje

się do wolnego chromu.

Właściwości:
- metal mało aktywny chemicznie w temperaturze pokojowej,

- w wysokiej temperaturze reaguje z tlenem, wodorem, azotem, węglem i parą wodną,
- z powietrzem w temperaturze pokojowej nie reaguje - silnie podgrzany pokrywa się warstwą tlenku,
- łatwo rozpuszcza się w kwasie siarkowym i solnym już na zimno,
- łatwo ulega pasywacji w reakcji z kwasem azotowym (V),
- w małym stopniu ulega działaniu wody królewskiej,
- metal ten występuje na +2, +3 i +6 stopniu utlenienia,
- tlenek chromu (III) Cr

2

O

3

wykazuje charakter amfoteryczny.

Występowanie:

Najważniejszymi minerałami i znanymi rudami chromu są: chromit, FeCr2O4, oraz krokoit, PbCrO4. Chrom na
stopniu utlenienia III pojawia się często w minerałach zawierających glin, zwłaszcza w spinelach i niektórych
glinokrzemianach (np. w mice).

Zastosowanie:
- służy do chromowania czyli elektrolitycznego pokrywania metali mniej szlachetnych cienką warstwą chromu.
Wcześniej przedmiot musi być poddany niklowaniu ponieważ chrom dobrze przylega tylko do niklu,
- jest dodatkiem stopowym do stali - zwiększa jej wytrzymałość na temperaturę i korozję, zwiększa też twardość i
wytrzymałość mechaniczną. Stale chromowe (nierdzewne) służą do konstrukcji reaktorów chemicznych,
- barwne związki chromu stosuje się jako pigmenty (np. PbCrO

4

- żółcień chromowa),

- związki chromu stosuje się także w garbarstwie, fotografii i chemii analitycznej.

Nikiel

Otrzymywanie:
Metaliczny nikiel otrzymywany jest przez prażenie rud, z których powstaje tlenek, i redukcje tlenku węglem. Nikiel
na skalę przemysłową otrzymuje się zarówno metodą hutniczą jak i elektrolityczną.
Siarczek niklowy (zawierający nieco siarczku żelaza) może być przerobiony przez:
a) Prażenie utleniające w warstwie fluidyzacyjnej, ługowanie i elektrolityczne wydzielanie niklu.
b) Odlewanie anod i bezpośrednią elektrolizę w układzie z diafragmą rozdzielającą dwa elektrolity.
c) Utlenianie, redukcje i rafinację w procesie karbonylkowym.

Występowanie:

Pentlandyt(Ni,Fe)

9

S

8

, chloantyt NiAs

3

lub garnieryt, który jest krzemianem niklu o strukturze pakietowej. Największe

ilości tego metalu wydobywane są z rud kanadyjskich, zawierających piryt magnetyczny z domieszkami pentlandytu
oraz chalkopirytu CuFeS

2

, przerabianych na miedź i nikiel.

Nikiel w stalach:
- W stalach narzędziowych do pracy na gorąco nikiel zwiększa ciągliwość i hartowność,
- Nie tworzy węglików,
- Ze wszystkich dodatków stopowych najkorzystniej wpływa na jednoczesne podwyższenie wytrzymałości i
twardości
- Znacznie obniża temperaturę progu kruchości stali,
- W stalach o zawartości od 3 - 9 % nikiel zapewnia wysoką udarność i dobre własności plastyczne nawet w bardzo
niskich temperaturach,
- Jako pierwiastek austenitotwórczy nikiel znalazł szerokie zastosowanie w produkcji stali odpornych na korozje,
kwasoodpornych, żaroodpornych i żarowytrzymałych.

Zastosowanie:
- Oporniki elektryczne, elementy grzejne pieców, termoogniwa (konstantan, chromonikielina),
- Rezystory, monety (nikielina),
- Przetworniki elektroakustyczne (hipernik),
- Magnesy (alniko),
- Zbiorniki, części maszyn narażone na korozję (stop Monela),

- Oporniki wzorcowe i precyzyjne (manganin),
- Platerowanie żelaza, na płaszcze pocisków (melchior),
- Monety o nominałach 10, 20, 50 groszy oraz 1,2 i 5zł (miedzionikle),
- Jako katalizator, jego związki zaś używane są do niklowania i produkcji akumulatorów niklowych Edisona.

Krzem

Otrzymywanie:
Wolny krzem można otrzymać w laboratorium, redukując SiO

2

za pomocą metalicznego magnezu lub glinu. Po

zapoczątkowaniu reakcji przez ogrzanie mieszaniny silnie egzotermiczna reakcja przebiega dalej samorzutnie. Dla
uniknięcia zbyt gwałtownego jej przebiegu do mieszaniny wyjściowej wprowadza się pewną ilość MgO.
Wielotonażowa produkcja krzemu polega na redukcji SiO

2

węglem w temperaturze 2000 K. Krzem uzyskany w ten

sposób jest zanieczyszczony żelazem, glinem i wapniem pochodzącymi z użytego surowca.

Właściwości chemiczne:
W temperaturze pokojowej krzem reaguje tylko z fluorem tworząc czterofluorek SiF

4

. W temperaturze 700-800 K

reaguje z pozostałymi fluorowcami. Z tlenem i azotem reaguje w temperaturach ok. 1000 K tworząc tlenek SiO

2

i

azotek Si

3

N

4

. W temperaturach powyżej 2300 K reaguje z węglem i borem tworząc węglik SiC i borek SiB

3

. W

wysokich temperaturach reaguje też z metalami tworząc krzemki np. Mg2Si. Krzem nie reaguje z wodą i kwasami. W
roztworach zasad krzem rozpuszcza się z wydzieleniem wodoru: Si +2NaOH + H

2

O Na2SiO3 + 2H

2

Występowanie:
Krzemionka SiO

2

w różnych odmianach polimorficznych (kwarc, trydymit, krystobalit) oraz minerały krzemiany i

glinokrzemiany stanowią większość skał tworzących skorupę ziemską.

Wpływ Krzemu na własności stali:
- Powszechnie stosowany odtleniacz, w stalach uspokojonych 0,15% do 0,35% (wykazuje większe powinowactwo do
tlenu Mn, ale mniejsze niż Al),
- Grafityzuje żeliwo,
- Pierwiastek ferrytotworczy, stabilizuje bardzo mocno ferryt,
- Poza fosforem najsilniej utwardza ferryt,
- W większych ilościach powoduje zwiększenie przenikalności magnetycznej i oporu elektrycznego stali
magnetycznie miękkich,
- Zwiększa żaroodporność (dodatnie wpływa na jakość zgorzeliny) i odporność na korozję atmosferyczną stali
szczególnie w środowiskach kwaśnych,
- Najintensywniej zwiększa granicę sprężystości w stalach sprężynowych

Zastosowanie:
- Narzędzia do pracy na zimno (ułatwiają skrawanie przez samosmarowanie i łatwe rozprowadzanie środków
smarujących),
- Materiały o podwyższonej odporności na ścieranie: wykrojniki, tuleje, prowadnice,
- w środowiskach kwaśnych (odporny na kw. azotowy i siarkowy),
- jako materiał żaroodporny,
- Blachy magnetyczne na rdzenie w przewodach prądu zmiennego

Molibden

Czysty molibden jest pierwiastkiem :
- Srebrzystobiałym,
- bardzo twardym,
- mającym jedną z najwyższych temperatur topnienia.
- węglikotwórczym,
- ferrytotwórczym,
- zwiększającym hartowność.

Molibden charakteryzuje się:
- Dużą wytrzymałością na rozciąganie,
- Dużą twardością,
- Wysoką odpornością na korozję w środowisku silnych kwasów,
- Dużą żarowytrzymałością, przy braku odporności na utlenianie.

Zastosowanie
- stosowany w postaci dodatków stopowych w stalach i stopach żelaza oraz nadstopach. Jedynie 5% produkcji
molibdenu obejmują produkty ze stopów molibdenu
- w przemyśle elektrotechnicznym i elektronicznym na katody i oprzyrządowanie radarów, przewody prądowe w
magnetronach, trzpienie do nawijania uzwojeń wolframowych w żarówkach.
- Jest stosowany jako drut do lutowania wolframu, a także na elementy grzejne oporowe w piecach elektrycznych
pracujących do ok. 2200°C.
- Molibden jest też używany w przemyśle lotniczym, zbrojeniowym, a także do produkcji elementów lamp żarowych,
gdzie bywa stosowany jako wspornik wolframowego żarnika
- Kompleksy molibdenu są stosowane katalizator w przemyśle naftowym, szczególnie przy usuwaniu siarki z
produktów naftowych.

Występowanie:
- Molibden występuje przede wszystkim w postaci molibdenitu, MoS

2

, minerału przypominającego swym wyglądem

grafir i odznaczającego się podobną miękkością. Występuje także w postaci molibdenianów, np. wulfenitu, PbMoO

4

.

- Tworzy trwały trójtlenek MoO

3

, biały na zimno i żółty na gorąco.

W stalach narzędziowych dodatek molibdenu
- utrzymuje własności skrawające przy wysokich temperaturach.
- bardzo silnie zwiększa hartowność stali.
- zmniejsza ilość austenitu szczątkowego po hartowaniu.

W stalach konstrukcyjnych dodatek molibdenu
- Zapewnia dobrą ciągliwość stali,
- Zapewnia równomierne własności wytrzymałościowe,
- Nie występuje kruchość odpuszczania,
- Zwiększa hartowność stali,