锰及锰矿石性能介绍

锰及锰矿石性能介绍

（编者：梅虹）

一．锰的基本知识

1．简要说明——金属锰，是化学元素周期表中第四周期的第七族元素，原子量为54.94，元素符号为Mn，英文名称为“manganese”，在1774年由瑞典的甘恩，用软锰矿和木炭在坩埚中共热，发现一纽扣大的锰粒，由此发现了锰。

锰为银白色金属，质坚而脆。密度7.20g/cm3，熔点1244+3℃，沸点1962℃。化合价+2、+3、+4、+6和+7。其中以+2价（Mn2+的化合物）、+4价（二氧化锰，为天然矿物）和+7价（高锰酸盐，如KMnO4）为稳定的氧化态，在固态状态时它以四种同素异形体存在。锰的电离能为7.435电子伏特，在空气中易氧化，生成褐色的氧化物覆盖层。它也易在升温时氧化，氧化时形成层状氧化锈皮，最靠近金属的氧化层是MnO，而外层是Mn3O4。在高于800℃的温度下氧化时，MnO的厚度逐渐增加，而Mn3O4

层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn2O2。在约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO2是稳定的。能分解水且溶于稀酸，并有氢气放出，生成二价锰离子。

锰在加热条件下，粉状的锰与氯、溴、磷、硫、硅及碳元素都可以化合。锰在地球岩石圈中以及硅酸盐相的陨石中表现有强烈的亲石性质，但在岩石圈上部则有强烈的亲氧性质，锰与铁在岩石圈中以及陨石中虽有许多相似的化学性质，但锰并不亲铁。

2．锰矿石基本分类详述

锰元素广泛存在于各种矿石中，但有工业开发价值的含锰矿石则锰含量至少必须在6%以上，并统称为“某锰矿石”。

锰矿石的分类方法很多，按矿矿床成因类型分为沉积型、变质型、风化型等锰矿石；按矿石中的铁、锰含量分为锰矿石和铁锰矿石；按工业用途分为冶金用锰矿和化工用锰矿。近几年，国内又提出一种以矿石工业特性为依据的新分类方法。此外，还有一种按矿物的自然类型和所含伴生元素分为碳酸锰矿石、氧化锰矿石、混合型矿石

及多金属矿石。本方法是对锰矿石的类基本上是采用公认的按矿物的自然类型和所伴生元素的分类方法，其详细分类如下：

碳酸锰矿石：是指矿石中所含以各种碳酸盐锰矿物形态存在的锰，其含量占矿石中锰含量总量的85%以上者。

氧化锰矿石：是指矿石中以各种氧化锰矿物形态存在的锰，其含量占矿石中含锰总量的85%以上者。

混合锰矿石：是指矿石中以各种碳酸盐锰或氧化锰矿物形态存在的锰，其含量占矿石中含锰量均小于85%以下者。

多金属锰矿石：从锰矿物类型而言它无异于前三种锰矿类型，其主要特点除锰矿物外还含有其他金属和非金属矿物。

常见的含锰矿物列表说明

3．锰的矿物原料特征——在自然界中已知的含锰矿物约有150多种，分别属氧化物类、碳酸盐类、硅酸盐类、硫化物类、硼酸盐类、钨酸盐类、磷酸盐类等，但含锰

量较高的矿物则不多。现就几种常见的锰矿物叙述如下：

(1)软锰矿（MnO2）：主体为二氧化锰，四方晶系，晶体呈细柱状或针状，通常呈块状、粉末状集合体。颜色和条痕均为黑色。光泽和硬度视其结晶粗细和形态而异，结晶好者呈半金属光泽，硬度较高，而隐晶质块体和粉末状者，光泽暗淡，硬度低，极易污手。比重在5左右。软锰矿主要由沉积作用形成，为沉积锰矿的主要成分之一。在锰矿床的氧化带部分，所有原生低价锰矿物也可氧化成软锰矿。软锰矿在锰矿石中是很常见的矿物，是炼锰的重要矿物原料。

(2)硬锰矿（BaMn2+Mn94+O20·3H2O）：是钡和锰的氧化物。与很多在地下形成的矿物不同，硬锰矿是在地表条件下形成的次生矿物，它们原来一般是锰的碳酸盐或硅酸盐矿物，后来在某种条件下又变成了现在这种矿物。硬锰矿色泽从深灰到黑色，表面光滑，半金属光泽，葡萄或钟乳状块体。属单斜晶系，晶体比较少见，硬度为4～6，比重为4.4～4.7。

硬锰矿主要是外生成因，见于锰矿床的氧化带和沉积锰矿床中（是褐锰矿，黑锰矿以及含锰碳酸岩和硅酸盐风化的产物），亦是锰矿石中很常见的锰矿物，是炼锰的重要矿物原料。

其在世界范围内广泛分布，重要的产地有德国Saxony的Schneeberg、法国的Romanechc和中印度的TekraSai等地。

(3)水锰矿【MnO2·Mn(OH)2；MnOOH,MnO 40.4%，MnO2 49.4%，H2O 10.2%】：单斜晶系，晶体呈柱状，柱面具纵纹。在某些含锰热液矿脉的晶洞中常呈晶簇产出，在沉积锰矿床中多呈隐晶块体，或呈鲕状、钟乳状集合体等。矿物颜色为黑色，条痕呈褐色，半金属光泽。硬度为3～4，比重为4.2～4.3。水锰矿既见于内生成因的某些热液矿床，也见于外生成因的沉积锰矿床，是炼锰的矿物原料之一。

水锰矿是碱性的锰氧化物矿物，是次于软锰矿和硬锰矿的可以用来提炼锰的矿石。水锰矿呈暗灰色到黑色，它一般为一束束平行排列的晶束状或纤维状块体，也有呈粒状或钟乳状的。

(4)黑锰矿（MnMn2O4）：又称“四氧化三锰”，四方晶系，晶体呈四方双锥，通常为粒状集合体。颜色为黑色，条痕呈棕橙或红褐。半金属光泽。硬度5.5，比重4.84。黑锰矿由内生作用或变质作用而形成，见于某些接触交代矿床、热液矿床和沉积变质锰矿床中，与褐锰矿等共生，亦是炼锰的矿物原料之一。

(5)褐锰矿（Mn2O3）：又称“三氧化二锰”，四方晶系，晶体呈双锥状，也呈粒状和块状集合体产出。矿物呈黑色，条痕为褐黑色，半金属光泽。硬度为6，比重为4.7～5.0。其他特征与黑锰矿相同。

(6)菱锰矿（MnCO3）：又称“碳酸锰”，三方晶系，晶体呈菱面体，通常为粒状、块状或结核状。矿物呈玫瑰色，容易氧化而转变成褐黑色，玻璃光泽。硬度为3.5～4.5，比重为3.6～3.7。由内生作用形成的菱锰矿多见于某些热液矿床和接触交代矿床；由外生作用形成的菱锰矿大量分布于沉积锰矿床中。菱锰矿是炼锰的重要矿物原料。

(7)硫锰矿（MnS）：又称“硫化锰”，等轴晶系，常见单形有立方体（六面体）、八面体、菱形十二面体等，集合体为粒状或块状。颜色钢灰至铁黑色，风化后变为褐色，条痕呈暗绿色，半金属光泽。硬度为3.5～4，比重为3.9～4.1，性脆。硫锰矿大量出现在沉积变质锰矿床中，是炼锰的矿物原料之一。

二．我国锰矿石用量和主要用途

锰矿石主要用于金属冶炼行业，锰元素作为钢材产品中重要的添加元素，与钢铁生产量有着紧密的联系。素有“无锰不成钢”之说，其90%～95%以上的锰都是用在钢铁工业中，根据我国多年来钢铁工业的实际数据来分析，国内每吨钢的产量约消费锰成品矿石（以含锰品位30%计）4%左右。以2009年为例，我国全年的粗钢产量为5.82