锰矿及其研究

锰矿概述及其选冶工艺研究

一、锰元素简介

锰是元素周期表中第四周期的第七族元素，原子序数是25，是一种过渡金属，银白色。元素符号：Mn；元素原子量：54。质地坚而脆。密度7.20克/立方厘米。熔点1244℃，沸点2097℃。化合价+2、+3、+4、+6和+7。其中以+2（Mn2+的化合物）、+4（二氧化锰，为天然矿物）和+7（高锰酸盐，如KMnO4）、+6（锰酸盐，如K2MnO4）为稳定的氧化态。锰在空气中非常容易氧化。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。

二、锰的作用

锰的工业作用

在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。其中钢铁工业是最重要的领域，用锰量占90%～95%，主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，以及用来制造合金。其余10%～5%的锰用于其他工业领域，如化学工业（制造各种含锰盐类）、轻工业（用于电池、火柴、印漆、制皂等）、建材工业（玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂）、国防工业、电子工业，等等。

锰的生理作用

锰是几种酶系统包括锰特异性的糖基转移酶和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的一

个成分，并为正常骨结构所必需。其摄入量差别很大，主要取决于是否食入含量丰富的食品，如非精制的谷类食物，绿叶蔬菜和茶。此微量元素的通常摄入量为

每天2～5mg，吸收率为5%～10%。成年人每日锰供给量为每千克体重0.1 mg。总之，锰在国民经济中具有十分重要的战略地位。

三、锰矿

1、锰矿资源的分布

（1）、世界锰矿资源的分布

锰是工业的重要原料，在钢铁工业中的地位作用尤为明显。世界陆地上的锰矿资源（金属含量）有30多亿吨，探明储量约达16.2亿吨。锰矿的分布非常集中，储量在1亿吨以上的有南非、前苏联和澳大利亚。其中，南非是世界锰矿储量最富的国家，约达7.17亿吨，占世界锰矿探明储量的44.3％；前苏联排行第二，储量约为6.35亿吨，占世界的39.3％；澳大利亚的储量是1.45亿吨，占世界的8.9％，居世界第三位。这3个国家的合计储量超过世界探明总储量的90％。

锰矿资源高度集中的储藏分布，导致了生产上的相对集中性。前苏联是世界锰矿的最大生产国，雄居各国之首。其次是南非和澳大利亚。锰出口量最多的是南非，澳大利亚排列其后，印度、巴西和加蓬等国也是世界上锰的生产国和输出国。日本、西欧和美国等是世界上锰矿产品的主要进口国。

（2）、中国锰矿资源的分布

我国锰矿查明资源储量79 293.5万t ，其中基础储量22 443. 7万t，资源量为56 849. 8万t。我国锰矿查明的资源储量分布在全国23个省、自治区、直辖市, 但主要集中在广西( 28 125. 9万t)、湖南( 15 845. 0万t)、云南( 9 215. 7万t)、贵州( 7 981. 5万t)、辽宁( 4 190. 1万t)和重庆( 4 127. 6 万t) , 六省(区) 合计资源储量为69 485. 8万,t 占全国锰矿查明资源储量总量的87. 6%。中国锰矿资源的分布情况见图1。

2、锰矿的分类

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）硬锰矿单斜

晶系，晶体少见，

通常呈钟乳状、肾

状和葡萄状集合

体，亦有呈致密块

状和树枝状。颜色

和条痕均为黑色。

半金属光泽。硬度

4～6，比重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，亦是锰矿石中很常见的锰矿物，是炼锰的重要矿物原料。

(3) 水锰矿单斜晶系，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3～4，比重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

(4)黑锰矿 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。

黑锰矿

(5)褐锰矿四方晶系，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6，比重4.7～5.0。其他特征与黑锰矿相同。

褐锰矿

(6)菱锰矿三方晶系，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3.5～4.5，比重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。