錳及錳礦石性能介紹

1、錳及錳礦石性能介紹（編者：梅虹）一. 錳的基本知識1 .簡要說明一一金屬錳，是化學元素周期表中第四周期的第七族元素，原子量為 54.94，元素符號為Mn,英文名稱為“manganese”，在1774年由瑞典的甘恩，用 軟錳礦和木炭在坩堝中共熱，發(fā)現一紐扣大的錳粒，由此發(fā)現了錳。錳為銀白色金屬，質堅而脆。密度7.20g/cm3,熔點1244+3C，沸點1962C?；?合價+2、+3、+4、+6和+7。其中以+2價（Mn2+的化合物）、+4價（二氧化錳，為天 然礦物）和+7價（高錳酸鹽，如KMnO4）為穩(wěn)定的氧化態(tài)，在固態(tài)狀態(tài)時它以四種同 素異形體存在。錳的電離能為7.435電子伏特，在空氣中易氧

2、化，生成褐色的氧化物 覆蓋層。它也易在升溫時氧化，氧化時形成層狀氧化銹皮，最靠近金屬的氧化層是MnO， 而外層是Mn3O4。在高于800C的溫度下氧化時，MnO的厚度逐漸增加，而Mn3O4 層的厚度減少。在800度以下出現第三種氧化層Mn2O2。在約450C以下最外面的第 四層氧化物MnO2是穩(wěn)定的。能分解水且溶于稀酸，并有氫氣放出，生成二價錳離子。錳在加熱條件下，粉狀的錳與氯、漠、磷、硫、硅及碳元素都可以化合。錳在地 球巖石圈中以及硅酸鹽相的隕石中表現有強烈的親石性質，但在巖石圈上部則有強烈 的親氧性質，錳與鐵在巖石圈中以及隕石中雖有許多相似的化學性質，但錳并不親鐵。2 .錳礦石基本分類詳述

3、錳元素廣泛存在于各種礦石中，但有工業(yè)開發(fā)價值的含錳礦石則錳含量至少必須 在6%以上，并統(tǒng)稱為“某錳礦石”錳礦石的分類方法很多，按礦礦床成因類型分為沉積型、變質型、風化型等錳礦 石；按礦石中的鐵、錳含量分為錳礦石和鐵錳礦石；按工業(yè)用途分為冶金用錳礦和化 工用錳礦。近幾年，國內又提出一種以礦石工業(yè)特性為依據的新分類方法。此外，還 有一種按礦物的自然類型和所含伴生元素分為碳酸錳礦石、氧化錳礦石、混合型礦石 及多金屬礦石。本方法是對錳礦石的類基本上是采用公認的按礦物的自然類型和所伴 生元素的分類方法，其詳細分類如下：碳酸錳礦石：是指礦石中所含以各種碳酸鹽錳礦物形態(tài)存在的錳，其含量占礦石 中錳含量總量的

4、85%以上者。氧化錳礦石：是指礦石中以各種氧化錳礦物形態(tài)存在的錳，其含量占礦石中含錳 總量的85%以上者?；旌襄i礦石：是指礦石中以各種碳酸鹽錳或氧化錳礦物形態(tài)存在的錳，其含量占 礦石中含錳量均小于85%以下者。多金屬錳礦石：從錳礦物類型而言它無異于前三種錳礦類型，其主要特點除錳礦 物外還含有其他金屬和非金屬礦物。常見的含錳礦物列表說明類別礦物名稱化學分子式理論含錳量()實際含錳量(% )氧軟錳礦MnO256 63.255 63硬錳礦mMnO MnO2 H2O35 6045 60化偏錳酸礦MnO2 H2O44 5240 45物水錳礦Mn2O3 H2O62.550 62褐錳礦Mn2O369.560

5、 69類黑錳礦Ml。，72.065 72方錳礦MnO77.4碳酸菱錳礦MnCO347.840 45鈣菱錳礦（Mn，Ca） CO330 33鹽類錳方解石（Ca，Mn） CO3725錳菱鐵礦（Mn，Fe） CO323 32硅酸薔薇輝石MnSiO332 36鈣嗇微輝石（Ca，Mn） SiO312 20鹽類錳橄欖石2MnO2 SiO323 54.3錳石榴石3MnO AI2O3 3SiO315 33.3硫化硫錳礦MnS63物類褐硫錳礦MnS246.241.80硼酸 鹽類錳方硼石Mn3 （B7O12） O-CI3.錳的礦物原料特征一一在自然界中已知的含錳礦物約有150多種，分別屬氧化 物類、碳酸鹽類、硅酸

6、鹽類、硫化物類、硼酸鹽類、鎢酸鹽類、磷酸鹽類等，但含錳 量較高的礦物則不多。現就幾種常見的錳礦物敘述如下:軟錳礦(MnO2):主體為二氧化錳，四方晶系，晶體呈細柱狀或針狀，通常呈 塊狀、粉末狀集合體。顏色和條痕均為黑色。光澤和硬度視其結晶粗細和形態(tài)而異， 結晶好者呈半金屬光澤，硬度較高，而隱晶質塊體和粉末狀者，光澤暗淡，硬度低， 極易污手。比重在5左右。軟錳礦主要由沉積作用形成，為沉積錳礦的主要成分之一。 在錳礦床的氧化帶部分，所有原生低價錳礦物也可氧化成軟錳礦。軟錳礦在錳礦石中 是很常見的礦物，是煉錳的重要礦物原料。硬錳礦(BaMn2+Mn94+O203H2O):是鋇和錳的氧化物。與很多在地

7、下形成 的礦物不同，硬錳礦是在地表條件下形成的次生礦物，它們原來一般是錳的碳酸 鹽或硅酸鹽礦物，后來在某種條件下又變成了現在這種礦物。硬錳礦色澤從深灰 到黑色，表面光滑，半金屬光澤，葡萄或鐘乳狀塊體。屬單斜晶系，晶體比較少見， 硬度為46，比重為4.44.7。硬錳礦主要是外生成因，見于錳礦床的氧化帶和沉積錳礦床中(是褐錳礦，黑錳 礦以及含錳碳酸巖和硅酸鹽風化的產物)，亦是錳礦石中很常見的錳礦物，是煉錳 的重要礦物原料。其在世界范圍內廣泛分布，重要的產地有德國Saxony的Schneeberg、法國 的Romanechc和中印度的TekraSai等地。水錳礦【MnO2Mn(OH)2； MnOOH

8、,MnO 40.4%，MnO2 49.4%，H2O 10.2% 】： 單斜晶系，晶體呈柱狀，柱面具縱紋。在某些含錳熱液礦脈的晶洞中常呈晶簇產出， 在沉積錳礦床中多呈隱晶塊體，或呈鮞狀、鐘乳狀集合體等。礦物顏色為黑色，條痕 呈褐色，半金屬光澤。硬度為34，比重為4.24.3。水錳礦既見于內生成因的某些 熱液礦床，也見于外生成因的沉積錳礦床，是煉錳的礦物原料之一。水錳礦是堿性的錳氧化物礦物，是次于軟錳礦和硬錳礦的可以用來提煉 錳的 礦石。水錳礦呈暗灰色到黑色，它一般為一束束平行排列的晶束狀或纖維狀塊體， 也有呈粒狀或鐘乳狀的。（4）黑錳礦（MnMn2O4）:又稱“四氧化三錳”，四方晶系，晶體呈四方

9、雙錐，通 常為粒狀集合體。顏色為黑色，條痕呈棕橙或紅褐。半金屬光澤。硬度5.5,比重4.84。 黑錳礦由內生作用或變質作用而形成，見于某些接觸交代礦床、熱液礦床和沉積變質 錳礦床中，與褐錳礦等共生，亦是煉錳的礦物原料之一。（5）褐錳礦（Mn2O3）:又稱“三氧化二錳，四方晶系，晶體呈雙錐狀，也呈粒 狀和塊狀集合體產出。礦物呈黑色，條痕為褐黑色，半金屬光澤。硬度為6，比重為 4.75.0。其他特征與黑錳礦相同。（6）菱錳礦（MnCO3）:又稱“碳酸錳”，三方晶系，晶體呈菱面體，通常為粒狀、 塊狀或結核狀。礦物呈玫瑰色，容易氧化而轉變成褐黑色，玻璃光澤。硬度為3.54.5， 比重為3.63.7。由

10、內生作用形成的菱錳礦多見于某些熱液礦床和接觸交代礦床；由 外生作用形成的菱錳礦大量分布于沉積錳礦床中。菱錳礦是煉錳的重要礦物原料。（7）硫錳礦（MnS）:又稱“硫化錳”，等軸晶系，常見單形有立方體（六面體）、 八面體、菱形十二面體等，集合體為粒狀或塊狀。顏色鋼灰至鐵黑色，風化后變?yōu)楹?色，條痕呈暗綠色，半金屬光澤。硬度為3.54，比重為3.94.1，性脆。硫錳礦大 量出現在沉積變質錳礦床中，是煉錳的礦物原料之一。二.我國錳礦石用量和主要用途錳礦石主要用于金屬冶煉行業(yè)，錳元素作為鋼材產品中重要的添加元素，與鋼鐵 生產量有著緊密的聯系。素有“無錳不成鋼”之說，其90%95%以上的錳都是用在鋼 鐵工

11、業(yè)中，根據我國多年來鋼鐵工業(yè)的實際數據來分析，國內每噸鋼的產量約消費錳 成品礦石（以含錳品位30%計）4%左右。以2009年為例，我國全年的粗鋼產量為5.82 億噸，所要用的錳礦石至少為2280萬噸標準礦，國內產量僅能滿足其35%左右，而65% 錳礦石的缺口要依賴進口，也就是說至少需進口標礦（錳含量為30%）1480萬噸。2009 年我國實際進口了 961.76萬噸（絕大部分錳的品位在43%以上，高于30%的標礦指標） 才基本上滿足了鋼鐵業(yè)的需求。錳是鋼鐵工業(yè)不可缺少的原料，冶金工業(yè)中用錳來制造含錳特種鋼，在鋼中加入 少量的錳，就能增加硬度、延展性、韌性、抗磨能力等。錳鋼是制造機器、船舶、車

12、輛、鐵軌、橋梁、大型廠房必需的材料。錳鐵合金在煉鋼時，還作為還原劑，用以脫 氧、脫硫，提高鋼的質量和產量。除了上述鋼鐵業(yè)的基本需求，其余10%5%的錳則用于其他工業(yè)領域，如化學 工業(yè)（制造各種含錳鹽類）、輕工業(yè)（用于電池、火柴、印漆、制皂等）、建材工業(yè)（玻璃和陶瓷的著色劑和褪色劑）、國防工業(yè)、電子工業(yè)，以及環(huán)境保護和農牧業(yè)， 等等?？傊i在國民經濟中具有十分重要的戰(zhàn)略地位。錳與銅、鎳、鋁、鉆等制成各種合金，用以制造機械部件、飛機和船舶的器材、標 準電阻絲等。軟錳礦（二氧化錳粉）用作于電池的消極劑，在陶瓷、搪瓷生產中作氧化劑和釉 色，在玻璃生產中用以消除綠色和制裝飾玻璃。錳的化合物，如硫酸錳、

13、碳酸錳、高錳酸鉀等，是化學試劑、醫(yī)藥、染料、油漆、 合成工業(yè)等的重要原料。錳礦產品包括冶金錳礦、碳酸錳礦粉、化工用二氧化錳礦粉和電池用二氧化錳礦 粉等。使用錳礦產品的冶金部門、輕工部門和化工部門根據不同的用途對錳礦產品有 不同的質量要求。（一）冶金工業(yè)對錳礦石的質量要求用于煉鋼生鐵、含錳生鐵、鏡鐵的礦石，鐵含量不受限制，礦石中錳和鐵的總含量（雙元素含量的合并值）最好能達到40%50%。一般要求含錳量高，雜質少，其 中磷含量尤其要控制，至于鐵含量應考慮到冶煉品種而定，若用于高錳生鐵冶煉，則 礦石中鐵含量少為好。錳礦石用于冶金，按其錳鐵比，分為三級：錳礦石：錳鐵比大于1, Mn30%,用于優(yōu)質鋼和

14、鐵合金冶煉。鐵錳礦石：錳鐵比小于1，(Mn+Fe)30%，其中MnA10%，用于普鋼、低號 錳鐵和鏡鐵及配料。含錳鐵礦石：Mn=510%，用于含錳生鐵和配料。錳礦石在不同的使用場合中的具體要求冶煉用途(使 用場合)錳含量鐵含量錳+鐵含量磷含量錳鐵比磷錳比備注煉鋼生鐵、含 錳生鐵、鏡鐵滿足錳+ 鐵總含 量的要 求不作要求40%50%中、低碳錳鐵36 % 40%4.23% 6.67%40.23% 46.67%0.08% 0.13%6 8.50.002 0.0036碳素錳鐵33%40%4.23% 10.53%37.23% 50.53%0.08% 0.165%3.8 7.80.002 0.005錳硅合

15、金29%35%3.87% 10.61%32.87% 45.61%0.056% 0.1392%3.3 7.50.0016 0.0048高爐錳鐵30%4.3%15%34.3% 45%0.15%270.005A.優(yōu)質鋼和鐵 合金冶煉30%1錳礦石B.普鋼、低號 錳鐵和鏡鐵及 配料MnN10%，(Mn+Fe) 30%V1鐵錳礦 石C.含錳生鐵和 配料Mn=5 10%含錳鐵礦石冶金錳礦石產品質量要求品級Mn (%)Mn/FeP/Mn粒 度（mm）一340370.004（1）高爐、平爐用礦石粒度：焙燒燒 結礦20010mm，小于10mm的 不超過6%；堆積礦小于5mm不超 過8%。電爐用礦石粒度：753m

16、m， 大于75mm的不超過20%，小于 3mm的不超過5%。（3）礦石含水不超過6%。二335350.005三330330.006四325320.006五318不限不限（二）化工及輕工部門對錳礦石的質量要求化學工業(yè)上主要用錳礦石制取二氧化錳、硫酸錳、高錳酸鉀，其次用于制取碳酸 錳、硝酸錳和氯化錳等?；ぜ壎趸i礦粉要求MnO2含量大于50%,制硫酸錳時， FeW3%、Al2O3W3%、CaOW0.5%、MgOW0.1%；制高錳酸鉀時，FeW5%、SiO2 W5%、AI2O3W4%。天然二氧化錳（MnO2）是制造干電池的原料，要求MnO2含量越高越好。對Ni、 Cu、CO、Pb等有害元素一般廠定標準為：CuV0.01%、NiV0.03%、CoV0.02%、 Pb0.02%。其礦粉的粒度要小于0.12mm （相當于120目左右）。我國錳礦資源有4.8