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锰矿石_百度百科
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史上最全!七大类锰矿石详解
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史上最全!七大类锰矿石详解
2018-05-11 13:35
来源:
矿业帮
原标题:史上最全!七大类锰矿石详解
一、概述
锰是元素周期表中第四周期的第七族元素。在自然界中锰有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅶ价态,其中以Ⅱ和Ⅳ价态最为常见。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。
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,工业开采的锰矿主要有软锰矿、硬锰矿、水锰矿、黑锰矿、褐锰矿、菱锰矿和硫锰矿。
二、锰矿物总论
目前工业上利用的主要锰矿物为锰的氧化物、氢氧化物、硫化物、碳酸盐及锰的硅酸盐矿物,详见表。
表1 锰的工业矿物(红色为主要矿物,来源于地质勘查规范)
展开全文
三、锰矿物各论
(一)软锰矿(Pyrolusite)
1、成分
成分叫二氧化锰,是不成盐氧化物,含锰为63.19%,是重要的锰矿石,常与硬锰矿共生。软锰矿非常软,还不及人的指甲硬。如果用手去摸,它会像煤一样弄黑你的手。
2、物化性质
晶形:呈细柱状或针状,通常呈块状、粉末状集合体。有趣的是有些软锰矿还呈现出一种树枝状附于岩石面上,人称假化石。
硬度:随形态和结晶程度而异。结晶好者呈半金属光泽,硬度较高(5~6);而隐晶质呈块体和粉末状者,光泽暗淡,硬度低(1~2),极易污手。
颜色:钢灰至黑色,表面常带浅蓝的金属锖色,条痕蓝黑至黑色
3、化学性质
溶解性:不溶于水、硝酸、冷硫酸,溶于冷盐酸而产生氯;
危险性:强氧化剂,本身不燃烧,但助燃,不要和易燃物放置一起
毒性:急性毒性、慢性中毒、诱变性、致癌性、致畸性。
加过氧化氢剧烈起泡放出大量氧气;缓慢溶于盐酸放出氯气,并使溶液呈淡绿色,MnO2+4HCl=MnCl2+ Cl2+2H2O。
4、成因
软锰矿主要由沉积作用形成,为沉积锰矿的主要成分之一,是炼锰的重要矿物原料。软锰矿是其他锰矿石变成的,在沼泽、湖海等形成的沉积物中也可以形成软锰矿。高价锰的氧化物主要见于沿岸相的沉积锰矿床和风化矿床中。在矿床氧化带和岩石风化壳,可形成风化成因的锰帽,最主要矿物是硬锰矿、软锰矿及锰铁矿等。在锰矿床的氧化带部分,原生低价锰矿物也可氧化形成稳定的软锰矿。
5、图片
(二)硬锰矿(Psilomelane)
1、成分
硬锰矿是钡和锰的氧化物,它是提炼锰的重要矿石。理想化学式一般表示为BaMn(MnO16(OH)4,硬锰矿的成份变化很大;有时70%的BaO可被CaO+K2O+Na2O+SrO所置换;其中所含的水,类似于沸石水的性质;硬锰矿的化学式目前尚未能最后确定下来。
2、物化性质
晶体形态:晶体少见,通常呈葡萄状、肾状、皮壳状、钟乳状或土状,此外还有致密块状和树脂状;
3、成因产状
主要为外生成因,见于锰矿床的氧化带。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,也就是说它原来是另外一种矿物,后来在某种条件下又变成了现在这种东西。硬锰矿是褐锰矿、黑锰矿以及含锰碳酸岩和硅酸盐风化的产物;此外也常见于沉积锰矿床中。
4、鉴定特征
以其胶体形态,黑色条痕、较高的硬度和葡萄状的晶态当中,来和其它的氧化锰区别;亦可以从条痕的颜色,来和褐铁矿区别 。
5、图片
(三)水锰矿(Manganite)
1、成分
水锰矿是碱性的锰的氢氧化物矿物,是次于软锰矿和硬锰矿的可以用来提炼锰的矿石。化学组成MnOOH,属MnO(OH),其中MnO 40.4%、MnO2 49.4%、H2O 10.2%。常含SiO2、Fe2O3以及微量Al2O3、CaO等混入物。
2、晶体、形态
水锰矿晶体属单斜晶系的氢氧化物矿物。与斜方水锰矿、六方水锰矿成同质多象。晶体呈柱状,柱面有明显的纵纹。通常呈假正交(斜方)对称的柱状晶体,并常组成近于平行排列的束状集合体。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。
3、物化性质
水锰矿是锰的主要矿石矿物之一。
4、成因产状
水锰矿形成于氧化条件不够充分的环境。
在低温热液矿脉中,常呈晶簇与重晶石,方解石、菱铁矿共生,常具方解石的假象;外生成因的水锰矿经常与软锰矿、硬锰矿等共生,产于沉积锰矿中,为四价锰矿物(软锰矿)和二价锰矿物(菱锰矿)之间的过渡产物;在氧化带中水锰矿不稳定,易氧化为软锰矿,后者常可保留水锰矿的假象。
5、鉴定特征
以其晶形,柱面条纹和红棕色条痕为鉴定特征,予以鉴定它和软锰矿不同之处为硬度是4,条痕作红棕色。
6、图片
(四)黑锰矿(Hausmannite)
1、成分
黑锰矿是锰的氧化物矿物。化学组成:MnMn2O4,黑锰矿的化学组成中Mn2+和Mn3+呈有限类质同象代替;zn2+代替Mn2+达8.6%,称为锌黑锰矿;Fe3+代替Mn3+达4.3%,称为铁黑锰矿。
2、晶体、形态
晶体形态:主要单形有四方双锥;晶体结构:四方晶系。
3、物化性质
水锰矿是锰的主要矿石矿物之一。
4、成因产状
黑锰矿为典型的高温热液和接触交代矿物,与磁铁矿相似,系在较为还原条件下形成的;同富含Mn2+的矿物,锰橄榄石、方锰矿、菱锰矿、锰质石榴子石等矿物共生,脉石矿物重晶石而不是石英;石英常与褐锰矿、蔷薇辉石和钙蔷薇辉石等共生;黑锰矿亦产于区域变质的沉积锰矿矿床,与褐锰矿、磁铁矿、黑镁铁锰矿以及其他铁,锰的无水氧化物共生;在低级区域变质条件下,锰的氢氧化物经失水作用,软锰矿和褐锰矿经还原作用皆可形成黑锰矿。
5、鉴定特征
溶于盐酸,析出氯。
6、图片
(五) 褐锰矿(Braunite)
1、成分
褐锰矿的化学式:3 (Mn, Fe)2O3·(Mn, Mg, Ca)SiO3,其中Mn:55~60,SiO2:8.5~11。锰矿的主要矿物组分之一。
2、晶体、形态
四方晶系,晶体呈双锥状,通常呈粒状、隐晶质块状集合体。
3、物化性质
4、成因产状
产于热液矿床、接触交代矿床和沉积变质锰矿床中,与黑锰矿等共生。
5、鉴定特征
溶于盐酸,并析出氯气。
6、图片
(六)菱锰矿(rhodochrosite)
1、成分
菱锰矿是锰的碳酸盐矿物,成分为Mn[CO3],其中MnO 61.71%,CO2 38.29%。它常与FeCO3、CaCO3、ZnCO3可形成完全类质同像系列,含Fe(达26.18%)、Ca(达8%)、Zn(达14.88%)、Mg(达12.98%),形成铁菱锰矿、钙菱锰矿、菱锌锰矿等。有时含少量Cd、Co等。
2、晶体、形态
晶体属三方晶系,完整的菱面体晶形少见,通常呈粒状、块状、肾状等集合体。热液成因者多呈显晶质,粒状或柱状集合体。沉积成因者则多呈隐晶质,块状、鲕状、肾状、土状等集合体。
3、物化性质
菱锰矿晶体呈淡玫瑰色或淡紫红色,随含Ca量的增高,颜色变浅。致密块状体呈白、黄、灰白、褐黄色等,当有Fe代替Mn时,变为黄或褐色。氧化后表面变褐黑色。折射率随含Ca量的增高而降低,随含Fe量的增高而升高。
4、成因产状
菱锰矿在热液沉积及变质条件下均能形成,但以外生沉积为主,形成菱锰矿沉积层。 菱锰矿也是一些硫化物矿脉,热液交代及接触变质矿床的常见伴生矿物,常与蔷薇辉石共生。
5、鉴定特征
菱锰矿主要鉴别特征为粉红色,内常有白色物质呈波纹状分布,块状体折射率在 1.60左右,晶体具较大双折射率,折射仪上仅表现一条可以移动的阴影边界,高值1.84 为不动值,则超出折射仪的测定范围而得不到读数。
菱锰矿与酸反应强烈,故不能放入电 镀槽、超声波清洗器或珠宝清洗剂中淸洗,加之硬度较低,表面易刮伤。
6、图片
(七)硫锰矿(Alabandite)
1、成分
硫锰矿MnS。矿物理论成分Mn63.14%,S36.86%。成分中常混入有Fe,Mg等类质同象杂质。湖南宁乡硫锰矿含Mn55.69%,S37.56%,Fe2.95%。
2、晶体、形态
矿物属等轴晶系,六八面体晶类。常见单形有立方体、八面体、菱形十二面体等,集合体为粒状或块状。
3、物化性质
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。
4、成因产状
硫锰矿多产富锰热液矿床中,特别是在低温的锰沉淀物中被大量发现。常与闪锌矿,方铅矿,黄铁矿,菱锰矿,蔷薇辉石,方解石等共生。硫锰矿常与螺状硫银矿 (acanthite)、方解石、黄铜矿、方铅矿、黄铁矿、石英、菱锰矿 (rhodochrosite)、蔷薇辉石 (rhodonite)、闪锌矿和碲一起出现。
5、图片
四、锰矿石类型
1、自然类型
根据矿石中主要锰矿物划分:氧化锰矿石;硅酸锰矿石;硼酸锰矿石;铁锰多金属矿石;及由述两种或两种以上类型的矿物构成的复合矿石。
根据矿石结构构造划分:块状矿石、条带状矿石、多孔状矿石、肾状矿石、豆状矿石、粉状矿石、钟乳状矿石等。
2、工业类型
(1)冶金用锰矿石:
a) 根据ω(P)/ω(Mn)比值分为:
b) 根据ω(CaO+MgO)/ω(SiO2+AI2O3)比值分为:
c) 根据ω(Mn)/ω(Fe)比值划分为:
(2)电池用锰矿石可根据其中MnO2内部晶结构划分为a、β、r、δ、ρ型等放电锰矿石。
(3)化工作锰矿石按用途可分为电解金属锰用、电解二氧化锰用及制锰盐用矿石。
五、锰矿床主要类型
锰矿床主要类型有4类(表2)。其中海相沉积锰矿床是锰矿床中最重要的类型。产出层位有:中元古界长城系高于庄组和蓟县系铁岭组,新元古界震旦系下统南沱组(大塘坡组、湘锰组)、上统陡山沱组,奥陶系中统磨刀溪组、上统五峰组,泥盆系上统榴江组、五指山组,石炭系下统大塘阶阿克沙克组、中统黄龙群,二叠系下统孤峰组、上统龙潭组,三叠系下统菠茨沟组和北泗组、中统大茅组及上统松桂组等。按含矿岩系和锰矿层特征,分为五个亚类。
表2 锰矿床主要类型
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锰矿_百度百科
度百科 网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心锰矿播报讨论上传视频矿物收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。锰矿,是一种非常重要的战略矿产资源,尤其是富锰矿和优质锰矿资源,已经被中国列入到紧缺的矿种。截至2010年底,我国锰矿查明资源储量89234.32万吨,其中基础储量19515.64万t,资源量69718.68万t。2010年我国锰矿石新增查明资源储量2376.4万t,近几年通过贵州锰矿、广西锰矿整装勘查新增资源量预计2亿t。我国锰矿资源分布不平衡,截至2010年底,23个省市均查明有锰矿,主要分布在南方地区。 [1]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,以及环境保护和农牧业,等等。中文名锰矿外文名manganese ore主要用途冶金工业、实验室催化剂等类 别矿物目录1简介▪矿物原料▪经济指标▪矿业简史▪选矿方法2人体影响▪生理功能▪盈缺和健康3相关资料▪锰中毒▪营养角度▪工艺方法简介播报编辑矿物原料锰是元素周期表中第四周期的第ⅦB族元素。在自然界中锰有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅶ价态,其中以Ⅱ和Ⅳ价态最为常见。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。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。(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。(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。(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。(7)硫锰矿等轴晶系,常见单形有立方体、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3.5~4,比重3.9~4.1。硫锰矿大量在沉积变质锰矿床中,是炼锰的矿物原料之一。经济指标锰矿产品包括冶金锰矿、碳酸锰矿粉、化工用二氧化锰矿粉和电池用二氧化锰矿粉等。使用锰矿产品的冶金部门、轻工部门和化工部门根据不同的用途对锰矿产品有不同的质量要求。(一)冶金工业对锰矿石的质量要求用于炼钢生铁、含锰生铁、镜铁的矿石,铁含量不受限制,矿石中锰和铁的总含量最好能达到40%~50%。在冶炼各种牌号的锰系合金中,对矿石的含锰量和锰铁比值有一定的要求。冶炼中、低碳锰铁,矿石含锰量36%~40%,锰铁比6~8.5,磷锰比0.002~0.0036;冶炼碳素锰铁,矿石含锰量33%~40%,锰铁比3.8~7.8,磷锰比0.002~0.005;冶炼锰硅合金,矿石含锰量29%~35%,锰铁比3.3~7.5,磷锰比0.0016~0.0048;高炉锰铁,矿石含锰量30%,锰铁比2~7,磷锰比0.005。(二)化工及轻工部门对锰矿石的质量要求化学工业上主要用锰矿石制取二氧化锰、硫酸锰、高锰酸钾,其次用于制取碳酸锰、硝酸锰和氯化锰等。化工级二氧化锰矿粉要求MnO2含量大于50%,制硫酸锰时,Fe≤3%、Al2O3≤3%、CaO≤0.5%、MgO≤0.1%;制高锰酸钾时,Fe≤5%、SiO2≤5%、Al2O3≤4%。天然二氧化锰是制造干电池的原料,要求MnO2含量越高越好。对Ni、Cu、CO、Pb等有害元素一般厂定标准为:Cu<0.01%、Ni<0.03%、Co<0.02%、Pb<0.02%。矿粉的粒度要小于0.12mm。矿业简史锰矿物的利用历史十分悠久,据文献记载,世界上利用锰矿物最早的国家有埃及、古罗马、印度和中国。我国利用锰矿物的历史可追溯到距今约4500~7000年前后新石器时代的仰韶文化(彩陶文化)时期。由于软锰矿呈土状,它的颜色呈黑色,极易染手,在古人看来,这是一种奇妙的陶器着色颜料。可是锰元素的发现却比较晚,到1774年才由瑞典矿物学家甘恩(J。G.Gahn)从软锰矿中还原出了金属锰。锰在钢铁工业上的应用是各国冶金学家几十年不懈努力的结果。1875年以后,欧洲各国开始用高炉生产含锰15%~30%的镜铁和含锰达80%的锰铁。1890年用电炉生产锰铁,1898年用铝热法生产金属锰,并发展了电炉脱硅精炼法生产低碳锰铁。1939年开始用电解法生产金属锰。最早开采的锰矿山是美国田纳西州惠特福尔德(Whitifeld)锰矿,始采于1837年,到1884年锰矿石年产量已达4万t。印度也是开采锰矿较早的国家之一,始采于1892年。第一次世界大战前,印度出口锰矿石一直居世界首位。1928年以后其地位被原苏联所取代。从本世纪20年代末原苏联的锰矿石产量一直居世界领先地位。此外,开采锰矿石比较早的还有巴西、加纳、澳大利亚、南非和加蓬等国。我国锰矿的地质找矿工作开始得也比较早,据所见资料,从1886年开始,并于1890年首先在湖北兴国州(今阳新)发现锰矿,随后于1897年和1907年又先后在湖南发现安仁、攸县和常宁、耒阳锰矿;1910年发现广西防城大直、钦州黄屋屯锰矿;1913年和1918年,前后发现了湖南湘潭上五都锰矿(1937年改称为湘潭锰矿)和广西木圭、江西乐华锰矿。我国老一辈地质工作者,如朱庭祜、王晓青、田奇玲王隽、李殿臣、李四光等等对湖南、广东、广西、江苏、江西等地做了大量锰矿地质调查,初步了解了我国一些锰矿产地及其锰矿石质量,探讨了锰矿床的成因。大规模的锰矿地质勘查工作是在新中国成立以后。从1950年广西工业厅对桂平木圭锰矿、华东地测处对南京栖霞锰矿、西南工业厅对贵州遵义锰矿进行勘查开始,经过近50年广大地质工作者的努力,到1996年底,全国锰矿地质勘查投入约6.8亿元,机械岩心钻探工作量约190多万米,累计探明锰矿石6.48亿t。我国最早开采的锰矿山是湖北阳新锰矿,始采于1890年,后因质量不佳,不久即行停采。阳新锰矿停采后,汉冶萍煤铁厂矿公司为了解决锰矿原料,于1908年在湖南常宁曲潭设常耒锰矿采运局,开采常宁—耒阳一带锰矿。1913年在湖南湘潭上五都发现锰矿后,1914年即由新组建的裕?矿业公司负责开采,到1917年已初具规模,日产锰矿石百余吨,最高年产达3万t,仅1916~1927年的12年间,运销日本八幡制铁所的锰矿石就达14.3万t(矿石品位不低于45%)。据查阅资料表明,1949年以前全国曾开采过锰矿的地区有:湖北、湖南、广西、广东、江苏、江西、福建、贵州、河北和辽宁。据不完全统计,从1912年到1945年的33年间,我国共开采锰矿石140万t,年均产量4.2万t,最高年产7.43万t(1927年),主要集中于渝、黔、桂、湘、赣、辽、粤、苏8个省(区),合计135.8万t,约占全国总产量的96.8%,其中又以桂、湘两地为最多,占全国总产量的65.4%。2015年,贵州省地矿局103地质大队在铜仁市松桃苗族自治县新发现了全隐伏的高地、普觉锰矿(整合)、桃子坪三个超大型锰矿床,其中普觉锰矿(整合)超大型锰矿床新探明锰矿资源量1.92亿吨,堪称亚洲第一。选矿方法我国锰矿绝大多数属于贫矿,必须进行选矿处理。但由于多数锰矿石属细粒或微细粒嵌布,并有相当数量的高磷矿、高铁矿和共(伴)生有益金属,因此给选矿加工带来很大难度。我国常用的锰矿选矿方法为机械选(包括洗矿、筛分、重选、强磁选和浮选),以及火法富集、化学选矿法等。1、洗矿和筛分洗矿是利用水力冲洗或附加机械擦洗使矿石与泥质分离。常用设备有洗矿筛、圆筒洗矿机和槽式洗矿机。洗矿作业常与筛分伴随,如在振动筛上直接冲水清洗或将洗矿机获得的矿砂(净矿)送振动筛筛分。筛分可作为独立作业,分出不同粒度和品位的产品供给不同用途使用。2、重选重选只用于选别结构简单、嵌布粒度较粗的锰矿石,特别适用于密度较大的氧化锰矿石。常用方法有重介质选矿、跳汰选矿和摇床选矿。我国处理氧化锰矿的工艺流程,一般是将矿石破碎至6~0mm或10~0mm,然后进行分组,粗级别的进行跳汰,细级别的送摇床选。设备多为哈兹式往复型跳汰机和6-S型摇床。3、强磁选锰矿物属弱磁性矿物〔比磁化系数X=10×10-6~600×10-6cm3/g〕,在磁场强度Ho=800-1600kA/m(10000~20000oe)的强磁场磁选机中可以得到回收,一般能提高锰品位4%~10%。由于磁选的操作简单,易于控制,适应性强,可用于各种锰矿石选别,锰矿选矿中占主导地位。各种新型的粗、中、细粒强磁机陆续研制成功。国内锰矿应用最普遍的是中粒强磁选机,粗粒和细粒强磁选机也逐渐得到应用,微细粒强磁选机尚处于试验阶段。4、重-磁选国内已新建和改建成的重-磁选厂有福建连城,广西龙头、靖西和下雷等锰矿。如连城锰矿重-磁选厂,主要处理淋滤型氧化锰矿石,采用AM-30型跳汰机处理30~3mm的洗净矿,可获得含锰40%以上的优质锰精矿,再经手选除杂后,可作为电池锰粉原料。跳汰尾矿和小于3mm洗净矿径磨至小于1m后,用强磁选机选别,锰精矿品位要提高24%~25%,达到36%~40%。5、强磁-浮选采用强磁-浮选工艺仅有遵义锰矿。该矿是以碳酸锰矿为主的低锰、低磷、高铁锰矿。据工业试验,磨矿流程采用棒磨-球磨机阶段磨矿,设备规模均为φ2100mm×3000mm湿式磨矿机。强磁选采用shp-2000型强磁机,浮选机主要用CHF型充气式浮选机。经过多年生产的考验,性能良好,很适合于遵义锰选矿应用。强磁-浮选工艺流程试验成功并在生产中得到应用,标志着我国锰矿的深选已经向前迈进了一大步。6、火法富集锰矿石的火法富集,是处理高磷、高铁难选贫锰矿石一种分选方法,一般称为富锰渣法。其实质是利用锰、磷、铁的还原温度不同,在高炉或电炉中控制其温度进行选择性分离锰、磷、铁的一种高温分选方法。我国采用火法富集已有近40年的历史,1959年湖南邵阳资江铁厂在9.4m3小高炉上进行试验,并获得初步结果。随后,1962年上海铁合金厂和石景山钢铁厂分别在高炉冶炼出富锰渣。1975年湖南玛瑙山锰矿高炉不但炼出富锰渣,同时还在炉底回收了铅、银和生铁(俗称半钢),为综合利用提供依据。进入80年代以后,富锰渣生产得到迅速发展,先后在湖南、湖北、广东、广西、江西、辽宁、吉林等地都发展了富锰渣生产。火法富集工艺简单、生产稳定,能有效地将矿石中的铁、磷分离出去,而获得富锰、低铁、低磷富锰渣,这种富锰渣一般含Mn35%~45%,Mn/Fe12~38,P/Mn<0.002,是一种优质锰系合金原料,同时也是一般天然富锰矿很难同时达到上述3个指标的人造富矿。因此,火法富集对于我国高磷高铁低锰难选矿而言,是很有前途的一种选矿方法。7、化学选锰法锰的化学选矿很多,我国进行了大量研究工作,其中试验较多,较有发展前途的是:连二硫酸盐法、黑锰矿法和细菌浸锰法。尚未付诸工业生产。 [2]人体影响播报编辑锰是人体必需的微量元素之一。人体所摄取的锰在肠道内被吸收,主要分布在肌肉、肾脏和大脑内。锰是人体内多种酶的成分,在细胞代谢中起重要作用,与人体健康关系十分密切。当食物中锰摄入不足,食物中钙、磷、铁等成分过多干扰了锰的吸收,或消化道疾病干扰了锰吸收,可引起锰缺乏。锰缺乏时可引起下列病变:①骨质疏松,骨骼畸形,软骨受损,中老年人出现疲劳乏力、腰酸背痛、牙齿早脱、易骨折;儿童生长发育迟缓、骨骼畸形。②人体内的过氧化物歧化酶具有抗衰老作用,此酶内含有锰,当锰缺乏时则无抗衰老作用。③人体内严重缺锰时可致不孕症,甚至出现死胎、畸形儿等,男性雄性激素分泌减少。④大脑正常功能的发挥需要锰,当锰缺乏时可致智力减退,儿童多动症,甚至诱发癫痫和精神分裂症。生理功能1.可促进骨骼的生长发育。2.保护细胞中细粒体的完整。3.保持正常的脑功能。4.维持正常的糖代谢和脂肪代谢。5.可改善肌体的造血功能。盈缺和健康锰缺乏症状可影响生殖能力,有可能使后代先天性畸形,骨和软骨的形成不正常及葡萄糖耐量受损。另外,锰的缺乏可引起神经衰弱综合症,影响智力发育。锰缺乏还将导致胰岛素合成和分泌的降低,影响糖代谢。 [3]相关资料播报编辑锰中毒锰是一种灰白色、硬脆、有光泽的金属,锰广泛存在于自然界中,土壤中含锰0.25%,茶叶、小麦及硬壳果实含锰较多。接触锰的作业有碎石、采矿、电焊、生产干电池、染料工业等。锰是正常机体必需的微量元素 [5]之一,它构成体内若干种有重要生理作用的酶,正常每天从食物中摄入锰3-9毫克。职业性锰中毒是由于长期吸入含锰深度较高的锰烟及锰尘而致,慢性锰中毒是职业锰中毒的主要类型。多见于锰铁冶炼、电焊条的制造与电焊作业以及锰矿石的开采、粉碎或干电池的生产等作业的工人。临床表现:起病缓慢,发病工龄一般5-10年,也有工作20年以上无发病者,这可能与个体敏感有关,早期轻度表现有精神差、失眠、头昏、头痛、无力、四肢酸痛、记忆力减退等症状,有的人易激动、话多、好哭等情绪改变,常有食欲不好、恶心、流涎、上腹不适、性欲减退或阳萎、多汗等,四肢有时麻木、疼痛、两腿沉重无力。中度中毒除上述症状外,感觉两腿发沉、苯拙、走路速度减慢、易于跌倒、语言不清、口吃、做精细动作困难。重度中毒以上症状加重,四肢僵直、说知含糊不清,下颌、唇、舌出现震颤;写字试验时字越写越小,叫"书写过小症";精神症状为自主的哭笔、记忆力减退、智能下降。如被确诊为慢性锰中毒,应脱离锰作业,到医院进行驱锰治疗,驱锰药有依地酸钙、二巯基丁二酸钠,神经衰弱症状用中药调节。矿山开采、爆破、粉碎、筛选等过程用湿式作业,如水风钻进行钻孔、水封爆破、喷雾降尘减少粉尘飞扬。车间采取机械通风或自然通风,减少空缺陷中锰尘浓度,焊剂、焊条、蓄电池生产过程中拌料、过筛等,采取密闭和吸尘装置,避免锰尘飞扬。加强个人防护,载滤膜口罩,饭前注意清洗,预防性体检,早发现早治疗。营养角度锰广泛分布于生物圈内,但是人体内含量甚微。成年人体内锰的总量约为200-400μmol,分布在身体各种组织和体液中。骨、肝、胰、肾中锰浓度较高;脑、心、肺和肌肉中锰的浓度低于20nmol/g;全血和血清中的锰浓度分别为200nmol/L和20nmol/L。锰在线粒体中的浓度高于在细胞浆或其它细胞器中的浓度,所以线粒体多的组织锰浓度较高。锰的发现18世纪后半叶,瑞典化学家T.O.柏格曼研究了软锰矿,认为它是一种新金属氧化物。他曾试图分离出这个金属,却没有成功。舍勒也同样没有从软锰矿中提取出金属,便求助于他的好友、柏格曼的助手——甘英。在1774年,甘英分离出了金属锰。柏格曼将它命名为managnese(锰)。它的拉丁名称manganum和元素符号Mn由此而来。在1913年已经知道锰是动物组织的成分之一,但从1931年才陆续在多种实验动物中发现缺锰的表现,从而确认锰是动物的必需微量元素之一。食物来源谷类、坚果、叶菜类富含锰。茶叶内锰含量最丰富。精制的谷类、肉、鱼、奶类中锰含量比较少。动物性食物虽然含量不高,但吸收和存留较高,仍不失锰的良好来源。代谢吸收全部小肠都能吸收锰。锰的吸收是一种迅速的可饱和过程,很可能是通过一种高亲和性、低容量的主动运输系统和一个不饱和的简单扩散作用完成的。锰的吸收机制有可能包括两个步骤,首先是从肠腔摄取,然后是跨过黏膜细胞输送,两个动力过程同时进行。在吸收过程中锰、铁与钴竞争相同的吸收部位,三者中任何一个数量高都会抑制另外两个的吸收。锰几乎完全经肠道排泄,仅有微量经尿排泄。吸收的锰经肠道的排泄非常快。生理功能锰在体内一部分作为金属酶的组成成分,一部分作为酶的激活剂起作用。生理需要成年人的锰的适宜摄入量为3.5mg/d,最高可耐受摄入量为10mg/d。工艺方法1.洗矿和筛分2.重选3.强磁选4.重-磁选5.强磁-浮选6.火法富集7.化学选锰法 [4]新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号 京公网安备110000020000锰矿主要类型、分布特点及开发现状
锰矿主要类型、分布特点及开发现状
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程湘, 胡鹏, 张海坤, 姜军胜. 锰矿主要类型、分布特点及开发现状[J]. 中国地质, 2021, 48(1): 102-119. DOI: 10.12029/gc20210107
引用本文:
程湘, 胡鹏, 张海坤, 姜军胜. 锰矿主要类型、分布特点及开发现状[J]. 中国地质, 2021, 48(1): 102-119. DOI: 10.12029/gc20210107
CHENG Xiang, HU Peng, ZHANG Haikun, JIANG Junsheng. The main types, distribution and current development of manganese ore deposits[J]. GEOLOGY IN CHINA, 2021, 48(1): 102-119. DOI: 10.12029/gc20210107
Citation:
CHENG Xiang, HU Peng, ZHANG Haikun, JIANG Junsheng. The main types, distribution and current development of manganese ore deposits[J]. GEOLOGY IN CHINA, 2021, 48(1): 102-119. DOI: 10.12029/gc20210107
锰矿主要类型、分布特点及开发现状
程湘,
胡鹏,
张海坤,
姜军胜
The main types, distribution and current development of manganese ore deposits
CHENG Xiang,
HU Peng,
ZHANG Haikun,
JIANG Junsheng
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摘要:
锰的用途非常广泛,世界上90%~95%的锰应用于冶金工业,其余应用于电池工业、陶瓷工业、化学工业等。根据成矿作用过程中的含矿岩系特征,将世界锰矿划分为海相沉积型、火山(热液)-沉积型、变质型、热液型和表生型5类,以海相沉积型、变质型和表生型为主。截至2019年,世界锰的储量达8.12亿t,但分布极不均匀,主要集中在南非、巴西、乌克兰、澳大利亚、加蓬、中国、印度、加纳等国,而优质锰矿石主要分布在南非、澳大利亚、加蓬、加纳。时间上,将锰的成矿作用分为7期,其中元古宙和新生代是主要的成矿期。空间上,锰矿床主要分布在南非德兰士瓦群、乌克兰尼科波尔盆地、澳大利亚格鲁特岛和皮尔巴拉克拉通、中国泛扬子区、西非克拉通等。目前,锰的生产主要集中在南非的卡拉哈里和波斯特马斯堡锰矿田、澳大利亚的格鲁特岛、加蓬的莫安达锰矿、加纳的恩苏塔锰矿等地。
Abstract:
Manganese is widely used, 90%~95% of the world's manganese is used in the metallurgical industry, the rest in the battery industry, ceramic industry, chemical industry and so on. According to the characteristics of ore-bearing rocks in the process of mineralization, the world manganese deposits are divided into five types, including marine sedimentary type, volcanic (hydrothermal)-sedimentary type, metamorphic type, hydrothermal type and supergene type, with marine sedimentary type, metamorphic type and supergene type as the main ones. By the end of 2019, the worldwide manganese reserves had reached up to 812 million tons, but their distribution is extremely uneven, mainly concentrated in South Africa, Brazil, Ukraine, Australia, Gabon, China, India, Ghana and so on, while the high quality manganese ores are mainly distributed in South Africa, Australia, Gabon and Ghana. The mineralization epoch of manganese can be divided into 7 periods, of which Proterozoic and Cenozoic are of great importance. Manganese deposits are spatially concentrated in the Transvaal Supergroup of South Africa, the Nikopol ore Basin in Ukraine, the Groote Eylandt and Pilbara Craton of Australia, the Pan-Yangtze area of China, the West African Craton. At present, manganese ore production is mainly concentrated in Kalahari and Postmasburg ore fields in South Africa, Groote Island in Australia, Moanda mine in Gabon and Nsuta mine in Ghana.
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修改日期:23/04/2023
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锰是一种化学元素,符号为Mn,原子序数为25。它是一种硬而脆的银灰色金属,常见于地壳中。 锰是一种必需的微量元素,在许多生物过程中发挥着至关重要的作用,包括新陈代谢、骨形成和抗氧化功能。 它还用于各种工业应用,例如钢铁、电池和化肥的生产。
1774 年,瑞典化学家 Johan Gottlieb Gahn 首次将锰作为一种独特元素分离出来,尽管它存在于矿石和 矿物质 几个世纪以来就为人所知。 “锰”一词源自拉丁语“magnes”,意思是磁铁,因为一些锰化合物具有磁性。
在自然界中,锰通常以氧化锰的形式存在,在土壤中含量丰富, 岩石和矿物质。 它也以微量存在于植物、动物和人体组织中。 锰有几种不同的氧化态,最常见的是+2、+3、+4、+6 和+7。 这些氧化态赋予锰多种化学性质,使其可用于各种工业过程。
锰在现代社会中有许多重要的应用。 它的主要用途之一是在钢铁生产中,作为脱氧剂和脱硫剂,提高钢的强度和韧性。 由于其高电化学活性,锰还用于生产电池,例如碱性电池和可充电电池。 此外,锰还用作油漆中的颜料、促进植物生长的肥料成分以及动物饲料和人类饮食中的营养补充剂。
尽管其工业应用广泛,但高浓度锰也会对人类健康和环境产生有害影响。 吸入锰粉尘或烟雾会 铅 导致呼吸系统问题,长期接触锰与被称为锰中毒的神经系统疾病有关。 因此,在工业过程中处理和使用锰需要采取适当的安全措施和法规。
纯 (99.9%) 锰碎片,通过电解精炼,位于 1 立方厘米立方体旁边
内容锰的定义和基本性质锰在自然界中的赋存与分布锰的历史和工业意义锰的性质和特点锰的理化性质锰的地质赋存:锰矿石矿工锰的用途和应用锰的化学性质和反应锰的化学性质:重点摘要
锰的定义和基本性质
锰是一种化学元素,符号为Mn,原子序数为25。它是一种过渡金属,属于元素周期表中的第7族。 锰以其多种氧化态(范围从+2到+7)而闻名,并且能够形成多种具有不同性质的化合物。
锰的一些基本特性包括:
物理性质:
外观:锰是一种硬而脆的银灰色金属。
熔点和沸点:锰的熔点为 1,246 摄氏度(2,275 华氏度),沸点为 2,061 摄氏度(3,742 华氏度)。
密度:锰的密度约为每立方厘米7.43克。
晶体结构:锰具有体心立方晶体结构。
化学性质:
氧化态:锰可以多种氧化态存在,最常见的是+2、+3、+4、+6和+7。 这些氧化态赋予锰多种化学反应性。
反应性:锰是一种相对活泼的金属,容易与氧形成化合物, 硫,以及其他元素。
磁性:一些锰化合物表现出磁性,锰用于生产铁磁合金。
络合物形成:锰具有很强的与其他化合物形成络合物的能力,这使得它可用于各种化学过程。
发生:
丰富度:锰是地壳中第 12 位最丰富的元素,存在于众多矿物、岩石和土壤中。
分布:锰在世界各地分布广泛,主要分布在 存款 分布于南非、澳大利亚、巴西、中国和加蓬等国家。
使用:
钢铁生产:锰是钢铁生产中的重要元素,可作为脱氧剂和脱硫剂,提高钢的强度和韧性。
电池:锰由于其高电化学活性而用于生产电池,包括碱性电池和可充电电池。
颜料:锰化合物用作油漆、陶瓷和玻璃中的颜料。
肥料:锰用作肥料的成分以促进植物生长。
其他用途:锰还有各种其他工业应用,包括合金、化学品的生产以及作为动物饲料和人类饮食中的营养补充剂。
总之,锰是一种具有多种氧化态和多种化学性质的过渡金属。 它是钢铁生产中的重要元素,用于电池、颜料、肥料以及许多其他工业应用。 锰在自然界中含量丰富,但由于其反应性以及潜在的健康和环境风险,需要采取适当的处理和安全措施。
软锰矿(二氧化锰)是最常见的锰矿物之一。 (图片来源:Shutterstock)
锰在自然界中的赋存与分布
锰是地壳中相对丰富的元素,按质量计在丰富元素中排名第 12。 它天然存在于各种矿物、岩石、土壤和沉积物中。 锰在自然界中的出现和分布可能因地质和环境因素而异。
主要锰矿床分布在世界多个国家,包括南非、澳大利亚、巴西、中国、加蓬、印度和乌克兰。 这些国家以其丰富的锰储量和产量而闻名。
在南非,卡拉哈里锰田蕴藏着一些世界上最大的锰矿床,并拥有广泛的采矿作业。 澳大利亚还拥有丰富的锰资源,格鲁特岛 (Groote Eylandt) 矿床是最大、品位最高的锰矿床之一 矿床 在世界上。 其他重要的锰矿床还发现于巴西亚马逊地区、中国广西省和加蓬莫安达地区。
锰通常以氧化锰的形式存在,富含于土壤、岩石和矿物质中。 常见的锰矿物包括软锰矿(MnO2)、硬锰矿(BaMn9O16(OH)4)、 菱锰矿 (MnCO3)和黑锰矿(Mn3O4)。 锰也可能存在于其他矿物和矿石中,例如在海底发现的锰结核和在海山发现的富锰结壳。
锰在自然界中的分布受到各种地质和环境因素的影响,包括地质过程,例如 风化、沉积作用和热液活动。 锰矿床可以在一系列地质环境中形成,包括沉积岩、火成岩和 变质岩。 富含锰的岩石和矿物的风化会导致土壤、沉积物和水体中锰的积累。
环境条件,例如氧气的存在、pH 值和温度,也会影响锰在自然界中的分布。 例如,锰在氧化条件下往往更容易溶解和移动,而在还原条件下往往会沉淀和积累。
总之,锰是天然存在的,广泛分布在地壳中,主要矿床分布在世界各国。 锰以矿物、岩石、土壤和沉积物的形式存在,其在自然界的分布受到地质过程和环境条件的影响。
锰的历史和工业意义
锰具有悠久的工业意义,可以追溯到古代。 以下是锰的历史和工业意义的一些要点:
历史意义:
古代用途:古代文明将锰用于多种用途,包括作为洞穴壁画中的颜料、青铜合金中的金属以及玻璃生产中的金属。
作为元素的认可:锰于1774年被瑞典化学家Carl Wilhelm Scheele认可为一种元素,后来由于其磁性,以拉丁语“magnes”(意思是磁铁)命名为“manganese”。
工业革命:在 18 世纪和 19 世纪的工业革命期间,随着新的工业流程和技术的出现,锰变得更加重要。 锰被用于钢的生产,以提高其强度和韧性,这导致了锰钢的发展,也称为哈德菲尔德钢,以率先使用锰的英国冶金学家罗伯特·哈德菲尔德命名。
工业意义:
钢铁生产:锰是钢铁生产中的重要元素,可作为脱氧剂和脱硫剂,改善钢的性能,如强度、韧性和耐磨性。 锰用于各种钢合金中,包括奥氏体锰钢,用于需要高强度的应用,例如建筑、铁轨和重型机械。
电池:锰由于其高电化学活性而用于生产电池,包括碱性电池和可充电电池。 锰用作锂离子电池阴极的成分,广泛用于便携式电子设备和电动汽车。
颜料:锰化合物,如二氧化锰 (MnO2),因其能够产生深色和抗褪色而被用作油漆、陶瓷和玻璃中的颜料。
肥料:锰用作肥料的成分,可促进植物生长并增强光合作用。 锰是植物必需的微量营养素,在各种代谢过程中发挥作用,包括光合作用和氮代谢。
其他工业应用:锰还有各种其他工业应用,包括合金、化学品的生产以及化学过程中的催化剂。 锰用于生产不锈钢、 铝 合金和其他有色合金。 锰化合物用作化学反应的催化剂,例如在石化产品的生产中,以及在水处理行业中去除饮用水中的杂质。
总之,锰具有重要的历史和工业意义,其用途广泛,从钢铁生产到电池、颜料、化肥和其他工业过程。 其独特的性能和多功能的反应性使其成为现代工业中的宝贵元素,为各种技术进步和经济发展做出了贡献。
锰的性质和特点
锰(Mn)是一种化学元素,原子序数为25,原子质量为54.94 g/mol。 它是一种过渡金属,属于元素周期表第 7 (VIIb) 族。 以下是锰的一些主要特性和特征:
物理特性:
外观:锰是一种银灰色金属,纯净状态下相对硬而脆。
熔点和沸点:锰的熔点为 1,246 摄氏度(2,275 华氏度),沸点为 2,061 摄氏度(3,742 华氏度)。
密度:锰的密度为7.21克每立方厘米(g/cmXNUMX),使其相对致密。
物质状态:锰在室温(25 摄氏度或 77 华氏度)下为固体。
化学性质:
反应性:锰是一种中等反应性金属。 它与空气中的氧气缓慢反应,在其表面形成一层薄薄的氧化层,有助于保护其免受进一步腐蚀。 锰还可以与卤素、硫和氮反应形成各种化合物。
氧化态:锰可以呈现多种氧化态,范围从-3到+7,最常见的氧化态是+2、+3、+4、+6。 这使得锰能够形成多种化合物。
磁性:锰是顺磁性的,这意味着它会被磁场吸引,但与其他一些过渡金属(如 铁 or 镍.
络合物形成:由于锰能够表现出不同的氧化态及其电子构型,因此它可以与其他配体形成络合物离子和化合物。
生物学作用:锰是生物体实现各种生物功能(包括酶激活、新陈代谢和骨形成)所需的必需微量元素。
应用:
钢铁生产:锰的主要用途之一是钢铁生产。 锰用作合金元素,可提高钢的性能,如强度、韧性和耐磨性。
电池:锰由于其高电化学活性而用于生产电池,包括碱性电池和可充电电池。
颜料:锰化合物可用作油漆、陶瓷和玻璃中的颜料,因为它们能够产生深色并抗褪色。
肥料:锰用作肥料的成分,可促进植物生长并增强光合作用。
其他工业应用:锰用于合金、化学品的生产以及化学过程中的催化剂。 它还用于水处理行业,去除饮用水中的杂质。
总之,锰是一种多功能元素,具有多种性质和特性,使其在广泛的应用中发挥着重要作用,特别是在钢铁生产、电池、颜料和化肥领域。 它的化学反应性、多种氧化态和生物作用使其成为各种工业过程和技术中的有价值的元素。
锰的理化性质
锰的物理性质:
外观:锰是一种银灰色金属,纯净状态下相对硬而脆。 它可以具有抛光的金属光泽。
熔点和沸点:锰的熔点为 1,246 摄氏度(2,275 华氏度),沸点为 2,061 摄氏度(3,742 华氏度)。
密度:锰的密度为7.21克每立方厘米(g/cmXNUMX),使其相对致密。
物质状态:锰在室温(25 摄氏度或 77 华氏度)下为固体。
晶体结构:锰具有体心立方(BCC)晶体结构。
锰的化学性质:
反应性:锰是一种中等反应性金属。 它与空气中的氧气缓慢反应,在其表面形成一层薄薄的氧化层,有助于保护其免受进一步腐蚀。 锰还可以与卤素、硫和氮反应形成各种化合物。
氧化态:锰可以呈现多种氧化态,范围从-3到+7,最常见的氧化态是+2、+3、+4和+7。 这使得锰能够形成多种化合物。
磁性:锰是顺磁性的,这意味着它会被磁场吸引,但与铁或镍等其他过渡金属相比,其磁性相对较弱。
络合物形成:由于锰能够表现出不同的氧化态及其电子构型,因此它可以与其他配体形成络合物离子和化合物。
化学反应性:锰可以与酸和碱反应形成盐。 它还可以进行氧化还原反应,根据反应条件,它可以获得或失去电子。
生物学作用:锰是生物体实现各种生物功能(包括酶激活、新陈代谢和骨形成)所需的必需微量元素。
总体而言,锰具有一系列物理和化学特性,使其在各种工业过程和应用中具有价值,包括钢铁生产、电池、颜料和化肥。 它的反应活性、多种氧化态和形成络合物的能力使其成为各种化学反应和技术中的通用元素。
锰的原子结构和电子排布
锰 (Mn) 的原子结构由原子核中的 25 个质子(决定其原子序数)和 30 个中子组成,周围环绕着电子云中的 25 个电子。 锰的电子排布为1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵。
这意味着锰的1s轨道有两个电子,2s轨道有两个电子,2p轨道有3个电子,3s轨道有4个电子,3p轨道有3个电子,4s轨道有3个电子,XNUMX个电子在它的 XNUMXd 轨道上。 锰的电子排布可缩写为 [Ar] XNUMXd⁵ XNUMXs²,其中 [Ar] 代表惰性气体氩(在元素周期表中位于锰之前)直至 XNUMXp 轨道的电子排布。
锰中部分填充的 3d 轨道赋予其特性,例如其表现出多种氧化态并形成复杂离子和化合物的能力。 锰的电子构型决定了其反应性、磁性以及与各种配体形成多种化合物的能力。
锰的地质赋存和提取
锰的地质赋存:
锰是地壳中较为丰富的元素,丰度排名第12位,平均浓度约为0.1%。 它在自然界分布广泛,存在于各种矿物、岩石、土壤和沉积物中。
锰的主要地质赋存地是 沉积矿床,占锰产量的大部分。 这些沉积物是通过数百万年从海洋或湖泊环境中的海水或地下水中沉淀锰而形成的。 随着沉积物的积累和埋藏,锰矿物通过成岩作用和变质作用等地质过程转化为锰矿石。
锰矿石通常存在于 沉积岩,例如海相页岩、泥岩和碳酸盐岩,以及海底的结核和结壳。 最大的锰矿床位于南非的卡拉哈里锰田、澳大利亚的格鲁特岛矿床以及深海海底的富锰结核。
锰的提取:
从矿石中提取锰涉及几个步骤,具体取决于矿床类型和矿石质量。 提取锰的主要方法有:
露天开采:在这种方法中,通过去除上覆材料并使用重型机械(例如推土机、挖掘机和卡车)提取锰矿石来提取靠近地表的锰矿石。
地下开采:当锰矿石深埋在地表以下时,可以采用地下开采方法。 这包括在矿床中钻凿竖井和隧道,并使用地下采矿设备提取矿石。
选矿:锰矿石通常与其他矿物伴生,选矿是将锰矿石从脉石(不需要的矿物)中分离出来的过程。 常见的选矿技术包括重选、磁选和泡沫浮选。
冶炼:锰矿石经过选矿后,常被冶炼生产锰铁或硅锰,用于生产钢和其他含锰合金。 熔炼涉及在熔炉中用焦炭或碳等还原剂加热矿石,以除去氧气并将锰还原成金属形式。
电解法:另一种提取锰的方法是电解法,将二氧化锰溶解在硫酸中生成硫酸锰,然后电解得到金属锰。
总体而言,从矿石中提取锰需要结合采矿、选矿和冶金工艺,具体取决于矿床类型和矿石质量。
锰矿石矿工
锰矿石通常作为含有各种形式的锰的矿物存在于自然界中。 一些常见的锰 矿石矿物 包括:
软锰矿(MnO2):软锰矿是最常见的锰矿物,也是锰的原生矿石矿物。 它的颜色通常为黑色至深灰色,并具有金属光泽。 软锰矿通常存在于沉积矿床中,包括海底的结核和地壳。
Psilomelane (BaMn9O18(OH)4):Psilomelane 是一组黑色至深棕色的氧化锰矿物。 它通常以葡萄状或钟乳状聚集体的形式出现,可以在各种类型的锰矿床中找到,包括沉积矿床和锰矿床。 热液矿床.
红纹石 (MnCO3):红纹石是一种碳酸锰矿物,颜色通常为粉红色至红色,但也可以是棕色、灰色或黄色。 它经常出现在与以下相关的热液脉中: 银 和铅矿石,以及沉积矿床。
布朗尼特 (Mn2+Mn3+6(SiO12)):布朗尼特是一种硅酸锰矿物,颜色通常为黑色至深棕色。 它存在于变质岩中,通常与其他锰矿物伴生,例如软锰矿和菱锰矿。
菱锰矿 (Mn2+Mn3+2O4):菱锰矿是一种锰氧化物矿物,通常呈黑色或棕黑色。 它存在于热液矿脉中,通常与其他锰矿物伴生,例如软锰矿和硬锰矿。
锰矿 (MnOOH):锰矿是一种氧化锰氢氧化物矿物,颜色通常为黑色至深棕色。 它经常出现在热液脉中,也可以作为 改造 其他锰矿物的产品。
锰矿 (K(Mn4+7Mn3+)O16):锰矿是一种钾锰氧化物矿物,通常呈黑色。 它经常出现在沉积物中,包括海底的结核和地壳。
这些是自然界中发现的一些常见的锰矿石矿物。 锰矿石还可能含有其他矿物质和元素,具体取决于具体矿床和地质条件。
锰的用途和应用
由于其多种特性,锰具有多种用途和应用。 锰的一些主要用途是:
钢铁生产:锰是钢铁生产中的关键成分,用作脱氧剂和合金元素。 它可以提高钢的强度、韧性和淬透性,使其成为建筑材料、汽车零部件和机械的理想选择。 锰还用于生产不锈钢,不锈钢广泛用于厨房用具、餐具和其他应用。
电池:锰用于生产电池,特别是碱性电池和锂离子电池。 在碱性电池中,锰被用作正极材料,而在锂离子电池中,锰被用作正极、电解质和隔膜的成分,有助于提高电池的性能和稳定性。
化学品和颜料:锰用于生产各种化学品和颜料。 例如,二氧化锰 (MnO2) 在硫酸和其他化学品的生产中用作催化剂。 锰化合物还用作陶瓷、油漆和玻璃中的颜料,提供颜色和不透明度。
水处理:锰用于水处理过程中以去除杂质并改善水质。 锰化合物,例如锰绿砂,在水处理系统中用作过滤介质,以去除饮用水和废水中的铁、锰和其他污染物。
农业和动物饲料:锰是动植物必需的微量元素,用作农业肥料和动物饲料补充剂中的营养物质,以促进健康生长和发育。 植物缺锰会导致作物产量下降和植物健康状况不佳。
医疗应用:锰用于某些医疗应用,例如用于生产用于治疗锰缺乏症和相关健康状况(如骨质疏松症和癫痫)的膳食补充剂和药物。 锰基造影剂也用于磁共振成像 (MRI) 扫描。
冶金应用:锰用于各种冶金应用,例如生产有色合金,包括铝合金、 铜 合金和镍合金。 锰还用作其他金属生产中的还原剂,例如 钛 和 铀.
这些是锰的一些主要用途和应用。 锰的独特性质使其成为各个工业领域的多功能且重要的元素,有助于不同行业的广泛应用。
锰的化学性质和反应锰的化学性质:
氧化态:锰可以以-3至+7的多种氧化态存在,最常见的氧化态是+2、+3、+4和+7。 这种氧化态的多功能性使锰能够参与广泛的化学反应。
反应性:锰是一种中等反应性金属,其反应性随着氧化态的升高而增加。 它很容易与空气中的氧气反应生成氧化锰。 锰还可与卤素、硫、氮及其他非金属反应生成各种化合物。
络合物形成:锰由于能够与其他分子形成配位键,因此可以形成络合物。 锰络合物在各种化学和生物过程中都很重要,例如催化、电子转移和酶反应。
酸碱性质:根据反应条件,锰既可以充当酸也可以充当碱。 它能与酸和碱形成盐,也能与水反应生成氢氧化锰,Mn(OH)2。
氧化还原反应:锰以其氧化还原化学而闻名,由于其多种氧化态,它很容易发生氧化和还原反应。 锰化合物在化学反应中既可以充当氧化剂,也可以充当还原剂。
锰的化学反应:
与氧气反应:锰很容易与空气中的氧气反应生成锰氧化物,如二氧化锰(MnO2)和三氧化锰(Mn2O3)。 这些氧化物通常用于各种工业应用,例如钢铁生产、电池和化学过程。
与酸反应:锰可以与酸(例如盐酸(HCl)或硫酸(H2SO4))反应,形成锰盐,例如氯化锰(MnCl2)或硫酸锰(MnSO4)。
氧化还原反应:锰化合物可以发生氧化还原反应,其中锰改变其氧化态。 例如,二氧化锰(MnO2)可以充当氧化剂,氧化其他物质,同时被还原为较低氧化态,例如氧化锰(III)(Mn2O3)或氧化锰(II)(MnO)。
络合物形成:锰可以通过与其他分子或离子形成配位键来形成络合物。 这些配合物可以具有各种颜色、稳定性和反应性,并且广泛用于催化、生物过程和其他应用。
沉淀反应:锰可以与某些离子,如氢氧根离子(OH-)或硫离子(S2-)形成不溶性沉淀物,从而形成氢氧化锰(Mn(OH)2)或硫化锰(MnS)沉淀物。
置换反应:锰可以发生置换反应,从化合物中置换出其他活性较低的金属。 例如,锰可以通过氧化还原反应从溶液中的铜盐中置换出铜,从而形成锰盐并将铜离子还原为金属铜。
这些是锰的一些化学性质和反应。 锰能够以多种氧化态存在并形成复杂化合物,使其在各种化学过程和反应中具有多种用途。
重点摘要
锰是一种化学元素,原子符号为Mn,原子序数为25。
它是一种过渡金属,属于元素周期表第 7 (VIIb) 族。
锰具有银灰色金属外观,纯净状态下又硬又脆。
它是地壳中相对丰富的元素,天然存在于各种矿物和矿石中。
人类认识和使用锰已有数千年的历史,在钢铁、电池和其他应用的生产中具有历史和工业意义。
锰具有多种性质和特性,包括物理性质(如熔点、沸点、密度和晶体结构)、化学性质(如氧化态、反应性、络合物形成、酸碱性质和氧化还原反应),及其原子结构(电子构型和氧化态)。
锰可以通过多种方法从矿石中提取,包括采矿、选矿和冶炼。
锰有许多用途和应用,例如钢铁生产、电池、电子、化学品、陶瓷和农业。
锰可以发生各种化学反应,包括与氧、酸的反应、氧化还原反应、络合物形成、沉淀反应和置换反应。
它能够以多种氧化态存在并形成复杂的化合物,使得锰在许多化学过程和反应中具有多种用途。
总体而言,锰是一种具有多种性质、历史意义和工业应用的重要元素,在冶金、储能、化工制造等各个领域发挥着至关重要的作用。
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锰矿分类
按成矿作用分类
按成矿作用、锰质来源及成矿条件等可划分为六类,分别是:沉积型、火山沉积型、沉积变质型、热液型、风化壳型、海底结核-结壳型。
在这几种锰矿石中,工业价值最大的为沉积和受变质矿床,在世界十大锰矿床中,属沉积型矿床的有5个,它们是乌克兰的大托马克和尼科波尔、格鲁吉亚的恰图拉、澳大利亚的格鲁特锰矿床及保加利亚的瓦尔纳锰矿床;属于受变质矿床的有4个,南非的卡拉哈里-波斯特马斯堡、巴西的乌鲁库姆及印度的中央邦-马哈拉施特拉邦锰矿床;属火山型的为加蓬的莫安达锰矿矿床。据统计,世界主要产锰国家的168个锰矿床,属沉积型的有83个,占锰矿床总数的44.62%;受变质型的28个,占总数的15.05%;热液型的34个,占总数的18.25%;火山型的22个,占总数的11.86%;风化型的19个,占总数的10.22%。
按矿物的自然类型分类
按矿物的自然类型和所含伴生元素划分
按锰矿的工业用途划分
A.冶金用锰矿
世界上90%以上的锰矿用于冶金工业,并且绝大部分是把它冶炼成锰合金应用在钢铁生产上。冶金用锰矿按其矿石类型,锰与铁含量之比以及含锰高低又分成三类:
①按锰矿类型可分为氧化锰矿和碳酸锰矿。
②按锰矿中锰、铁含量之比可分为锰矿石、铁锰矿石和含锰铁矿石。主要含锰,且Mn/Fe>1的矿石称为锰矿石;含有相当数量的锰和铁,但以铁为主,Mn/Fe<1的矿石,称为铁锰矿石;主要含铁(Fe>35%),而含Mn5%~10%的矿石,称为含锰铁矿石。
③按锰矿含锰高低分为富锰矿和贫锰矿。贫富矿的划分标准各国依其矿源条件不同也不一样。我国目前把含Mn30%以上的成品矿石称作富矿。
B.化工用锰矿
化学工业上主要用锰矿石制取二氧化锰、硫酸锰、高锰酸钾,其次用于制取碳酸锰、硝酸锰和氯化锰等。化工级二氧化锰矿粉要求MnO2含量大于50%,制硫酸锰时,Fe≤3%、Al2O3≤3%、CaO≤0.5%、MgO≤0.1%;制高锰酸钾时,Fe≤5%、SiO2≤5%、Al2O3≤4%。
天然二氧化锰是制造干电池的原料,要求MnO2含量越高越好。对Ni、Cu、CO、Pb等有害元素一般厂定标准为:Cu<0.01%、Ni<0.03%、Co<0.02%、Pb<0.02%。矿粉的粒度要小于0.12mm。
目录Manganese
介绍
历史发展
资源分布
分类
应用
冶炼工艺
健康影响
行业政策
名企
推荐
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基本介绍
锰的历史及应用发展
锰资源储量分布和产量
锰矿的分类
锰的用途及应用领域
锰的提炼方法
锰对人体健康的影响
锰行业标准
知名锰企业和协会
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涨 • 知识
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锰矿
修改日期:23/04/2023
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南非北开普省锰矿
德国图林根州锰矿
南非北开普省锰矿
锰矿 是氧化物的成员 矿物质 与 组成 锰 氧化物-氢氧化物,分子式:MnO(OH)。一种分布广泛且重要的锰矿石。 自 1772 年以来,这种矿物被用了许多不同的名称来描述,但最终于 1827 年被赋予了现在的名称,这要归功于其锰成分。亚锰矿晶体呈不透明和金属深灰色或黑色,大多是假斜方晶系棱柱体,通常为具有平坦或钝的末端,通常成束并纵向有条纹。 多重孪生很常见。 亚锰矿也可以是块状或粒状; 因此很难通过肉眼将其与其他锰氧化物(例如软锰矿)区分开来。 锰矿是一种重要的锰矿石,产于 热液矿床 在低温(高达 400°F/200°C)下形成 方解石、菱铁矿和 重晶石,并替换为 存款 和 针铁矿。 锰矿也产于温泉锰矿床中。 它转变为软锰矿并可能由 改造 其他锰矿物。
该矿物含三氧化二锰89.7%; 溶于盐酸并放出氯气。
名字:对于成分中的锰。
社区: 软锰矿、褐锰矿、黑锰矿、 重晶石, 方解石, 菱铁矿, 针铁矿.
多态性与系列: 三形体,含铁辉石和灌浆岩
环境: 存在于低温热液置换矿床、富酸沼泽和富锰温泉中。
组成成分:二氧化锰(OH)。 Mn = 62.4%,0 = 27.3%,H20O = 10.3%。
诊断特点:
主要通过其黑色、棱柱状晶体、硬度 (4) 和棕色条纹来判断。 最后两项将有助于将其与软锰矿区分开来。
结晶学:
斜方晶系; 双锥体。 晶体通常呈长棱柱形,末端钝角,垂直有深条纹。 常结为孪生。 晶体通常聚集成束或呈辐射状; 也是柱状的。
内容化学性质亚锰矿物理性质亚锰酸盐光学性质发生锰矿用途领域配电系统参考文献
化学性质
化学分类
氧化物矿物
公式
二氧化锰(OH)
常见杂质
铁、钡、铅、铜、铝、钙
亚锰矿物理性质
水晶习惯
细长棱柱状晶体,块状至纤维状,假斜方晶系
颜色
灰黑色、黑色
条纹
红棕色至黑色
光泽
树脂质、亚金属质、无光泽
分裂
完美{010}完美; {110}和{001}很好。
透明度
不透明
莫氏硬度
4
水晶系统
单斜
韧性
脆
密度
4.29 – 4.34 g/cm3(测量值) 4.38 g/cm3(计算值)
骨折
易裂
亚锰酸盐光学性质
Type
各向异性
各向异性
弱
颜色/多向色性
弱
2V:
Small
RI 值:
nα = 2.250(2) nβ = 2.250(2) nγ = 2.530(2)
结对
{011} 上的接触和渗透双胞胎; {100} 上呈层状。
光学标志
双轴 (+)
双折射
0.028
援助
非常高
分散:
r > v 极端
发生
形成于低温热液或温泉锰矿床中; 替代其他锰矿物 沉积矿床; 某些粘土矿床和红土中的成分。
亚锰矿被发现与其他锰氧化物伴生,并且具有相似的来源。 它经常转变为软锰矿。 常见于与花岗岩相关的矿脉中 火成岩,既填充空腔又作为邻近的替代品 岩石。 重晶石和方解石是常见的伙伴。
锰矿用途领域
一种少量的锰矿石。
在矿物史前时代,人类已使用颜料并作为尼安德特人的点火器。 据信,锰矿在史前时期被用来燃烧木火。 亚锰酸盐可将木材的燃烧温度从 350 摄氏度降低至 250 摄氏度。 锰矿粉尘是尼安德特人考古遗址中常见的发现物。
配电系统
很多地方都有,但结晶良好的很少。
来自德国图林根州伊尔费尔德、哈茨山脉和伊尔梅瑙的优质水晶。
位于康沃尔郡圣贾斯特的博塔拉克矿; 来自坎布里亚郡埃格雷蒙特; 以及英国德文郡埃克塞特的厄普顿派恩。
来自苏格兰阿伯丁郡托伊附近的格拉南。
位于瑞典西约特兰省卡尔斯堡附近的博莱特。
在美国,来自密歇根州马凯特县内高尼和马凯特地区的优质水晶; 弗吉尼亚州谢南多厄县伍德斯托克附近的鲍威尔堡矿; 以及新墨西哥州塞拉县湖谷。
来自加拿大安大略省 Atikokan 的 Caland 矿。
位于南非开普省库鲁曼。
参考文献
博内维茨,R.(2012)。 岩石和矿物。 第二版。 伦敦:DK 出版社。
达纳,JD (1864)。 矿物学手册……威利。
手册 矿物学。 [在线] 网址:http://www.handbookofmineralogy.org [访问日期:4 年 2019 月 XNUMX 日]。
矿物信息、数据和地点.. [在线] 网址:https://www.mindat.org/ [已访问。 2019]。
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