美麗而珍貴的礦物 - 錳

2015-09-01

錳是元素周期表中第四周期的第七族元素。在自然界中錳有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅶ價態,其中以Ⅱ和Ⅳ價態最為常見。錳在空氣中非常容易氧化。在加熱條件下,粉狀的錳與氯、溴、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。

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。

(1)軟錳礦四方晶系,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。

(2)硬錳礦 單斜晶系,晶體少見,通常呈鐘乳狀、腎狀和葡萄狀集合體,亦有呈致密塊狀和樹枝狀。顏色和條痕均為黑色。半金屬光澤。硬度4~6,比重4.4~4.7。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,亦是錳礦石中很常見的錳礦物,是煉錳的重要礦物原料。

(3)水錳礦單斜晶系,晶體呈柱狀,柱面具縱紋。在某些含錳熱液礦脈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3~4,比重4.2~4.3。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。

(4)黑錳礦 四方晶系,晶體呈四方雙錐,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 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6,比重4.7~5.0。其他特征與黑錳礦相同。

(6)菱錳礦 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3.5~4.5,比重3.6~3.7。由內生作用形成的菱錳礦多見于某些熱液礦床接觸交代礦床;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)硫錳礦等軸晶系,常見單形立方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,風化后變為褐色,條痕呈暗綠色。半金屬光澤。硬度3.5~4,比重3.9~4.1。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。

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最好能達到40%~50%。

在冶煉各種牌號的錳系合金中,對礦石的含錳量和錳鐵比值有一定的要求。冶煉中、低碳錳鐵,礦石含錳量36%~40%,錳鐵比6~8.5,磷錳比0.002~0.0036;冶煉碳素錳鐵,礦石含錳量33%~40%,錳鐵比3.8~7.8,磷錳比0.002~0.005;冶煉錳硅合金,礦石含錳量29%~35%,錳鐵比3.3~7.5,磷錳比0.0016~0.0048;高爐錳鐵,礦石含錳量30%,錳鐵比2~7,磷錳比0.005。

我國錳礦的地質找礦工作開始得也比較早,據所見資料,從1886年開始,并于1890年首先在湖北興國州(今陽新)發現錳礦,隨后于1897年和1907年又先后在湖南發現安仁、攸縣和常寧耒陽錳礦;1910年發現廣西防城大直、欽州黃屋屯錳礦;1913年和1918年,前后發現了湖南湘潭上五都錳礦(1937年改稱為湘潭錳礦)和廣西木圭、江西樂華錳礦。我國老一輩地質工作者,如朱庭祜王曉青、田奇玲王雋、李殿臣、李四光等等對湖南、廣東、廣西、江蘇、江西等地做了大量錳礦地質調查,初步了解了我國一些錳礦產地及其錳礦石質量,探討了錳礦床的成因。

大規模的錳礦地質勘查工作是在新中國成立以后。從1950年廣西工業廳對桂平木圭錳礦、華東地測處對南京棲霞錳礦、西南工業廳對貴州遵義錳礦進行勘查開始,經過近50年廣大地質工作者的努力,到1996年底,全國錳礦地質勘查投入約6.8億元,機械巖心鉆探工作量約190多萬m,累計探明錳礦石6.48億t。


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