锰矿

一.资源情况
1.矿产分布
根据美国地质调查局2015年发布的数据,全球资源储量约为5.7亿吨,并且分布不平衡,主要集中分布在南非(1.5亿吨)、乌克兰(1.4亿吨)、加蓬(2400万吨)、巴西(5400万吨)、印度(5200万吨)、澳大利亚(9700万吨)、中国(4400万吨)和墨西哥(500万吨)这几个国家,其他国家储量极少。
锰矿的类型和储量来看,截止2010年,我国查明锰矿石资源储量为89234.32万吨。其中,碳酸锰矿占56%,氧化锰矿(含松软锰矿)占25%,其它类型锰矿占19%。含锰大于30%的富矿仅占总资源量的5%,其余95%为贫锰矿。从地区分布看,在全国21个省(区)均有产出,以广西、湖南为最丰富,占全国总储量的55%;贵州、云南、辽宁、四川等地次之。
陆地锰矿资源量在1亿吨以上的超大型锰矿产地分布如下:
2.矿产类型
1982年地质矿产部和冶金工业部联合颁发的“锰矿地质普查勘探规范(试行)”中,把我国锰矿划分为4个类型:海相沉积类型锰矿床、沉积变质类型锰矿床、层控铅锌铁锰矿床和风化类型锰矿床。
(一)海相沉积类型锰矿床
脊灰野病毒这是我国最重要的锰矿类型,其保有锰矿石储量占全国总储量的70.35%。赋存的层位有:前寒武系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系。按含矿岩系及锰矿层的特征,将此类锰矿分为5个亚类:
1.产于硅质岩、泥质灰岩和硅质灰岩中的碳酸锰矿床   
2.产于黑页岩中的碳酸锰矿床
3.产于细碎屑岩中的氧化锰、碳酸锰矿床
4.产于白云岩、白云质灰岩中的氧化锰、碳酸锰矿床
5.产于火山沉积岩系中的氧化锰、碳酸锰矿床
(二)沉积变质类型锰矿床
该类锰矿床原系沉积矿床,后来经受了区域变质或接触变质作用,矿石矿物成分有了显著的改变。矿体的形成、产状与沉积锰矿层没有明显的差别。围岩的变质程度多属于轻变质。此类矿床储量占全国总储量的7.85%。根据矿物成分等可分为两个亚类:
1.产于热变质或区域变质岩系中的氧化锰矿床
2.产于热变质或区域变质岩系中的硫锰矿、碳酸锰矿床
(三)层控铅锌铁锰类型锰矿床
这类锰矿床中常伴生有多种有用元素可供综合利用,但其储量所占的比例不大,仅5.59%。矿床常产于比较固定的层位,并有明显的后期改造作用。例如,产于湖南、广东地区中泥盆统的棋梓桥组、上泥盆统的佘田桥组或天子岭组中的锰矿;福建、安徽的中、下石炭统分界处的锰矿等。矿体多呈透镜状,其产状与围岩近似一致,但并非完全整合。矿体的分支复合、膨胀收缩现象显著,并常有切穿围岩层理的现象。常见的围岩蚀变有白云石化、铁锰碳酸盐化等。原生矿石有方铅矿-菱锰矿、硫锰矿-磁铁矿型和闪锌矿-锰菱铁矿型。矿石具粒状、球粒状结构,块状、浸染状、细脉状构造。矿体次生氧化后,锰质显著富集,有软锰矿-硬锰矿型锰矿石和软锰矿、硬锰矿-褐铁矿型铁锰矿石。矿床规模大、中、小型都有,但多数为中、小型。典型矿床有湖南的后江桥、玛瑙山等。此类锰矿近年有所发展,储量有增加的趋势。
(四)风化类型锰矿床
这类锰矿床在各类锰矿储量中所占比例仅次于海相沉积锰矿床,为14.15%,居第二位。矿体埋藏浅,容易开采,已被广泛地开发利用。就其主要成矿条件而言,它是各种原生锰矿床或含锰岩系的锰质,在湿热气候、有利的构造、岩性及丘陵地貌等条件下,经风化、淋滤、富集而形成。按照矿床的地质特征,这类锰矿床可以分为4个亚类:
1.沉积含锰岩层的锰帽型矿床
2.热液或层控锰矿形成的锰帽型矿床
3.淋滤(积)锰矿床
4.堆积锰矿床
二.工业用途
1.锰在炼铁中的应用
高炉冶炼的生铁一般是铁碳合金,加入少量的锰不但能够改善冶炼的操作和加工,还能改善生铁的性能。
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①炼钢生铁(白口铁)。白口铁是平炉和转炉炼钢的主要材料,在生铁总产量中占80%以上。随着技术的改进,转炉逐渐代替了平炉。而锰矿作为转炉吹炼过程中的化渣剂,具有良好的持续化渣作用,并且不产生金属喷溅。
②铸造生铁(灰口铁)。铸造生铁可包括翻炒生铁、可锻铸铁和球墨铸铁。铸造生铁用锰矿石,对质量没有严格要求,锰矿石在冶炼配比中所占的比重很小,对生铁质量影响较小。含锰量为20%-25%的铁锰矿石即可。
2.锰在炼钢中的应用
锰在炼钢中的主要作用就是脱氧、脱硫和作为合金元素。
①用作脱氧剂
炼钢过程中,为了提高钢的质量,需要除去铁水中的碳、硫等有害杂质,最简便的工艺就是用氧化的方法,可是有一部分铁和杂质元素一同被氧化,生成氧化亚铁,而氧化亚铁在钢液中溶解度大,使钢液中含氧量增高,而氧含量的增高会对钢的性能产生不良影响,所以钢对含氧量有严格的要求,一般不准超过0.02%,甚至更严。因此,炼钢过程必须脱去超标的氧。锰是活性好的金属,其化学性能比铁活泼,将锰加入钢液中时,可以与氧化亚铁反应形成不溶于钢水中的氧化物渣,飘浮于钢水液面,使钢中含氧量降低。
永不停跳的舞步虽然锰在钢水中的脱氧能力比其他一些元素(如)低,但由于其易于生产,价格
又比较低,因此仍然深受钢铁企业的欢迎,尤其是对炼沸腾钢来说,采用锰铁合金脱氧是很理想的脱氧剂,因锰的脱氧能力较弱,它可以调整钢的含氧量,而不至于使氧脱去过多而不能沸腾。同时锰的存在还可以使硅和铝的脱氧能力增强,因为脱氧产物MnO与其他氧化物(如Si02)可以形成低熔点化合物而有利于从钢液中排除。
②用作脱硫剂
硫在钢液中以硫化铁形式存在,钢中含硫高容易产生热脆,降低钢的机械性能,因此,炼钢过程必须控制硫的含量。锰与硫的结合力大于铁与硫的结合力,当加入锰合金之后,钢水中的很易与锰生成熔点高的硫化锰而转入炉渣中,从而降低了钢中的硫含量,提高钢的可锻性和可轧性。
③用作合金元素
锰之所以能成为各种钢的重要合金元素,是因为它可以强化铁素体和细化珠光体,提高钢的强度、淬透性、硬度和耐磨性。例如,在低合金钢中加人0.8%-1.7%的锰,钢的强度就能比普通碳钢提高20%-30%。
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3.锰在有冶金工业中的应用
锰在有冶金工业中主要有两种用途,一是在、铀等有金属的湿法冶炼过程中加人二氧化锰或高锰酸钾作氧化剂,使溶于酸溶液中的二价铁氧化成三价,调整溶液pH值,使铁沉淀而除去。另一个是与铜、铝、生成许多有工业价值的合金,如黄铜、青铜、白铜、铝锰合金、镁锰合金等,锰可以提高这些合金的强度、耐磨性和耐腐蚀性,如在镁中加人1.3%-1.5%的锰形成的合金具有更好的耐蚀性和耐温性能,被广泛应用于在航空工业中。
4.锰在电池工业中的应用
锌-锰电池由于使用方便,价格低廉,至今仍是电池中使用最广,产值、产量最大的一种电池。MnO2是锌-锰电池的正极,电池放电时被还原。天然MnO2(NMD)、化学MnO2(CMD)和电解MnO2(EMD)是制备电池用的MnO2的主要原料。天然Mn02由于纯度比较低,一般只在生产糊式锌锰干电池时使用。现在,由于自然界中适合生产干电池用的NMD数量变得越来越少,同时随着技术进步和人们生活水平的提高以及环保意识的日益加强,用NMD生产糊式锌-锰电池的量将会逐渐减少,而用EMD生产锌一锰干电池中的量将会不断增加,尤
其是生产无锌-锰电池用的高纯EMD的需求量将会快速增加。
5.锰在电子工业中的应用
随着电子技术的快速发展,电子工业对锰的需求量也不断增加。电子工业的基础材料是磁性材料,尤其是软磁材料,而软磁材料中又以锰锌铁氧体为主,因其具有狭窄的剩磁感应曲线,可以反复磁化,在高频作用下具有高导磁率、高电阻率、低损耗等特点,同时又价格低廉,来源广泛,已经取代了大部分锌铁氧体,在软磁材料中占到了80%以上。例如,用锰锌铁氧体磁芯制成的各种电感器件、变压器、线圈、扼流圈等,在通讯设备、家电产品、计算机产品、工业自动化设备等方面都得到了广泛应用。

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