水锰矿

更新时间:2022-08-26 11:33

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。水锰矿呈暗灰色到黑色,它一般为一束束平行排列的晶束状或纤维状块体,也有呈粒状或钟乳状的。

矿石资料

特征介绍

水锰矿化学组成为MnO(OH)、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。通常呈假正交(斜方)对称的柱状晶体,柱面有明显的纵纹,并常组成近于平行排列的束状集合体;较少呈粒状或钟乳状。暗钢灰至铁黑色,条痕暗棕色,有时接近黑色,半金属光泽,具板面和柱面解理。摩斯硬度4,比重4.33。水锰矿是锰的主要矿石矿物之一。它常与重晶石、方解石、菱铁矿等伴生而产于低温热液脉中,常具方解石的假象。外生成因的水锰矿经常与软锰矿、硬锰矿等伴生产于沉积锰矿中。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。世界著名的水锰矿产地有德国的哈尔茨山脉和图林根、英国的康沃尔,中国北京市昌平亦有产出。

化学组成

MnOOH,MnO 40.4%,MnO2 49.4%,H2O 10.2%。常含SiO2,Fe2O3以及微量Al2O3,CaO等混入物;

物理化学性质

水锰矿是碱性的锰氧化物矿物,是次于软锰矿和硬锰矿的可以用来提炼锰的矿石。水锰矿呈暗灰色到黑色,它一般为一束束平行排列的晶束状或纤维状块体,也有呈粒状或钟乳状的。

物理性质:硬度:3.5-4。比重:4.2-4.33g/cm3。解理:解理平行完全,平行和中等。断口:参差状断口。颜色:深灰至黑色。条痕:红棕色透明度:不透明。光泽:半金属光泽。发光性:无。其他:性脆。

光学性质:二轴晶(+),Np=2.25,Nm=2.25,Ng=2.53,双反射率=0.2800。

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;

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重晶石方解石共生;而外生沉积作用形成的水锰矿者常呈块状或鲕状见于锰矿床中,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;

著名产地

世界著名产地有英国Cornwall和Cumbria、美国Colorado、德国Harz山脉的IIfeld、Thuringia的Iimenau、英伦的Cornwall、加拿大的NovaScOtia以及美国Michigan州的Negaunee等地。

晶体

MnO2·Mn(OH)2含Mn62.4%。单斜晶系。晶体呈柱状,柱面具纵纹。在晶洞中常成晶簇产出;沉积锰矿床中多为隐晶质块体,或成鲕状、钟乳状集合体。黑色。条痕褐色。半金属光泽。硬度3-4。密度4.2-4.3。用于炼锰和制锰铁、锰化合物

晶体结构:晶系和空间群:单斜晶系,B21/d;

晶胞参数:a0=8.88埃,b0=5.25埃,c0=5.71埃;β=;

粉晶数据:3.4(1)2.64(0.6)2.28(0.5)

晶体化学理论组成:(wB%):MnO 40.4,MnO249.4,H2O 10.2。混入物有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO等。

单斜晶系:a0=0.888nm,b0=0.525nm,c0=0.571nm,β=90°;Z=8。结构中O2-、(OH)-共同成六方最紧密堆积,Mn3占据八面体空隙成强烈变形的八面体[Mn(O,OH)6],组成沿c轴方向延长的链。晶体结构的理想形式与硬水铝石型结构在(100)面上的投影相似,但阳离子分布不同。

斜方柱晶类:C2h-2/m(L2PC)。晶体常呈柱状,沿c轴延伸,柱面具纵纹。常见单形:平行双面c、d,斜方柱m。双晶面依呈接触或穿插双晶,并常成聚片双晶。在沉积矿床中多呈隐晶质集合体,亦有呈鲕状、钟乳状者。

物理性质:暗钢灰至铁黑色。条痕红棕色。半金属光泽,解理完全,及中等。断口不平坦状。性脆。硬度3.5~4。相对密度4.2~4.33。

产状与组合:形成于氧不足的条件下,以外生作用为主,呈鲕状或致密块体大量出现于沉积锰矿床中,为四价锰矿物(软锰矿、硬锰矿)和二价锰矿物(菱锰矿)之间的过渡矿物。在氧化带不稳定,易于氧化变为软锰矿。

分类

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。现就几种常见的锰矿物叙述如下:

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

相关资料

锰矿历史

锰矿物的利用历史十分悠久,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,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m,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%)。

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(表3.3.5),年均产量4.2万t,最高年产7.43万t(1927年),主要集中于桂、湘、赣、辽、粤、苏6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%。

工业应用

水锰矿是重要的锰矿石矿物。在现代工业中,水锰矿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。总之,水锰矿在国民经济中具有十分重要的战略地位。

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