-
錳礦
鎖定
錳礦,是一種非常重要的戰略礦產資源,尤其是富錳礦和優質錳礦資源,已經被中國列入到緊缺的礦種。
- 中文名
- 錳礦
- 外文名
- manganese ore
- 主要用途
- 冶金工業、實驗室催化劑等
- 類 別
- 礦物
錳礦簡介
錳礦礦物原料
錳是元素週期表中第四周期的第ⅦB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。錳在地球岩石圈中以及硅酸鹽相的隕石中表現有強烈的親石性質,但在岩石圈上部則有強烈的親氧性質,錳與鐵在岩石圈中以及隕石中雖有許多相似的化學性質,但錳並不親鐵。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敍述如下。
(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。在錳礦牀的氧化帶部分,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。
(2)硬錳礦 單斜晶系,晶體少見,通常呈鍾乳狀、腎狀和葡萄狀集合體,亦有呈緻密塊狀和樹枝狀。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,見於錳礦牀的氧化帶和沉積錳礦牀中,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的晶洞中常呈晶簇產出,在沉積錳礦牀中多呈隱晶塊體,或呈鮞狀、鍾乳狀集合體等。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。水錳礦既見於內生成因的某些熱液礦牀,也見於外生成因的沉積錳礦牀,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,見於某些接觸交代礦牀、熱液礦牀和沉積變質錳礦牀中,與褐錳礦等共生,亦是煉錳的礦物原料之一。
(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於某些熱液礦牀和接觸交代礦牀;由外生作用形成的菱錳礦大量分佈於沉積錳礦牀中。菱錳礦是煉錳的重要礦物原料。
(7)硫錳礦等軸晶系,常見單形有立方體、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,風化後變為褐色,條痕呈暗綠色。半金屬光澤。硬度3.5~4,比重3.9~4.1。硫錳礦大量在沉積變質錳礦牀中,是煉錳的礦物原料之一。
錳礦經濟指標
(一)冶金工業對錳礦石的質量要求
用於鍊鋼生鐵、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。
(二)化工及輕工部門對錳礦石的質量要求
化學工業上主要用錳礦石製取二氧化錳、硫酸錳、高錳酸鉀,其次用於製取碳酸錳、硝酸錳和氯化錳等。化工級二氧化錳礦粉要求MnO2含量大於50%,制硫酸錳時,Fe≤3%、Al2O3≤3%、CaO≤0.5%、MgO≤0.1%;制高錳酸鉀時,Fe≤5%、SiO2≤5%、Al2O3≤4%。
天然二氧化錳是製造乾電池的原料,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:Cu<0.01%、Ni<0.03%、Co<0.02%、Pb<0.02%。礦粉的粒度要小於0.12mm。
錳礦礦業簡史
錳礦物的利用歷史十分悠久,據文獻記載,世界上利用錳礦物最早的國家有埃及、古羅馬、印度和中國。我國利用錳礦物的歷史可追溯到距今約4500~7000年前後新石器時代的仰韶文化(彩陶文化)時期。由於軟錳礦呈土狀,它的顏色呈黑色,極易染手,在古人看來,這是一種奇妙的陶器着色顏料。
可是錳元素的發現卻比較晚,到1774年才由瑞典礦物學家甘恩(J。G.Gahn)從軟錳礦中還原出了金屬錳。
錳在鋼鐵工業上的應用是各國冶金學家幾十年不懈努力的結果。1875年以後,歐洲各國開始用高爐生產含錳15%~30%的鏡鐵和含錳達80%的錳鐵。1890年用電爐生產錳鐵,1898年用鋁熱法生產金屬錳,並發展了電爐脱硅精煉法生產低碳錳鐵。1939年開始用電解法生產金屬錳。最早開採的錳礦山是美國田納西州惠特福爾德(Whitifeld)錳礦,始採於1837年,到1884年錳礦石年產量已達4萬t。印度也是開採錳礦較早的國家之一,始採於1892年。第一次世界大戰前,印度出口錳礦石一直居世界首位。1928年以後其地位被原蘇聯所取代。從本世紀20年代末原蘇聯的錳礦石產量一直居世界領先地位。此外,開採錳礦石比較早的還有巴西、加納、澳大利亞、南非和加蓬等國。
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,並於1890年首先在湖北興國州(今陽新)發現錳礦,隨後於1897年和1907年又先後在湖南發現安仁、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,前後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,初步瞭解了我國一些錳礦產地及其錳礦石質量,探討了錳礦牀的成因。
大規模的錳礦地質勘查工作是在新中國成立以後。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,機械岩心鑽探工作量約190多萬米,累計探明錳礦石6.48億t。
我國最早開採的錳礦山是湖北陽新錳礦,始採於1890年,後因質量不佳,不久即行停採。陽新錳礦停採後,漢冶萍煤鐵廠礦公司為了解決錳礦原料,於1908年在湖南常寧曲潭設常耒錳礦採運局,開採常寧—耒陽一帶錳礦。1913年在湖南湘潭上五都發現錳礦後,1914年即由新組建的裕?礦業公司負責開採,到1917年已初具規模,日產錳礦石百餘噸,最高年產達3萬t,僅1916~1927年的12年間,運銷日本八幡制鐵所的錳礦石就達14.3萬t(礦石品位不低於45%)。
據查閲資料表明,1949年以前全國曾開採過錳礦的地區有:湖北、湖南、廣西、廣東、江蘇、江西、福建、貴州、河北和遼寧。據不完全統計,從1912年到1945年的33年間,我國共開採錳礦石140萬t,年均產量4.2萬t,最高年產7.43萬t(1927年),主要集中於渝、黔、桂、湘、贛、遼、粵、蘇8個省(區),合計135.8萬t,約佔全國總產量的96.8%,其中又以桂、湘兩地為最多,佔全國總產量的65.4%。
2015年,貴州省地礦局103地質大隊在銅仁市松桃苗族自治縣新發現了全隱伏的高地、普覺錳礦(整合)、桃子坪三個超大型錳礦牀,其中普覺錳礦(整合)超大型錳礦牀新探明錳礦資源量1.92億噸,堪稱亞洲第一。
錳礦選礦方法
我國錳礦絕大多數屬於貧礦,必須進行選礦處理。但由於多數錳礦石屬細粒或微細粒嵌布,並有相當數量的高磷礦、高鐵礦和共(伴)生有益金屬,因此給選礦加工帶來很大難度。我國常用的錳礦選礦方法為機械選(包括洗礦、篩分、重選、強磁選和浮選),以及火法富集、化學選礦法等。
1、洗礦和篩分
2、重選
3、強磁選
錳礦物屬弱磁性礦物〔比磁化係數X=10×10-6~600×10-6cm3/g〕,在磁場強度Ho=800-1600kA/m(10000~20000oe)的強磁場磁選機中可以得到回收,一般能提高錳品位4%~10%。
由於磁選的操作簡單,易於控制,適應性強,可用於各種錳礦石選別,錳礦選礦中占主導地位。各種新型的粗、中、細粒強磁機陸續研製成功。國內錳礦應用最普遍的是中粒強磁選機,粗粒和細粒強磁選機也逐漸得到應用,微細粒強磁選機尚處於試驗階段。
4、重-磁選
國內已新建和改建成的重-磁選廠有福建連城,廣西龍頭、靖西和下雷等錳礦。如連城錳礦重-磁選廠,主要處理淋濾型氧化錳礦石,採用AM-30型跳汰機處理30~3mm的洗淨礦,可獲得含錳40%以上的優質錳精礦,再經手選除雜後,可作為電池錳粉原料。跳汰尾礦和小於3mm洗淨礦徑磨至小於1m後,用強磁選機選別,錳精礦品位要提高24%~25%,達到36%~40%。
5、強磁-浮選
據工業試驗,磨礦流程採用棒磨-球磨機階段磨礦,設備規模均為φ2100mm×3000mm濕式磨礦機。強磁選採用shp-2000型強磁機,浮選機主要用CHF型充氣式浮選機。經過多年生產的考驗,性能良好,很適合於遵義錳選礦應用。強磁-浮選工藝流程試驗成功並在生產中得到應用,標誌着我國錳礦的深選已經向前邁進了一大步。
6、火法富集
我國採用火法富集已有近40年的歷史,1959年湖南邵陽資江鐵廠在9.4m3小高爐上進行試驗,並獲得初步結果。隨後,1962年上海鐵合金廠和石景山鋼鐵廠分別在高爐冶煉出富錳渣。1975年湖南瑪瑙山錳礦高爐不但煉出富錳渣,同時還在爐底回收了鉛、銀和生鐵(俗稱半鋼),為綜合利用提供依據。進入80年代以後,富錳渣生產得到迅速發展,先後在湖南、湖北、廣東、廣西、江西、遼寧、吉林等地都發展了富錳渣生產。
火法富集工藝簡單、生產穩定,能有效地將礦石中的鐵、磷分離出去,而獲得富錳、低鐵、低磷富錳渣,這種富錳渣一般含Mn35%~45%,Mn/Fe12~38,P/Mn<0.002,是一種優質錳系合金原料,同時也是一般天然富錳礦很難同時達到上述3個指標的人造富礦。因此,火法富集對於我國高磷高鐵低錳難選礦而言,是很有前途的一種選礦方法。
7、化學選錳法
錳的化學選礦很多,我國進行了大量研究工作,其中試驗較多,較有發展前途的是:連二硫酸鹽法、黑錳礦法和細菌浸錳法。尚未付諸工業生產。
[2]
錳礦人體影響
錳是人體必需的微量元素之一。
人體所攝取的錳在腸道內被吸收,主要分佈在肌肉、腎臟和大腦內。錳是人體內多種酶的成分,在細胞代謝中起重要作用,與人體健康關係十分密切。
當食物中錳攝入不足,食物中鈣、磷、鐵等成分過多幹擾了錳的吸收,或消化道疾病干擾了錳吸收,可引起錳缺乏。錳缺乏時可引起下列病變:
②人體內的過氧化物歧化酶具有抗衰老作用,此酶內含有錳,當錳缺乏時則無抗衰老作用。
③人體內嚴重缺錳時可致不孕症,甚至出現死胎、畸形兒等,男性雄性激素分泌減少。
④大腦正常功能的發揮需要錳,當錳缺乏時可致智力減退,兒童多動症,甚至誘發癲癇和精神分裂症。
錳礦生理功能
1.可促進骨骼的生長髮育。
2.保護細胞中細粒體的完整。
3.保持正常的腦功能。
4.維持正常的糖代謝和脂肪代謝。
5.可改善肌體的造血功能。
錳礦盈缺和健康
錳礦相關資料
錳礦錳中毒
錳是一種灰白色、硬脆、有光澤的金屬,錳廣泛存在於自然界中,土壤中含錳0.25%,茶葉、小麥及硬殼果實含錳較多。
接觸錳的作業有碎石、採礦、電焊、生產乾電池、染料工業等。
職業性錳中毒是由於長期吸入含錳深度較高的錳煙及錳塵而致,慢性錳中毒是職業錳中毒的主要類型。多見於錳鐵冶煉、電焊條的製造與電焊作業以及錳礦石的開採、粉碎或乾電池的生產等作業的工人。
臨牀表現:起病緩慢,發病工齡一般5-10年,也有工作20年以上無發病者,這可能與個體敏感有關,早期輕度表現有精神差、失眠、頭昏、頭痛、無力、四肢痠痛、記憶力減退等症狀,有的人易激動、話多、好哭等情緒改變,常有食慾不好、噁心、流涎、上腹不適、性慾減退或陽萎、多汗等,四肢有時麻木、疼痛、兩腿沉重無力。
中度中毒除上述症狀外,感覺兩腿發沉、苯拙、走路速度減慢、易於跌倒、語言不清、口吃、做精細動作困難。重度中毒以上症狀加重,四肢僵直、説知含糊不清,下頜、唇、舌出現震顫;寫字試驗時字越寫越小,叫"書寫過小症";精神症狀為自主的哭筆、記憶力減退、智能下降。
礦山開採、爆破、粉碎、篩選等過程用濕式作業,如水風鑽進行鑽孔、水封爆破、噴霧降塵減少粉塵飛揚。車間採取機械通風或自然通風,減少空缺陷中錳塵濃度,焊劑、焊條、蓄電池生產過程中拌料、過篩等,採取密閉和吸塵裝置,避免錳塵飛揚。加強個人防護,載濾膜口罩,飯前注意清洗,預防性體檢,早發現早治療。
錳礦營養角度
錳廣泛分佈於生物圈內,但是人體內含量甚微。成年人體內錳的總量約為200-400μmol,分佈在身體各種組織和體液中。骨、肝、胰、腎中錳濃度較高;腦、心、肺和肌肉中錳的濃度低於20nmol/g;全血和血清中的錳濃度分別為200nmol/L和20nmol/L。錳在線粒體中的濃度高於在細胞漿或其它細胞器中的濃度,所以線粒體多的組織錳濃度較高。
錳的發現
18世紀後半葉,瑞典化學家T.O.柏格曼研究了軟錳礦,認為它是一種新金屬氧化物。他曾試圖分離出這個金屬,卻沒有成功。舍勒也同樣沒有從軟錳礦中提取出金屬,便求助於他的好友、柏格曼的助手——甘英。在1774年,甘英分離出了金屬錳。柏格曼將它命名為managnese(錳)。它的拉丁名稱manganum和元素符號Mn由此而來。在1913年已經知道錳是動物組織的成分之一,但從1931年才陸續在多種實驗動物中發現缺錳的表現,從而確認錳是動物的必需微量元素之一。
食物來源
穀類、堅果、葉菜類富含錳。茶葉內錳含量最豐富。精製的穀類、肉、魚、奶類中錳含量比較少。動物性食物雖然含量不高,但吸收和存留較高,仍不失錳的良好來源。
代謝吸收
全部小腸都能吸收錳。錳的吸收是一種迅速的可飽和過程,很可能是通過一種高親和性、低容量的主動運輸系統和一個不飽和的簡單擴散作用完成的。錳的吸收機制有可能包括兩個步驟,首先是從腸腔攝取,然後是跨過黏膜細胞輸送,兩個動力過程同時進行。在吸收過程中錳、鐵與鈷競爭相同的吸收部位,三者中任何一個數量高都會抑制另外兩個的吸收。錳幾乎完全經腸道排泄,僅有微量經尿排泄。吸收的錳經腸道的排泄非常快。
生理功能
錳在體內一部分作為金屬酶的組成成分,一部分作為酶的激活劑起作用。
生理需要
成年人的錳的適宜攝入量為3.5mg/d,最高可耐受攝入量為10mg/d。
錳礦工藝方法
1.洗礦和篩分
2.重選
3.強磁選
4.重-磁選
5.強磁-浮選
6.火法富集
7.化學選錳法
[4]