锰矿用途与技术经济指标.docx
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锰矿用途与技术经济指标
锰矿用途与技术经济指标
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。
表3.3.2是冶金工业部1965年颁发的冶金锰矿石产品技术标准。
表中一级品一般用于电炉生产中、低碳锰铁。
二级品一般用于电炉生产碳素锰铁或锰硅合金，但二级品配富锰渣可用以生产中、低碳锰铁。
三级品配富锰渣可用于电炉碳素锰铁和锰硅合金的生产。
三四级品用于高炉锰铁冶炼，但四级品需配优质矿石或富锰渣。
二三级品还可用于平炉或转炉炼钢的添加剂。
五级品作炼铁配料。
四五级品还可用于富锰渣的生产，锰硅合金的生产多配用富锰渣进行冶炼。
（1965年冶金工业部颁标准YB319-65）
（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％（表3.3.3），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。
表3.3.4是冶金工业部、轻工业部两系统有关企业沿用的标准。
锰矿物原料特征
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（表3.3.1）。
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。
硫锰矿大量出现在沉积变质锰矿床中，是炼锰的矿物原料之一。
二氧化锰
二氧化锰
中文名称：
二氧化锰（自然界以软锰矿形式存在），物理性状：
黑色无定形粉末，或黑色斜方晶体，溶解性：
难溶于水、弱酸、弱碱；不溶于水、硝酸、冷硫酸，溶于热浓盐酸而产生氯气。
物理常数
英文
二氧化锰
名称：
manganesedioxide
外观：
黑色固体
CAS:
1313-13-9
分子式：
MnO₂
分子量：
86.9368
分解温度：
535℃
相对密度：
5.026（水=1）
在水中的溶解性：
不溶
警示术语：
R:
20/22
安全术语：
S:
2-25
密度：
5.026g/cm3（固）
化学性质
分子结构
是[MnO₂]八面体,氧原子在八面体角顶上,锰原子在八面体中,[MnO₂]八面体共棱连接形成单链或双链,这些链和其它链共顶,形成空隙的隧道结构，八面体或成六方密堆积,或成立方密堆积[1]。
氧化性
一种两性氧化物：
遇还原剂时，表现为氧化性。
如将二氧化锰放到氢气流中加热至1400K得到一氧化锰；将二氧化锰放在氨气流中加热，得到棕黑色的三氧化二锰；将二氧化锰跟浓盐酸反应，则得到l氯化锰、氯气和水。
遇强氧化剂时，还表现为还原性。
如将二氧化锰，碳酸钾和硝酸钾或氯酸钾混合熔融，可得到暗绿色熔体，将熔体溶于水冷却可得六价锰的化合物锰酸钾。
在酸件介质中是一种强氧化剂。
强氧化剂，本身不燃烧，但助燃，不要和易燃物放置一起。
用途
二氧化锰在干电池中作消极剂；在有色金属湿法冶金、氢醌（对苯二酸）生产、铀的提炼上作氧化剂；在陶瓷和搪瓷生产中作氧化剂和釉色；在玻璃生产中用于消除杂色和制作装饰玻璃。
化学工业上生产硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、氯化锰、硝酸锰、一氧化锰等，是化学试剂、医药、焊接、油漆、合成工业等的重要原料。
在实验室常利用它的氧化性，与浓盐酸（HCl）混合加热制备氯气（Cl₂）：
MnO₂+4HCl（浓）==Δ==MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
另也可作为催化剂与过氧化氢、氯酸钾等反应产生氧气。
通过加热高锰酸钾可以制得。
做催化剂与氯酸钾反应时并不是单纯的催化，而是会与原物质反应，最后又生成了二氧化锰。
反应过程中可能生成了高锰酸钾和氯气
二氧化锰不能和稀盐酸反应.浓盐酸中H+和Cl-的浓度大，还原性强，在加热条件下能被MnO₂氧化，生成Cl₂；随反应进行，H+和Cl-的浓度逐渐减小，还原性逐渐减弱，当达到一定程度时，MnO₂就不可以氧化Cl-了。
因此二氧化锰和稀盐酸不会反应。
在热浓硫酸中放出氧而成硫酸锰。
与苛性钠和氧化剂共熔生成锰酸盐。
能溶于丙酮
有机物的合成
二氧化锰在有机化学之中十分有用。
被用于氧化物的二氧化锰的形态不一，因为二氧化锰有多个结晶形态，化学式方面可以写成MnO₂-x（H₂O）n，其中x介乎0至0.5之间，而n可以大于0。
二氧化锰可在不同pH下的高锰酸钾（KMnO₄）和硫酸锰（MnSO₄）的反应之中产生。
啡色的二氧化锰沈淀物很干和很活跃。
最有效的有机溶剂包括芳香性物质、氯化碳、醚、四氢呋喃和酯类等。
其中一个二氧化锰专用的化学反应是将醇类转化为酮类。
即使该醇类中有双键，也不会被二氧化锰所氧化：
cis-RCH=CHCH₂OH+MnO₂→cis-RCH=CHCHO+H₂O+MnO
当中的产物即使有多活跃也不会再被氧化。
二醇类可被二氧化锰氧化为二酮。
其他二氧化锰的反应极之多，可用在氧化出胺、芳香物和三醇等。
其他用途
二氧化锰亦可以用做过氧化氢（H₂O₂）的分解。
其催化效果如下：
2H₂O₂==MnO₂==2H₂O+O₂↑
2MnO₃====2MnO₂+O₂↑
二氧化锰也被用作颜料、有色玻璃等。
层状二氧化锰（δ-MnO₂）的每个正八面体整齐的排列在层板上的结构，其分子组成具有如下通式:
AxMn2+y（H₂O）z[2]。
由于晶层内的八面体片有广泛的类质同象替代,从而使晶层带净负电荷。
因此,水合阳离子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+）可以占据层间域以补偿这种负电荷。
二氧化锰的性质
；与浓硫酸反应有氧气生成；与浓盐酸反应有氯气生成。
二氧化锰与熔融苛性钾在空气中反应生成锰酸钾（K₂MnO₄）。
二氧化锰用于干电池、玻璃和陶瓷的着色剂、制锰等。
毒性
急性毒性、慢性中毒、诱变性、致癌性、致畸性
二氧化锰粉尘可引起人的锰尘肺。
高价锰氧化物，不论侵入机体的途径，其毒性作用对大脑有损伤。
防护措施
二氧化锰在手上可以用草酸清洗，但要浓度小的
在烧瓶可以用热的浓盐酸反应方程式为:
MnO₂+4HCl（浓）==Δ==MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O
因为残渣毕竟是少量的产生的少量Cl₂对环境危害不大
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