锰矿石

锰矿石（MANGANSES ORE）是含有锰元素的矿物资源，通常具有较高的硬度、金属光泽，但相对较脆。这些矿石中有的可能还含有少量的铁、硅、铝、钙和镁等杂质元素。锰的主要矿石类型有氢氧化锰、氧化锰和碳酸锰，较少见的还有硫化锰、硅酸锰和硼酸锰等。^[4][1]

锰矿石通常可被酸分解。常用的酸有盐酸、硝酸-过氧化氢、氢氟酸-硫酸。^[1]锰矿石的主要产地有印度、北美合众国、苏联、南非、澳大利亚、加蓬和巴西等。中国则是在南方、如广西武宣、桂平、防城等地。^[2][3]

其主要应用领域冶金工业和化学工业。^[2]国际锰矿石一般只需破碎筛分或洗矿即可获商品锰矿石，低品位锰矿石则经简单的破碎、筛分、洗矿、选别流程加工，粉矿送烧结、球团。中国锰矿选矿和生产因受锰矿资源制约，多数为中小型锰矿山企业。中国生产的锰矿石虽逐年增加，但仍不能满足国民经济发展的需要，必须进口高品位锰矿石。^[3]对于锰矿石的品质要求主要是含锰量要高、脉石要少、含有害杂质低、含铁量合乎要求、强度要好和具有一定的块度。^[5]

锰矿石通常可被酸分解。常用的酸有盐酸、硝酸-过氧化氢、氢氟酸-硫酸。不被酸分解的矿样可用碱性熔剂或酸性熔剂熔融分解。软锰矿如加热至550-600°C时则发生分解，变成β-褐锰矿(Mn₂O₃)。大部分的锰矿都含有相当多的水分，尤其是烘干过的锰矿更具有很大的吸水性。锰矿中含有二氧化硅、硫、磷和砷等元素都是有害杂质、特别是磷含量的高低非常重要，是评价锰矿石的一个重要指标。而含氧化钱巧、氧化镁则为冶炼时的有益组分。^[1]

锰矿石的形成首先需要有丰富的锰质来源。这些来源可以是海底热液活动，通过海底裂缝将富含锰的热液带到海底，沉积形成锰矿；也可以是河流携带的锰质，通过长时间的风化作用和沉积作用，将锰质集中到一定的地质环境中；或者是地质历史时期富含锰的岩石经过变质作用，重新富集成矿。例如，在西昆仑玛尔坎苏地区发现的大型碳酸锰成矿带，就是由于丰富的锰质来源和特定的地质条件共同作用的结果。锰矿的形成还受到古环境的影响，包括古海洋和古气候条件。例如，古海洋的化学成分、温度、盐度和氧化还原状态都可以影响锰的溶解度和沉积。锰质的来源主要是古风化壳和海底火山喷发的热液活动。^[8]

锰矿石的主要产地多位于中国南方、如广西武宣、桂平、防城、钦县等；湖南湘潭、常宁、岳阳、长沙等；广东梅县、惠阳、台山等；贵州遵义、威宁；云南平罗、寻甸、东川等以及江西平乐等。^[2]

锰矿石在国际上的主要产地有印度、北美合众国、苏联、南非、澳大利亚、加蓬和巴西等。^[2][3]

锰是钢铁工业不可缺少的原料。锰是一种极强的还原剂，它可以从钢水中吸取全部的氧，使钢中没有氧化铁，成为无孔的钢锭。其次，锰也是一种极好的去硫剂，它可以将钢水中全部的硫去掉。钢中加入少量锰就可以大大增高钢的机械性能，如延性、展性、韧性以及抗磨损能力。锰钢、锰铁以及锰与铜、铝、镍、钴等制成的各种合金和锰的化合物在工业上用途极大。^[2]

在黑色冶金方面。用含铁的优级锰矿石可以冶炼标准锰铁。锰铁是生产特种钢的附加料，同时也可以冶炼出少量的矽锰。矽锰对于冶炼某些品种的钢是很有用的。^[2]

在有色冶金工业方面。锰和铜的合金可以制造防腐的金属贮藏器。锰青铜合金可以作船舶器材。锰铝合金在航空工业方面有很大的用途。锰镍铜合金可以制造标准电阻丝。^[2]

二氧化锰(软锰矿)在干电池的制造中可以作为消极剂，在化学工业上可制油漆干燥剂。也可制造黑色的装饰玻璃以及装饰用砖和陶器上釉的颜色。还可以作各种锰的化合物、如硫酸锰、氯化锰、高锰酸钾等。^[2]

南非、澳大利亚、加蓬、巴西等世界主要产锰国，锰矿矿床规模大而构造相对简单，多为厚大矿体，矿体产状条件较好，多赋存于近地表或浅部，宜于大规模、大装备、机械化露天开采。国际锰矿资源露天开采占80%，地下开采仅占20%，生产规模多在100万吨以上，采掘(剥)装备大型化，矿山生产采、掘、运机械化、连续化、自动化程度高，集成高效。通常是推土机、索斗铲和铲运机剥离，穿孔爆破，索斗铲、挖掘机装矿，大吨重卡、皮带机和铁路运输。^[3]

国际锰矿石一般只需破碎筛分或洗矿即可获商品锰矿石，低品位锰矿石则经简单的破碎、筛分、洗矿、选别流程加工，粉矿送烧结、球团。国际锰矿石的原矿含锰品位高，产品质量也高。如南非锰矿石只经破碎、水洗，产品含锰就达40%~48%；澳大利亚平均人选品位33%，精矿含锰达42%~50%；加蓬锰矿经重介质选矿后精确含锰49%~50%；乌克兰的波科罗夫选矿厂处理含锰17.5%的碳酸锰矿石，精矿含锰228.6%(烧后达40%以上)。^[3]

国际选矿设备日趋大型化，澳大利亚格鲁特岛使用的圆筒洗矿机规格为2.7x5.5m，台时生产能力达300t，乌克兰采用的打击式洗矿机规格为8.25×6.5m，台时能力为130t，巴西采用DWP型重介质洗矿机，台时能力达80t，澳大利亚采用规格为3.7x3.7m的圆筒重介质洗矿机，台时能力达300t。另外，设备的自动化程度高。澳大利亚、南非、巴西、日本等国的选矿厂均设有中心控制室。主要控制显示全程驱动设备运转情况;控制给矿量和产品质量；采用Y射线显示控制重介质密度和浓度等；采用月X射线分析Mn、Fe、P、Ca、Mg、S等元素；用计算机进行数据处理和过程控制。^[3]

世界锰矿生产和贸易，特别是主流高品位商品级锰矿石的生产和贸易，主要集中在世界6大矿业公司，即必和必拓、埃赫曼-康密劳、巴西淡水河谷、南非联合锰业及乌克兰Privat集团(控股加纳锰业)和西澳联合公司。6大公司拥有13个矿山，年采矿产能规模2270万吨，2007年高品级锰矿产量1515万吨，占当年世界锰矿总产量的38%，几乎控制了全球大约一半的锰矿资源，特别是世界优质富锰矿资源，掌握全球主流锰矿石贸易供应量的70%左右，对世界锰矿石市场和价格走势起着举足轻重的作用，在世界商品级主流锰矿资源配置中处于主导地位，主流锰矿贸易主要受这几家矿业公司控制，具有绝对竞争优势。^[3]

中国锰矿选矿和生产因受锰矿资源制约，一般选矿厂规模较较小，为10~30万吨/年，设计年处理60万吨锰矿石仅有大新锰矿(碳酸锰)选矿厂和遵义锰矿选矿厂(实际生产能力仅15万吨/年)，多数为中小型锰矿山企业。中国生产的锰矿石虽逐年增加，但仍不能满足国民经济发展的需要，必须进口高品位锰矿石。^[3]

检验方法：中华人民共和国国家标准锰矿石化学分析方法GB1505~1522-79。^[9]

主要是含锰量要高、脉石要少、含有害杂质低、含铁量合乎要求、强度要好和具有一定的块度。^[5]

锰矿石含锰量愈高经济价值愈高，锰矿石含锰量比铁矿石含铁量更为重要。因为锰在高炉冶炼中最多只有80%进人生铁，其余损失在炉渣和煤气中。而铁99%以上进人生铁。锰矿石愈贫则脉石愈多，冶炼时需加入的熔剂量也多，势必使渣量增大，从而使锰在渣中的损失增加，回收率降低，同时使焦比升高，产量下降。^[5]

脉石愈少锰矿愈富，锰矿中脉石的成分和数量对锰矿质量有很大影响，锰矿中的脉石多为酸性氧化物SiO，若SiO含量高则必增加熔剂量和渣量，从而使锰在渣中的损失增加，锰的回收率降低，因此要求锰矿石中酸性脉石含量愈少愈好。若锰矿石的脉石中含碱性氧化物高，这样的锰矿石是较好的。^[5]

锰矿石中一般含硫都较铁矿石低，而且在冶炼锰铁合金时，由于炉温高、炉渣碱度高有利于去硫，再加上锰本身又有脱硫作用，因此大部分硫在冶炼中都转到炉渣和煤气中去,对生铁的质量影响很小。但若杂质磷含量高，将大大降低锰矿的使用价值。因锰矿石中的磷在冶炼锰铁合金时将全部进入锰铁合金。铁合金作为炼钢的脱氧剂或合金元素是在炼钢的精炼后期加入钢液，锰铁合金中带人的磷将全部转入钢中，磷高将直接影响钢的质量。因此，要求锰矿石含磷愈低愈好。^[5]

在冶炼中锰矿石的铁几乎全部还原进入金属，当冶炼低锰合金或普通生铁时，铁是有益的。但在冶炼高锰合金时，锰矿石含铁量高就不利了。为此，冶炼高锰生铁时，必须控制锰矿石中的含铁量，要求锰矿石中的铁含量愈少愈好。^[5]

对锰矿强度和块度的要求比对铁矿石的要求更为严格。自然界大多数是软锰矿，其强度较差，粉末很多。在实际生产中对锰矿粉应进行烧结处理，制得高破度烧结矿，再人炉冶炼这样比较经济合算，既能提高锰的回收率，又可改善冶炼的技术经济指标。^[5]

2015年2月19日，科学家在南美州和非洲之间的海底发现大片圆滚滚的神秘金属球，大小不一。根据科学考证，这些金属球应该是自然形成的锰矿石。这个海床位于北大西洋巴巴多斯岛（Barbados）以东数百公里处，可能有形成锰矿结晶的完美条件，这些金属球中也含有镍、铜、钴等金属元素，从海床中剥离出它们很不容易。^[10]