锰在自然界分布很广,几乎各种矿石及硅酸盐的岩石中均含有锰。锰矿最常见的是无水和含水的氧化锰和碳酸锰,现已知的锰矿物有150种,但含锰最高,能大量富集形成有经济价值的锰矿物却不过5-6种,其中最重要、最有经济价值的是软锰矿和硬锰矿,另外还有水锰矿、褐锰矿、黑锰矿、菱锰矿等。这些锰矿物中锰的含量可达50~70%左右,是锰的重要工业矿物。
锰矿石通常可被酸分解。软锰矿如加热至550~600℃时发生分解,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。锰矿中一般含有二氧化硅、磷、铅、硫、铝、砷、钡、钙、镁、钾和钠等杂质,在锰矿层中有时伴生有铜、钴、镍及其它稀有金属,其中二氧化硅、硫、磷和砷都是有害杂质,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。而其中有的含氧化钙、氧化镁则为冶炼时的有益组分。
锰矿石是钢铁工业的重要原料,也是电池、化工产品及磁性材料和有色金属合金的重要原料。锰是一种极强的还原剂,它可以从钢水中吸收全部的氧,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但含锰量较高的矿物则不多。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、镜铁的锰矿,铁含量不受限制,矿石中锰和铁的总含量最好能达到40%-50%。
锰矿含锰量和锰铁比值要求
| 合金种类 |
合金牌号 |
对锰矿石要求 ,% |
Mn |
Mn/Fe |
P/Mn |
低碳锰铁 |
Mn0 |
40 |
8.4 |
0.00325 |
中碳锰铁 |
Mn1
Mn2 |
40
40 |
7.7
7.0 |
0.00335
0.00345 |
碳素锰铁 |
Mn3
Mn4
Mn5
Mn6 |
35
35
35
35 |
9.2
7.2
5.2
4.0 |
0.00370
0.00455
0.00586
0.00632 |
高炉锰铁 |
Mn7
Mn8
Mn9
Mn10
Mn11
Mn12 |
30
30
30
30
30
30 |
7.0
5.7
3.7
3.0
2.3
2.0 |
0.00580
0.00625
0.00666
0.00725
0.00930
0.01110 |
硅猛合金 |
MnSi20
MnSi17
MnSi14
MnSi12 |
35
35
35
35 |
8.8
7.3
4.6
3.0 |
0.00244
0.00244
0.00435
0.00520 |
冶金锰矿石产品质量要求
| 品级 |
Mn
不小于 % |
Mn:Fe
不小于 |
P:Mn
不大于 |
粒 度(mm) |
一
二
三
四
五 |
40
35
30
25
18 |
7
5
3
2
不限 |
0.004
0.005
0.008
0.006
不限 |
(1)高炉、平炉用矿石粒度:焙烧烧结矿200~10mm,小于10mm的不超过6%;堆积矿小于5mm的不超过8%;
(2)电炉用矿石粒度:75~3mm,大于75mm的不超过20%,小于3mm的不超过5%;
(3)矿石含水量不超过6% |
二、化工及轻工业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。
化工用二氧化锰矿粉质量标准
| 品级 |
二氧化锰,不小于 % |
特级品
一级品
二级品
三级品
四级品
五级品
六级品 |
80
75
70
65
60
55
50 |
天然二氧化锰是制造干电池的原料,要求MnO2含量越高越好。
电池用锰矿的工业指标
| 品级 |
一级 |
二级 |
三级 |
四级 |
五级 |
MnO 2 , % ≥
Fe, % ≤
放电时间, min |
75
2.8
570 |
70
3.5
510 |
65
4.5
450 |
60
5.5
340 |
55
6.5
330 |