基本介紹
- 中文名：錳鐵合金
- 英文名：manganese-iron alloy
基本信息,錳礦,礦物原料特徵,軟錳礦,硬錳礦,水錳礦,黑錳礦,褐錳礦,菱錳礦,硫錳礦,用途與技術經濟指標,冶金工業對錳礦石的質量要求,化工及輕工部門對錳礦石的質量要求,礦業簡史,
基本信息
磷在鋼鐵產品中屬有害元素，因而對合金中的磷含量有嚴格限制，合金中磷來源於錳礦石和焦炭，要求錳礦石中磷愈低愈好，如：錳矽合金即低碳錳鐵、中碳錳鐵，錳礦石中的P/Mn<0.0025；電爐錳鐵，錳礦石中的P/Mn<0.005；高爐錳鐵，錳礦石中的P/Mn<0.006。入爐錳礦石的含硫量，一般以不超過1%為宜；高硫錳礦石需進行脫硫處理。
錳礦
在現代工業中，錳及其化合物套用於國民經濟的各個領域。其中鋼鐵工業是最重要的領域，用錳量占90%～95%，主要作為煉鐵和煉鋼過程中的脫氧劑和脫硫劑，以及用來製造合金。其餘10%～5%的錳用於其他工業領域，如化學工業（製造各種含錳鹽類）、輕工業（用於電池、火柴、印漆、制皂等）、建材工業（玻璃和陶瓷的著色劑和褪色劑）、國防工業、電子工業，以及環境保護和農牧業，等等。總之，錳在國民經濟中具有十分重要的戰略地位。
礦物原料特徵
錳是元素周期表中第四周期的第七族元素。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、矽及碳元素都可以化合。錳在地球岩石圈中以及矽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、矽酸鹽類、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敘述如下。
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。在錳礦床的氧化帶部分，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。
硬錳礦
單斜晶系，晶體少見，通常呈鐘乳狀、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，見於錳礦床的氧化帶和沉積錳礦床中，亦是錳礦石中很常見的錳礦物，是煉錳的重要礦物原料。
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，在沉積錳礦床中多呈隱晶塊體，或呈鮞狀、鐘乳狀集合體等。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床，也見於外生成因的沉積錳礦床，是煉錳的礦物原料之一。
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床、熱液礦床和沉積變質錳礦床中，與褐錳礦等共生，亦是煉錳的礦物原料之一。
褐錳礦
四方晶系，晶體呈雙錐狀，也呈粒狀和塊狀集合體產出。礦物呈黑色，條痕為褐黑色。半金屬光澤。硬度6，比重4.7～5.0。其他特徵與黑錳礦相同。
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床和接觸交代礦床；由外生作用形成的菱錳礦大量分布於沉積錳礦床中。菱錳礦是煉錳的重要礦物原料。
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。硫錳礦大量出現在沉積變質錳礦床中，是煉錳的礦物原料之一。
用途與技術經濟指標
錳礦產品包括冶金錳礦、碳酸錳礦粉、化工用二氧化錳礦粉和電池用二氧化錳礦粉等。使用錳礦產品的冶金部門、輕工部門和化工部門根據不同的用途對錳礦產品有不同的質量要求。
冶金工業對錳礦石的質量要求
用於煉鋼生鐵、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；冶煉錳矽合金，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。
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%(表3.3.3)，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。
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著色顏料。
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。
錳在鋼鐵工業上的套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，並發展了電爐脫矽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，始采於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，始采於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、南非和加彭等國。
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，初步了解了我國一些錳礦產地及其錳礦石質量，探討了錳礦床的成因。
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m，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，始采於1890年，後因質量不佳，不久即行停采。陽新錳礦停采後，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%）。
據查閱資料表明，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（表3.3.5），年均產量4.2萬t，最高年產7.43萬t（1927年），主要集中於桂、湘、贛、遼、粵、蘇6個省（區），合計135.8萬t，約占全國總產量的96.8%，其中又以桂、湘兩地為最多，占全國總產量的65.4%。
