锰矿

锰矿

 

在现代工业中,及其化合物应用于国民经济的各个领域。其中钢铁工业是最重要的领域,用锰量占90%~95%,主要作为炼铁和炼过程中的脱氧剂和脱剂,以及用来制造合金。其余10%~5%的锰用于其他工业领域,如化学工业(制造各种含锰盐类)、轻工业(用于电池、火柴、印漆、制皂等)、建材工业(玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂)、国防工业、电子工业,以及环境保护和农牧业,等等。总之,锰在国民经济中具有十分重要的战略地位。

 

一、矿物原料特征

 

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、酸盐类、磷酸盐类等。但含锰量较高的矿物则不多。现就几种常见的锰矿物叙述如下。

 

1)软锰矿(Manganese dioxide 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(Psilomelane massive 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46,比重4.44.7。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(Manganite 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34,比重4.24.3。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(Hausmannite 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(Braunite 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4.75.0。其他特征与黑锰矿相同。

 

6)菱锰矿(Rhodochrosite 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3.54.5,比重3.63.7。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(Alabandite 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3.54,比重3.94.1。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、用途与经济技术指标

 

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。

 

1. 冶金工业中对锰矿石的质量要求

 

锰矿石90%以上用于冶金工业,主要冶炼成锰系铁合金金属锰,锰系铁合金用作炼钢的脱氧剂或合金元素添加剂,金属锰用以冶炼某些特种合金钢有色金属合金。锰矿石还可直接用作炼钢炼铁的配料。 

 

锰矿石在冶炼锰系铁合金中,主要有用元素是锰和铁。含锰量的高低是衡量锰矿石质量的主要指标。由于锰在冶炼中还原率比铁低,矿石中含铁量适当时,铁元素是有益的,但矿石中铁含量太高就会降低锰铁合金中的含锰量和锰的回收率。因此,不同类型和不同牌号的锰系铁合金,对锰矿石中含锰量和锰铁比值都有一定的要求,故高牌号锰系铁合金要求矿石含锰量高,锰铁比值也高。据对冶炼企业的用矿情况了解,冶炼金属锰和中、低碳锰铁,矿石含锰量为3343%,锰铁比5-10;冶炼电炉碳素锰铁,矿石含锰量为30-40%,锰铁比3.8-7;冶炼高炉碳素锰铁,矿石含锰量为25-34%,锰铁比在3左右。冶炼锰硅合金,矿石含锰量为27-38%,锰铁比3.5-6.6。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4050%

 

磷是锰矿石中最有害的元素。钢中含磷使其冲击韧性降低,炼钢去磷在氧化初期最有效,而锰铁的加入常在其氧化末期,因而对合金中的磷含量有严格限制,硅锰合金、低、中碳锰铁中不大于0.150.3%;电炉碳素锰铁中不大于0.330.4%;高炉锰铁中不大于0.40.6%。在冶炼铁合金时,磷比锰更易于还原,矿石中的磷几乎都进入(电炉中6080%,高炉中8090%)合金中,所以一般要求矿石中每1%锰含磷量不大于0.006%。冶炼炼钢生铁时,作为配料使用的锰矿石,每1%锰含磷量可允许增大到0.013%。高磷锰矿石要进行脱磷处理,或者只能作配矿使用。

 

硫虽然也是有害元素,但冶炼去硫效果较好,硫成二氧化硫挥发或以硫化和硫化锰的形式进入炉渣,对矿石中硫含量没有严格要求,但一般入炉矿石的含硫量不超过1%为好。高硫的矿石需要进行脱硫处理,综合回收。 

 

矿石的造渣组份中,主要是二氧化硅和氧化钙,次为三氧化二和氧化。矿石碱度一般以(CaOMgO)/(Si02Al2O3)表示,比值小于0.8为酸性矿石,0.8~1.2为自熔性矿石,大于1.2为碱性矿石。冶炼锰铁时,鉴于高温下具碱性的氧化锰易与酸性的二氧化硅结合,损失于炉渣中,要求有充足的碱性氧化物(CaOMgO,主要为CaO)与二氧化硅反应,使氧化锰游离,有利于还原,炉渣碱度(CaOSi02)一般为1.21.6。二氧化硅高则增加石灰石的消耗量,从而增加焦比和渣量,降低生产率和锰的回收率。故入炉矿石中二氧化硅含量最好不大于15%,最多允许25%,相反,氧化钙含量高,可减少熔剂用量。因而自熔性矿石和碱性矿石,是冶炼锰铁的理想原料。冶炼锰硅合金时,炉渣碱度太高,不利于Si02的还原,一般为0.5-0.8。铁低、钙低而锰硅比近于1的矿石,是较理想的原料,一般入炉矿石中二氧化硅含量允许达35%。 

 

冶炼工艺的改进,可以降低对矿石质量的要求。例如高炉——电炉二步法冶炼锰硅合金,高炉——高炉二步法冶炼碳素锰铁,或转炉吹炼由高炉二步法所得的碳素锰铁来冶炼中、低碳锰铁,可用较贫(Mn2025%)),较杂(Mn/Fe3P/Mn较高)的矿石,能获得合格的锰硅合金或锰铁合金产品,但冶炼工艺较复杂,成本略高。

 

2. 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(3.3.3),制硫酸锰时,Fe3%、Al2O33%、CaO0.5%、MgO0.1%;制高锰酸钾时,Fe5%、SiO25%、Al2O34%。

 

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NiCuCoPb等有害元素一般厂定标准为:Cu0.01%、Ni0.03%、Co0.02%、Pb0.02%。矿粉的粒度要小于0.12mm

 

三、国产锰矿

 

1. 我国锰矿主要产区

 

我国现已查明的213个锰矿区、5.66亿吨保有储量分布于全国21个省、市、自治区,其中以广西和湖南最为重要,保有储量分别为2.15亿吨和1.03亿吨,占全国总保有储量的38%和18%。其次是贵州(0.74亿吨)、云南(0.48亿吨)、四川(0.27亿吨)、辽宁(0.39亿吨)、湖北(0.14亿吨)和陕西(0.13亿吨),这6个省区储量合计2.15亿吨,占全国总保有储量的38%。

 

 

 

我国锰矿储量比较集中的地区有8

 

1)桂西南地区    该区包括大新、靖西、天等、德保、扶绥等县,有大、中、小型锰矿区12处,保有锰矿储量1.77亿吨,占全国总储量的31.3%。其中大型锰矿2个,即大新下雷和靖西湖润锰矿,储量分别有1.28亿吨和0.23亿吨。

 

2)湘、黔、川三角地区    该区包括湖南花垣、贵州松桃、四川秀山等区。有大、中、小型锰矿区9处,保有锰矿储量0.77亿吨,占全国总储量的13.7%。其中大型锰矿1处,即湖南花垣民采锰矿,储量0.28亿吨。

 

3)贵州遵义地区    该区包括遵义市和遵义县。有大、中、小型锰矿区8处,保有锰矿储量0.41亿吨。其中大型锰矿1个,即遵义锣井锰矿,储量0.32亿吨。

 

4)辽宁朝阳地区    该区有大、中型锰矿区2处,保有锰矿储量近0.40亿吨。大型锰矿1处,即朝阳瓦房子锰矿,储量0.33万吨。

 

5)滇东南地区    该区包括砚山、文山、建水、石屏、蒙自、开远和个旧等县(市)。有中、小型锰矿区12处,保有锰矿储量0.40亿吨,其中主要锰矿有:建水白显,锰矿储量694万吨;砚山斗南,锰矿储量1303万吨。

 

6)湘中地区该区    包括宁乡、益阳、湘潭、湘乡、邵阳、邵东、新邵、桃江、涟源县(市)。有中小型锰矿区18处,保有锰矿储量3045万吨,其中主要锰矿区有:湘潭锰矿,储量996万吨;桃江响涛园锰矿,储量952万吨;宁乡棠甘山锰矿,储量433万吨。

 

7)湖南永州-道县地区该区主要有永州东湘桥和道县后江桥两个锰矿。前者为中型锰矿,储量431万吨;后者为一大型铁锰多金属矿,储量为2935万吨。

 

8)陕西汉中—大巴山地区    该区包括陕西的汉中、西乡、紫阳、宁强、镇巴和四川的城口等县(市),有中、小型锰矿区7处,保有锰矿储量2402万吨。主要锰矿有:汉中天台山锰矿,储量813万吨;宁强黎家营锰矿,储量220万吨;城口高燕锰矿,储量1085万吨。

 

以上8个地区合计保有锰矿储量4.63亿吨,占全国总保有储量的82%,是我国当前和今后锰矿业的重要原料基地。

 

2. 我国锰矿资源特点

 

纵观我国锰矿类型、资源分布、地质特征,以及技术经济条件,有如下几个特点:

 

1)锰矿资源分布不平衡

虽然我国有21个省、市、自治区查明有锰矿,但大多分布在南方地区,尤以广西和湖南两省、区为最多,占全国锰矿储量的56%,因而在锰矿资源开采方面形成了以广西和湖南为主的格局。

 

2)矿床规模多为中、小型

我国213处锰矿区中,大型只有7处,其余均为中、小型矿床,这就难以充分利用现代化工业技术进行开采,历年来,80%以上锰矿产量来自地方中、小矿山及民采矿山。

 

3)矿石质量较差,且以贫矿为主

我国锰矿储量中,富锰矿(氧化锰矿含锰大于30%、碳酸锰矿含锰大于25%)储量只占6.4%,而且有部分富锰矿石在利用时仍需要工业加工。贫锰矿储量占全国总储量的93.6%。由于锰矿石品位低、含杂质高、粒度细,技术加工性能不理想。

 

4)矿石物质组分复杂

高磷、高铁锰矿石,以及含有伴(共)生金属和其他杂质的锰矿石,在我国锰矿储量中占有很大的比例,如南方震旦纪“湘潭式”锰矿约有1亿吨以上的储量属于高磷难用锰矿。

 

5)矿石结构复杂、粒度细

经对我国锰矿主要产区湖南、广西、贵州、福建、云南的一些锰矿进行工艺矿物学研究,结果表明,绝大多数锰矿床属细粒或微细粒嵌布,从而增加了选别难度。

 

6)矿床多属沉积或沉积变质型,开采条件复杂

我国近80%的锰矿属于沉积或沉积变质型,这类矿床分布面广,矿体呈多层薄层状、缓倾斜、埋藏深,需要进行地下开采,开采技术条件差。适合露天开采的储量只占全国总储量的6%。

 

四、进口锰矿

 

世界主要锰矿资源国概况

 

加蓬

加蓬锰矿资源丰富,锰资源总量居世界第4位。据美国矿业局2007年的资料显示,该国的锰矿储量和基础储量分别为2000万吨(锰金属量)和16000万吨(锰金属量),分别占世界总量的4.05%3.08%。加蓬锰矿由康密劳公司(Comilog S.A)经营,该公司位于莫安达。它有两种产品:一种是冶金级锰矿砂,占总产量的95%;另一种是电池级二氧化锰,经过加工,可用于生产电池。加蓬锰矿销售权控制在法国埃赫曼(Eramet)集团手中(占Comilog 65%股份)。锰矿主要出口到工业化国家,用于生产锰钢或硅化锰(Silico manganese)。

 

澳大利亚

1998年底,澳大利亚锰矿储量3000万吨,占世界总量的4.4%,储量基础8000万吨,占世界的1.6%,居第5位。目前澳大利亚年产锰矿石100万吨左右,占世界总产量的10%以上。主要生产矿山在格鲁特岛上,矿床有证实和概略资源9800万吨,平均含锰49.7% 

 

巴西

巴西已探明的锰储量达2100万吨,占世界总量的3.1%,储量基础5600万吨,占世界的1.12%,主要分布在阿马帕地区,米纳斯吉州和马拉州。卡拉加斯的阿祖尔锰矿床,品位很高,且有高品级的电池锰矿石,可以提供大量的锰矿石;地处西部的乌鲁昆锰矿储量也很大,现已开采。 

 

南非

南非锰矿资源量约为120亿吨(实物量),居于世界第一位,占世界确认锰资源总量的80%。其中,基础储量为40亿吨(实物量),占世界基础储量的76.92%。南非的锰矿分为化学级和冶金级两大类。主要矿区有两个:一个是北开普省的Hotazel矿区,分为波斯特马斯堡矿田和卡拉哈里矿田,是南非目前主要的锰矿区,其锰矿石有褐锰矿、硬锰矿、软锰矿及残余古锰土,平均锰品位42%,低磷(质量分数,0.03%-0.05%),是优质的冶金锰资源,以生产冶金级锰矿石为主;另一个矿区是西德兰士瓦省矿区,以生产化学级锰矿石为主。南非锰矿地质条件好,生产成本低。近年南非锰矿产量均在130万吨/(金属量)以上,占世界总量的17%。 

 

主流锰矿的主要供应商

必和必拓

澳大利亚格鲁特岛矿山公司

南非萨曼科锰业

埃赫曼康密劳的加蓬莫安达锰矿,在纳米比亚也收购有矿山

OM控股,在澳大利亚有矿山,同时,在南非又新控制了一块锰矿,据说跃居世界第二

乌克兰private集团,本身在乌克兰有矿山,同时还实际控制了加纳锰业

南非阿斯芒

巴西淡水河谷公司