软锰矿

呈现半金属光泽的斜方晶系矿物

软锰矿(英文:Pyrolusite), 是最普通的锰矿物,也是提炼锰的重要的 矿石 矿物,化学成分为MnO 2 , 晶体 属 四方晶系 金红石 型结构的氧化物矿物,通常呈肾状、 结核病 状、块状或粉末状集合体,其中呈树枝状似化石的形态长于裂隙面的,俗称假化石。

软锰矿成分主要为 二氧化锰 ,其中含锰63.19%,氧36.81%,尚含有 氧化铁 、 二氧化硅 等混入物,并含有水。 软锰矿的光泽和硬度会因结晶的粗细和形态而产生变化,结晶好的会具有半金属光泽,硬度也较高;而隐晶质块体和粉末,光泽较为暗淡,硬度低,且极易污手。

软锰矿是重要的 锰矿石 ,可用来提炼锰。软锰矿可以与 过氧化氢 剧烈反应,起泡并释放出大量 氧气 ;可以和 盐酸 缓慢生成 氯气 ,溶波逐渐呈淡绿色。

软锰矿是重要的锰矿石, 主要产自中国、 俄罗斯 、 印度 、南非共和国、 法国 、 摩洛哥 巴西和 古巴 等。

性质

软锰矿是主要含锰矿物之一,常与 硬锰矿 共生。 正交晶系 , 晶体 呈细 柱状 或针状;通常呈块状、粉末状集合体。钢灰至黑色,条痕蓝黑至黑色,半金属光泽。 断口 不平坦。硬度随形态和结晶程度而异,呈显晶者为5~6,呈隐晶或块状集合体者降为1~2。密度4.7~5.0g/cm3。能污手、性脆。加 过氧化氢 剧烈起泡放出大量 氧气 ;缓慢溶于 盐酸 放出 氯气 ,并使溶液呈淡绿色。软锰矿主要由沉积作用形成。

质量标准

锰矿石 按工业用途分为冶金锰矿石和化工锰矿石,后者为 氧化锰 矿中较纯的软锰矿。化工用 二氧化锰 矿粉质量应符合黑色冶金行业标准YB/T5084—2005:锰矿粉含量以干矿品位计算,按含 MnO2 ≥75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%分别定为特级、一级至六级共七个品级。产品通过0.125mm目筛的筛下重量应占总重量的95%以上,如果需方有不同要求以及对产品的杂质成分及其含量要求,均由供需双方议定。产品的湿存水以供方包装时的检验结果为准,应不大于4%。湿存水以供方包装时的检验结果为准。

简介

二氧化锰 用于干电池、 玻璃 和陶瓷的 着色剂 、制锰等。 化学式 MnO 2  。黑色斜方 晶体 。天然存在的 二氧化锰 是软锰矿。它是 强氧化剂 ,不能与 有机化合物 或其他还原性物质如硫、 硫化物 、 磷化物 等一起加热或摩擦。二氧化锰可用于制造干电池和涂料;在 搪瓷 、玻璃 釉药 、陶瓷等方面做黑色或紫色颜料;在橡胶工业中用作 催化剂 ;加在含铁玻璃中可去掉绿色;还可制 锰化合物 。

MnO2   一种重要的 无机盐 工业产品。黑色或灰黑色晶体或无定形粉末。不溶于水,高温下与碳反应生成金属锰。是两性物质,具有良好的 吸附 性能和较强的氧化能力。

性质结构

MnO2分子质量为86.94;黑色无定形粉末,或黑色斜方 晶体 ;在535°C分解;390°C溶解;相对密度为5.026(水=1);不溶于水、 硝酸 、冷 硫酸 ,溶于冷 盐酸 而产生氯; 强氧化剂 ,本身不燃烧,但助燃,不要和 易燃物 放置一起;急性毒性、慢性中毒、诱 变性 、致癌性、致畸性。 二氧化锰 是 两性氧化物 。它是一种常温下非常稳定的黑色粉末状固体,可作为干电池的 去极化剂 。在实验室常利用它的氧化性,和浓HCl作用以制取 氯气 :MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O。二氧化锰在酸碱介质中是一种强氧化剂。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 氢氧化钾 在空气中反应生成 锰酸钾 (K2MnO4)。

MnO2具有α(四方)、β(四方)、γ(斜方)三种变体。软锰矿即β-MnO2。常含少量吸附水。碱或 碱土金属 、 氧化铁 、SiO2等可作为混入物存在。 四方晶系 ,a0=0.439nm,c0=0.286nm;Z=2。 金红石 型结构。复四方双锥晶类,D4h-4/mmm(L44L25PC)。 晶体 成 柱状 或近等轴状,但少见。有时呈针状、棒状、放射状集合体,也有呈烟灰状者。

钢灰色至黑色,表面常带浅蓝的金属锖[qiāng]色。条痕蓝黑至黑色,其它锰的 氧化物 则常具褐至褐黑色条痕。半金属光泽;不透明。 解理 完全。 断口 不平坦。硬度显晶者6~6.5;隐晶或块状集合体可降至1~2。能污手。性脆。相对密度4.7~5.0。高价锰的氧化物主要见于沿岸相的沉积 锰矿石 床和风化矿床中。在矿床氧化带和岩石风化壳,可形成风化成因的锰帽,最主要矿物是 硬锰矿 、软锰矿及 锰铁矿 等。低价锰矿物在氧化带可变为在氧化环境下最稳定的软锰矿。以其晶形、解理、条痕和硬度与其它黑色锰矿物相区别。重要的锰矿石矿物。

分类介绍

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 锰矿石 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。

环保应用

随着现代工业的快速发展,工业废气排放量也越来越大,其中 二氧化硫 对大气的污染已经危及环境的 生态平衡 和经济的 可持续发展 。国内外研究开发了许多 烟气脱硫 技术, 美国 和法国多采用抛弃法,而我国国土资源宝贵,大多采用吸收法。目前采用的“ 石灰乳 吸收法”和“钠碱法”,其投资和运行费用高,且 脱硫 副产品 的价格低,经济效益不明显。因此,进一步开发低成本、能回收高价值副产品的脱硫技术成为当务之急。软锰矿浆是一种很好的SO2吸收剂,近几年来,我们进行了软锰矿浆吸收SO2废气的实验研究,“软锰矿浆吸收法”可以较好地解决SO2废气对环境的污染问题,而且副产品 硫酸锰 又有较高的应用价值。该方法真正能做到“综合治理、变废为宝”。

反应原理

软锰矿中主要成分是 二氧化锰 ,二氧化锰是 强氧化剂 ,在酸性溶液中具有较强的氧化性,而 二氧化硫 在 水溶液 中具有较强的还原性,从它们的标准 电极 电势 可以看出,用软锰矿浆来吸收工业废气中SO2,会发生比较完全的 氧化还原反应 。根据《热力学数据》手册计算得ΔGθ=-190kJ/ 摩尔 ,Kθ=1.13×1034,可以看出反应(5)不仅能自发进行,而且可进行得较完全。从 动力学 观点来看,用软锰矿浆液来吸收工业废气中的SO2,反应是比较容易进行的,因为整个吸收过程在气、液、固三相内进行,由于 吸收塔 内加入了大量的填料,可使气液接触面积增大,从而使MnO2和SO2的反应有较好的动力学条件。

实验条件

1.实验原料

烟气:利用 二氧化硫 钢瓶气和 空气压缩机 在缓冲瓶内配置成一定SO2浓度的模拟烟气。

软锰矿浆:将100~160目的软锰矿粉直接用清水配置而成。

2.实验方法

在实验室条件下,采用小型填料吸收塔吸收SO2烟气。

实验分析

1.对比实验一:验证最佳条件

将软锰矿吸收SO2废气的工艺条件确定在液固比为8∶1,鼓风量为300L/h,吸收温度为40℃(即由 正交 表所确定的最佳工艺条件)。试验结果:SO2吸收率为95.7%,大于正交表上的9次试验中的任意一次,因此可视为最佳工艺条件。

2.对比实验二:不同软锰矿的影响将软锰矿浆的品位由41.68%降低到25%,工艺条件确定在液固比为8∶1,鼓风量为300L/h,吸收温度为40℃(即由正交表所确定的最佳工艺条件)。试验结果: 二氧化硫 吸收率为91.74%。由此可知,该工艺条件对于采用低品位软锰矿浆液作为吸收剂效果也很好。

结论

1.试验结果证明,用软锰矿浆吸收工业废气中的SO2,在技术上是可行的,SO2吸收率可达到90%以上。

2.用软锰矿浆吸收工业废气中的SO2方法比传统方法(如 生石灰 — 石膏 法、双碱法、氨液吸收法)的社会经济效益好, 副产品 价值高。

参考资料

  1. 软锰矿 中国科普博览 2024-03-31