锰是元素周期表中第四周期的第七族元素。在自然界中锰有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅶ价态,其中以Ⅱ和Ⅳ价态最为常见。锰在空气中非常容易氧化。在加热条件下,粉状的锰与氯、溴、磷、硫、硅及碳元素都可以化合。锰在地球岩石圈中以及硅酸盐相的陨石中表现有强烈的亲石性质,但在岩石圈上部则有强烈的亲氧性质,锰与铁在岩石圈中以及陨石中虽有许多相似的化学性质,但锰并不亲铁。
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、钨酸盐类、磷酸盐类等。但含锰量较高的矿物则不多(见下表)。现就几种常见的锰矿物叙述如下。
常见的含锰矿物一览表
类别 |
矿物名称 |
化学分子式 |
理论含锰量(%) |
实际含锰量(%) |
氧化 物类 |
软锰矿 |
MnO2 |
56~63.2 |
55~63 |
硬锰矿 |
mMnO·MnO2·H2O |
35~60 |
45~60 | |
偏锰酸矿 |
MnO2·H2O |
44~52 |
40~45 | |
水锰矿 |
Mn2O3·H2O |
62.5 |
50~62 | |
褐锰矿 |
Mn2O3 |
69.5 |
60~69 | |
黑锰矿 |
Mn3O4 |
72.0 |
65~72 | |
方锰矿 |
MnO |
77.4 |
||
碳酸 盐类 |
菱锰矿 |
MnCO3 |
47.8 |
40~45 |
钙菱锰矿 |
(Mn,Ca)CO3 |
60~33 | ||
锰方解石 |
(Ca,Mn)CO3 |
7~25 |
||
硅酸 盐类 |
锰菱铁矿 |
(Mn,Fe)CO3 |
23~32 |
|
蔷薇辉石 |
MnSiO3 |
32~36 |
||
钙蔷薇辉石 |
(Ca,Mn)SiO3 |
12~20 |
||
锰橄榄石 |
2MnO·SiO2 |
23~54.3 |
||
锰石榴石 |
3MnO·Al2O3·3SiO2 |
15~33.3 |
||
硫化 物类 |
硫锰矿 |
MnS |
63 |
|
褐硫锰矿 |
MnS2 |
46.2 |
41.80 | |
硼酸 盐类 |
猛方硼石 |
Mn3(B7O12)O-Cl |
1、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 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4~6,比重4.4~4.7。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3~4,比重4.2~4.3。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4.7~5.0。其他特征与黑锰矿相同。
6、菱锰矿三方晶系,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3.5~4.5,比重3.6~3.7。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3.5~4,比重3.9~4.1。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。