[科普中国]-硬锰矿

硬锰矿简介

硬锰矿 Psilomelane （Ba2+，Mn2+）3（O，OH）6Mn84+O16

化学组成：硬锰矿成分变化很大，除化学式中已示出的成分外，一般用mMnO·MnO2·nH2O表示。由于低价氧化锰氧化程度的不同，MnO和MnO2之比，变化颇大。MnO2的含量通常为60～80%，MnO为8～25%，H2O为4～6%（当温度超过110℃时，失去大部分水）。微量成分有BaO（百分之几），有时有CaO，CoO，MgO，ZnO以及SiO2，Fe2O3，Al2O3等外来杂质。间或含有WO3（达1%有时5～8%）。

结晶形态：单斜晶系或斜方晶系；对称型3L2PC或3L2，晶体极少见。常为块状，葡萄状、钟乳状、肾状、乳房状，皮壳状、树枝状及土状等。

物理性质：黑色至暗钢灰色。条痕微褐黑色至黑色。不透明。半金属光泽至暗淡光泽。无解理。硬度4～6。比重4.4～4.7。

成因产状：硬锰矿是一种次生矿物，在地表条件下由含锰矿物风化形成。常与软锰矿、针铁矿、褐铁矿伴生。此外也见于沉积锰矿床中。

鉴定特征：以胶体形态，黑色、硬度大为特征。溶于HCl放出氯气。加H2O2剧烈起泡放出大量氧气。此可与类似的黑色矿物相区别。

主要用途：为炼锰的重要矿石。1

硬锰矿的鉴定法通常所谓的硬锰矿（mMnO·MnO2·nH2O）本不是一个独立的矿物种，而是一些细分散、多矿物的集合体，其组成成分上以锰的氧化物和氢氧化物为主体，含有多种微量元素。在成因和形态上都是外生成因的，具一般胶体形成的葡萄状、钟乳状、肾状等特征的块体。陆地上和江湖海洋的泥砂中都有产出，如近年来发现海洋深部底层有大量的锰结核堆积，可能成为未来提取各种金属的宝库。

带负电荷的氢氧化锰凝胶体具有特别显著的吸附能力，它能吸附很多的阳离子，如Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Au、Ag、Bi、W、Ba等三四十种离子。即是说金属矿床氧化带的锰矿物，能保存早已淋滤掉的某些金属；同时也完全可能由于氢氧化锰的选择吸附，常常造成Au和Ag特别是Co的局部富集。因此，对黑色锰矿的化学成分须作过细的工作。

硬锰矿是强氧化环境下形成的矿物，矿不溶于硝酸而溶于盐酸。磷酸和硫酸中，一般采用盐酸溶矿为最好，因为它能与四价锰（MnO2）的氧化物作用，缓慢地形成四氯化锰，继而放出氯气使Mn4+变为Mn2+；当硬锰矿中有金存在时，溶矿过程中不稳定的四氯化锰能有效地参与溶解作用：

2Au+3MnCl4—→2AuCl3+3MnCl2

其他存在于硬锰矿中的高价阳离子如钴（Co3+）和镍（Ni3+）等都有类似作用：
Au+3CoCl3—→AuCl3+3CoCl2
Au+3NiCl3—→AuCl3+3NiCl2

故不以王水溶矿，也能鉴定氧化锰矿物中的金（往往呈显微金或次显微金状态）。

鉴定硬锰矿时，将矿物用1：1盐酸加热溶解，蒸发至近干时离开火源。干渣在显微镜下观察，如存在白色瓷状光泽的厚层时，证明有大量的锰（MnCl2），同时也预示了Cu、Co、Ni、Fe3+等的含量极少。若显草绿色或蓝色，则上列Cu、Co、Ni等赋色性离子存在的可信度相当大，当干渣的边缘出现黄褐色或锈褐色时则说明可能有Fe3+和Au等，出现放射状、锯齿状且具有金属光泽的物质则说明可能有铅（PbCl2）。

为验证以上观察到的迹象，干渣以1滴蒸馏水浸溶，加1颗碘化钾，柠檬黄色的鳞片状、六边形片状证明是铅；再加1滴1：1盐酸，则碘化铅沉淀迅速消失，溶液出现浅黄色粉状、无定形的碘化亚金（AuI），最后析出单质状态的金（在反光下呈金黄色），便是有金存在。

Cu、Zn、Co、Ni、Mn等的鉴定，是利用上列试过Pb、Au以后的试液进行，为此可将试液蒸干，加入1滴1：1硝酸，再蒸干，干渣以1滴3：1磷酸浸溶，溶液中有絮状的物质是二氧化硅（SiO2·xH2O）。然后依常规在试滴的近旁放1滴3%的K2Hg(CNS)4。试剂，进行沟通，将试剂引入试滴中。当试液中的涡流、乳化状的环带逐渐消失以后，可能会出现种种情况，由于产地不同，吸附的阳离子多少亦有差别，情况复杂多变。2

产状及产地硬锰矿的产状，大致同软锰矿，主要在外生条件下形成，即在锰矿床的氧化带和沉积矿床中形成，常和软锰矿同产。此外，作为一种次生的矿物，也可出现于热液锰矿矿床内。

在氧化带，硬锰矿主要卤褐锰矿Mn2O3，黑锰矿MnMn2O4，有时由矽酸锰及碳酸锰变成；也有由氢氧化锰经凝聚作用而独立形成的，这种常兄于空隙中，呈铺乳状或致密块状。

在沉积矿床中，硬锰矿成致密矿石的夹层产出，或成具球，心壳状构造的缅状体及球形结核产见。

当风化时，硬锰矿遭受氧化和脱水作用。在这种情况下，由它可变成软锰矿，主要沉积于洞穴及孔隙的表面上，常成黑色煤烟状块体。1

用途硬锰矿是提炼锰的重要矿石。可以用于制造各种含锰盐类：用于制取电池、火柴、印漆、肥皂等；用于玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂；还广泛应用于国防工业、电子工业以及环境保护和农牧业等行业，在国民经济中具有重要的战略地位。

我固硬锰矿主要产于浙江、江西等地。