[科普中国]-水锰矿

水锰矿是碱性的锰的氢氧化物矿物，是次于软锰矿和硬锰矿的可以用来提炼锰的矿石。水锰矿呈暗灰色到黑色，它一般为一束束平行排列的晶束状或纤维状块体，也有呈粒状或钟乳状的。

矿石资料概述水锰矿化学组成为MnO(OH)、晶体属单斜晶系的氢氧化物矿物。与斜方水锰矿、六方水锰矿成同质多象。通常呈假正交（斜方）对称的柱状晶体，柱面有明显的纵纹，并常组成近于平行排列的束状集合体；较少呈粒状或钟乳状。暗钢灰至铁黑色，条痕暗棕色，有时接近黑色，半金属光泽，具板面和柱面解理。摩斯硬度4，比重4.33。水锰矿是锰的主要矿石矿物之一。它常与重晶石、方解石、菱铁矿等伴生而产于低温热液脉中，常具方解石的假象。外生成因的水锰矿经常与软锰矿、硬锰矿等伴生产于沉积锰矿中。在氧化带中水锰矿不稳定，易氧化为软锰矿，后者常可保留水锰矿的假象。世界著名的水锰矿产地有德国的哈尔茨山脉和图林根、英国的康沃尔，中国北京市昌平亦有产出。

化学组成MnOOH，MnO 40.4%，MnO2 49.4%，H2O 10.2%。常含SiO2，Fe2O3以及微量Al2O3，CaO等混入物；

物理化学性质水锰矿是碱性的锰氧化物矿物，是次于软锰矿和硬锰矿的可以用来提炼锰的矿石。水锰矿呈暗灰色到黑色，它一般为一束束平行排列的晶束状或纤维状块体，也有呈粒状或钟乳状的。

物理性质：硬度：3.5-4。比重：4.2-4.33g/cm3。解理：解理平行完全，平行和中等。断口：参差状断口。颜色：深灰至黑色。条痕：红棕色透明度：不透明。光泽：半金属光泽。发光性：无。其他：性脆。

光学性质：二轴晶(+)，Np=2.25，Nm=2.25，Ng=2.53，双反射率=0.2800。

鉴定特征以其晶形，柱面条纹和红棕色条痕为鉴定特征，予以鉴定它和软锰矿不同之处为硬度是4，条痕作红棕色；

成因产状水锰矿形成于氧化条件不够充分的环境；在低温热液矿脉中常呈晶簇与重晶石，方解石共生；而外生沉积作用形成的水锰矿者常呈块状或鲕状见于锰矿床中，为四价锰矿物（软锰矿）和二价锰矿物（菱锰矿）之间的过渡产物；

著名产地世界著名产地有英国Cornwall和Cumbria、美国Colorado、德国Harz山脉的IIfeld、Thuringia的Iimenau、英伦的Cornwall、加拿大的NovaScOtia以及美国Michigan州的Negaunee等地。

晶体MnO2·Mn(OH)2含Mn62.4%。单斜晶系。晶体呈柱状，柱面具纵纹。在晶洞中常成晶簇产出；沉积锰矿床中多为隐晶质块体，或成鲕状、钟乳状集合体。黑色。条痕褐色。半金属光泽。硬度3-4。密度4.2-4.3。用于炼锰和制锰铁、锰化合物。

晶体结构：晶系和空间群：单斜晶系，B21/d；

晶胞参数：a0=8.88埃，b0=5.25埃，c0=5.71埃；β=；

粉晶数据：3.4(1)2.64(0.6)2.28(0.5)

晶体化学理论组成：(wB%)：MnO 40.4，MnO249.4，H2O 10.2。混入物有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO等。

单斜晶系：a0=0.888nm，b0=0.525nm，c0=0.571nm，β=90°；Z=8。结构中O2-、（OH）-共同成六方最紧密堆积，Mn3占据八面体空隙成强烈变形的八面体[Mn(O，OH)6]，组成沿c轴方向延长的链。晶体结构的理想形式与硬水铝石型结构在(100)面上的投影相似，但阳离子分布不同。

斜方柱晶类：C2h-2/m(L2PC)。晶体常呈柱状，沿c轴延伸，柱面具纵纹。常见单形：平行双面c、d，斜方柱m。双晶面依呈接触或穿插双晶，并常成聚片双晶。在沉积矿床中多呈隐晶质集合体，亦有呈鲕状、钟乳状者。

物理性质：暗钢灰至铁黑色。条痕红棕色。半金属光泽，解理完全，及中等。断口不平坦状。性脆。硬度3.5~4。相对密度4.2~4.33。

产状与组合：形成于氧不足的条件下，以外生作用为主，呈鲕状或致密块体大量出现于沉积锰矿床中，为四价锰矿物（软锰矿、硬锰矿）和二价锰矿物（菱锰矿）之间的过渡矿物。在氧化带不稳定，易于氧化变为软锰矿。1

分类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。现就几种常见的锰矿物叙述如下：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。硫锰矿大量在沉积变质锰矿床中，是炼锰的矿物原料之一。2

相关资料锰矿历史锰矿物的利用历史十分悠久，世界上利用锰矿物最早的国家有埃及、古罗马、印度和中国。我国利用锰矿物的历史可追溯到距今约4500～7000年前后新石器时代的仰韶文化（彩陶文化）时期。由于软锰矿呈土状，它的颜色呈黑色，极易染手，在古人看来，这是一种奇妙的陶器着色颜料。

可是锰元素的发现却比较晚，到1774年才由瑞典矿物学家甘恩（J.G.Gahn）从软锰矿中还原出了金属锰。

锰在钢铁工业上的应用是各国冶金学家几十年不懈努力的结果。1875年以后，欧洲各国开始用高炉生产含锰15%～30%的镜铁和含锰达80%的锰铁。1890年用电炉生产锰铁，1898年用铝热法生产金属锰，并发展了电炉脱硅精炼法生产低碳锰铁。1939年开始用电解法生产金属锰。

最早开采的锰矿山是美国田纳西州惠特福尔德（Whitifeld）锰矿，始采于1837年，到1884年锰矿石年产量已达4万t。印度也是开采锰矿较早的国家之一，始采于1892年。第一次世界大战前，印度出口锰矿石一直居世界首位。1928年以后其地位被原苏联所取代。从本世纪20年代末原苏联的锰矿石产量一直居世界领先地位。此外，开采锰矿石比较早的还有巴西、加纳、澳大利亚、南非和加蓬等国。

我国锰矿的地质找矿工作开始得也比较早，从1886年开始，并于1890年首先在湖北兴国州（今阳新）发现锰矿，随后于1897年和1907年又先后在湖南发现安仁、攸县和常宁、耒阳锰矿；1910年发现广西防城大直、钦州黄屋屯锰矿；1913年和1918年，前后发现了湖南湘潭上五都锰矿（1937年改称为湘潭锰矿）和广西木圭、江西乐华锰矿。我国老一辈地质工作者，如朱庭祜、王晓青、田奇玲王隽、李殿臣、李四光等等对湖南、广东、广西、江苏、江西等地做了大量锰矿地质调查，初步了解了我国一些锰矿产地及其锰矿石质量，探讨了锰矿床的成因。

大规模的锰矿地质勘查工作是在新中国成立以后。从1950年广西工业厅对桂平木圭锰矿、华东地测处对南京栖霞锰矿、西南工业厅对贵州遵义锰矿进行勘查开始，经过近50年广大地质工作者的努力，到1996年底，全国锰矿地质勘查投入约6.8亿元，机械岩心钻探工作量约190多万m，累计探明锰矿石6.48亿t。

我国最早开采的锰矿山是湖北阳新锰矿，始采于1890年，后因质量不佳，不久即行停采。阳新锰矿停采后，汉冶萍煤铁厂矿公司为了解决锰矿原料，于1908年在湖南常宁曲潭设常耒锰矿采运局，开采常宁—耒阳一带锰矿。1913年在湖南湘潭上五都发现锰矿后，1914年即由新组建的裕?矿业公司负责开采，到1917年已初具规模，日产锰矿石百余吨，最高年产达3万t，仅1916～1927年的12年间，运销日本八幡制铁所的锰矿石就达14.3万t（矿石品位不低于45%）。

1949年以前全国曾开采过锰矿的地区有：湖北、湖南、广西、广东、江苏、江西、福建、贵州、河北和辽宁。据不完全统计，从1912年到1945年的33年间，我国共开采锰矿石140万t（表3.3.5），年均产量4.2万t，最高年产7.43万t（1927年），主要集中于桂、湘、赣、辽、粤、苏6个省（区），合计135.8万t，约占全国总产量的96.8%，其中又以桂、湘两地为最多，占全国总产量的65.4%。

工业应用水锰矿是重要的锰矿石矿物。在现代工业中，水锰矿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%，主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，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，水锰矿在国民经济中具有十分重要的战略地位。3

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学