[科普中国]-软锰矿

简介

软锰矿，成分二氧化锰，是一种常见的锰矿物。软锰矿含锰为63.19%，是重要的锰矿石。软锰矿非常软，它的颜色为浅灰到黑，具有金属光泽。软锰矿一般为块状或肾状或土状，有时具有放射纤维状形态。有趣的是有些软锰矿还呈现出一种树枝状附于岩石面上，人称假化石。软锰矿是其他锰矿石变成的，在沼泽、湖海等形成的沉积物中也可以形成软锰矿。

物化性质软锰矿是主要含锰矿物之一,常与硬锰矿共生。斜方晶系，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。

基本信息二氧化锰是不成盐氧化物。氧化性, 和浓HCl 作用以制取氯气: MnO 2 +4HCl=MnCl 2 +C1 2 +2H 2 O 。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。

化学资料化学式：MnO 2 ；分子质量：86.94

性状：黑色无定形粉末，或黑色斜方晶体

沸点：535 °C 分解

熔点：390 °C

相对密度：5.026 （水=1 ）

溶解性：不溶于水、硝酸、冷硫酸，溶于冷盐酸而产生氯

危险性：强氧化剂，本身不燃烧，但助燃，不要和易燃物放置一起

毒性：急性毒性、慢性中毒、诱变性、致癌性、致畸性。

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。氧化性，和浓HCl作用以制取氯气：MnO2+4HCl=MnCl2+C12+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。二氧化锰与熔融苛性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、Fe2O3、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。

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SO2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。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SO2在水溶液中具有较强的还原性，从它们的标准电极电位可以看出，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/mol，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。实验条件及方法

1.实验原料

烟气：利用SO2钢瓶气和空压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，试验结果：SO2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1。