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锰矿概述及应用介绍  

2012-04-15 13:12:19|  分类: 冶金知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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锰矿概述及应用介绍 

锰矿概述及应用介绍 - 张佩辰 - 张佩辰之家

 

 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。
       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。
      (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。
       锰矿产品包括冶金锰矿、碳酸锰矿粉、化工用二氧化锰矿粉和电池用二氧化锰矿粉等。使用锰矿产品的冶金部门、轻工部门和化工部门根据不同的用途对锰矿产品有不同的质量要求。
     (一)冶金工业对锰矿石的质量要求
    用于炼钢生铁、含锰生铁、镜铁的矿石,铁含量不受限制,矿石中锰和铁的总含量最好能达到40%~50%。
在冶炼各种牌号的锰系合金中,对矿石的含锰量和锰铁比值有一定的要求。冶炼中、低碳锰铁,矿石含锰量36%~40%,锰铁比6~8.5,磷锰比0.002~0.0036;冶炼碳素锰铁,矿石含锰量33%~40%,锰铁比3.8~7.8,磷锰比0.002~0.005;冶炼锰硅合金,矿石含锰量29%~35%,锰铁比3.3~7.5,磷锰比0.0016~0.0048;高炉锰铁,矿石含锰量30%,锰铁比2~7,磷锰比0.005。
一级品一般用于电炉生产中、低碳锰铁。二级品一般用于电炉生产碳素锰铁或锰硅合金,但二级品配富锰渣可用以生产中、低碳锰铁。三级品配富锰渣可用于电炉碳素锰铁和锰硅合金的生产。三四级品用于高炉锰铁冶炼,但四级品需配优质矿石或富锰渣。二三级品还可用于平炉或转炉炼钢的添加剂。五级品作炼铁配料。四五级品还可用于富锰渣的生产,锰硅合金的生产多配用富锰渣进行冶炼。
   (二)化工及轻工部门对锰矿石的质量要求
    化学工业上主要用锰矿石制取二氧化锰、硫酸锰、高锰酸钾,其次用于制取碳酸锰、硝酸锰和氯化锰等。化工级二氧化锰矿粉要求MnO2含量大于50%(表3.3.3),制硫酸锰时,Fe≤3%、Al2O3≤3%、CaO≤0.5%、MgO≤0.1%;制高锰酸钾时,Fe≤5%、SiO2≤5%、Al2O3≤4%。
天然二氧化锰是制造干电池的原料,要求MnO2含量越高越好。对Ni、Cu、CO、Pb等有害元素一般厂定标准为:Cu<0.01%、Ni<0.03%、Co<0.02%、Pb<0.02%。矿粉的粒度要小于0.12mm。
锰矿物的利用历史十分悠久,据文献记载,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,据所见资料,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%)。
据查阅资料表明,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,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%。
    锰矿资源
    截至1996年底,我国陆地已查明锰矿区213处,保有锰矿石储量5.66亿t,其中A+B+C级占40%,为2.27亿t。如按矿石平均含锰21%计算,保有锰金属储量1.19亿t,其中A+B+C级0.48亿t。
据美国矿业局《Mineral Commodity Summaries》1996年的资料,世界锰矿储量为6.8亿t(锰金属量,下同)、储量基础50亿t。其中南非居首位,储量基础40亿t;往下依次是乌克兰,5.2亿t;加蓬,1.5亿t;澳大利亚,0.72亿t;巴西,0.56亿t;格鲁吉亚,0.49亿t;印度,0.36亿t。如以中国的A+B+C级储量和国外的储量基础相比,中国居于格鲁吉亚之后,印度之前,大约排在第6位。
40多年来,我国保有锰矿储量增长了近6倍,从1955年的9437万t增加到了1996年的5.66亿t。
    我国锰矿石资源总量,据1987年中国地质科学研究院区划室预测为27亿t。
    需要指出的是,世界洋底锰结核的资源非常丰富。据估计,整个大洋的锰结核资源约有3万亿t,其中太平洋约有1.7万亿t。锰结核不仅含锰,而且含丰富的铜、钴、镍T。大洋底锰结核中锰、铜、钴、镍的储量是陆上相应储量的几十到几千倍。
    我国70年代末开始对洋底锰结核进行调查,到1989年底,“向阳红16号”经过多个航次在太平洋约150万km2的国际海域1137个测站采样2000多次,采得多金属结核样品2t多。1989年,经国家矿产储量管理局审定,以矿块平均丰度、品位、海底地形坡度等指标,圈出30.1万km2的远景区。区内含有干结核167272万t,其中含铜1505万t、镍1773万t、钴401万t、锰45163万t。1991年2月28日,联合国第9届海底筹委会根据我国申请,将其中15万km2留给中国作为开辟区,从而使我国有了海底锰结核探采权。1994年5月,我国“海洋4号”船再赴太平洋开展锰结核勘查,以进一步查明“开发区”结核的地质储量,为圈定富集区作出评价。
    我国现已查明的213个锰矿区、5.66亿t保有储量分布于全国21个省、市、自治区,其中以广西和湖南最为重要,保有储量分别为2.15亿t和1.03亿t,占全国总保有储量的38%和18%。其次是贵州(0.74亿t)、云南(0.48亿t)、四川(0.27亿t)、辽宁(0.39亿t)、湖北(0.14亿t)和陕西(0.13亿t),这6个省区储量合计2.15亿t,占全国总保有储量的38%。
    我国锰矿储量比较集中的地区有8个:
    (1)桂西南地区 该区包括大新、靖西、天等、德保、扶绥等县,有大、中、小型锰矿区12处,保有锰矿储量1.77亿t,占全国总储量的31.3%。其中大型锰矿2个,即大新下雷和靖西湖润锰矿,储量分别有1.28亿t和0.23亿t。
    (2)湘、黔、川三角地区 该区包括湖南花垣、贵州松桃、四川秀山等区。有大、中、小型锰矿区9处,保有锰矿储量0.77亿t,占全国总储量的13.7%。其中大型锰矿1处,即湖南花垣民采锰矿,储量0.28亿t。
    (3)贵州遵义地区 该区包括遵义市和遵义县。有大、中、小型锰矿区8处,保有锰矿储量0.41亿t。其中大型锰矿1个,即遵义铜锣井锰矿,储量0.32亿t。
    (4)辽宁朝阳地区 该区有大、中型锰矿区2处,保有锰矿储量近0.40亿t。大型锰矿1处,即朝阳瓦房子锰矿,储量0.33万t。
(5)滇东南地区 该区包括砚山、文山、建水、石屏、蒙自、开远和个旧等县(市)。有中、小型锰矿区12处,保有锰矿储量0.40亿t,其中主要锰矿有:建水白显,锰矿储量694万t;砚山斗南,锰矿储量1303万t。
    (6)湘中地区该区 包括宁乡、益阳、湘潭、湘乡、邵阳、邵东、新邵、桃江、涟源县(市)。有中小型锰矿区18处,保有锰矿储量3045万t,其中主要锰矿区有:湘潭锰矿,储量996万t;桃江响涛园锰矿,储量952万t;宁乡棠甘山锰矿,储量433万t。
    (7)湖南永州-道县地区该区主要有永州东湘桥和道县后江桥两个锰矿。前者为中型锰矿,储量431万t;后者为一大型铁锰多金属矿,储量为2935万t。
    (8)陕西汉中—大巴山地区 该区包括陕西的汉中、西乡、紫阳、宁强、镇巴和四川的城口等县(市),有中、小型锰矿区7处,保有锰矿储量2402万t。主要锰矿有:汉中天台山锰矿,储量813万t;宁强黎家营锰矿,储量220万t;城口高燕锰矿,储量1085万t。
以上8个地区合计保有锰矿储量4.63亿t,占全国总保有储量的82%,是我国当前和今后锰矿业的重要原料基地。
纵观我国锰矿类型、资源分布、地质特征,以及技术经济条件,有如下几个特点:
    1.锰矿资源分布不平衡
    虽然我国有21个省、市、自治区查明有锰矿,但大多分布在南方地区,尤以广西和湖南两省、区为最多,占全国锰矿储量的56%,因而在锰矿资源开采方面形成了以广西和湖南为主的格局。
    2.矿床规模多为中、小型
    我国213处锰矿区中,大型只有7处,其余均为中、小型矿床,这就难以充分利用现代化工业技术进行开采,历年来,80%以上锰矿产量来自地方中、小矿山及民采矿山。
    3.矿石质量较差,且以贫矿为主
我国锰矿储量中,富锰矿(氧化锰矿含锰大于30%、碳酸锰矿含锰大于25%)储量只占6.4%,而且有部分富锰矿石在利用时仍需要工业加工。贫锰矿储量占全国总储量的93.6%。由于锰矿石品位低、含杂质高、粒度细,技术加工性能不理想。
    4.矿石物质组分复杂
高磷、高铁锰矿石,以及含有伴(共)生金属和其他杂质的锰矿石,在我国锰矿储量中占有很大的比例,如南方震旦纪“湘潭式”锰矿约有1亿t以上的储量属于高磷难用锰矿。
    5.矿石结构复杂、粒度细
经对我国锰矿主要产区湖南、广西、贵州、福建、云南的一些锰矿进行工艺矿物学研究,结果表明,绝大多数锰矿床属细粒或微细粒嵌布,从而增加了选别难度。
    6.矿床多属沉积或沉积变质型,开采条件复杂
我国近80%的锰矿属于沉积或沉积变质型,这类矿床分布面广,矿体呈多层薄层状、缓倾斜、埋藏深,需要进行地下开采,开采技术条件差。适合露天开采的储量只占全国总储量的6%。
    锰矿资源开发阶段
    锰矿资源地质特征
    从大地构造上看,我国锰矿绝大多数产于地台区,如中南和西南地区的锰矿位于在扬子地台边缘、华南褶皱区,以及华北地台区,只有少数产在地槽中,如产在祁连山和天山的锰矿。
    从成矿古地理环境上看,我国锰矿的成矿环境主要是浅海环境,其次是陆缘滨海与湖环境。
    据统计,我国锰矿床,除志留纪、白垩纪、侏罗纪和第三纪外,从前寒武纪到第四纪各个时代均有产出。其中以前寒武纪和泥盆纪的锰矿储量为最多,分别占全国总储量的32.0%和30%,其次是,第四纪占11.9%、二叠纪占9.5%、三叠纪占8.9%、石炭纪占3.7%、奥陶纪占1.9%、寒武纪占1.6%。
    (1)前寒武纪 主要是震旦纪锰矿,分布于湘、黔、川、鄂、辽、陕等地,矿床规模一般为大、中型。代表矿床有湖南的花垣民乐、湘潭;贵州的松桃大塘坡;四川的秀山笔架山和辽宁瓦房子等等。
    (2)寒武纪 矿床赋存于含磷锰的碎屑-碳酸盐岩中,属磷锰共生矿床,规模为中、小型,代表矿床有陕西汉中天台山锰矿。
    (3)奥陶纪 锰矿分布于四川、湖南等地,一般为中、小型,以富锰矿和低杂质锰矿为主,矿石质量较好。代表矿床有湖南桃江响涛园和四川汉源轿顶山等锰矿。
    (4)泥盆纪 锰矿分布于广西、湖南和广东等地,矿床一般为大、中型。我国储量超过亿吨的最大锰矿床——广西大新下雷锰矿就是这个时代的,其含矿层分布广,资源潜力大。
    (5)石炭纪 锰矿分布于广西、江西、新疆、湖北、福建。规模为中、小型,代表矿床有广西龙头和江西花亭。
    (6)二叠纪 锰矿分布于贵州、湖南、云南等地,规模一般为中、小型,个别大型,如贵州遵义锰矿(包括铜锣井、沙坝、长沟、黄土坎等矿段)储量就在3000万t以上,是重要锰矿原料基地之一。
    (7)三叠纪 锰矿主要分布于云南、四川等地,规模多属中型,矿石质量较佳,以富锰矿和低杂质锰矿为主。代表矿床有云南的建水、斗南、鹤庆等矿床。
    (8)第四纪 主要为地表风化型矿床,分布于广西、广东、湖南、福建等地,规模多为中、小型。代表矿床有广西平乐、荔浦和湖南永州东湘桥等锰矿
锰矿地质勘查工作,与铁矿一样,分为普查、详查和勘探3个阶段,采用不同比例尺地质调查和地质勘探手段,由表及里,由浅入深地完成勘查任务。
   (1)地质普查 这是寻找、发现锰矿并做出初步评价的工作阶段。在有锰矿形成的远景区内,进一步开展1/5万或1/1万比例尺地质调查,以便确定锰矿的存在和初步规模。对已发现的矿点或矿层进行普查工作,查明是否有进一步工作的价值,提交普查报告,一般探求D+E级储量,为是否进行详查阶段工作提供依据。在普查阶段中,要基本查明矿田构造、含矿地层分布,正确划分含锰地层和分析锰矿形成的岩相、古地理条件,研究矿区构造、锰矿露头、追索锰矿的分布和延伸,了解氧化锰矿与原生锰矿的关系,分析锰矿远景。在岩矿物性条件具备时,可以开展地球物理探矿工作,有的地区也可以开展地球化学探矿工作。在确认最有希望的含锰地段,进行重点研究,布置少量槽、井探等地表探矿工程以揭露矿体,或用稀疏的钻探工程探索矿体深部延深,初步确定锰矿体的形态、产状、分布、矿石的质量与数量。
    (2)地质详查 目的和任务是对经过普查阶段工作证实具有进一步工作价值的矿床,做出是否具有工业价值的评价,提交详查报告,一般探求C+D级储量,其中C级储量要达到10%~20%,为是否进行勘探阶段工作提供依据,并可提供矿山总体规划和矿山项目建议书使用。要求应用地质方法和探矿工程手段,较详细地查明锰矿区构造、矿体分布范围、矿体产状和形态、矿石质量、数量和工业利用的可能性。一般用一定密度的探矿工程控制矿体的空间变化,并需填绘1/5千或更大比例尺的地质图,开展相应的地质综合研究。同时,初步开展矿床经济技术评价,根据工业利用特点,确定合理的工业指标,开展锰矿加工技术试验、水文地质和工程地质研究、矿山开采技术条件研究等。总之,有关矿石质量,矿床开采利用的经济意义等问题,在详查阶段得出基本评价结论。对我国许多中、小型锰矿床来说,详查阶段工作成果可作为矿山建设设计和开采的依据。
    (3)地质勘探 目的和任务是对经过详查阶段工作证实具有重要工业价值,并拟近期开采利用的矿床进行勘探,按全国矿产储量委员会制定的有关规范探求各级储量,提交勘探报告,作为矿山建设可行性研究和设计的依据。在勘探阶段要更详细地查明矿体的形状、产状、分布范围、延深,以了解矿体变化规律,对矿田构造及其规律,矿石质量、品位变化、结构构造、伴生组分和共生组分,有害元素及其对矿石质量的影响,矿石在大规模工业利用中的价值均需作详细研究,进一步开展锰矿石加工技术试验,确定合理选矿方法和工艺流程,进行工业和半工业试验;还需进一步查明矿区水文地质条件和工程地质条件,矿山开采技术条件;对矿床未来的工业开发利用经济价值,经济效益和社会效益,矿床开采时的资源效益、生态平衡和环境保护等提出正确评估。勘探范围内B+C级储量应>70%,其中B级应占有10%~20%,并分布于首采地段。
锰矿地质勘查的不同阶段,是根据矿床的工业经济意义和工业部门的要求不断深入开展的。我国锰矿资源特点是以中、小型锰矿为主,有许多矿床只要经过详查即可开发利用,不必再深入开展详细地质勘探工作。对于一些大型矿区(床),可以根据生产建设规划的要求划分为不同矿段,分期进行详查和勘探,无需同时进行全面的勘探工作。我国锰矿资源类型复杂,在锰矿普查、详查和勘探中,始终贯穿着根据矿石工业利用的可能性来开展工作,必须由工业部门确定矿石工业指标,包括矿石品位、有害杂质含量、矿石可采厚度和夹石剔除厚度、工业利用方法等。最终地质报告依据《锰矿地质勘探规范》和工业部门提出的具体要求编制。
    (一)勘探类型和工程网度
    我国现行的勘查规范依据锰矿的展布面积、稳定程度、构造复杂程度三要素把我国锰矿床划分成4个勘探类型:
Ⅰ类型,锰矿展布面积大、矿层稳定、地质构造简单,例如铜锣井和民乐锰矿;
Ⅱ类型,锰矿展布面积大、构造简单,但矿层不够稳定,或者矿层稳定构造简单,但矿层展布面积中等,例如湘潭、斗南(Ⅰ矿段)和龙头锰矿;
Ⅲ类型,锰矿层展布面积中等、矿层稳定,但后期地质构造复杂,例如瓦房子锰矿和八一锰矿;
Ⅳ类型,锰矿体小而不稳定,或者小而构造复杂,大多数是热液型和风化堆积型锰矿床,例如玛瑙山和广西等地某些小型堆积锰矿。锰矿地质勘探要使用大量的探矿工程,工程间距按上述类型划分来确定。
    《锰矿地质勘探规范》使锰矿地质勘查活动有章可循,促进了锰矿地质勘查工作的发展。但是《锰矿地质勘探规范》中的勘探类型难以量化,地质工作者仍需灵活地运用这些原则。例如下雷锰矿的北、中和南几个矿区根据矿体埋藏情况不同而确定不同的勘探类型,布置探矿工程间距也有所不同;龙头、东平和土湖锰矿区定为Ⅱ类型,采用200m×200m网度求C级储量;荔浦、平乐锰矿区定为Ⅲ类型锰矿;采用100m×100m求C级储量等。在地质勘探中遵循先普查、后勘探,先地表、后地下,先疏后密的原则,正确划分地质勘探类型和合理使用工程网度,有的需综合评价和推广探采结合的经验,以正确、合理使用勘探资金和缩短勘探周期。
    锰矿地质勘查的目的,最终是要提交能为工业部门所利用和矿山设计用的地质勘探报告,获得符合工业技术经济要求的锰矿石储量。要按照锰矿勘探研究程度和工程控制程度,探求不同级别的矿石储量。通常B级储量要求详细地控制矿体形状、产状和空间位置,查明构造以及矿石工业类型、品级种类和变化规律,通常分布在矿体的浅部或首先开采地段,储量比例的多少按照勘探类型和矿床规模的大小而确定,一般大、中型矿B级应占勘探区储量的10%~20%;C级储量也是矿山建设设计的重要依据,要求达到基本控制矿体形状、产状和空间位置,了解构造基本情况、矿石质量及其变化规律,在每个勘查阶段都要按比例探求相应级别的矿石储量,在大中型锰矿勘探范围,要求探明B+C级储量占70%以上;D级储量,要求对矿体形状、产状和分布范围大体控制,地质构造基本清楚,矿石工业类型和品级也已确定,可以作为矿山建设远景规划或进一步勘探的依据。在小型锰矿的普查或详查阶段,D级储量可达50%左右。对于复杂类型的小锰矿,对储量级别不作具体要求,只能进行边采边探。
1982年地质矿产部和冶金工业部联合颁发的“锰矿地质普查勘探规范(试行)”中,把我国锰矿划分为4个类型:海相沉积类型锰矿床、沉积变质类型锰矿床、层控铅锌铁锰矿床和风化类型锰矿床。
    (一)海相沉积类型锰矿床
    这是我国最重要的锰矿类型,其保有锰矿石储量占全国总储量的70.35%。赋存的层位有:前寒武系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系。按含矿岩系及锰矿层的特征,将此类锰矿分为5个亚类:
    1.产于硅质岩、泥质灰岩和硅质灰岩中的碳酸锰矿床
含矿岩系以富含硅质、泥质,并出现硅质岩段或不纯碳酸盐岩夹层为特征;含矿岩系的周围为同期沉积的纯碳酸盐相区。锰矿层主要产于含矿岩系的泥质、硅质灰岩段内。纯碳酸盐相较少出现锰矿。矿体呈层状、似层状或扁豆状,有1~4层矿。矿层长数千米,宽千余米,厚一至数米。矿石类型主要为碳酸锰类型,可细分为菱锰矿型、钙菱锰矿-锰方解石型、锰方解石型。有的局部出现硅酸盐-菱锰矿型。未见原生氧化锰类型。脉石矿物主要有石英、玉髓、方解石等。多属于酸性矿石。常见矿石具灰泥结构,结核状、豆状、微层状构造。矿层浅部发育有次生氧化带,主要为隐钾锰矿、硬锰矿-软锰矿型矿石。矿床规模多属大型或中型。典型矿床有广西下雷、龙头等。
    2.产于黑色页岩中的碳酸锰矿床
多分布于地台边缘的长期拗陷区,属近海浅水半封闭的海湾或滞流盆地环境。含矿岩系或含矿岩段为黑色含碳质页岩、粘土岩夹灰岩、白云岩层或透镜体。有时夹劣质煤或鸡窝状石煤,富含微粒状的黄铁矿。含矿岩系具水平层理或线理。矿体呈层状、似层状、扁豆状或透镜状。有一至数层矿。矿体长一千至数千米,宽一百至数百米,厚一至数米。矿石类型为碳酸锰型,未见原生氧化锰类型。最常见的是菱锰矿型,次为钙菱锰矿-锰方解石型、锰方解石型;少数矿石中出现少量锰菱铁矿、黑锰矿、黑镁铁锰矿、方锰矿、硫锰矿等矿物。脉石矿物主要为石英、方解石及粘土矿物,常伴生星散状黄铁矿。矿石结构主要有泥晶结构、球粒结构及少量鲕状结构;球粒在一些矿区鉴定为蓝绿藻。矿石构造有块状、条带状构造。近地表不同程度地发育有次生氧化带,由隐钾锰矿-恩苏塔矿型或恩苏塔矿-隐钾锰矿型矿石组成。含锰20%~27%。矿床规模以大、中型居多,也有小型矿床。这是我国最重要的锰矿类型之一。典型矿床有湖南湘潭、民乐,贵州大塘坡,四川高燕等。
    3.产于细碎屑岩中的氧化锰、碳酸锰矿床
一般形成于古陆边缘的浅海沉积环境。含矿岩系为杂色粉砂质页岩或粉砂岩,常夹有泥质灰岩、灰岩。并见水平层理和少量交错纹理。矿层通常产于小旋回从碎屑岩到碳酸盐岩的过渡带中。矿体常呈透镜状,可有数层矿。原生矿石有氧化锰类型和碳酸锰类型。前者主要为水锰矿型矿石,后者有菱锰矿型和钙菱锰矿-锰方解石型矿石。有的矿区主要为褐锰矿或水锰矿与锰的碳酸盐矿物组成的混合类型矿石。脉石矿物有的以石英、玉髓为主,有的以方解石为主。有的属酸性矿石,有的属自熔性或碱性矿石。矿石具有细粒集合体及鲕状、球状结构;主要构造为条带状或块状构造。近地表发育有程度不等的氧化矿石,主要为软锰矿-硬锰矿型。典型矿床有辽宁西部的瓦房子和云南东南部的斗南等。矿床规模一般为大、中型。
    4.产于白云岩、白云质灰岩中的氧化锰、碳酸锰矿床
含矿岩系为白云岩、粉砂质白云岩、白云质灰岩。矿层底板之白云岩具有涟浪、缓斜层理、水下滑动等构造,或含鲕粒。如云南白显锰矿床是赋存于中三叠统法郎组海相沉积的氧化-碳酸锰矿。含矿岩系由碳酸盐岩组成。矿体呈层状、似层状。主要矿物成分有黑锰矿、褐锰矿、软锰矿、硬锰矿、水锰矿、菱锰矿和锰方解石等。矿石具粒状、晶簇结构,花斑状带状构造。矿床规模属于中型。
    5.产于火山沉积岩系中的氧化锰、碳酸锰矿床
含矿岩系属于火山喷发期后或火山喷发间歇期的正常海相沉积碎屑岩与碳酸盐岩。矿层产于碎屑岩中,或碎屑岩向碳酸盐岩过渡的部位。火山喷发岩属于中性-基性,沉积碎屑岩中含有火山物质。矿层中常出现碧玉条带或团块。矿石结构有晶粒状、球粒状。矿石构造有块状、条带状和网脉状。矿体呈层状、似层状,厚数米,长可达千米,矿床规模属于中型。典型矿床有新疆莫托沙拉等。
    (二)沉积变质类型锰矿床
     该类锰矿床原系沉积矿床,后来经受了区域变质或接触变质作用,矿石矿物成分有了显著的改变。矿体的形成、产状与沉积锰矿层没有明显的差别。围岩的变质程度多属于轻变质。此类矿床储量占全国总储量的7.85%。根据矿物成分等可分为两个亚类:
    1.产于热变质或区域变质岩系中的氧化锰矿床
这类矿床多系上述某些海相沉积矿床经受变质作用而成。矿石具变晶或变鲕状结构,条带状构造。主要矿石类型有菱锰矿-褐锰矿型、褐锰矿-黑锰矿型,并常有锰的硅酸盐出现。脉石矿物除石英和方解石外,还出现少量钠长石—奥长石、闪石类、辉石、石榴子石和云母等。围岩多属于千枚岩和绿片岩类。矿床规模属于中—小型。典型矿床有陕西黎家营锰矿。
    2.产于热变质或区域变质岩系中的硫锰矿、碳酸锰矿床
这类矿床主要是前述海相沉积锰矿床,经受接触变质或其他变质作用,变成硫锰矿-菱锰矿或硫锰矿-锰白云石。可出现少量锰的硅酸盐矿物。矿石具有变晶结构、球粒状结构,多具条带状构造。脉石矿物除石英、方解石、白云石外,可出现少量硅酸盐矿物。围岩为板岩或绿片岩类岩石。典型矿床有湖南棠甘山、陕西天台山等。矿床规模属于中型。
    (三)层控铅锌铁锰类型锰矿床
这类锰矿床中常伴生有多种有用元素可供综合利用,但其储量所占的比例不大,仅5.59%。矿床常产于比较固定的层位,并有明显的后期改造作用。例如,产于湖南、广东地区中泥盆统的棋梓桥组、上泥盆统的佘田桥组或天子岭组中的锰矿;福建、安徽的中、下石炭统分界处的锰矿等。矿体多呈透镜状,其产状与围岩近似一致,但并非完全整合。矿体的分支复合、膨胀收缩现象显著,并常有切穿围岩层理的现象。常见的围岩蚀变有白云石化、铁锰碳酸盐化等。原生矿石有方铅矿-菱锰矿、硫锰矿-磁铁矿型和闪锌矿-锰菱铁矿型。矿石具粒状、球粒状结构,块状、浸染状、细脉状构造。矿体次生氧化后,锰质显著富集,有软锰矿-硬锰矿型锰矿石和软锰矿、硬锰矿-褐铁矿型铁锰矿石。矿床规模大、中、小型都有,但多数为中、小型。典型矿床有湖南的后江桥、玛瑙山等。此类锰矿近年有所发展,储量有增加的趋势。
   (四)风化类型锰矿床
    这类锰矿床在各类锰矿储量中所占比例仅次于海相沉积锰矿床,为14.15%,居第二位。矿体埋藏浅,容易开采,已被广泛地开发利用。就其主要成矿条件而言,它是各种原生锰矿床或含锰岩系的锰质,在湿热气候、有利的构造、岩性及丘陵地貌等条件下,经风化、淋滤、富集而形成。按照矿床的地质特征,这类锰矿床可以分为4个亚类:
    1.沉积含锰岩层的锰帽型矿床
    各地质时代的原生沉积含锰岩层,经次生富集而形成的有工业价值的矿床。主要成矿时代为第四纪。矿体保持原来含锰岩层的产状,沿走向延续较长;沿倾向延深受氧化带发育深度控制,可由几米到80多m,个别达150m。当含锰岩层产状平缓,并大面积赋存于氧化带内时,矿体可有很大延展,矿体呈似层状或透镜状。矿石由各种次生锰的氧化物、氢氧化物等组成,主要有硬锰矿、软锰矿、偏锰酸矿、水锰矿等。矿石含Mn 20%~40%,Fe 30%~10%。矿石多具次生结构和构造。矿床规模属于中、小型。典型矿床如广西东平,云南芦寨等。
    2.热液或层控锰矿形成的锰帽型矿床
    这类矿床通常产于某一地区层控锰矿或热液多金属锰矿的风化带中,矿体可呈透镜状、脉状或囊状。矿石由各种次生锰的氧化物和氢氧化物组成。常见矿物有铅硬锰矿、黑锌锰矿、水锌锰矿、黑银锰矿等,具有次生结构和构造。典型矿床有广东小带、江苏栖霞山、安徽塔山等。矿床规模多属中、小型。
    3.淋滤(积)锰矿床
    这类锰矿常产于含锰沉积层的构造破碎带、层间剥离带、裂隙和溶洞中。在地下水渗滤及运动过程中,锰质被溶解、迁移到适宜的部位聚积成矿。矿体呈似层状、脉状、透镜状或囊状。矿石主要由氧化锰、氢氧化锰类矿物组成。矿石具有胶状、网脉状、空洞状或土状构造。典型矿床如闽西南连城兰桥,广东新榕、汾水等。
    4.堆积锰矿床
    这类矿床是由含锰岩层或锰矿层经次生氧化富集、破碎,并经短距离搬运、堆积而成。矿石由各种锰的次生氧化物、氢氧化物组成,呈角砾状、次角砾状、豆粒状聚积于松散的砂质土壤之中。矿体呈层状、似层状,产状与地面坡度基本一致,并受含锰层的出露情况和地貌形态控制。典型矿床如广西思荣、凤凰、木圭、平乐,湖南东湘桥等。矿床规模属于中、小型。
    我国锰矿开拓方法有:露天开采、露天水力开采和地下开采三种。
   (一)露天开采
    目前,风化堆积型氧化锰矿大部分是露天开采,其开采量占全国开采量的60%以上。主要矿山有湖南玛瑙山锰矿;广西下雷(浅部)、木圭、土湖锰矿;云南建水、斗南(浅部)锰矿;福建连城锰矿;广东小带、新榕锰矿等等。这些矿山生产流程基本相同,但装备水平相差甚大,重点矿山装备水平较高,如下雷锰矿采、装、运全部实现机械化生产,打眼采用潜孔钻穿孔,柴油铲铲装,汽车运输矿岩。但大多数地方中小矿山采、装、运还处于半机械化或土法生产,手工操作。
    (二)露天水力开采
     露天水力开采虽属露天开采范畴,但差别较大。该方法始于1963年投产的广西八一锰矿。随后在广西平乐、荔浦锰矿和湖南东湘桥、半边月等锰矿推广应用。当前露天水力开采量约占全国锰矿开采量的10%左右。
露天水力开采的基本特征是:利用水头压力和同一水流依次完成冲采、运输、洗选和尾矿排放等连续性生产工艺。因此,它适用于水源充足的风化型锰矿床。
据1995年《中国锰矿志》记载,湖南东湘桥、半边月和广西平乐二塘、荔浦太平等锰矿或采区,在其下部有一种粘性大、塑性很强的胶质粘土层,无论用水枪还是其他机械都难以回采。由长沙黑色冶金矿山设计院和东湘桥锰矿共同试验采用“爆破风化预先松动水采法”获得成功。经多年的生产实践,取得了较好的技术经济效果。该法包括穿孔、爆破、风化、水化和冲采5个步骤:首先采用冲击钻穿孔,孔深一般1.5~2.5m,炮孔呈梅花形布置,然后装药爆破,爆堆隆起,再自然风化即风吹、日晒3~6d后,在爆堆上均匀喷洒适量水,矿土便开始分离,再过1~2d即可冲采。
    东湘桥锰矿松动与未经松动的生产数据对比表明,其经济技术指标有明显的改善。
    露天水力开采具有工艺简单、采矿效率高,劳动条件好,基建投资省等优点,适合于具有一定坡度和水源充足的矿山采用。其缺点是剥离和水采洗矿,造成大量的尾泥浆,需占用面积大的尾泥库,同时水、电消耗多,只能因地制宜。
   (三)地下开采
目前,锰矿地下开采的采矿量约占全国采矿量的30%左右。地下开采的矿山主要有湖南湘潭、响涛园、棠甘山;贵州遵义、松桃;陕西黎家营;广西龙头;辽宁瓦房子等锰矿。
    1.矿床开拓方法
    目前,多为平硐和斜井开拓。也有采用平硐与斜井联合开拓,如遵义、瓦房子和响涛园三期矿区。
    2.采矿方法
    目前已采用的采矿方法有空场法、充填法和崩落法3大类。
   (1)空场法 我国地下开采的锰矿山应用比较广泛,主要有遵义、龙头、花垣、屈家山、黎家营、斗南、鹤庆、松桃等矿山。在统计的15个矿山中有9个矿山采用空场法,占60%。应用空场法的矿山,根据矿体赋存条件不同,分别采用全面采矿法、房柱采矿法和留矿采矿法。
   (2)崩落法 包括壁式崩落采矿法、分层崩落采矿法和分段崩落采矿法。采用此类采矿方法的矿山主要有湘潭锰矿一期矿区、团溪、汉源锰矿等。
   (3)充填法 包括水砂充填采矿法和削壁充填采矿法。采用此类采矿方法的矿山有湘潭锰矿二期矿区、响涛园、棠甘山、瓦房子等锰矿。
    3.地下开采的装备
    我国地下开采锰矿装备水平是较低的,一般是气腿支架、轻便凿岩机打眼,采场运搬以手推车为主,也有一部分地下矿采用电耙。溜井振动放矿有所推广应用,平巷运输多为3~7t架线式电机车。凿岩台车及溜井掘进的吊罐等尚未获得使用,故地下开采锰矿的生产率低。(一)广西大新下雷锰矿床
位于广西大新县下雷乡。发现于1958年,是我国目前最大的锰矿,也是国内放电锰矿石的最大产区。1996年底保有锰矿石储量12824万t。矿区东西长6000m,南北宽2500m,面积约15km2(图3.3.2)。
    图3.3.2下雷锰矿区地质略图①
    C1.下石炭统;D3.上泥盆统(榴江组、五指山组含锰层);D2d.中泥盆统东岗岭组灰岩;βμ.辉绿岩体;1.背斜轴;2.向斜轴;3.倾没方向;4.倒转背斜;5.倒转向斜;6.断层;7.地质剖面线;8.锰矿层及露头;9.钻孔;10.坑道;①据广西壮族自治区地质局第二地质队,1968
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    含锰层系赋存于上泥盆统五指山组硅灰岩、泥质灰岩中,属浅海沉积锰矿床。锰矿层出露于近东西走向、向西翘起的向斜构造两翼,共有上、中、下3层矿,厚度分别为1.24m、2.38m、1.75m。矿层产状与地层一致,向斜南翼矿层倾角一般70°,北翼一般约25°。主要矿石矿物有菱锰矿、钙菱锰矿、锰方解石、蔷薇辉石、锰铁叶蛇纹石、锰帘石、锰钾矿、硬锰矿、软锰矿、恩苏塔矿。碳酸锰矿石以微细粒结构为主,矿石的品位22%。氧化锰矿石以显微隐晶、微粒—细粒结构为主,矿石品位32%。
    (二)湖南湘潭锰矿床
    位于湖南省湘潭市。湘潭锰矿已有80多年的开采历史,目前仍是我国锰矿业重要基地。
    该锰矿属海相沉积类型矿床。赋存于震旦系下统莲沱组黑色页岩中,有上、中、下3个锰矿层(体)。下层为主矿体,呈层状、透镜状,走向长8800m,延深105~580m,厚0.3~5.3m,平均厚1.85m。矿体产状与地层一致(图3.3.3)。主矿体以菱锰矿、钙菱锰矿为主,矿石具鲕状、粒状结构,菱锰矿或钙菱锰矿的粒径0.004~0.13mm,矿石含:Mn22%,P 0.14%,TFe 2.3%,属高磷、低铁酸性贫矿石。
图3.3.3湘潭锰矿23号勘探线剖面图
    1.寒武系下统;Zb.震旦系上统陡山沱组;Zan.震旦系下统南沱组冰碛岩;Zal2.震旦系下统莲沱组页岩段;Zal1.震旦系下统莲沱组砂岩段;1.锰矿体;2.断层
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   (三)贵州遵义锰矿床
    遵义锰矿原称711矿(即铜锣井锰矿),位于贵州省遵义市南东铜锣井,是我国仅次于下雷锰矿的第二个大的锰矿区。矿区包括铜锣井、沙坝、长沟、黄土坎、石榴沟和深溪沟等矿段,东西长10000m,面积16km2。探明储量3635t,保有储量3233万t。全区平均含:Mn 20.4%,TFe 8.68%,P0.04%,S 5.5%,属高硫高铁低磷碳酸盐贫锰矿石。
锰矿体赋存于上二叠统龙潭组底部粘土岩中,属沉积类型锰矿,由龙潭组底部向上依次为沉积粘土岩—锰矿层—粘土层—碳质页岩—煤层—含锰灰岩,反映了湖-浅海的沉积环境。区内共有上、下两层矿,上层矿呈透镜状,极不稳定,无工业价值。下层矿为主矿层,呈似层状,走向长6200m,宽400~600m,厚0.53~6.7m,产状与地层一致,倾角变化大,通常浅部陡、深部缓,北西翼陡、南翼缓。
    (一)锰矿选矿
    我国锰矿绝大多数属于贫矿,必须进行选矿处理。但由于多数锰矿石属细粒或微细粒嵌布,并有相当数量的高磷矿、高铁矿和共(伴)生有益金属,因此给选矿加工带来很大难度。目前,常用的锰矿选矿方法为机械选(包括洗矿、筛分、重选、强磁选和浮选),以及火法富集、化学选矿法等。
    1.洗矿和筛分
    洗矿是利用水力冲洗或附加机械擦洗使矿石与泥质分离。常用设备有洗矿筛、圆筒洗矿机和槽式洗矿机。
洗矿作业常与筛分伴随,如在振动筛上直接冲水清洗或将洗矿机获得的矿砂(净矿)送振动筛筛分。筛分可作为独立作业,分出不同粒度和品位的产品供给不同用途使用。
    2.重选
    目前重选只用于选别结构简单、嵌布粒度较粗的锰矿石,特别适用于密度较大的氧化锰矿石。常用方法有重介质选矿、跳汰选矿和摇床选矿。
目前我国处理氧化锰矿的工艺流程,一般是将矿石破碎至6~0mm或10~0mm,然后进行分组,粗级别的进行跳汰,细级别的送摇床选。设备多为哈兹式往复型跳汰机和6-S型摇床。
    3.强磁选
    锰矿物属弱磁性矿物〔比磁化系数X=10×10-6~600×10-6cm3/g〕,在磁场强度Ho=800~1600kA/m(10000~20000oe)的强磁场磁选机中可以得到回收,一般能提高锰品位4%~10%。
由于磁选的操作简单,易于控制,适应性强,可用于各种锰矿石选别,近年来已在锰矿选矿中占主导地位。各种新型的粗、中、细粒强磁机陆续研制成功。目前,国内锰矿应用最普遍的是中粒强磁选机,粗粒和细粒强磁选机也逐渐得到应用,微细粒强磁选机尚处于试验阶段。
    4.重-磁选
    目前国内已新建和改建成的重-磁选厂有福建连城,广西龙头、靖西和下雷等锰矿。如连城锰矿重-磁选厂,主要处理淋滤型氧化锰矿石,采用AM-30型跳汰机处理30~3mm的洗净矿,可获得含锰40%以上的优质锰精矿,再经手选除杂后,可作为电池锰粉原料。跳汰尾矿和小于3mm洗净矿径磨至小于1m后,用强磁选机选别,锰精矿品位要提高24%~25%,达到36%~40%。
    5.强磁-浮选
    目前采用强磁-浮选工艺仅有遵义锰矿。该矿是以碳酸锰矿为主的低锰、低磷、高铁锰矿。
    据工业试验,磨矿流程采用棒磨-球磨阶段磨矿,设备规模均为φ2100mm×3000mm湿式磨矿机。强磁选采用shp-2000型强磁机,浮选机主要用CHF型充气式浮选机。经过多年生产的考验,性能良好,很适合于遵义锰选矿应用。强磁-浮选工艺流程试验成功并在生产中得到应用,标志着我国锰矿的深选已经向前迈进了一大步。
    6.火法富集
    锰矿石的火法富集,是处理高磷、高铁难选贫锰矿石一种分选方法,一般称为富锰渣法。其实质是利用锰、磷、铁的还原温度不同,在高炉或电炉中控制其温度进行选择性分离锰、磷、铁的一种高温分选方法。
    我国采用火法富集已有近40年的历史,1959年湖南邵阳资江铁厂在9.4m3小高炉上进行试验,并获得初步结果。随后,1962年上海铁合金厂和石景山钢铁厂分别在高炉冶炼出富锰渣。1975年湖南玛瑙山锰矿高炉不但炼出富锰渣,同时还在炉底回收了铅、银和生铁(俗称半钢),为综合利用提供依据。进入80年代以后,富锰渣生产得到迅速发展,先后在湖南、湖北、广东、广西、江西、辽宁、吉林等地都发展了富锰渣生产。
火法富集工艺简单、生产稳定,能有效地将矿石中的铁、磷分离出去,而获得富锰、低铁、低磷富锰渣,这种富锰渣一般含Mn35%~45%,Mn/Fe 12~38,P/Mn<0.002,是一种优质锰系合金原料,同时也是一般天然富锰矿很难同时达到上述3个指标的人造富矿。因此,火法富集对于我国高磷高铁低锰难选矿而言,是很有前途的一种选矿方法。
    7.化学选锰法
    锰的化学选矿很多,我国进行了大量研究工作,其中试验较多,较有发展前途的是:连二硫酸盐法、黑锰矿法和细菌浸锰法。目前尚未付诸工业生产。
    (二)锰矿粉造块
造块方法包括烧结、球团和压球3种工艺。目前,我国造块多采用烧结法。只是在锰精矿或粉矿很细,-200目在80%以上又不允许产品中含残碳时,则采用球团或压团。
    50年代初期,我国锰矿粉多采用烧结锅烧结和土法烧结。随着钢铁生产的发展,土法烧结不能适应要求,因而纷纷着手建设烧结机或其他高效的造块设备。1970年,我国第一台粉锰矿烧结机(18m2)在湘潭锰矿建成投产,1972年江西新余钢铁厂又建成2台24m2烧结机,1977年,我国第一台锰精矿球团设备80m2带式焙烧机在遵义锰矿建成投产。进入80年代,湘潭锰矿、八一锰矿、湘乡铁合金厂相继建成18~24m2烧结机多台,上海铁合金厂引进压球设备作为粉矿造块使用。
    造块技术的发展,给锰系合金的冶炼带来更大的经济效益。以江西新余钢铁厂为例,增加入炉熟料比和用冷烧矿取代热烧结矿,可使高炉冶炼技术指标大为改善。
    (三)锰矿石冶炼
锰矿石冶炼产品主要有高碳锰铁、中低碳锰铁、锰硅合金以及金属锰等,通称为锰质合金或锰系合金。
    高碳锰铁。我国主要采用高炉生产。50年代尚未形成专门厂家生产高炉锰铁(高碳锰铁),而是一些钢铁厂自炼自销,生产量很小。从1958年后,湘潭锰矿先后建起6.5m3、33m3高炉专炼锰铁,60年代以后,新余、阳泉、马钢三厂、重钢四厂等转产高炉锰铁,进入80年代,高炉锰铁发展更快。高炉锰铁产量由1981年的20万t增至1995年40万t。
电炉生产的产品包括碳素锰铁、中低碳锰铁、锰硅合金、金属锰四类。我国电炉生产最早的是吉林铁合金厂,于1956年建成投产,最大电炉容量为12500kVA;60年代初,湖南、遵义、上海等铁合金厂相继建成投产,这些厂都可生产碳素锰铁、中低碳锰铁和锰硅合金;遵义铁合金厂还用电硅热法生产金属锰。据冶金工业部1995年《全国铁合金主要技术经济指标》记载,1994年全国15家重点铁合金厂中有11家生产锰系合金产品。这些重点铁合金厂经过不断发展、扩大,为满足钢铁工业生产作出了重要贡献。
    80年代以来,地方中小型铁合金企业发展迅速。据资料统计,地方中小企业铁合金产量占全国比重由1980年的32.39%,上升到1989年的54.01%,到1996年已达69.85%,企业数已达1000家以上。这些中小企业大多数是采用1800kVA的小电炉,设备落后,产品质量比较差。
电炉锰铁与锰硅合金生产所用设备基本相同,都是采用矿热电炉,电炉变压器容量一般为1800~12500kVA。湖南、遵义铁合金厂分别从德国引进3000kVA和31500kVA锰硅电炉,现已投产。
    我国电炉高碳锰铁的生产,一般多采用熔剂法生产工艺。锰硅合金的生产,一般都采用有渣法生产工艺。
    中低碳锰铁的生产,主要有电炉法、吹氧法和摇包法3种。摇包法包括在摇包中直接生产中低碳锰铁和摇包-电炉法生产中低碳锰铁。摇包-电炉法工艺比较先进、生产稳定可靠、技术经济效果好,目前上海、遵义等铁合金厂都采用此法。
金属锰生产方法有火法冶炼和湿法冶炼。火法冶炼金属锰,我国始于1959年,由遵义铁合金厂首次用电硅热法试制成功,一直独家生产至今。生产工艺采用三步法,第一步用锰矿石炼成富锰渣;第二步用富锰渣炼制高硅硅锰合金,第三步用富锰渣为原料,高硅硅锰作还原剂及石灰作熔剂,即电硅热法制成金属锰。湿法冶炼主要是电解法,常称电解金属锰。我国于1956年由上海901厂建成第一家电解锰生产厂,到90年代初已有大小电解金属锰厂50余家,年总生产能力达4万余t。生产工艺流程大致分硫酸锰溶液制备、电解、后处理3个生产工序。后处理是电解完成后包括产品纯化、水洗、烘干、剥离、包装等系列操作。最终获得合格电解金属锰产品,含Mn99.70%~99.95%。

 
 
 

锰矿概述及应用介绍 - 张佩辰 - 张佩辰之家 

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