軟錳礦（英文：Pyrolusite），是最普通的錳礦物，也是提煉錳的重要的礦石礦物，化學(xué)成分為MnO2，晶體屬四方晶系金紅石型結(jié)構(gòu)的氧化物礦物，通常呈腎狀、結(jié)核病狀、塊狀或粉末狀集合體，其中呈樹(shù)枝狀似化石的形態(tài)長(zhǎng)于裂隙面的，俗稱假化石。
軟錳礦成分主要為二氧化錳，其中含錳63.19%，氧36.81%，尚含有氧化鐵、二氧化硅等混入物，并含有水。軟錳礦的光澤和硬度會(huì)因結(jié)晶的粗細(xì)和形態(tài)而產(chǎn)生變化，結(jié)晶好的會(huì)具有半金屬光澤，硬度也較高；而隱晶質(zhì)塊體和粉末，光澤較為暗淡，硬度低，且極易污手。
軟錳礦是重要的錳礦石，可用來(lái)提煉錳。軟錳礦可以與過(guò)氧化氫劇烈反應(yīng)，起泡并釋放出大量氧氣；可以和鹽酸緩慢生成氯氣，溶波逐漸呈淡綠色。
軟錳礦是重要的錳礦石，主要產(chǎn)自中國(guó)、俄羅斯、印度、南非共和國(guó)、法國(guó)、摩洛哥巴西和古巴等。
性質(zhì)
軟錳礦是主要含錳礦物之一，常與硬錳礦共生。正交晶系，晶體呈細(xì)柱狀或針狀；通常呈塊狀、粉末狀集合體。鋼灰至黑色，條痕藍(lán)黑至黑色，半金屬光澤。斷口不平坦。硬度隨形態(tài)和結(jié)晶程度而異，呈顯晶者為5～6，呈隱晶或塊狀集合體者降為1～2。密度4.7～5.0g/cm3。能污手、性脆。加過(guò)氧化氫劇烈起泡放出大量氧氣；緩慢溶于鹽酸放出氯氣，并使溶液呈淡綠色。軟錳礦主要由沉積作用形成。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
錳礦石按工業(yè)用途分為冶金錳礦石和化工錳礦石，后者為氧化錳礦中較純的軟錳礦。化工用二氧化錳礦粉質(zhì)量應(yīng)符合黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T5084—2005：錳礦粉含量以干礦品位計(jì)算，按含MnO2≥75%、70%、65%、60%、55%、50%、45%分別定為特級(jí)、一級(jí)至六級(jí)共七個(gè)品級(jí)。產(chǎn)品通過(guò)0.125mm目篩的篩下重量應(yīng)占總重量的95%以上，如果需方有不同要求以及對(duì)產(chǎn)品的雜質(zhì)成分及其含量要求，均由供需雙方議定。產(chǎn)品的濕存水以供方包裝時(shí)的檢驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)，應(yīng)不大于4%。濕存水以供方包裝時(shí)的檢驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。
簡(jiǎn)介
二氧化錳用于干電池、玻璃和陶瓷的著色劑、制錳等。化學(xué)式MnO?2?。黑色斜方晶體。天然存在的二氧化錳是軟錳礦。它是強(qiáng)氧化劑，不能與有機(jī)化合物或其他還原性物質(zhì)如硫、硫化物、磷化物等一起加熱或摩擦。二氧化錳可用于制造干電池和涂料；在搪瓷、玻璃釉藥、陶瓷等方面做黑色或紫色顏料；在橡膠工業(yè)中用作催化劑；加在含鐵玻璃中可去掉綠色；還可制錳化合物。
MnO2? 一種重要的無(wú)機(jī)鹽工業(yè)產(chǎn)品。黑色或灰黑色晶體或無(wú)定形粉末。不溶于水，高溫下與碳反應(yīng)生成金屬錳。是兩性物質(zhì)，具有良好的吸附性能和較強(qiáng)的氧化能力。
性質(zhì)結(jié)構(gòu)
MnO2分子質(zhì)量為86.94；黑色無(wú)定形粉末，或黑色斜方晶體；在535°C分解；390°C溶解；相對(duì)密度為5.026（水=1）；不溶于水、硝酸、冷硫酸，溶于冷鹽酸而產(chǎn)生氯；強(qiáng)氧化劑，本身不燃燒，但助燃，不要和易燃物放置一起；急性毒性、慢性中毒、誘變性、致癌性、致畸性。二氧化錳是兩性氧化物。它是一種常溫下非常穩(wěn)定的黑色粉末狀固體，可作為干電池的去極化劑。在實(shí)驗(yàn)室常利用它的氧化性，和濃HCl作用以制取氯氣：MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O。二氧化錳在酸堿介質(zhì)中是一種強(qiáng)氧化劑。與濃硫酸反應(yīng)有氧氣生成；與濃鹽酸反應(yīng)有氯氣生成。二氧化錳與熔融氫氧化鉀在空氣中反應(yīng)生成錳酸鉀(K2MnO4)。
MnO2具有α(四方)、β(四方)、γ(斜方)三種變體。軟錳礦即β-MnO2。常含少量吸附水。堿或堿土金屬、氧化鐵、SiO2等可作為混入物存在。四方晶系，a0=0.439nm，c0=0.286nm；Z=2。金紅石型結(jié)構(gòu)。復(fù)四方雙錐晶類，D4h-4/mmm(L44L25PC)。晶體成柱狀或近等軸狀，但少見(jiàn)。有時(shí)呈針狀、棒狀、放射狀集合體，也有呈煙灰狀者。
鋼灰色至黑色，表面常帶淺藍(lán)的金屬錆[qiāng]色。條痕藍(lán)黑至黑色，其它錳的氧化物則常具褐至褐黑色條痕。半金屬光澤；不透明。解理完全。斷口不平坦。硬度顯晶者6~6.5；隱晶或塊狀集合體可降至1~2。能污手。性脆。相對(duì)密度4.7~5.0。高價(jià)錳的氧化物主要見(jiàn)于沿岸相的沉積錳礦石床和風(fēng)化礦床中。在礦床氧化帶和巖石風(fēng)化殼，可形成風(fēng)化成因的錳帽，最主要礦物是硬錳礦、軟錳礦及錳鐵礦等。低價(jià)錳礦物在氧化帶可變?yōu)樵谘趸h(huán)境下最穩(wěn)定的軟錳礦。以其晶形、解理、條痕和硬度與其它黑色錳礦物相區(qū)別。重要的錳礦石礦物。
分類介紹
軟錳礦四方晶系
晶體呈細(xì)柱狀或針狀，通常呈塊狀、粉末狀集合體。顏色和條痕均為黑色。光澤和硬度視其結(jié)晶粗細(xì)和形態(tài)而異，結(jié)晶好者呈半金屬光澤，硬度較高，而隱晶質(zhì)塊體和粉末狀者，光澤暗淡，硬度低，極易污手。比重在5左右。軟錳礦石主要由沉積作用形成，為沉積錳礦的主要成分之一。在錳礦床的氧化帶部分，所有原生低價(jià)錳礦物也可氧化成軟錳礦。軟錳礦在錳礦石中是很常見(jiàn)的礦物，是煉錳的重要礦物原料。
環(huán)保應(yīng)用
隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)廢氣排放量也越來(lái)越大，其中二氧化硫對(duì)大氣的污染已經(jīng)危及環(huán)境的生態(tài)平衡和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)了許多煙氣脫硫技術(shù)，美國(guó)和法國(guó)多采用拋棄法，而我國(guó)國(guó)土資源寶貴，大多采用吸收法。目前采用的“石灰乳吸收法”和“鈉堿法”，其投資和運(yùn)行費(fèi)用高，且脫硫副產(chǎn)品的價(jià)格低，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。因此，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)低成本、能回收高價(jià)值副產(chǎn)品的脫硫技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。軟錳礦漿是一種很好的SO2吸收劑，近幾年來(lái)，我們進(jìn)行了軟錳礦漿吸收SO2廢氣的實(shí)驗(yàn)研究，“軟錳礦漿吸收法”可以較好地解決SO2廢氣對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，而且副產(chǎn)品硫酸錳又有較高的應(yīng)用價(jià)值。該方法真正能做到“綜合治理、變廢為寶”。
反應(yīng)原理
軟錳礦中主要成分是二氧化錳，二氧化錳是強(qiáng)氧化劑，在酸性溶液中具有較強(qiáng)的氧化性，而二氧化硫在水溶液中具有較強(qiáng)的還原性，從它們的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)可以看出，用軟錳礦漿來(lái)吸收工業(yè)廢氣中SO2，會(huì)發(fā)生比較完全的氧化還原反應(yīng)。根據(jù)《熱力學(xué)數(shù)據(jù)》手冊(cè)計(jì)算得ΔGθ=－190kJ/摩爾，Kθ=1．13×1034，可以看出反應(yīng)(5)不僅能自發(fā)進(jìn)行，而且可進(jìn)行得較完全。從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，用軟錳礦漿液來(lái)吸收工業(yè)廢氣中的SO2，反應(yīng)是比較容易進(jìn)行的，因?yàn)檎麄€(gè)吸收過(guò)程在氣、液、固三相內(nèi)進(jìn)行，由于吸收塔內(nèi)加入了大量的填料，可使氣液接觸面積增大，從而使MnO2和SO2的反應(yīng)有較好的動(dòng)力學(xué)條件。
實(shí)驗(yàn)條件
1.實(shí)驗(yàn)原料
煙氣：利用二氧化硫鋼瓶氣和空氣壓縮機(jī)在緩沖瓶?jī)?nèi)配置成一定SO2濃度的模擬煙氣。
軟錳礦漿：將100～160目的軟錳礦粉直接用清水配置而成。
2．實(shí)驗(yàn)方法
在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用小型填料吸收塔吸收SO2煙氣。
實(shí)驗(yàn)分析
1．對(duì)比實(shí)驗(yàn)一：驗(yàn)證最佳條件
將軟錳礦吸收SO2廢氣的工藝條件確定在液固比為8∶1，鼓風(fēng)量為300L/h，吸收溫度為40℃(即由正交表所確定的最佳工藝條件)。試驗(yàn)結(jié)果：SO2吸收率為95．7%，大于正交表上的9次試驗(yàn)中的任意一次，因此可視為最佳工藝條件。
2．對(duì)比實(shí)驗(yàn)二：不同軟錳礦的影響將軟錳礦漿的品位由41．68%降低到25%，工藝條件確定在液固比為8∶1，鼓風(fēng)量為300L/h，吸收溫度為40℃(即由正交表所確定的最佳工藝條件)。試驗(yàn)結(jié)果：二氧化硫吸收率為91．74%。由此可知，該工藝條件對(duì)于采用低品位軟錳礦漿液作為吸收劑效果也很好。
結(jié)論
1．試驗(yàn)結(jié)果證明，用軟錳礦漿吸收工業(yè)廢氣中的SO2，在技術(shù)上是可行的，SO2吸收率可達(dá)到90%以上。
2．用軟錳礦漿吸收工業(yè)廢氣中的SO2方法比傳統(tǒng)方法(如生石灰—石膏法、雙堿法、氨液吸收法)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好，副產(chǎn)品價(jià)值高。
參考資料 >
軟錳礦.中國(guó)科普博覽.2024-03-31