锰矿资源现状及潜力预测

高 艺，刘宏杰

(陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000)

我国锰矿资源储量少同时使用量大，这就造成了我国锰资源短缺的现象，我国锰矿资源分布在不同的区域，有些区域地质恶劣增加了开采难度，工业锰的主要来源是锰矿石，在我国，碳酸锰矿石是主要的锰矿资源，但矿石品位低，呈现出杂、贫的特点。随着我国锰矿资源品味的降低和消耗量的上升，开采难度加大，同时增加了工业废水和废渣。所以，为了节约锰资源利用率，促进我国锰矿产业的可持续发展，提高锰资源的利用率和品位已迫在眉睫。

1 我国锰资源现状

目前，我国锰产量90%用于钢铁工业的发展，其余的还用于化工、干电池等，锰资源现状主要存在3个方面的问题。

首先，我国锰资源分布不均匀是当前金属资源分布不均匀的显著特点之一。据研究显示，我国锰资源量高达9亿t，但70%的储备量分布在湖南、广西等省份[1]。因此，湖南和广西将作为锰矿资源开发的主要省份。

其次，开采的锰矿资源中存在很多杂质，可选性较差，在我国开采的锰矿产资源中Fe和P的含量较高，Fe的质量分数超出标准值70%以上[1]，而P的含量超出质量分数标准值50%以上。同时矿石与脉石联系紧密，矿石结构复杂，存在较细的嵌布粒度，这增加了锰矿开采的难度。我国锰矿资源大部分属于沉积岩，埋藏较深，矿层较薄，开采时多采用地下开采的方式，同时由于断层和裂隙发育的原因，顶板和底板围岩不稳固，锰矿的顶板与底板属于碳质页岩，P含量相对较高，因此会出现自然的风险，这又增加了开采难度。但我国的锰矿资源适合露天开采的很少，由于各种因素的影响，开采成本会随之增加，很难取得有效的经济利益。

我国贫矿较多，矿床规模小，通过勘测数据分析，我国仅有1处锰矿存储量达到1亿t，属于特大型锰矿，此外还有54处中型锰矿和6处大型锰矿[2]，其余的都属于小型锰矿，因此在我国锰矿中贫矿多于富矿，我国锰矿石的品位值较低，与国际商品级要求的矿石标准不符。

2 锰矿选矿技术

锰矿选矿技术是指按矿石特性以及有用组分的不同状态将脉石和有用组分分离，同时除去和降低其中的有害杂质，获得高品位锰矿，同提供冶炼或者工业所需的锰矿原料。锰矿的选矿技术主要包括重选法、磁选法、浮选法、电选法以及化学选矿法和火法富集等。

2.1 重选法

在介质流中利用不同比重的矿物原料进行筛选，主要方法有跳汰选、摇床选、溜槽选等。例如碳酸锰的密度为3.2～3.9 g/cm3，氧化锰的密度为3.6～5.0 g/cm3，而方解石和石英等脉石密度2.5～2.8 g/cm3，因此可利用重选技术可以实现锰矿与脉石分离，提升富集锰矿品位。

2.2 浮选法

利用锰矿物原料颗粒表面对水的亲水性和疏水性进行筛选。常用的浮选药剂主要有石蜡皂、塔尔油以及油酸等。天然的疏水性矿物较少，通常会向矿浆中加入捕收剂来增强浮出矿物的疏水性；同时加入起泡剂和调整剂用来提高选择性和增加起泡。起泡剂的主要作用是使疏水性矿物浮于气泡表面，最后上浮矿物与其余杂质分离。浮选处理的矿物直径一般在0.2～0.3 mm，因此浮选法是应用最广的一种选矿技术，浮选也可用于处理废水和冶炼溶液中的离子等。浮选除采用大型浮选机外，现如今出现了很多新方法，例如可回收大直径微细絮凝加浮选，用絮凝剂将微细物料凝聚成大尺寸絮团，再通过脱泥和浮选的方法将絮团分离；浮选加剪切絮凝法通过高强度搅拌加入捕收剂的溶液，等微细粒矿物形成絮团后，根据所含矿物的不同进行载体浮选或者油团聚浮选等。这些新方法可以较大幅度的提高锰矿石的品位，回收率也大幅度增加。

2.3 联合选矿工艺

锰矿选矿技术有很多方法，通过使用联合工艺可以扬长避短，起到互补作用，如经常用到的工艺有磁选加重选，或者浮选加重选等。前人采用的细粒浮选加粗粒磁选的方法，通过对尾矿进行细磨，捕收剂采用苯甲羟酸钠和油酸钠，利用起泡剂得到锰矿的品位为18.8%，回收率为87.7%。同时，摇床加跳汰工艺等到的锰矿品位为44.3%，而湿法强磁加跳汰机联合技术使得锰矿品位提高到52.6%。通过对比可以看出，摇床加跳汰工艺和湿法强磁加跳汰机工艺能有效提高锰矿品位，而效果最明显的是湿法强磁加跳汰机联合技术。

3 锰矿石冶金技术

3.1 火法冶金技术

在高温条件下进行的冶金过程称为火法冶金。存在于精矿中的矿物在高温条件下经过物理或化学变化，形成另一种单质并富集在气态、液态或者固态的产物中，实现锰矿金属与其他杂志分离。在火法冶金的过程中，热能通常来源于燃料燃烧或者化学反应。锰矿的火法冶金包括：焙烧还原、锰铁合金的冶炼以及含高硫锰矿的脱硫技术等。

3.2 湿法冶金技术

在溶液中进行的冶金过程称为湿法冶金。湿法冶金的温度大多数情况在100℃左右，最高温度也不会超过300℃，经过提炼最终得到金属锰，主要有锰矿浸出以及制备金属和钝化等过程。

浸出是指提前将矿石用溶剂处理，经过处理的锰矿金属变成锰离子进入溶液中，而其他杂质和脉石不溶于溶液，最终过滤掉杂质将锰浸出的过程。浸出结束后经过过滤杂质和脉石，得到高品位锰。制备金属是将MnO还原的过程，溶液的还原剂通常包括芳胺以及茶多酚等，可以利用这些还原剂还原MnO，浸出率几率可达到100%。而对某些难浸出的矿石，首先进行前期处理，使得Mn金属变为盐类或者化合物易于浸出。电解通常在MnSO4溶液中进行，其中杂质主要包括铁离子和铝离子等重金属离子，同时加入硫化剂将重金属沉淀。被电解的金属锰产品在空气中容易发生变色反应，我们可以在锰金属表面涂防腐蚀膜作为钝化剂，最新发明的钝化剂为直链脂肪酸醇酰胺化合物，具有无毒无污染和自我修复的功能。

3.3 电冶金技术

电冶金是通过电能分离金属和化合物的方法。按照电能效应的不同，可以划分为电化冶金技术和电热冶金技术。

电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只是冶炼时热能来源不同。

电化冶金是利用电化学反应，使锰金属从化合物溶液中析出。从化合物中析出可以列为湿法冶金，前者称为溶液电解；第2种为熔体析出，它不仅使用电能化学效应，而且将电能变为热能，属于熔盐电解，将金属盐类加热使其变为熔体，属于火法冶金。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法过程，即使是以火法为主的工艺流程，最后还须要有湿法的电解精炼过程；而在湿法炼锌中，锰精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。

4 锰矿的成矿时代及成因

与世界锰矿相比，我国锰矿成因类型与成矿的时代有较大的差别。

1) 中元古代，如巴西、南非、印度、西非的锰矿；古近纪渐新世内，如墨西哥、北澳大利亚、乌克兰的锰矿是主流。我国锰矿成矿时代较为丰富，据资料显示，除白垩纪、志留纪、侏罗纪和古近新近纪时代，我国锰矿的产出从前南华纪到第四纪均有出现。

2) 火山—沉积矿床、前寒武纪受变质沉积、古近—新近纪、白垩纪沉积矿床以及经表生富集的矿床是世界重要锰矿的组成部分，沉积矿床又分为陆源碎屑粘土建造型、条带状硅铁建造型和碳酸盐岩建造型是沉积矿床的主要组成部分。我国锰矿中火山—沉积矿床占有很少的比例，主要的矿床类型有表生矿床和海相沉积型矿床。

5 成矿条件

5.1 国内锰矿床的类型

锰矿床成因类型尚未形成一种被认可的方案及划分原则，其核心是以含锰建造的类型来划分。通过参考文献[3]划分的方案，为了更好反映锰矿形成条件、含矿岩系、环境的岩类组合、矿石的元素划分亚类，组合主要划分类别依据锰矿床的形成作用；把国内锰矿床作分为主要的6类及一些亚类[4]。

5.1.1 海相沉积型

中国最重要的锰矿床为海相沉积型，沉积型矿床的储存量占全国锰矿总储量的71.4%，根据含矿岩系特征的不同分为以下4类。

1)黑色页岩中沉积型碳酸锰矿床

黑色页岩中沉积型碳酸锰矿床是国内最重要的矿床类型之一，规模以大中型矿床为主，含矿岩系主要包括黑色含炭质页岩、硅质岩、粘土岩夹灰质岩以及白云岩，部分岩石含有劣质煤。矿石类型以菱锰矿最常见，主要为碳酸锰，矿床主要分布于长期坳陷区位于陆块边缘，属滞流盆地和近海海湾。典型矿床如产于下南华统上部之湖南的湘潭式锰矿[5]，大塘坡锰矿以及松桃杨立掌锰矿都属于此类典型矿床。而典型的大塘坡式锰矿床包括近期在贵州松桃县发现的道坨锰矿[6]。

2)碳酸盐岩中沉积型氧化锰—碳酸锰矿床

碳酸盐岩中沉积型氧化锰—碳酸锰矿床含矿岩系为白云质灰岩、粉砂质白云岩和白云岩为主，部分夹有泥质岩。典型的矿床有滇东南建水县白显锰矿床，矿岩系为中上三叠统碳酸盐岩石，氧化锰—碳酸锰为其主要岩石，又如以含锰粉砂质白云岩为主的黑色岩系的天津蓟县长城系高于庄组含矿岩系，以锰方硼石为主要矿石，菱锰矿为该矿西侧矿床的主要矿石。

3)细碎屑岩中沉积型氧化锰矿床

细碎屑岩中沉积型氧化锰矿床规模以大型矿床为主，含矿岩系为夹泥灰岩、杂色粉砂岩、灰岩和粉砂质页岩，矿层分布于碳酸盐和碎屑岩过渡带，原生矿石主要有钙菱锰矿、水锰矿和菱锰矿，矿床分布于古陆边缘的浅海。典型矿床有滇东南砚山县斗南锰矿床以及朝阳市瓦房子锰矿床和[5，7]。

4)硅泥灰岩中沉积型碳酸锰矿床

硅泥灰岩中沉积型碳酸锰矿床是中国最大的锰矿床，含矿岩系由3层锰矿层、钙质泥岩和硅质灰岩组成，特征为含硅质灰岩及硅质岩、硅质及泥质，矿石有表生氧化锰矿石、沉积型碳酸锰矿石、热水沉积硅酸锰，典型的矿床有广西大新县雷锰矿床。

5.1.2 表生锰矿床

表生锰矿床在中国锰矿总储量仅次于海相沉积型矿床，北纬23(°)带是其主要的分布地带[4]，锰矿床数量高达9个千万吨级以上，锰矿总量占全国总储存量的12%左右，原生锰矿床经风化、淋滤和富集，在有利构造、适宜的气候、以及丘陵地貌和岩性的条件下，形成的表生锰矿床。根据富集部位和成矿条件主要分为以下3类：①堆积型，以湖南永州市东湘桥锰矿床为典型矿床；②沉积型含锰岩层，以广东连州县小带锰矿床为典型矿床；③淋滤型锰矿床，以广西桂平县木圭锰矿床为典型矿床。

5.1.3 层控型铁锰铅锌矿床

层控型铁锰铅锌矿床锰储量占总储量的5.6%左右，大中小型规模的矿床都存在，被称为热液改造矿床[5]，成因争议不断，矿系特征为矿体存在于碳酸盐岩中，同时具固定层位，但又有铁锰碳酸盐化、矿体切穿层理等改造特征。产于上泥盆统佘田桥组白云岩中的湖南道县后江桥大型锰矿铁铅锌矿床是典型矿床，产于中泥盆统棋梓桥组含锰泥质岩中的郴州玛脑山中型锰矿床是典型矿床。

5.1.4 变质型锰矿床

变质型锰矿床占全国锰总储量的5.3%[8]，是在区域变质和接触性变质的条件下，火山沉积型或沉积型锰矿床矿石矿物组合发生改变。沉积型锰矿床矿石矿物组合典型矿床，如陕西宁强县黎家营锰矿床，黎家营锰矿床属西秦岭造山带。火山沉积型锰矿床矿石矿物组合代表性矿床有辽宁朝阳市瓦房子锰矿床。中国北方最大的锰矿床是瓦房子矿床，原是产于华北陆块燕辽沉降带中元古界上部蓟县系铁岭组泥质岩中沉积型铁锰矿床，受晚期安山玢岩影响，硅酸锰—氧化锰矿石和铁锰矿—褐锰矿是在接触带受热变质作用形成的，因此该矿床以矿石类型和矿物组合的多样性而闻名。

5.1.5 火山沉积型锰矿床

火山沉积型锰矿床锰储量占全国总量的2%左右[9]，矿床规模以中小型为主，形成于裂陷海槽或其边缘的造山带。含矿岩系属碳酸盐岩和沉积碎屑岩是由火山喷发期后或火山喷发间隙期形成的。在碎屑岩中或碎屑岩向碳酸盐岩过渡部位产生矿层，火山物质存在于碎屑岩中，火山岩特征为中基性，同时出现碧玉条带。产于西天山造山带之早石炭世莫托沙拉铁锰矿床是典型的矿床。

5.1.6 热液型矿床

热液型矿床数量少、规模小，其锰储量为全国的1%左右。此类矿床可能是在岩浆作用下将含锰2%至4%的灰岩经扩散的热水溶液淋滤、富集充填而形成的脉状矿体。典型矿床如山西灵丘县支家地小青沟热液型银锰矿床为典型矿床，锰储量400万t，银储量1 068 t，规模达到了中型矿床。又如典型的陆相火山热液脉状矿床—涿鹿县相广锰银矿床，规模达到中型矿床[10]。

5.2 成矿大地构造部位

我国锰矿资源形成的主要大地构造位置是：①边缘浅海(位于大陆)；②台内裂陷带如扬子地台之南丹型台沟，华北地台之燕辽沉降带；③中裂陷海槽(造山带)。泛扬子周边地区的锰矿最为发育。

5.3 我国的含锰建造

我国主要含锰建造分为6类：硅泥灰岩含锰建造、海相黑色岩系含锰建造，火山沉积岩含锰建造、碳酸盐岩含锰建造，陆相碎屑岩含锰建造以及泥质岩碳酸盐岩含锰建造；最为重要的是海相黑色岩系含锰建造和硅泥灰岩含锰建造。各类含锰建造的定位是随大地构造和地史发展而变化的，其重要意义体现在成矿预测方面和成矿理论方面[7]。古海洋运动的兴衰决定了海相沉积型锰矿含锰建造的定位机制，如震旦纪早古生代扬子地台边缘的黑色岩系型含(磷)锰建造；中元古代华北地台燕辽沉降带的泥质岩碳酸盐岩型含硼、铁、锰建造，晚古生代湘桂地区硅泥灰岩含锰建造。火山沉积含铁锰建造地史分布较散，主要出现在中元古代碧口期黎家营及古生代如祁连天山等。

6 我国锰矿资源的潜力分析

6.1 主要预测类型

就目前已知的锰矿成矿条件和成矿类型来看，风化壳型锰矿和海相沉积型锰矿是今后找矿潜力最大的锰矿类型，另外还具有一定找矿潜力的有陆相沉积型和火山岩型。海相沉积型为我国锰矿的主要类型，受控于同一层位不同性质的含锰岩系和不同层位不同性质的含锰岩系。表生风化壳型锰矿能够提供较易选冶的氧化锰矿石，因此也占有重要地位；此类锰矿的原岩主要是含锰岩石、碳酸锰矿石和含锰菱铁矿。风化型矿石又可分为3类，分别为堆积、锰帽和淋积。多金属硫化物矿床的锰帽，其矿石一方面可采冶，另一方面是多金属硫化物矿床的主要找矿标志。对于风化壳型锰矿，若风化程度较强烈，以次生氧化锰矿石为主要类型，则归入风化壳型锰矿预测类型。如果风化程度不强烈，原生碳酸锰矿石为主要的矿石类型，则将其归入海相沉积型锰矿预测类型，但注明叠加风化壳型。其他的例如层控型铁锰铅锌矿床，其预测方法与沉积型海相类似，故也归入此预测类型。受接触变质的锰矿床，含锰岩系地层的控制是其主要的控矿因素，故也可归入海相沉积型预测类型，中国锰矿类型及分布[9]。

6.2 资源潜力分析

依据近几年我国矿产资源潜力评价成果，我国锰矿主要分布在湖南省、河北省、陕西省、安徽省及四川省等多个省份，预测锰矿资源量累计40万t左右。在2008年底数据显示，中国发现锰矿区将近400个，资源储备量80 000万t以上，其中富锰矿石4 000万t以上。全国6个成矿省是锰矿的主要分布区域，主要潜力区高达27个，预测锰矿资源潜力约13万t[6]，风化型和沉积型为主要的矿床类型。

6.3 主要的潜力区分析

我国锰矿资源成矿区相对集中，主要分布在扬子陆块、华北陆块和华南后加里东陆块，祁连、天山造山带也有分布，以一个甚至几个成矿时代和矿床类型存在于同一成矿区内。按照成锰盆地性质与大地构造背景的关系[9]，我国将锰矿的成矿带划分为10个三级成矿带，14个个成矿远景区。主要含矿层位为一级和二级成矿带。

7 结 语

我国的锰矿业技术正处于发展和提升的阶段，需要不断的创新，同时不断地研究新方法新技术推动我国锰矿业的发展。以提高锰矿的利用率和品位、降低能耗为目标，利用先进的联合选矿技术和冶炼技术提高锰矿石的利用率和品位。其中结合微波焙烧与生物质还原剂的浸出技术具有广阔的发展前景。

我国锰矿资源形成的主要大地构造位置是：①边缘浅海(位于大陆)；②台内裂陷带如扬子地台之南丹型台沟，华北地台之燕辽沉降带；③中裂陷海槽(造山带)。泛扬子周边地区的锰矿最为发育。我国具有重大工业价值的锰矿床均形成于海相环境中，并主要为碳酸锰矿床。风化壳型锰矿和海相沉积型锰矿是今后找矿潜力最大的锰矿类型。

近几年在锰矿勘查方面取得较大的突破，首先是取得重大成果的南华系锰矿勘查，其次是取得重大进展的二叠系、三叠系、长城系锰矿勘查。但现阶段锰矿资源总体比较贫乏，供不应求，因此为了提高对锰原料的利用，以下几项工作需要改进：

1)总结过去的经验教训，在锰矿勘查的过程中排查尚未验证的异常区，加深勘查深度，勘查空白区较多，勘查工作集中在已知矿床内，忽视了成矿区带的潜力区域，同时勘查程度不够，空白区较多；

2)加强对富锰矿多样性的研究，总结成矿规律，针对老矿区及其周边努力发现一些大中型规模的锰矿床；

3)加强研究先进的冶炼技术，降低吨钢耗锰量。加强冶选试验，争取发现几个较贫的大型矿床，缓解我国锰矿紧张局面。