硬锰矿
硬锰矿(Psilomelane)化学式:mMnO·MnO2.nHO,狭义的硬锰矿为一矿物种,有其独特的成分、结构和物理性质,在自然界分布并不广泛。通常所谓的广义硬锰矿则是一种细分散多矿物集合体,主要为含多种元素的锰的氧化物和氢氧化物。二价锰与四价锰比例变化大,MnO2通常介于60~80%之间,MnO不高于8~25%。HO在4~6%。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。
由于胶体的吸附,常混入许多碱金属和碱土金属的氧化物。所以,硬锰矿是多种氢氧化锰及其它矿物的细分散混合物之统称。晶体很少见,通常呈钟乳状、肾状、葡萄状及致密块状等。硬锰矿主要形成于表生作用和湖相、海相沉积的锰矿床中,是含锰矿物(如褐锰矿、四氧化三锰、含锰碳酸根及硅酸盐等)经地表氧化和水化后的产物。硬锰矿在氧化条件下不稳定,常转变为软锰矿,以其胶体形态,黑色条痕,硬度较大为特征,为炼取锰的矿石矿物之一。
成因产状
主要来自于岩石中或其他含锰矿物(如软锰矿)的风化、氧化作用,因此多形成于地表氧化带中,有时在海相、湖相沉积层中以团块或结核的型态产出,大多结成块状、土状、树枝状、状、葡萄状或钟乳状,鲜少以单晶出现,且矿物集合体常呈现犹如黑色绒布被覆般的表面。常与重晶石、赤铁矿、石英、软锰矿其他氧化物共生。
产地
世界范围广泛分布;重要的产地有德国Saxony的Schneeberg、法国的Romanechc和中印度的TekraSai等地。中国台湾的花莲东澳、西帽山、立雾溪、三栈溪等地都有硬锰矿之报导,然而成矿的仅有南澳西帽山与花莲天祥两地,西帽山的硬锰矿呈不规则透镜状夹于石英岩与含锰的石英片岩中,厚40-170公分,其成因可能是蔷薇辉石被氧化淋离后生成。
化学组成
硬锰矿的成份变化很大;有时70%BaO可被CaO+K2O+Na2O+SrO所置换;其中所含的水,类似于沸石水的性质;至于硬锰矿的化学式目前尚未能最后确定下来。鉴定特征:以其胶体形态,黑色条痕、较高的硬度和葡萄状的晶态当中,来和其它的氧化锰区别;亦可以从条痕的颜色,来和褐铁矿区别。晶体形态:晶体少见,通常呈葡萄状、肾状、皮壳状、钟乳状或土状,此外还有致密块状和没药树状;晶体结构:晶系和空间群:单斜晶系,C2/m;晶胞参数:a0=9.56埃,b0=2.88埃,c0=13.85埃;用途作为锰矿石来源材料,再利用于製钢;锰可以增加钢的强度、改良转动及锻造用钢的性质,可产生更硬的钢及特殊青铜,同时在炼钢过程与硫化合生成硫化锰,当做脱硫剂。锰可以加入铜、铝、镁有色合金当中,以增加它们的抗腐蚀性和机械性能;氧化锰则可用于玻璃、珐琅之着色剂、染料及医学上消毒杀菌等。另外,目前研发中的具隧道结构的锰氧化物,更是在比表面、离子交换性、稳定性及分子级的隧道空间等方面具有优异的性能,可应用在催化剂、锂锰二次电池正极材料及吸附剂等领域。