錳礦是指含有錳元素并具備經(jīng)濟開采價值的礦物集合體,在地殼中主要以氧化物、碳酸鹽和硅酸鹽形式存在。其中最具工業(yè)價值的是軟錳礦(MnO?含量40-63%)和硬錳礦(BaMn2?Mn???O??(OH)?),這兩類礦床約占全球錳礦資源的70%以上。值得注意的是,錳礦石的品位劃分直接影響其應用方向,冶金級錳礦(Mn≥30%)主要用于鋼鐵冶煉,而化工級錳礦(Mn≥25%)則更多用于制備電解二氧化錳等化工產(chǎn)品。
從地質(zhì)成因來看,沉積型錳礦床是最主要的資源類型,特別是前寒武紀和古生代形成的層狀礦床,如南非卡拉哈里盆地(儲量占比全球48%)就屬于典型的沉積變質(zhì)型礦體。這類礦床往往具有礦層穩(wěn)定、規(guī)模大的特點,單個礦體厚度可達5-15米,開采時需要考慮頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性(普氏系數(shù)f=4-6)。近年來在深海發(fā)現(xiàn)的錳結(jié)核(含Mn15-30%)也引起了廣泛關注,其特殊的生長速率(1-10mm/百萬年)和富含鎳鈷銅等伴生金屬的特性,使其成為未來潛在的戰(zhàn)略資源。
在工業(yè)應用中,錳礦石需要經(jīng)過破碎(粒度<30mm)、洗選(去除SiO?等雜質(zhì))和焙燒(溫度800-1000℃)等加工程序。特別在鋼鐵行業(yè),每噸粗鋼需添加6-9kg錳鐵合金,用于脫氧脫硫和提高鋼材強度(使抗拉強度提升50-100MPa)。隨著新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,電池級高純硫酸錳(MnSO?·H?O純度≥99.9%)的需求激增,這對錳礦提純技術提出了更高要求,目前主流采用還原酸浸法(回收率85-92%)來制備電池原材料。
全球錳礦資源分布極不均衡,南非、澳大利亞、加蓬三國合計儲量超過20億噸(USGS2023數(shù)據(jù)),而中國雖然探明儲量達2.8億噸(平均品位22%),但貧礦多、富礦少的特征明顯。這種資源格局促使中國企業(yè)通過投資加蓬莫安達礦山(儲量1.5億噸,品位45%)等海外優(yōu)質(zhì)項目來保障供應鏈安全。值得關注的是,錳礦開采中的環(huán)境問題不容忽視,尤其是酸性礦山廢水(pH值2-4)和錳塵污染(PM2.5超標5-8倍),需要采用中和沉淀法和濕法除塵等技術進行綜合治理。