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软锰矿的成分叫二氧化锰,是一种常见的锰矿物。软锰矿含锰为63.19%,是重要的锰矿石。软锰矿非常软,还不及人的指甲硬。它的颜色为浅灰到黑,具有金属光泽。如果用手去摸,它会像煤一样弄黑你的手。软锰矿一般为块状或肾状或土状,有时具有放射纤维状形态。有趣的是有些软锰矿还呈现出一种树枝状附于岩石面上,人称假化石。软锰矿是其他锰矿石变成的,在沼泽、湖海等形成的沉积物中也可以形成软锰矿。

化学资料

化学式:MnO 2 ;
软锰矿 软锰矿
分子质量:86.94
性状:黑色无定形粉末,或黑色斜方晶体
沸点:535 °C 分解
熔点:390 °C
相对密度:5.026 (水=1 )
溶解性:不溶于水、硝酸、冷硫酸,溶于冷盐酸而产生
危险性:强氧化剂,本身不燃烧,但助燃,不要和易燃物放置一起
毒性:急性毒性、慢性中毒、诱变性、致癌性、致畸性。

性质结构

MnO2分子质量为86.94;黑色无定形粉末,或黑色斜方晶体;在535°C分解;390°C溶解;相对密度为5.026(水=1);不溶于水、硝酸、冷硫酸,溶于冷盐酸而产生氯;强氧化剂,本身不燃烧,但助燃,不要和易燃物放置一起;急性毒性、慢性中毒、诱变性、致癌性、致畸性。二氧化锰两性氧化物
软锰矿 软锰矿
它是一种常温下非常稳定的黑色粉末状固体,可作为干电池的去极化剂。在实验室常利用它的氧化性,和浓HCl作用以制取氯气:MnO2+4HCl=MnCl2+C12+2H2O。二氧化锰在酸碱介质中是一种强氧化剂。与浓硫酸反应有氧气生成;与浓盐酸反应有氯气生成。二氧化锰与熔融苛性在空气中反应生成锰酸钾(K2MnO4)。
MnO2具有α(四方)、β(四方)、γ(斜方)三种变体。软锰矿即β-MnO2。常含少量吸附水。碱或碱土金属、Fe2O3、SiO2等可作为混入物存在。四方晶系,a0=0.439nm,c0=0.286nm;Z=2。金红石型结构。复四方双锥晶类,D4h-4/mmm(L44L25PC)。晶体成柱状或近等轴状,但少见。有时呈针状、棒状、放射状集合体,也有呈烟灰状者。
钢灰色至黑色,表面常带浅蓝的金属锖色。条痕蓝黑至黑色,其它锰的氧化物则常具褐至褐黑色条痕。半金属光泽;不透明。解理完全。断口不平坦。硬度显晶者6~6.5;隐晶或块状集合体可降至1~2,能污手。性脆。相对密度4.7~5.0。高价锰的氧化物主要见于沿岸相的沉积锰矿床和风化矿床中。在矿床氧化带和岩石风化壳,可形成风化成因的锰帽,最主要矿物是硬锰矿、软锰矿及锰铁矿等。低价锰矿物在氧化带可变为在氧化环境下最稳定的软锰矿。以其晶形、解理条痕硬度与其它黑色锰矿物相区别。重要的锰矿石矿物

分类介绍

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

环保应用

随着现代工业的快速发展,工业废气排放量也越来越大,其中SO2对大气的污染已经危及环境的生态平衡和经济的可持续发展。国内外研究开发了许多烟气脱硫技术,美国和法国多采用抛弃法,而我国国土资源宝贵,大多采用吸收法。目前采用的“石灰乳吸收法”和“钠碱法”,其投资和运行费用高,且脱硫副产品的价格低,经济效益不明显。因此,进一步开发低成本、能回收高价值副产品的脱硫技术成为当务之急。软锰矿浆是一种很好的SO2吸收剂,近几年来,我们进行了软锰矿浆吸收SO2废气的实验研究,“软锰矿浆吸收法”可以较好地解决SO2废气对环境的污染问题,而且副产品硫酸锰又有较高的应用价值。该方法真正能做到“综合治理、变废为宝”。
反应原理
软锰矿中主要成分是二氧化锰,二氧化锰是强氧化剂,在酸性溶液中具有较强的氧化性,而SO2在水溶液中具有较强的还原性,从它们的标准电极电位可以看出,用软锰矿浆来吸收工业废气中SO2,会发生比较完全的氧化还原反应。根据《热力学数据》手册计算得ΔGθ=-190kJ/mol,Kθ=1.13×1034,可
化工厂 化工厂
以看出反应(5)不仅能自发进行,而且可进行得较完全。从动力学观点来看,用软锰矿浆液来吸收工业废气中的SO2,反应是比较容易进行的,因为整个吸收过程在气、液、固三相内进行,由于吸收塔内加入了大量的填料,可使气液接触面积增大,从而使MnO2和SO2的反应有较好的动力学条件。 实验条件及方法
1.实验原料
烟气:利用SO2钢瓶气和空压机在缓冲瓶内配置成一定SO2浓度的模拟烟气。
软锰矿浆:将100~160目的软锰矿粉直接用清水配置而成。
2.实验方法
实验室条件下,采用小型填料吸收塔吸收SO2烟气。
实验分析
1.对比实验一:验证最佳条件
将软锰矿吸收SO2废气的工艺条件确定在液固比为8∶1,鼓风量为300L/h,吸收温度为40℃(即由正交表所确定的最佳工艺条件)。试验结果:SO2吸收率为95.7%,大于正交表上的9次试验中的任意一次,因此可视为最佳工艺条件。
2.对比实验二:不同软锰矿的影响将软锰矿浆的品位由41.68%降低到25%,工艺条件确定在液固比为8∶1,鼓风量为300L/h,吸收温度为40℃(即由正交表所确定的最佳工艺条件)。试验结果:SO2吸收率为91.74%。由此可知,该工艺条件对于采用低品位软锰矿浆液作为吸收剂效果也很好。
结 论
1.试验结果证明,用软锰矿浆吸收工业废气中的SO2,在技术上是可行的,SO2吸收率可达到90%以上。
2.用软锰矿浆吸收工业废气中的SO2方法比传统方法(如石灰—石膏法、双碱法、氨液吸收法)的社会经济效益好,副产品价值高。
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