Марганец қосылыстары

Қазақстан Республикасы Білім  және Ғылым министрлігі

Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия  Ұлттық университеті

 

 

 

 

Тақырыбы: «Марганец қосылыстары»

 

Орындаған: Тарихов Фархад (Хм-21)

                        Тексерген: 

 

 

 

 

 

Астана, 2012ж

Жоспар:

1. Марганецтің оттекті қосылыстары
2. Марганецтің минералдары
3. Минералдардың сипаттамасы
4. Марганецтің физикалық және химиялық қасиеттері
5. Қорытынды

 

Физика-химиялық қасиеттері

Марганец келесі тотықтарының қатарын түзеді:  марганец (ІІ) оксиді MnO, марганец тотығы немесе (ІІІ) оксиді Mn₂О₃, марганец қос тотығы немесе (IV) оксиді MnО₂, марганецлылау ангидриді немесе (V) оксиді Mn₂О₅, марганецті ангидрид немесе (VI) оксиді және марганец ангидриді немесе (VII) оксиді Mn₂О₇. Марганецтің оксидтері және гидроксидтері маңызды минералдар болып табылады.

Марганецтің табиғи оттекті қосылыстары

Минерал	Химиялық формуласы	Тығыздығы
Пиролюзит және полианит немесе рамсделлит	MnО2( және )	4,75-5
Вернадит	MnО2*nН2О	3,0-3,2
Курнакит немесе браунит	Mn2О3 ( және) 3(Mn, Fe)2O3 (және)	4,7-4,9
Манганит және гроутит	Mn2О3 *Н2О (және)	4,2-4,4
Манганозит	MnО
Пирохроит және бекстремит	MnО*Н2О (және)
Родохрозит немесе марганецты шпат	MnCO3	3,4-3,6
Родонит	MnSiO3	3,5-3,7
Гаусманит	Mn3O4 ()	4,7-4,9
Гидрогаусманит	Mn3О4*nН2О (және)
Виксбиит	(Mn, Fe)2O3
Псиломеландар немесе сулар	xRO*y MnО2*zН2О, мұндағы R- Mn, K2, Ba, Ca және т.б.)	2,3-4,7

Браунит (неміс ғалымы М.Браун есімімен аталған) – күрделі тотықтар класына жататын минерал. Химиялық формуласы: [[Mn₂+Mn₂₃+SіO]]. Тетрагональдық сингонияда кристалданып, октаэдр немесе тетрагональды дипирамида түзеді, түйірлі тұтас агрегаттар түрінде кездеседі. Түсі қара, металдай жылтыр. Қаттылығы 6, меншікті салмағы 4,7 – 5,0 г/см³. Жапсарлы-пневматолиттік, гидротермальдық және метаморфталған шөгінді марганец кендерінде таралған. Тотық қабаттарында валенттілігі жоғары марганецтің мөлшері көбейіп псиломелан немесе пиролюзит минералына ауысады. Ферромарганец қорытылатын басты марганец кентасы. Қазақстанда Жезді марганец кенінде, Қаражал темір-марганец кенінде кездеседі.^[1]

Қолданылуы. Браунит марганец өндіруде ең басты минералдың бірі болып табылады.

Кендері СССР-де Уралда (Төменгі Тагильдегі Сапальск кені); Чиатурада (Грузия), Жездіде (Қазақстан, Жезқазған ауданы), Атасуда бар.

Шет елдегі кені Үндістанда, Оңтүстік Африкада (Постмасбург) бар.

 

Гаусманит – оксидтер класының минералы. Хим. формуласы Mn2+Mn23+O4. Тетрагональдік сингонияда кристалданып, түйіршікті немесе тығыз агрегаттар түрінде кездеседі. Түсі қара, алмастай жылтыр, қатт. 5 – 5,5; менш. салм. 4,7 – 4,9 г/см3, морт сынғыш. Шөгінді, жапсарлық-метасоматиттік, гидротермальдық марганец кен орындарында браунит, магнетит, гематит, барит, т.б. бірге кездеседі. Гаусманит қара металлургияда ферромарганец алуда және шойын балқыту процесінде қолданылады. Жезді, Атасу кен орындарында кездеседі.

 

Вольфрамит – вольфраматтар класының минералы. Хим. формуласы (Fe, Mn)[WO4]. В. гюбнерит Mn[WO4] пен фербериттің Fe[WO4] изоморфты қосылысынан тұрады.^[1] Кристалдары моноклиндік сингонияда тақташа немесе призма тәрізді түзіледі. Кейбір кристалдарының мөлш. 20 см-ден үлкен. Түсі қызғылт, қара, қоңыр, алмастай жылтыр. Қатт. 4,5 – 5,5; менш. салм. 6,7 – 7,5 г/см3. В. кварцты гидротермальдық желілерде, грейзендерде, пегматиттерде түзіледі. Кенқайраңдарда да кездеседі. Тотығу белдемдерінде бұзылып-үгіліп вольфрам охрасына ауысуы байқалады. В. басты вольфрам кентасы. ^[2]

Вольфрамит вольфрам металын өндіретін ең басты кен минералы болып табылады. Вольфрамды қатты болаттар қорытуда, өте қатты қорытпаларға қосуға («победит» т. б.), электротехникада лампалар сымын жасауға, керамикада бояу ретінде т. б. қолданады. Кендері. Вольфрамит біздің елімізде Қалба тауында (Қазақстан), Ақшатауда (Қазақстан), Байкал сыртыпда кездеседі.

Шет елдердегі кені Оңтүстік Қытайда (Юннань провинциясында), Индо-Қытайда, Оңтүстік Бирмада, Малакка түбегінде, АҚШ-та (Колорадо, Оңтүстік Дакота, Невада штаттарында), Боливияда, Перуде, Европада — Португалияда және Испанияда, Саксонияда (Германия) болады.

 

Пиролюзит (грек. pyr — от, luo — жуамын), полианит — тотықтар класының минералы. Химиялық формуласы: MnO₂ (Mn мөлш. 55 — 63%). Іоспалары: SіO₂, BaO, H₂O, т.б. П. тетрагондық сингонияда кристалданып, ине, таяқша типтес кристалдар түзеді. Түсі қара, сұр, жартылай металдық жылтыры бар, жымдастығы бір бағытта жақсы жетілген; қаттылығы 6 — 6,5; тығыздығы 4,7 — 4,8 г/см³, морт, жартылай өткізгіш. Жаратылысы шөгінділік. Пиролюзит таяз сулардың химиялық шөгіндісінен, марганецті минералдар мен тау жыныстарының химиялық үгілуінен түзіледі. Қазақстанда Найзатас, Жезді, Мыржық, Жақсы, тағы басқа кен орындарында өндіріледі.

Кристалдық құрылысы рутилдің структурасына ұқсас. Кристалдары тек қуыстарда ғана сирек кездеседі. Олардың бейнесі инелі немесе таяқ тәрізді. Әдетте пиролюзит тұтас кристалдық немесе жасырынды кристалдық , көбінесе ұнтақ күйе тәрізді массалар түрінде болады. Кейде псиломеланның бүйрек тәрізді агрегаттарының формасында псевдоморфоздарда және конкреция (қабарма ) түрінде кездеседі. Тусі қара сұр, қара , сызық дағы қара , жылтырлығы шала металл тәріздес.

Жаратылысы. Пиролюзит гидротермалық кендерде, тотықтану жағдайда едәуір сирек кездеседі. Көбінесе ол басқа марганец минералдарынан табиғи өзгеру зонасында пайда болады, көпшілігінде шөгінді тау жыныстарының арасында, конкреция, жалбыршақ, және оолиттер түрінде псиломеланмен бірге кездеседі. СССР-дегі айқын белгіленген кендердің пиролюзиті теңіздің тұнбасынан пайда болган. Пиролюзиттен марганец металы өндіріледі. Марганец темір мен шойын қорыту үшін, шыныны тазарту үшін, бояу, құрғақ. электр батареясын жасау үшін керек. Марганецтен медицинада химиялық препараттар жасалады.

Пиролюзит кендері. Ол біздің елімізде Закавказьеде (Чиатурск кені), Украинада (Никопольск кені), Қазақстанда (Жезді кені) кездеседі. Пиролюзит кені шет елдерде Үндістанда, Золотой Берегте (Батыс Африкада), Бразилияда, Богемияда (Чехословакия) бар.

Псиломелан — mMnO • MnO ₂ • nН₂О . Формуласы дұрыс белгіленбеген. Грекше псилос — қасқа , мелас — қара деген сөз («шыны қара бас» десе де болады). Химиялық құрамы тұрақсыз. МnО және МnO₂ ара қатыстары әр мелшерде, орта есеппен МnО 2 60—80%, МnО 8—25%, Н₂О 4—6% болады. Қоспалары: Ғе₂ О₃ , Аl₂ О ₃ , SiО₂ , СаО, MgO, ВаО, К₂О, Na₂ О , СоО тағы басқа. Сирек те болса 1—8% тунгомелен (WО₃)кездеседі.

Қаттылығы 4—6, меншікті салмағы 4,4—4,7. Түсі қара, қара сұр. Дағы қызғылт қара; жылтырлығы металл тәрізді. Жымдастығы болмайды. Сингониясы ромбылық ; көпшілігі аморфтық .

Кристалдық бейнесі. Әдетте кристалы срітіндіден жиналған іркінді формаларда қабат-қабат зоналы құрылыста немесе жұқа кристалдық агрегаттарда байқалады. Кристалл түрі тек шлифтерде микроскоппен анықталынады. Сонымен қатар оның кристалдары шар тәрізді домалақ түрде де таралған (оолиттер және конкрециялар). Дендрит түрінде құрылғандары да көп кездеседі.

Жаратылысы. Псиломелан ең алдымен экзогендік жағдайларда: марганец руда кендерініц тотықтану зоналарында және шыққан тегі шөгінді кендерде пайда болады. Сонымен қатар оныд гидротермалық генезисі марганец рудаларында шамалы минерал ретінде кездеседі.

Тотықтану зоналарында марганец сулы тотықтары қуыстарда іркіліп жиналған формалар түрінде және тығыз массалар түрінде пайда болады.

Марганецтің шөгінді кендерінде псиломелан тығыз руда қабаттар немесе оолиттер түрінде және қабаттасқан құрылысты, шар тәрізді конкрецияларда кездеседі.

Шығу тегі — гидротермалық рудаларда псиломелан көпшілігінде баритпен және кварцпен бірлесіп минералдардыд акырғы желілері есебінде байқалады.

Табиғи өзгеріске ұшырау әсерінен псиломелан тотықтанады, сусызданады, сөйтіл онан суы аз вернадит, суы жоқ пиролюзит пайда болады.

Псиломелан пиролюзитпен және марганецтің басқа минералдарымен қатар ферромарганецті қорытып алуда қара темір металлургиясына пайдаланылатын басты руда болып табылады.

Марганеці аз рудалар, темір рудаларынан шойын қорытқан кезде шихта есебінде қолданылады.

СССР-дегі псиломеланы бар марганецтің шөгінді кендері Закавказьедегі Чиатурада (Грузия) және Украинадағы Никопольскіде кездеседі. Орталық Қазақтанның көп кендерінің (Жезді, Қаражал ) марганецқа қапақтарында псиломелан браунитті рудаларының тотықтану және сусыздану жағдайында пайда болады. Марганец кендері қайда болса, псиломелан соның тотығу зонасында кездеседі.

 

Родохрозит(грекше сһroma – түс), марганец шпаты — карбонаттар класының минералы.

• Химиялық формуласы МnСO₃, құрамы — MnO — 61,7%, CO₂ — 38,3%;
• қоспалары: Mg, Zn, Fe, кейде Co. Тригондық сингонияда кристалданып, сирек кездесетін ромбоэдр типтес кристалл түзеді. *Радиалды тарамдалған немесе сферолит құрылымды шар, бүйрек пішінді агрегаттар құрайды.^[2]
• Түсі алқызыл, қызыл, ақ, сұрғылт-ақ, жасыл сұр, түсінің өзгеруі құрамындағы Mn иондарының мөлшеріне байланысты;
• шыныдай жылтыр, қаттылығы 3,5 — 4,0, тығыздығы 3,6 — 3,7 г/см³, жіктілігі бір бағытта жетілген, морт.
• Родохризит Қазақстанда гидротермалды желілерде кварц, вольфрамит, марганец кентастарымен бірге Қараоба, Жәйрем, Жезді, Үшқатын кен орындарында кездеседі. Родохризит химия өндірісінде, шойын мен болат шихта, ферромарганецтер балқытуда қолданылады.

Манганит — МnO₂ -Мn(ОН)₂ . Мұнда екі және төрт валенттік марганец аралас екені анықталған. Химиялық құрамы: МnО 40,4%, МnO₂ 49,4%, Н₂ 0 10,2%. Қоспалары: SiO₂ , Аl₂O₃, СаО, В₂O . Қаттылығы 3—4, меншікті салмағы 4,3 Жылтыр қара, сызығы қоңыр қара. Жымдастығы бір бағытында (010) едәуір жақсы білінеді.

Сингониясы моноклиндік. Оптикалық мөлдір емес, N_g= 2,53,N_m=N_p= 2,24.

Кристалдық құрылысы әлі шешіліп білінбеген. Кристалдық бейнесі призмалық , бағана тәрізді. Жақтары тік бағытта штрих сызықпен түрленген. Кристалдарының гидротермалық кеңдерде друзалар, бағана тәрізді түрлері жиі кездеседі. Шөгінді кендерде жұқа кристалл агрегаттары кең тараған. Сондай-ақ олар оолиттік, сирек те болса іркінді формаларда байқалады.

Жаратылысы. Дұрысында манганит оттегінің біршама жеткіліксіз жагдайында пайда болады. Ол гидротермалық кендерінде минералдардың соңғы құралу қатарында баритпен, кальцитпен бірге кездеседі.

Манганит шөгінді кендерде исиломелан-пиролюзиттік рудалардың (төрт валенттік марганец қоспаларының) және екі валентті марганец карбонат рудаларының арасында аралық орын алып, оолиттіц және тұтас массалардың түрінде көп мөлшерде кездеседі. Сонымеи қатар ондай оолиттердің арасында кварц немесе өзге бір заттың кесегі болса, оның сыртынан қабат-қабат болып манганит қоршап жатады.

Балшықта сазды жерлерде кейде «сферосидериттерге» ұқсас радиал-сәулелі құрылысы бар, жалбыршақ түрінде кездеседі.

Манганит тоттану зоналарында түрақсыз. Оңай өзгеріп жасырын кристалды сусыз тотыққа (МnO₂ ) ауысады, яғни барлық марганец тотықтанып төрт валенттенеді. Сондықтан лимонит қақпа сияқты марганец қақпақтарда манганит көп кездеспейді. Манганит псиломелан-пиролюзит сияқты рудалық минерал.

Кендері. СССР-де ірі массаларда манганит Чиатура (Грузия) кенінде оолиттік руданың қоңыр түсті түрінде кездеседі. Сонымен қатар қара түсті шар тәрізді конкрециялар Никополь кенінде (Украинада) кең таралған.

Ірі гидротермалық кендер Германиядағы Гарцта (Ильфельд кені), Тюрингияда (Ильменау кені), Швециядағы Вермланда (Лонгбан кені) және басқа жерлерде бар.

 

 

Табиғи пиролюзиттің құрамында 1-3% пайыз су болса, полианит сусыз минерал болып табылады. Пиролюзит хлор бөле отырып тұз қышқылында және тотықсыздандырғыш қатысында күкірт қышқылында, сонымен қатар күкіртті қышқылда ериді, ал азот қышқылы пиролюзитпен баяу әрекеттеседі. Табиғи манганит азот және сұйылтылған күкірт қышқылында ыдырамайды, бірақ күкіртті қышқылда баяу ериді; ал жасанды жасалған Mn₂О₃ *Н₂О сұйылтылған қышқылдар әсерінен ыдырайды. Гаусманит минералды қышқылдармен әрекеттесе отырып, марганецтің екі және үш валентті тұздарының қоспасын түзеді. Браунит метамарганецлылау қышқылының MnO(OH)₂ марганецті тұзы болып табылады. Ал изоморфты MnSiO₃ минералының құрамында 15 %-ға дейін SiO₂ болады.

Псиломелан гель тәрізді  құрамы анықталмаған марганец кендерінің қатарына жатады. Оны манганиттің, пиролюзиттің, полианиттің және марганецтің басқа  да тотықтарының, метамарганецлылау  қышқылының MnO(OH)₂ және ортомарганецлылау қышқылының Mn(OH)₄ тұздарының қатты ерітінділері ретінде қарастыруға болады. Ол химиялық қасиеті жағынан марганей қос тотығына ұқсас, күкіртті қышқылда жылдам ериді. Құрамында 60-80% MnО₂, 8-25%  MnО, 3-4% Н₂О болады. Псиломеландардың аттары минерал құрамына кіретін RO топтардың құрылымына байланысты болады: псиломелан ( MnO), криптомелан ( К₂О), рансьеит (СаО), романешит (ВаО) және т.б.