金屬百科——錳

王軍義

錳，元素符號(hào)Mn，原子序數(shù)25，是一種灰白色、質(zhì)堅(jiān)而脆、有光澤的黑色金屬。它廣泛存在于自然界中，與我們的生活息息相關(guān)，但在我們的生活中卻并不常見(jiàn)，這是為什么呢？那是因?yàn)殄i在自然界中均以元素的形式存在于化合物之中，人類是無(wú)法通過(guò)肉眼直觀的看到它的存在，需要借助于光學(xué)顯微鏡去觀察。那這些錳元素都存在于自然界的哪些物質(zhì)中呢？比如軟錳礦和硬錳礦，其中含有大量錳元素；我們?nèi)粘３缘墓阮?、?jiān)果類、葉菜類、肉類和奶類等中都含有少量錳元素；人和動(dòng)物體內(nèi)也含有微量的錳元素，是人和動(dòng)物組織的成分之一，而且是人和動(dòng)物體內(nèi)必需的微量元素之一。

錳是怎樣被人類發(fā)現(xiàn)的呢？早在很久以前，錳的氧化礦物（軟錳礦）就被古人知悉和利用，但是，在18世紀(jì)70年代以前，西方化學(xué)家們?nèi)哉J(rèn)為軟錳礦是含錫、鋅和鈷等的礦物。直到18世紀(jì)后半葉，瑞典化學(xué)家T.O.伯格曼研究了軟錳礦，認(rèn)為它是一種新的金屬氧化物。之后，她曾多種方法試圖分離出這個(gè)金屬，但都沒(méi)有成功。瑞典著名化學(xué)家舍勒也同樣沒(méi)有從軟錳礦中提取出金屬，便求助于他的好友伯格曼的助手—甘恩。在1774年，甘恩用軟錳礦和木炭在坩堝中共熱，分離出了一紐扣大小的錳粒，伯格曼將它命名為manganese（錳）。它的拉丁名稱manganum和元素符號(hào)Mn便是由此而來(lái)。

既然古人很早就用到了錳礦石，那么錳礦在中國(guó)的儲(chǔ)量和分布是怎樣的呢？根據(jù)《國(guó)家礦產(chǎn)資源報(bào)告（2020）》數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，全國(guó)錳礦新增礦產(chǎn)資源為1億噸，相比2018年全國(guó)錳礦新增礦產(chǎn)資源0.7億噸增長(zhǎng)了42.9%。其中貴州、廣西、湖南、云南、重慶等省區(qū)是錳礦主要的儲(chǔ)存地，貴州和廣西儲(chǔ)量最多，湖南、云南和重慶次之。根據(jù)貴州省自然資源廳公布的數(shù)據(jù)顯示，截止2019年底，貴州省錳礦保有資源儲(chǔ)量為8.35億噸，相比2018年7.57億噸處于增長(zhǎng)趨勢(shì)，且增長(zhǎng)量在全國(guó)排名第一。能有這樣好的成果主要?dú)w功于貴州省內(nèi)的4個(gè)超大型錳礦床（礦資源儲(chǔ)量大于1億噸），使它們提升了貴州省錳礦儲(chǔ)量的整體實(shí)力。它們分別是松桃普覺(jué)（西溪堡）超大型錳礦床、松桃道坨超大型錳礦床、松桃高地超大型錳礦床和松桃桃子坪超大型錳礦床，其中松桃普覺(jué)（西溪堡）超大型錳礦床資源量達(dá)2.03億噸，位居亞洲第一。

錳作為重要的礦產(chǎn)資源，它是怎么形成的呢？它是在動(dòng)蕩、貧氧、深水的環(huán)境中，黑色頁(yè)巖吸附海底熱液中及少量的陸源成礦物質(zhì)（有機(jī)作用）形成礦源層，而后通過(guò)菌藻生物作用（因具球狀結(jié)構(gòu)而推測(cè)）使錳富集成礦。

錳在物理方面的性質(zhì)很像鐵，但比鐵要軟一些。如果錳中含有少量的雜質(zhì)—碳或硅，它便會(huì)變得既堅(jiān)硬又很脆。不過(guò)，純凈的金屬錳的用途并不廣泛，那是因?yàn)樵诔睗竦目諝庵?，它極易生銹，不用多久時(shí)間其表面便會(huì)生成了一層氧化錳薄膜而變得灰蒙蒙的，從而失去光澤。但這并不影響錳在現(xiàn)代化鋼鐵制造業(yè)首屈一指的重要地位。

由于鋼鐵在煉制過(guò)程中含有很多雜質(zhì)，會(huì)降低鋼鐵的性能，以錳作為化渣劑、脫氧劑、脫硫劑和合金元素，可以去除鋼鐵在冶煉過(guò)程中的有害雜質(zhì)，改善鋼鐵冶煉的操作和加工，提高鋼鐵的質(zhì)量和性能。比如說(shuō)錳鋼，它的脾氣就十分的古怪而有趣：如果在煉鋼過(guò)程中加入2.5%～3.5%的錳，那么所制得的低錳鋼會(huì)像玻璃一樣一敲即碎。但是，如果加入13%以上的錳，制成的高錳鋼，就會(huì)變得和低錳鋼的性質(zhì)相反，既堅(jiān)硬又富有韌性。當(dāng)高錳鋼加熱到淡橙色時(shí)，它又會(huì)變得十分柔軟，很容易進(jìn)行各種加工和改造。另外一方面，它不含磁性，磁鐵無(wú)法對(duì)它產(chǎn)生吸引?，F(xiàn)在，人們大量用錳鋼制造各種耐磨損的機(jī)械構(gòu)件，比如：鋼磨、滾珠軸承、掘土機(jī)的鏟斗、鐵軌、橋梁等。

在軍事上，高錳鋼可用于制造鋼盔、坦克防護(hù)鋼甲、穿甲彈的彈頭等。錳在其他方面的用途也有很多，比如在有色冶金工業(yè)上，與銅、鋁、鎂生成許多有工業(yè)價(jià)值的合金，提高這些合金的強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性。在電池工業(yè)上，制造的鋅-錳電池，使用方便，價(jià)格低廉，至今仍是電池中使用最廣，產(chǎn)值、產(chǎn)量最大的一種電池。在電子工業(yè)上，用錳鋅鐵氧體磁芯制成的各種電感器件、變壓器、線圈、扼流圈等，提高電子產(chǎn)品的性能。在農(nóng)業(yè)上，用錳制成植物化肥、殺菌劑和飼料添加劑等，改善植物的生長(zhǎng)環(huán)境以及生長(zhǎng)狀態(tài)。在環(huán)保方面上，錳可以應(yīng)用到污水、廢氣的處理以及天然飲用水的凈化中，改善環(huán)境質(zhì)量。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上，錳主要用作消毒劑、制藥氧化劑、催化劑等。

雖然錳的用途都很廣泛，為人類的生活做出了很多貢獻(xiàn)，但它并不是百利而無(wú)一害的。如果長(zhǎng)期吸入含錳度較高的錳煙及錳塵，會(huì)導(dǎo)致職業(yè)性慢性錳中毒，多見(jiàn)于錳鐵冶煉、電焊條的制造與電焊作業(yè)以及錳礦石的開(kāi)采、粉碎或干電池生產(chǎn)等作業(yè)的工人。職業(yè)性慢性錳中毒是以神經(jīng)系統(tǒng)改變?yōu)橹鞯募膊?，早期表現(xiàn)為神經(jīng)衰弱綜合征和植物神經(jīng)功能紊亂。中毒較明顯時(shí)，出現(xiàn)錐體外系損害，并可伴有精神癥狀。嚴(yán)重時(shí)可表現(xiàn)為帕金森氏綜合癥和中毒性精神病。

如果被確診為慢性錳中毒時(shí)，我們應(yīng)該怎樣應(yīng)對(duì)呢？首先應(yīng)脫離錳作業(yè)，然后到醫(yī)院進(jìn)行驅(qū)錳治療，直至康復(fù)?？吹竭@些或許你會(huì)問(wèn)，我們每天的飲食中都含有錳，那我們是不是很容易患慢性錳中毒呢？答案是否定的，因?yàn)槿祟愓５娘嬍乘鶖z入的錳元素非常的少，而且人體對(duì)錳元素的吸收率也不高，比如像非精制的谷類食物，綠葉蔬菜和茶，錳元素的通常攝入量為每天2～5mg，吸收率僅為5%～10%，所以我們不用擔(dān)心正常飲食會(huì)導(dǎo)致錳中毒。

（編輯/張峰）