硼 矿 一、矿产名称 硼矿(Boron) 二、矿产类型及其分布 1.矿床的成因类型 根据矿床的成因和矿石构造特点，我国硼矿床可分为五个类型，见表1，其中Ⅱ、Ⅴ类型是当前勘探和开采的主要对象。 ? 表1 硼矿床成因类型 硼矿床成因类型 典 型 矿 床 类 型 亚 类 Ⅰ盐湖沉积矿床 硼砂型 西藏杜佳里湖硼矿床 钠硼解石-柱硼镁石型 青海大柴旦湖硼矿床 含硼卤水或晶间卤水 青海大、小柴旦湖 Ⅱ沉积变质再造矿床 以硼镁石（遂安石）为主的沉积变质再造矿床 辽宁二台子、杨木杆子，吉林高台沟等 以硼镁铁矿（磁铁矿）~硼镁石为主的沉积再造矿床 辽宁翁泉沟，五道岭子，牛皮扎等 Ⅲ海相沉积硼矿床 ? 天津水厂 Ⅳ火山沉积硼矿床 ? 新疆吐鲁番（规模小、品位低） Ⅴ接触交代硼矿床 ? 湖南七里坪，江苏冶山等 2.矿床的工业类型 我国的硼矿床类型，主要有两大类：一类是大陆盐湖硼矿；二是矽卡岩硼矿。也可根据其形成特点，分别叫外生和内生矿床。 大陆盐湖硼矿属于外生条件下形成的硼矿床，在世界硼矿床分类中，为火山沉积型闭流湖泊的盐湖沉积矿床，如中国西藏北部某大型硼湖，其含硼矿物主要有硼砂，少量钠硼解石，利用较为方便。 矽卡岩硼矿属于内生条件下形成的硼矿床。在世界硼矿床分类中，为镁矽卡岩中的硼酸盐矿床。中国内生硼矿石工业类型见表2。 ? 表2 中国内生硼矿石类型 矿石类型 典型矿区 硼镁石型 辽宁砖庙沟、辽宁后仙峪 硼镁石-磁铁矿 -蛇纹石型 辽宁凤城、吉林小东沟 硼镁石-碳酸盐型 湖南常宁、吉林高台沟 硼镁石化硼镁铁矿-磁铁矿型 ? 含铀硼镁铁矿化硼镁石-磁铁矿型 辽宁翁泉沟 锰方硼石型 河北蓟县 ? 3．矿床的分布情况 中国的硼矿资源比较丰富。目前已查明的硼矿点，大约有55处。以探明储量与国外经济可用储量相比，居世界第五位。 我国硼矿资源绝大多数产地和储量集中分布在东北和西南地区的辽、吉、青、藏四省区，硼矿资源主要分布在辽(宁)东——吉(林)南沉积变质型硼矿成矿带，青藏高原盐湖硼矿成矿带及江苏六合冶山——广西钟山黄宝矽卡岩型硼矿成矿带等三个成矿带中。 在东北的辽宁和吉林地区，硼矿储量占总量的65%，主要为硼镁石矿和硼镁铁矿。在青海和西藏地区，硼矿储量占总储量的29.8%；在青海主要有钠硼解石，柱硼镁石、水方硼石和库水硼镁石；在西藏主要是天然硼砂。此外，在西藏还有含硼湖泥、湖水；在四川还有含硼卤水；吉林在某石棉矿中伴生硼镁石矿；江苏在某铁矿中含有硼的资源；河北在中国首次发现锰方硼石；湖南和安徽也有中型矽卡岩硼矿。 ? 三、矿床的主要工业指标 我国硼矿床的普通工业指标见表3。 ? 表3 我国硼矿床工业指标 工业指标 矿床类型 边界品位 B2O3，% 工业品位 B2O3，%、 可采厚度 m 夹石剔 除厚度 m 矿石品级划分 B2O3,% Ⅰ级 Ⅱ级 硼镁石矿 ≥3 ≥5 1 1~2 11 5~10 硼镁铁矿 ≥3 ≥5 1 1 9 5~9 盐湖硼矿 固体硼矿层 1.5 2 0.3 0.6 ? ? 卤水、晶间卤水 400mg/L 1000mg/L ? ? ? ? ? 四、矿石性质 1．矿石的矿物组成 我国内生硼矿几种矿石类型的矿物组成见表4。 ? 表4 我国内生硼矿类型及矿物组成 矿石类型 主要特征 典型矿区 硼镁石型 1．? 1．? 主要矿物是硼镁石和蛇纹石，前者及其集合体粒度较粗；后者浸染粒度较微细 2．? 2．? 主要矿物是硼镁石矽镁石，前者以网脉状与脉石矿物共生，易于解离。 1.?? 1.?? 辽宁砖庙沟 ? 2. 辽宁后仙峪 硼镁石-磁铁矿-蛇纹石型 1．? 1．? 主要矿物是硼镁石和磁铁矿，含有部分蛇纹石，前者与脉石矿物均匀共生，浸染粒度较细； 2．? 2．? 主要矿物是硼镁石和蛇纹石，含有部分磁铁矿，前者与脉石矿物交错连生，浸染粒度细； 1．? 1．? 辽宁凤城 ? 2．? 2．? 吉林小东沟 硼镁石-碳酸盐型 1．? 1．? 主要矿物是硼镁石（镁硼石）和方解石、白云石，其中碳酸盐矿物占脉石矿物量的80%以上； 2．? 2．? 主要矿物是硼镁石、菱镁矿和部分蛇纹石，硼镁石浸染粒度微细；但菱镁矿浸染粒度较粗 1．? 1．? 湖南常宁 ? 2．? 2．? 吉林高台 硼镁石化硼镁铁矿-磁铁矿型 以硼镁铁矿为主要硼矿物，磁铁矿也占较大比例。前者多呈粒状、浸染粒度0.1~0.3毫米;后者浸染粒度0.1~0.2毫米 ? 含铀硼镁铁矿化硼镁石-磁铁矿型 成分很复杂,主要矿物有硼镁石、磁铁矿、蛇纹石，还含有一定量的硼镁铁矿和少量的晶质铀矿、硼镁石嵌布粒度细，连晶关系密切 辽宁翁泉沟 锰方硼石型 中国首次发现的新矿种，主要有用矿物为锰方硼石和菱锰矿；脉石矿物为铁白云石 河北蓟县 ? 2．目的矿物的矿物特征 硼在自然界中分布很广，地壳中硼的重量克拉克值为5×10-3%，但含硼矿物很分散，虽然目前已知的含硼矿物至少有150种以上，而真正能被加工利用的仅仅十多种。 根据含硼矿物的化学组成，一般将其分为三类：硼硅酸盐矿物、硼铝硅酸盐矿物和硼酸盐矿物(包括含水硼酸盐矿物和无水硼酸盐矿物)。硼硅酸盐矿物主要是硅钙硼石［2CaO·B2O3·2SiO2·H2O］和赛黄晶［CaB2(SiO4)2］；硼铝硅酸盐矿物主要是电气石［Na2O·(Fe,Mg)O·10Al2O3·18SiO2·4B2O3·5H2O］和斧石［Ca(Mn,Fe)Al2BSi4O15(OH)］。这两类含硼矿物中，只有硅钙硼石具有工业价值。作为硼加工工业原料的，主要是第三类——硼酸盐矿物，其主要矿物特征见表5。 ? 表5 硼酸盐类矿物的主要特征 矿物名称 化学分子式 B2O3含量% 晶形 光泽 颜色 密度 g/cm3 莫氏硬度 对水的可溶性 硼镁石 Mg2[B2O4(OH)](OH) 41.38 纤维状或针状集合本 丝绢光泽 白、灰、浅黄色 2.62~2.75 3~4 不溶 硼镁铁矿 (Mg,Fe)2[BO3]O2 17.83 针状，纤维状，柱状结合体 珍珠、金刚光泽 黑、黑绿色 3.6~4.7 5.5~6 不溶 镁硼石 Mg2[BO3]4 36.54 细粒状 玻璃光泽 无色、白色 3.03~3.10 6.5 不溶 天然硼酸 H3[BO3] 56.40 鳞片状、板状、钟乳状 玻璃、珍珠光泽 无色、白色 1.46~1.52 1.0 易溶 贫水硼砂 Na2(H2O)3[B2B2O6(OH)2] 51.02 粒状或纤维状块体 玻璃丝绢光泽 无色、白色 1.90 2.5 易溶 钠硼解石 NaCa(H2O)6[B3B2O7(OH)4] 42.95 结核状、纤维状块体 玻璃丝绢光泽 无色、白色 1.65~1.95 2.5 难溶 硬硼钙石 Ca(H2O)[B2BO4(OH)3] 50.81 短柱状 玻璃、金刚光泽 无色、白色 2.41~2.44 4.5~5 不溶 白硼钙石 Ca2(H2O)[B4BO7(OH)5] 48.44 结核状或致密状块体 无光泽 白色 2.26~2.48 3.0~4.5 不溶 水方硼石 CaMg(H2O)3[B2BO4(OH)3]2 50.53 放射状或纤维状集合体 玻璃光泽 无色、白色、玫瑰色 1.90~2.17 2 难溶 锰方硼石 Mn3[B3B4O12]OCl 50.36 他形粒状，变豆状集合体 油脂光泽 白色、色微灰 3.49 7 不溶 天然硼砂 Na2(OH)8[B4O5(OH)4] 36.51 短柱状 玻璃油脂光泽 白、浅灰、浅黄色 1.69~1.72 2.0~2.5 可溶 遂安石 Mg2[B2O5] 46.34 束状、放射状，纤维状 玻璃油脂光泽 白色、淡褐色 2.91~2.93 5.9 不溶 柱硼镁石 Mg[B2O(OH)6] 42.46 柱状、短柱状、纤维状 玻璃光泽 无色、白色、灰白色 2.3 3.5 ? ? 五、工艺特性及主要用途 1.工艺特性 硼属元素周期表第Ⅲ主族，元素符号B，原子序数为5，相对原子质量10.81，原子价3。非结晶硼为棕色或黄色极软的粉末；晶体硼为灰色，有光泽，透明，硬度接近金刚石，性脆，电阻高。晶体硼密度为2.34g/cm3，非晶体硼密度为2.37g/cm3，熔点2300℃，沸点为2550℃。硼不溶于水、乙醇、，溶于浓硝酸和浓硫酸，并在这些浓酸中反应生成硼酸。 硼是典型的亲石元素，化学性质很活泼，属半金属或准金属范畴，但主要体现为非金属属性，仅在单质状态下显有某些金属性。单质晶体为二十面体。这种不寻常的结构，使单质硼和硼氢化物具有一些特殊的性质和用途。 硼能和周期表中第四、五、六族的元素形成金属硼化物，主要结合的离子有镁、钙、钠、钾、锶等。 硼在室温下可与氟化合，在高温下可与氯、溴和硫化合，与碘不直接化合。在电弧温度下可与碳反应形成碳化硼B4C，其硬度仅次于金刚石。 硼与水、二氧化碳、氧化氮或许多其它氧化物在一起加热时可起还原剂的作用。硼可形成一系列的共价氢化物，最简单、最重要的是乙硼烷B2H6，也可能生成长硼链的氢化物，如B4H10、B5H9等。 硼在氧气中于700℃时着火，并生成氧化硼B2O3。硼溶于热水中生成正硼酸H3BO3，继续加热则生成偏硼酸HBO2(100℃)、四硼酸H2B4O7(140～160℃)。硼的氮化物有氮化硼BN、硼氮烷B3N3H6等。 硼几乎能和元素周期表中大部分元素化合，硼化物具有错综复杂的键型结构，所生成的多种化合物具有独特的理化性质。 2.主要用途 硼矿，是一种用途广泛的化工原料矿物。它大多数都用在生产硼砂、硼酸和硼的各种化合物以及元素硼。是冶金、建材、机械、电器、化工、轻工、核工业、医药、农业等部门的重要原料。其主要应用领域见表6。 ? 表6 硼矿的主要用途 应用领域 主 要 用 途 冶金 用作各种特种钢的冶炼，熔融铜中气体的清除剂，各种添加剂，助溶剂，金属保护高温技术，铸造镁及合金时的防氧化剂，各种模型的脱模剂等 机械 用作硬质合金、宝石等硬质材料的磨削、研磨、钻孔及抛光等 建材 用作陶瓷工业的催化剂、防腐剂，高温坩埚、耐热玻璃器皿和油漆耐火添加剂，以及木材加工、玻璃工业等 轻工 用作增强搪瓷产品的光泽度和牢固度，可作釉料及颜料，洗涤剂，防火涂料，防火剂、油漆干燥剂，焊接剂，媒染剂，造纸工业含汞污水处理剂，原布的漂白等 电器 用作引燃管的引燃极，电讯器材，电容器，半导体的掺合材料，高压高频电及等离子弧的绝缘体，雷达的传递窗等 化工 用作良好的还原剂，氧化剂，溴化剂，有机合成的催化剂，合成烷的原料，塑料的发泡剂等 核工业 用作原子反应堆中的控制棒，火箭燃料，火箭发动机的组成物及高温润滑剂，原子反应堆的结构材料等 医药 用作医药工业的催化剂，杀菌剂，消毒剂，双氢链霉素的氢化剂，脱臭剂等 农业 用作杀虫剂，防腐剂，催化剂，含硼肥料等 ? 六、产品品质衡量准则 1.有用元素及主要伴生元素对原料的影响 目前中国除了西藏和青海就地利用粗硼砂和钠硼解石生产以外，内地大多数以硼镁石为原料生产硼砂和硼酸。 生产硼砂、硼酸的方法，归纳起来有碱法、氨法和酸法三种生产类型。这些加工方法对硼矿石质量的要求，中国现尚无统一规定。一般碱法和氨法要求矿石的品位，以含B2O312%为标准矿。酸法要求矿石品位高一些为好，即要注意矿石的“镁硼比”(MgO/B2O3)。硼矿石含硼量愈高愈好，含镁愈低愈好，这样可大幅度的降低酸耗，减小成本。此外，含铁量不宜太高。 2、国家标准 硼镁石矿的专业标准见表7，硼砂的国家标准见表8，硼酸的国家标准见表9。 ? 表7 硼镁石矿的专业标准（ZBD51006—89） 指 标 名 称 优等品 一等品 二等品 三等品 优-1 优-2 Ⅰ-1 Ⅰ-2 Ⅱ-1 Ⅱ-2 Ⅲ-1 Ⅲ-2 三氧化二硼（B2O3）含量，% ≥ 24 22 20 18 16 14 12 10 全铁含量（以Fe2O3计）， %≤ 15 氧化钙含量（以CaO计），%≤ 8 氧化镁含量（以MgO计）,%≤ 45 矿石块度，mm 400(300~400mm大不于15%，小于20mm的不大于15% ? 表8 硼砂的国家标准（GB537-84） 指 标 名 称 指 标 1级 2级 十水四硼酸纳（Na2B4O7·10H2O）,% ≥ 99.5 95.0 碳酸纳（Na2CO3）,% ≤ 0.2 0.30 水不溶物，% ≤ 0.04 0.04 硫酸钠（Na2SO4）,% ≤ 0.20 0.2 氯化纳（NaCl）,% ≤ 0.05 0.05 铁（Fe）,% ≤ 0.002 0.002 ? 表9 硼酸的国家标准（GB538—82） 指 标 名 称 指 标 1级 2级 硼酸（H3BO3），% 99.5 96.5 水不溶物，% 0.05 0.15 硫酸盐（SO4），% 0.10 0.40 氯化物（Cl），% 0.01 0.05 铁（Fe）,% 0.003 0.005 ? ? 七、综合利用工艺技术 1.合利用技术方法及工艺流程 硼矿的选别方法很多，依其矿石类型不同，所采用的选别方法也不同。其不一样矿的选别方法见表10，原则工艺流程见表11，常用的选矿方法有磁选、浮选及磁浮联合工艺。 ? 表10 硼矿的主要选矿方法 矿 石 类 型 选 别 方 法 工 艺 特 点 硼镁石型硼矿 浮选 矿石的矿物组成和嵌布特性各异，一般磨矿细度-200目占70~90%，捕收剂采用油酸或烃类油，矿浆温度30~40℃ 硼镁石-磁铁矿-蛇纹石型硼矿 磁选、浮选 矿石浸染粒度细、磨矿细度-320目占90%以上。采用磁选分离磁铁矿，用油酸作捕收剂浮选硼镁石，矿浆温度30-40℃ 硼镁石-碳酸盐型硼矿 煅烧-消化法浮选 在900℃下煅烧矿石，碳酸盐矿物（白云石）分解，然后骤冷消化，分离出硼镁石 当碳酸盐矿物为菱镁矿时，采用浮选法实现菱镁矿与硼镁石的分离 硼镁石化硼铁矿-磁铁矿型硼矿 磁选 先以弱磁场磁选机分离磁铁矿，再用强磁选出弱磁性矿物硼镁铁矿精矿 含铀硼镁铁矿化硼镁石-磁铁矿型 磁选、重选、分级 该型矿石矿物组成复杂，以湿式弱磁回收磁铁矿，重选回收铀矿及硼镁铁精矿，以水力旋流器分级回收硼镁石 锰方硼石型硼矿 磁选 采用干式中磁场强度（590OA/ m）磁选 外生硼矿床型硼矿 浮选、分级 含硼矿物主要为水方硼石，先以水力旋流器分级溢流直接作为硼精矿，对沉砂以烷基磺酸钠作捕收剂进行浮选回收硼 ? ? 表11 硼矿选矿工艺流程 矿 石 类 型 原则流程 硼镁石型硼矿 粗—精浮选流程：原矿 - 破碎 - 磨矿 - 粗选 - 精选 硼镁石-磁铁矿-蛇纹石型硼矿 磁选浮选联合流程：原矿 - 破碎 - 磨矿 - 磁选 - 浮选 硼镁石-碳酸盐型硼矿 原矿 - 煅烧 - 骤冷消化 - 筛分分离或采用优先浮选、混合浮选流程 硼镁石化硼镁铁矿-磁铁矿型硼矿 磁选化工联合流程：原矿 - 破碎 - 磨矿 - 弱磁磁选 - 强磁磁选 - 硼铁精矿 - 化工分离 含铀硼镁铁矿化硼镁石-磁铁矿型硼矿 磁选、重选、分级联合流程：原矿 - 破碎 - 磨矿 - 磁选 - 重选 - 分级 锰云硼石型硼矿 磁选 - 化工 - 冶金联合流程：原矿 - 破碎 - 分级 - 磁选 - 锰方硼矿精矿 - 化工、冶金硼锰分离 外生硼矿床型硼矿 分级、浮选流程：原矿 - 分级 - 浮选 2.开发生产实例 辽宁省凤城硼矿为硼镁石—磁铁矿—蛇蚊石型硼矿。矿石构造大致上可以分为条带状和网脉状两种类型。条带状矿石为灰色、灰黑色。硼镁石与少量蛇纹石、磁铁矿等组成灰白色含矿条带；金属矿物与少量硼镁石组成暗灰色非矿条带。两者相间排列形成条带状构造。网脉状矿石为灰白色、绿色、暗绿色。硼镁石以脉状、团状穿插于矿石之中，形成不规则的网状构造。 矿石的主要矿物组成见表12，矿石化学成份见表13。 ? 表12 主要矿物组成 矿 物 成 分 矿 石 类 型 条带状矿石 网脉状矿石
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