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硼酸盐的存在方式和选矿方法

责任编辑:三久重工 发表时间:2016-06-19 01:10

  硼酸盐是化学组成和结构复杂的一大类物质。它们是由阳离子将聚合硼-氧-羟基四面体或三角形连接起来的架状 结构。这个架状结构使得硼酸盐与其他聚合结构的无机物(如硅酸盐或磷酸盐)很相似。尽管许多矿物含有氧化硼,但硼在自然界中并不是以单一元素方式存在。硼 在地球地壳中元素的丰度排名中位于第38位左右。硼元素位于元素周期表中的第3族(或Ⅲa),原子序数为5,原子量为10.81,是唯一的缺电子非金属元 素。硼的化合价为3价,它在元素周期表中的位置显示其与铝、镓、铟和铊有亲密关系,但实际上它的化学性质更像碳和硅。在化合物方面,与大多数非金属不同, 硼就像一种似非金属,纯硼像碳一样是一种电导体。硼有B10和B11两种同位素,自然界中,这些异构体的比例变化很大。异构体具有非常大的中子俘获横截 面,使它具有独特的核应用,以及有效的医学用途。已知230种以上的矿物含有硼元素。这些矿物可按照起源和地质环境来分类:

  1)与侵入岩形成有关的矽卡岩矿物,主要是硅酸盐矿物和铁氧化物矿物;

  2)与海洋沉积物有关的氧化镁矿物;

  3)与陆相沉积物和火山活动有关的水合硼酸钠和硼酸钙。

  第一组和第二组是俄罗斯和中国生物硼的原料矿物,主要为硅钙硼石和硼镁石。第三组包括硼砂、四水硼砂、硬硼酸钙石和硼钠钙石,是来自土耳其、南美以及美国的世界上大多数硼产品的原料来源。土耳其拥有世界上最大的硬硼酸钙石和粗硼砂储量。

  世界上硼的储量估计有885Mt。土耳其就占世界已知储量的64%。只有很少几个国家由硼矿物生产硼。2002年,全世界总产量为 1.560Mt。其中土耳其和美国就分别占总产量的40%和34%。土耳其的选矿和精制硼酸盐工厂生产能力分别为1.89Mt和0.817Mt。硼产业集 中在西欧、北美以及日本等发达国家。世界上大多数重要的硼酸盐矿床的主要采矿方法为露天开采。在Bigadic和Kestelek矿山,已采用地下开采的 某些矿床部分,现在也都露天开采。#p#分页标题#e#

  在4个生产天然硼酸盐的美国公司中,两个采用传统的采矿方法,一个采用溶浸采矿法,另一个采用加工成盐水的方法。美国Searles湖、中国的 青海盆地以及哈萨克斯坦的Inder地区均采用溶浸采矿法处理硼酸盐盐水。位于加利福尼亚的巴斯托的FortCady矿物公司对深达400m以上的由硬硼 酸钙石组成的矿体开始商业性的原地浸出。将5%的HCl注入矿体中,并使HCl与矿体作用8h,然后用泵将盐水从井中抽到地表,向浸出液中加入石灰,以沉 淀合成的含43%的硬硼酸钙石细粒晶体。

  硼酸盐及其精制产品有很大的应用领域。2002年,玻璃用硼酸盐占全球需求量的43%;清洁剂占17%,然后是搪瓷熔块和釉料占12%,化学肥 料占5%。硼酸盐市场的剩余份额(23%)包括木材处理、阻燃剂、原子能产品、冶金应用、高级复合材料、耐火材料、研磨剂、杀虫剂以及其他与农业有关的应 用。不同地区终端用户对硼酸盐的消费变化较大。北美玻璃业占该行业世界硼应用消费量的44%。绝缘等级的玻璃纤维是美国玻璃行业最大的硼化合物的终端用 户。2001年,它占总消费量的近一半,而纺织品等级的玻璃纤维为21%,硼硅酸盐玻璃为6%。在欧洲,清洁剂(洗涤剂和漂白剂)市场占该部分世界硼消费 量的75%以上。陶瓷工业在欧洲、拉丁美洲以及亚洲比在北美要重要些。

  近年来,人们将注意力集中在硼氢化钠上,氢被安全地贮备在硼氢化钠中并被运输。硼氢化钠由硼砂制成。当与硼 矿物共生的脉石矿物的类型和数量发生变化时,其分选行为也不同。硼矿物中存在的杂质在某种程度上限制了它们在工业上的直接应用,例如铁、砷和硫酸盐通常是 玻璃工业的不希望有的成分。不溶于水的杂质在硼矿选矿和加工过程中要分选脱除。加利福尼亚的硼矿床呈扁豆状,其中的硼矿石由镶嵌有蒙脱石-伊利石黏土的硼 砂和四水硼砂组成。阿根廷的中安第斯山硼钠钙石矿床的矿石常伴生有诸如沙、黏土、氯化物和硫酸盐等杂质。在土耳其西安纳托利亚的硼酸盐矿床一般夹带有砾 岩、砂岩、凝灰岩、层凝灰岩、黏土岩、泥灰土和石灰岩。Bigadic的硬硼酸钙石和硼钠钙石矿石中常伴生有不同数量的方解石、硬石膏、石膏、天青石、钾 长石、方沸石、斜发长石、石英、蒙脱石、绿泥石和伊利石等矿物。在Kestelek矿床中,硼酸盐矿带由黏土、泥灰土、石灰石、凝灰岩以及凝灰质的石灰石 组成。伴生矿物有方解石、石英、沸石、蒙脱石、伊利石和绿泥石。在Emet矿床中,硼酸盐矿床中有凝灰岩、黏土以及泥灰土和石灰石夹层存在。蒙脱石是主要 的黏土矿物,绿泥石分布广泛,而伊利石只是微量组份。在凝灰岩附近,沸石很富。在硼酸盐矿带中存在有自然硫、雄黄、雌黄和天青石。Kirka地区硼酸盐矿 层中含有少量雄黄、雌黄、石膏、天青石、方解石和大量白云石和蒙脱石,伊利石和绿泥石矿物不常见。在凝灰岩矿层有沸石存在。Kirka的粗硼砂矿石中含有 20%-45%的水不溶物。#p#分页标题#e#