翁泉溝硼礦物相分析方法研究

王海嬌，何 煉，楊 柳

中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽 110034

翁泉溝硼礦物相分析方法研究

王海嬌，何 煉，楊 柳

中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽 110034

對翁泉溝硼礦采集的4個礦石樣品進行測試，分析得出其主要成分由硼鎂石Mg2［B2O4（OH）］（OH）和硼鎂鐵礦（Mg，F(xiàn)e）2Fe（BO3）O2組成.本物相分析方法通過對樣品進行濕法磁選、酸溶方法測定硼鎂鐵礦中的硼元素.磁選后殘渣經(jīng)酸溶測定硼鎂石中硼元素，結(jié)果顯示其組分與實際地質(zhì)成礦組分相吻合.實驗證明本測試方法對硼礦石物相及硼礦物在自然界中的賦存狀態(tài)測定分析快速、準(zhǔn)確，為當(dāng)前的硼礦石研究提供了新的思路，能夠滿足測試要求.

硼礦；硼鎂石；硼鎂鐵礦；物相分析

硼礦是一種稀有的化工礦物，主要用來生產(chǎn)硼砂、硼酸、元素硼以及硼的其他化合物［1］.硼和硼的化合物廣泛用于化工、冶金、光學(xué)玻璃、國防、原子能、醫(yī)藥、橡膠及輕工業(yè)部門［2-3］.遼寧鳳城翁泉溝硼礦床是一個新類型的接觸交代-鎂質(zhì)夕卡巖多金屬礦，主要硼礦資源是硼鎂石和硼鎂鐵礦，其中B2O3儲量2184× 104t，占全國總儲量的58%［4］.

在礦物學(xué)研究、選礦和冶金過程中，礦石的物相分析都具有重要作用.用X射線衍射、電化學(xué)及其他許多物理方法都可進行礦石物相分析.但目前國內(nèi)應(yīng)用較多的還是用化學(xué)試劑選擇性溶解礦石中各礦物相的方法［5-7］.目前，硼礦石物相分析方法未見報道.本文根據(jù)硼鎂鐵礦具有弱磁性，采用濕法磁選進行分離硼鎂石、硼鎂鐵礦，經(jīng)酸溶、氫氧化鈉滴定測定硼含量.

1 實驗部分

1.1 標(biāo)準(zhǔn)和主要試劑

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.05 mol/L）：稱取氫氧化鈉20.0g，加水溶解后，稀釋到10.0L，于大塑料瓶中儲存.

標(biāo)定：準(zhǔn)確稱取5份0.3000g苯二甲酸氫鉀（105℃，烘1.0h），分別放于200mL三角燒瓶中，加入已煮沸趕盡二氧化碳的熱水（50～60℃）50mL，溶解后，冷卻至室溫，加入1%酚酞指示劑2～3滴，以0.05mol/L氫氧化鈉溶液滴定至呈現(xiàn)微紅色為終點.同時作幾份空白試驗，校正氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度.

C：濃度；

m：稱取苯二甲酸氫鉀質(zhì)量（g）；

V1：滴定苯二甲酸氫鉀時消耗氫氧化鈉溶液的體積（mL）；

V2：滴定空白時消耗苯二甲酸氫鉀時消耗氫氧化鈉溶液的體積（mL）；

混合酸：鹽酸+硝酸+水（3+1+4）；

甲基紅指示劑：0.1%乙醇溶液；

碳酸鋇溶液；

酚酞指示劑.

以上為用于硼礦石物相分析的主要試劑.

1.2 實驗方法

1.2.1 總硼含量

樣品粉碎160目，稱取0.3000g，均做雙份，置于預(yù)先盛有4.0g碳酸鈉的鉑金坩堝內(nèi)，攪勻，覆蓋一層碳酸鈉，900℃、50min熔樣；取出后放入到250mL燒杯內(nèi)，將熱的1∶1鹽酸溶液倒入到坩堝內(nèi)，加熱提??；將熔塊完全分解，加入5滴甲基紅，鹽酸酸化到甲基紅變色；將溶液調(diào)成微酸性，鹽酸酸化后甲基紅變色，用50%氫氧化鈉溶液中和到有氫氧化物沉淀出現(xiàn)，再用1∶1鹽酸中和至沉淀溶解，加入黏稠狀碳酸鋇一勺（約1g），攪勻，保持燒杯底部剩有少量碳酸鋇，加熱，煮沸片刻，待過濾.

用棉花紙漿過濾于250mL燒杯中，加熱水洗燒杯4次，洗沉淀12次.體積要求控制在150mL以內(nèi)，否則在滴定時，紅色變化不明顯，太緩慢.在濾液中加入2滴甲基紅，用0.1mol/L鹽酸中和至紅色并過量6～8滴，加入一小塊濾紙，用攪棒壓住，煮沸溶液20min趕盡二氧化碳，冷卻，先用氫氧化鈉滴定到溶液變?yōu)辄S色，加入1.0g甘露醇、10滴酚酞，繼續(xù)滴定至紅色出現(xiàn)，再加入1.0g甘露醇，如紅色消失則繼續(xù)滴定到紅色不褪，計算總硼含量.

V：滴定中消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積（mL）；

CNaOH：氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mol/L）；

m：取樣量（g）.

1.2.2 硼鎂石中硼的含量

稱取0.5000g樣品放入250mL燒杯內(nèi)，加入少量水沖洗，將燒杯放于磁石（1000G）上，順時針旋轉(zhuǎn)，待燒杯底部有樣品明顯吸附時，將未吸附樣品小心傾入濾紙內(nèi)收集，重復(fù)10次左右至燒杯底部未見到懸浮物.燒杯底部殘渣用于硼鎂鐵礦分析，濾紙內(nèi)收集樣品用于硼鎂石礦物分析.

收集濾紙殘渣用少量水沖洗到250mL燒杯內(nèi)，加入不同混合酸15mL，加入熱水50mL，調(diào)節(jié)電熱板200℃溶樣20min.將溶液調(diào)成微酸性，用50%氫氧化鈉溶液中和到有氫氧化物沉淀出現(xiàn).以下操作同1.2.1節(jié)分析，計算硼鎂石中硼的含量.

1.2.3 硼鎂鐵礦中硼量

燒杯底部殘渣中加入不同混合酸15mL，加入熱水50mL，調(diào)節(jié)電熱板200℃溶樣20min.將溶液調(diào)成微酸性，50%氫氧化鈉溶液中和到有氫氧化物沉淀出現(xiàn).以下操作同1.2.1節(jié)分析，計算硼鎂鐵礦中硼的含量.

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品粉碎粒度對物相分析影響

在磁石磁力確定、酸熔樣方法確定的條件下，考察單礦物樣品粒度的大小對濕法分離的影響，將硼鎂石與硼鎂鐵礦按1∶1、1∶2兩種比例進行混合分別制備模擬樣品，進行分離實驗.

由試驗得出，隨著樣品粒度的縮小，熔樣的效果愈好（圖1）.但樣品粒度大于160目，在選用1000G磁石分離時，混合樣中硼鎂石被磁化，硼鎂鐵礦含量偏高，硼鎂石含量偏低（表1）.推斷：樣品粒度太小，導(dǎo)致樣品被磁化，難于分離.

圖1 樣品粒徑對硼礦石分離的影響Fig.1 Separationeffectwithsamplesizes

表1 模擬樣品粒徑對回收率影響的試驗結(jié)果Table 1 Theexperimentresultsofrecoverybysamplesizes

2.2 分析結(jié)果對照

本方法的分析結(jié)果通過X射線衍射法（XRF）驗證.由表2數(shù)據(jù)得出，本方法分析結(jié)果與X射線衍射法分析結(jié)果吻合.

表2 物相分析與XRF分析方法結(jié)果對照Table2 ComparisonofanalytiacalresultsforB2O3

3 實際樣品分析

本方法對4組硼礦石樣品進行了2種硼礦物物相分析，結(jié)果與實際地質(zhì)成礦組分符合（表3）.

表3 采用物相分析方法對實際樣品中硼元素分析結(jié)果Table3 AnalyticalresultofB2O3insamples

4 結(jié)語

本文采用濕法磁選、酸溶測定硼鎂鐵中礦硼元素.分選出懸浮物經(jīng)酸溶測定硼鎂石中硼元素.采用XRF方法及實際樣品分析驗證，對翁泉溝硼礦進行物相分析是可行的、準(zhǔn)確的，可用于分析硼礦物在自然界中的賦存狀態(tài).

［1］李鐘模.我國硼礦資源開發(fā)現(xiàn)狀［J］.化工礦物與加工，2003，32（9）：38.

［2］李文光.我國硼礦資源概礦及利用［J］.化工礦物與加工，2002，31（9）：37.

［3］劉宏偉，仲劍初.翁泉溝硼鐵礦反應(yīng)活性的研究［DB/OL］.中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫，2008.

［4］李艷軍，韓躍新.遼寧鳳城硼鐵礦資源開發(fā)與利用［EB/OL］.中國選礦選煤網(wǎng)（www.xkxm.com），2006-09.

［5］禾宜.我國硼礦工業(yè)與國外的差距［J］.化工礦物與加工，2003，32（6）：40-41.

［6］汪鏡亮.礦石化學(xué)物相分析的發(fā)展［J］.礦物巖石，1987，7（2）：109-114.

［7］黃寶貴.我國化學(xué)物相分析的進展［J］.分析化學(xué)，1999，27（12）：1454-1461.

PHASE ANALYSIS METHOD FOR BORON MINERALS FROM WENGQUANGOU

WANG Hai-jiao，HE Lian，YANG Liu
Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，CGS，Shenyang 110034，China

Based on the analysis of four samples of ore collected from Wengquangou boron deposit in Liaoning Province，it is concluded that the ore is composed of mainly szaibelyite and ludwigite.In the phase analysis，boron in ludwigite is detected by wet magnetic separation and acid digestion.The remnant digested in acid is used to determine boron in szaibelyite.The result shows that the component tested by this method is in accordance with the ore-forming geological composition.The phase analysis for boron ores and boron minerals in nature is rapid and accurate.It provides a new approach to the study and test of boron ores.

boron mineral；szaibelyite；ludwigite；phase analysis

1671-1947（2016）03-0298-03

P579

A

2015-07-10；

2015-08-27.編輯：李蘭英.

中國地質(zhì)調(diào)查局“礦產(chǎn)、海洋與油氣資源調(diào)查中的現(xiàn)代測試技術(shù)體系研究”項目（編號1212011120273）.

王海嬌（1979—），女，碩士，實驗測試高級工程師，主要從事巖石礦物分析工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)北陵大街26甲3號，E-mail// 44514819@qq.com