翁泉沟硼矿物相分析方法研究

王海娇，何 炼，杨 柳

中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳 110034

翁泉沟硼矿物相分析方法研究

王海娇，何 炼，杨 柳

中国地质调查局沈阳地质调查中心（沈阳地质矿产研究所），辽宁沈阳 110034

对翁泉沟硼矿采集的4个矿石样品进行测试，分析得出其主要成分由硼镁石Mg2［B2O4（OH）］（OH）和硼镁铁矿（Mg，Fe）2Fe（BO3）O2组成.本物相分析方法通过对样品进行湿法磁选、酸溶方法测定硼镁铁矿中的硼元素.磁选后残渣经酸溶测定硼镁石中硼元素，结果显示其组分与实际地质成矿组分相吻合.实验证明本测试方法对硼矿石物相及硼矿物在自然界中的赋存状态测定分析快速、准确，为当前的硼矿石研究提供了新的思路，能够满足测试要求.

硼矿；硼镁石；硼镁铁矿；物相分析

硼矿是一种稀有的化工矿物，主要用来生产硼砂、硼酸、元素硼以及硼的其他化合物［1］.硼和硼的化合物广泛用于化工、冶金、光学玻璃、国防、原子能、医药、橡胶及轻工业部门［2-3］.辽宁凤城翁泉沟硼矿床是一个新类型的接触交代-镁质夕卡岩多金属矿，主要硼矿资源是硼镁石和硼镁铁矿，其中B2O3储量2184× 104t，占全国总储量的58%［4］.

在矿物学研究、选矿和冶金过程中，矿石的物相分析都具有重要作用.用X射线衍射、电化学及其他许多物理方法都可进行矿石物相分析.但目前国内应用较多的还是用化学试剂选择性溶解矿石中各矿物相的方法［5-7］.目前，硼矿石物相分析方法未见报道.本文根据硼镁铁矿具有弱磁性，采用湿法磁选进行分离硼镁石、硼镁铁矿，经酸溶、氢氧化钠滴定测定硼含量.

1 实验部分

1.1 标准和主要试剂

氢氧化钠标准溶液（0.05 mol/L）：称取氢氧化钠20.0g，加水溶解后，稀释到10.0L，于大塑料瓶中储存.

标定：准确称取5份0.3000g苯二甲酸氢钾（105℃，烘1.0h），分别放于200mL三角烧瓶中，加入已煮沸赶尽二氧化碳的热水（50～60℃）50mL，溶解后，冷却至室温，加入1%酚酞指示剂2～3滴，以0.05mol/L氢氧化钠溶液滴定至呈现微红色为终点.同时作几份空白试验，校正氢氧化钠标准溶液浓度.

C：浓度；

m：称取苯二甲酸氢钾质量（g）；

V1：滴定苯二甲酸氢钾时消耗氢氧化钠溶液的体积（mL）；

V2：滴定空白时消耗苯二甲酸氢钾时消耗氢氧化钠溶液的体积（mL）；

混合酸：盐酸+硝酸+水（3+1+4）；

甲基红指示剂：0.1%乙醇溶液；

碳酸钡溶液；

酚酞指示剂.

以上为用于硼矿石物相分析的主要试剂.

1.2 实验方法

1.2.1 总硼含量

样品粉碎160目，称取0.3000g，均做双份，置于预先盛有4.0g碳酸钠的铂金坩埚内，搅匀，覆盖一层碳酸钠，900℃、50min熔样；取出后放入到250mL烧杯内，将热的1∶1盐酸溶液倒入到坩埚内，加热提取；将熔块完全分解，加入5滴甲基红，盐酸酸化到甲基红变色；将溶液调成微酸性，盐酸酸化后甲基红变色，用50%氢氧化钠溶液中和到有氢氧化物沉淀出现，再用1∶1盐酸中和至沉淀溶解，加入黏稠状碳酸钡一勺（约1g），搅匀，保持烧杯底部剩有少量碳酸钡，加热，煮沸片刻，待过滤.

用棉花纸浆过滤于250mL烧杯中，加热水洗烧杯4次，洗沉淀12次.体积要求控制在150mL以内，否则在滴定时，红色变化不明显，太缓慢.在滤液中加入2滴甲基红，用0.1mol/L盐酸中和至红色并过量6～8滴，加入一小块滤纸，用搅棒压住，煮沸溶液20min赶尽二氧化碳，冷却，先用氢氧化钠滴定到溶液变为黄色，加入1.0g甘露醇、10滴酚酞，继续滴定至红色出现，再加入1.0g甘露醇，如红色消失则继续滴定到红色不褪，计算总硼含量.

V：滴定中消耗氢氧化钠标准溶液体积（mL）；

CNaOH：氢氧化钠标准溶液的浓度（mol/L）；

m：取样量（g）.

1.2.2 硼镁石中硼的含量

称取0.5000g样品放入250mL烧杯内，加入少量水冲洗，将烧杯放于磁石（1000G）上，顺时针旋转，待烧杯底部有样品明显吸附时，将未吸附样品小心倾入滤纸内收集，重复10次左右至烧杯底部未见到悬浮物.烧杯底部残渣用于硼镁铁矿分析，滤纸内收集样品用于硼镁石矿物分析.

收集滤纸残渣用少量水冲洗到250mL烧杯内，加入不同混合酸15mL，加入热水50mL，调节电热板200℃溶样20min.将溶液调成微酸性，用50%氢氧化钠溶液中和到有氢氧化物沉淀出现.以下操作同1.2.1节分析，计算硼镁石中硼的含量.

1.2.3 硼镁铁矿中硼量

烧杯底部残渣中加入不同混合酸15mL，加入热水50mL，调节电热板200℃溶样20min.将溶液调成微酸性，50%氢氧化钠溶液中和到有氢氧化物沉淀出现.以下操作同1.2.1节分析，计算硼镁铁矿中硼的含量.

2 结果与讨论

2.1 样品粉碎粒度对物相分析影响

在磁石磁力确定、酸熔样方法确定的条件下，考察单矿物样品粒度的大小对湿法分离的影响，将硼镁石与硼镁铁矿按1∶1、1∶2两种比例进行混合分别制备模拟样品，进行分离实验.

由试验得出，随着样品粒度的缩小，熔样的效果愈好（图1）.但样品粒度大于160目，在选用1000G磁石分离时，混合样中硼镁石被磁化，硼镁铁矿含量偏高，硼镁石含量偏低（表1）.推断：样品粒度太小，导致样品被磁化，难于分离.

图1 样品粒径对硼矿石分离的影响Fig.1 Separationeffectwithsamplesizes

表1 模拟样品粒径对回收率影响的试验结果Table 1 Theexperimentresultsofrecoverybysamplesizes

2.2 分析结果对照

本方法的分析结果通过X射线衍射法（XRF）验证.由表2数据得出，本方法分析结果与X射线衍射法分析结果吻合.

表2 物相分析与XRF分析方法结果对照Table2 ComparisonofanalytiacalresultsforB2O3

3 实际样品分析

本方法对4组硼矿石样品进行了2种硼矿物物相分析，结果与实际地质成矿组分符合（表3）.

表3 采用物相分析方法对实际样品中硼元素分析结果Table3 AnalyticalresultofB2O3insamples

4 结语

本文采用湿法磁选、酸溶测定硼镁铁中矿硼元素.分选出悬浮物经酸溶测定硼镁石中硼元素.采用XRF方法及实际样品分析验证，对翁泉沟硼矿进行物相分析是可行的、准确的，可用于分析硼矿物在自然界中的赋存状态.

［1］李钟模.我国硼矿资源开发现状［J］.化工矿物与加工，2003，32（9）：38.

［2］李文光.我国硼矿资源概矿及利用［J］.化工矿物与加工，2002，31（9）：37.

［3］刘宏伟，仲剑初.翁泉沟硼铁矿反应活性的研究［DB/OL］.中国优秀硕士学位论文全文数据库，2008.

［4］李艳军，韩跃新.辽宁凤城硼铁矿资源开发与利用［EB/OL］.中国选矿选煤网（www.xkxm.com），2006-09.

［5］禾宜.我国硼矿工业与国外的差距［J］.化工矿物与加工，2003，32（6）：40-41.

［6］汪镜亮.矿石化学物相分析的发展［J］.矿物岩石，1987，7（2）：109-114.

［7］黄宝贵.我国化学物相分析的进展［J］.分析化学，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.编辑：李兰英.

中国地质调查局“矿产、海洋与油气资源调查中的现代测试技术体系研究”项目（编号1212011120273）.

王海娇（1979—），女，硕士，实验测试高级工程师，主要从事岩石矿物分析工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区北陵大街26甲3号，E-mail// 44514819@qq.com