20. Бор. Геохимия и минералогия. Примененеинее в промышленности. Типы руд.

Геохимия и минералогия. Как химический элемент бор впервые был получен Ж. Гей-Люссаком в 1808 г. при нагревании борной кислоты с металлическим калием. Кларк бора (по А. П. Виноградову) в земной коре составляет 1,2 ^. 10^-3 %. Повышенные концентрации его наблюдаются в глинах и в глинистых сланцах (1,1 ^. 10^-2 %), фосфоритах (1,3 ^. 10^-2 %), железо-марганцевых конкрециях (1,1 ^. 10^-2 %), а также в подземных водах вулканически активных районов и в нефтяных водах. Известны два стабильных изотопа бора ¹¹ B и ¹⁰ B с соотношением примерно 4,2 : 1.

Бор входит в состав многих минералов, общее число которых достичает ста шестидесяти. Большинство из них являются боратами магния, кальция, натрия и калия. Известны также боросиликаты и боралюмосиликаты. Однако промышленное значение имеет сравнительно небольшое количество минералов.

Применение в промышленности. Основными потребителями бора являются стекольная и керамическая промышленность: оптические стекла, кислото- и огнеупорные изделия, теплоизолирующие стекловолокна, эмали, глазури и др. В значительных объемах (15–30 %) борное сырье используется в мыловарении и производстве отбеливающих средств.

В небольшом количестве бор применяется в медицине, в металлургии как присадка к стали, в резиновой, парфюмерной, лакокрасочной и кожевенной промышленности. Используется он также и в сельском хозяйстве.

Особенно расширились области применения бора в последнее время. Бориды (соединения бора с металлами) используются при производстве особо прочных деталей газовых турбин и деталей реактивных двигателей. Карбид бора (В₄С) ввиду его способности поглощать нейтронт используется для регулирования работы атомных реакторов.

Типы руд. В зависимости от технологии переработки выделяются следующие промышленные типы руд: 1) бораты, растворимые в воде (бура, кернит, сассолин и др.); 2) бораты, растворимые в кислотах (пандермит, гидроборацит и др.); 3) боросиликаты, растворимые в кислотах (датолит); 4) боросиликаты, нерастворимые в кислотах (данбурит); 5) борсодержащие воды, рапа соляных озер, нефтяные воды, горячие источники.

21 Геолого-промышленные типы месторождений боратов. Дальнегорское. Месторождения сша

Генетические типы промышленных месторождений.

Скарновый тип месторождений бора подразделяется на известково-скарновый и магнезиально-скарновый подтипы. Известково-скарновые месторождения приурочены к скарнам, образовавшимся в результате метасоматического замещения карбонатных пород при воздействии на них гранитоидных интрузивов. К месторождениям этого подтипа относятся Дальнегорское .

Магнезиально-скарновые месторождения формируются на контакте доломитов с интрузивными породами, преимущественно с гранитами, гранодиоритами и диоритами. Скарны сложены в основном диопсидом, шпинелью, форстеритом. Месторождения этого подтипа известны в России (Таежное на Алданском массиве.

Эксгаляционный тип – это бороносные термальные источники (фумаролы и сольфатары с температурой 90–200 ^о С). Они содержат борную кислоту (сассолин), количество которой колеблется от сотых долей процента до 0,5 %. Месторождения этого типа эксплуатируются в Италии (Тоскана).

Вулканогенно-осадочный тип месторождений образует пластовые и линзообразные залежи, сложенные вулканогенно-соленосно-глинистыми породами, содержащими большое количество боратов. Источником бора являются вулканические эксгаляции или вулканогенные породы обычно базальтового состава, из которых бор легко выщелачивался и накапливался в бессточных или слабо проточных котловинах (пресных или соленых озерах).

Химический (галогенный) тип месторождений бора парагенетически связан с сульфатными залежами калийных солей. Бор осаждался в лагунах и усыхающих морских бассейнах при весьма высокой солености рапы.

Остаточные и инфильтрационные месторождения обычно приурочены к гипсовым шляпам соляных куполов. В результате проявления гипергенных процессов первично осажденные бораты замещаются. Бораты могут растворяться в грунтовых водах и переотлагаться в пределах гипсовой шляпы, образуя инфильтрационные залежи линзообразной формы. Бораты представлены вторичным гидроборацитом, улекситом, иньоитом и другими минералами.

Геология месторождений боратов. Дальнегорское датолитовое месторождение. В пределах Дальнегорского рудного поля в Приморье широким развитием пользуются известковые скарны с наложенным свинцово-цинковым и боросиликатным оруденением. В тектоническом отношении рудное поле представляет собой горстовую структуру сложного складчато-глыбового внутреннего строения.

Промышленная крупная скарновая залежь приурочена к юго-восточному крылу антиклинали, имеющему близвертикальное, иногда опрокинутое залегание. Внутреннее строение залежи определяется метасоматической концентрической зональностью.

экзоскарны являются рудой, содержащей 2−11 мас. % В₂О₃ (среднее содержание по месторождению − 9,39%). Количество главного промышленного минерала − датолита − достигает 40%. Кроме него в руде широко представлены данбурит, волластонит, геденбергит, андрадит, кальцит и кварц, образующие полосчатые, концентрические, фестончатые и другие весьма выразительные текстуры.

Дальнегорское датолитовое месторождение эффективно разрабатывается более 35 лет (в настоящее время Приморским АООТ «Бор»). Выемка руды осуществляется из карьера. Путем дальнейшего ее обогащения с получением датолитовых концентратов и последующего разложения последних серной и угольной кислотами получают около десяти различных видов боропродуктов.

Месторождение боратов Крамер (Борон), США. Месторождение расположено в центре пустыни Мохаве приблизительно в 160 км к северо-востоку от Лос-Анжелеса (CШA). Оно приурочено к озерным отложениям миоценового возраста, залегающим с несогласием на изверженных и метаморфических породах фундамента.

Главное рудное тело месторождения, залегающее среди сине-серых глинистых сланцев на глубинах от 40 (северный и западный фланги) до 340 м (южный фланг), представляет пластовую залежь мощностью от 24 до 90 м (в среднем около 45−60 м), имеющую площадь около 2 км². Она состоит из согласных пластов и прослоев мощностью до 10 см, а также линз, желваков и включений буры, кернита и тинкалконита; реже встречаются сирлезит, улексит и проберит. Эти пласты и прослои разделены тонкими слоями монтмориллонитовой глины и вулканического туфа. На участках богатых руд среднее содержание В₂О₃ составляет 25−30% и более, (70−80% буры).

Месторождение Крамер является одним из крупнейших борных месторождений мира. Лишь в составе его главной залежи запасы буры и кернита оцениваются от 80 до 100−120 млн т. С начала своей эксплуатации (1926 год) и по настоящее время месторождение рассматривается как ведущий мировой поставщик борного сырья.

Месторождение солей оз. Сёрлз, США. Сухое озеро Сёрлз находится в пустыне Мохаве (Калифорния) приблизительно в 200 км к северо-востоку от Лос-Анжелеса. Плоское и безжизненное, оно вытянуто в меридиональном направлении на 16 км при ширине около 10 км, занимая площадь более 115 км². Его поверхность сложена современными глинами и илами за исключением центральной части, где на площади около 15 км² обнажается каменная соль.

Основное промышленное значение в разрезе имеют верхний и нижний соляные пласты. Содержание борного ангидрида в рапе верхнего и нижнего соляных пластов составляет 1,63 и 1,96%,

Такая уникальная по составу и мощности континентальная эвапоритовая толща образовалась и сохранилась в результате исключительных климатических условий в плейстоценовое и более позднее время. Воды от таяния ледников Сьерра-Невады стекали в Великий Бассейн, транспортируя с собой алевритовые взвеси и насыщаясь за счет обнаженных горных пород района, за счет действующих термальных источников они обогащались бором и некоторыми другими элементами. Отложение солей и глинисто-алевритового материала происходило в бессточных депрессиях (оз. Сёрлз и др.) пустыни Мохаве в обстановке интенсивной эвапоритизации.