2.2 Борна сировина

2.2.1 Загальна характеристика

У чистому вигляді бор в природі не зустрічається, але входить до складу багатьох сполук і у невеликих концентраціях широко розповсюджений у вигляді боросилікатів і боратів, а також у вигляді ізоморфних домішків мінералів магматичних і осадових порід. Бор також зустрічається у водах нафтових родовищ, морський воді, водах солених озер, гарячих джерел, грязьових вулканів, ґрунті та ін.

Бор та його сполуки використовуються у скляній, керамічній, металургійній, парфумерній, текстильній, гумовій промисловості, у медицині, сільському господарстві, у авіації, ядерній техніці. Сполуки бору з металами (бориди) використовуються при виробництві особливо міцних деталей газових турбін і реактивних двигунів. Карбід бору (B₄C), завдяки його властивості поглинати нейтрони, використовується для регулювання роботи атомних реакторів. Крім того, карбід бору характеризується високою твердістю, абразивними властивостями і механічною стійкістю. Нітриди бору використовуються у якості термоізоляторів і напівпровідникових матеріалів. Один з нітридів бору – боразон, за твердістю подібний до алмазу, але відрізняється від нього більшою термічною стійкістю.

У найбільш багатих рудах вміст B₂O₃ досягає 20-30 %, бідні руди містять 5-11 % B₂O₃, а рапа солених озер – від 0,5 до 2,2 %.

2.2.2 Геохімія і мінералогія

Кларк бору 3^.10^-4 %. Густина 2,3 г/см³, температура плавлення 2075 ^оС, безколірний.

Бор входить до складу багатьох мінералів (близько 100), але промислове значення мають лише декілька з них.

У екзогенних рудах найбільш розповсюджені наступні мінерали: сасолін (борна кислота) B(OH)₃, бура Na₂B₄O₇^. 10H₂O, керніт Na₂B₄O₇^.4H₂O, улексит NaCaB₅O₉^.8H₂O колеманіт Ca₂B₆O₁₁^.5H₂O, пандерміт Ca₄B₁₀O₁₉^.7H₂O, борацит Mg₃Ocl[B₃B₄O₁₂], гідроборацит CaMgB₆O₁₁^.6H₂O, ашарит Mg₂B₂O₅^.H₂O, іньоїт Ca₂B₆O₁₁^.13H₂O, каліборит KMg₂B₁₁O₁₉^.9H₂O.

Ендогенним рудам властиві наступні мінерали: котоїт Mg₃(BO₃)₂, суаніт Mg₂B₂O₅, датоліт CaBSiO₄(OH), данбурит CaB₂Si₂O₈, людвігіт (Mg, Fe)₂(Fe, Al) BO₃O₂.

2.2.3 Генетичні типи родовищ

Виділяються наступні генетичні типи родовищ борної сировини: 1) скарнові; 2) ексгаляційні; 3) вулканогенно-осадочні; 4) осадочні хімічні; 5) родовища вивітрювання.

Скарнові родовища. Пов’язані як з вапняковими, так і з магнезіальними скарнами. Мають суттєве промислове значення для окремих країн.

Вапняково-скарнові родовища утворюються шляхом заміщення вапняків на контакті із гранітними інтрузіями і відносяться до родовищ помірних або невеликих глибин. Скарни складені переважно геденбергітом, гранатом і воластонітом. Рудними мінералами є датоліт, данбурит і аксиніт. Форма рудних тіл – лінзи, пластоподібні поклади, жили, тіла неправильної форми. Вміст B₂O₃ коливається від 5 до 15 %.

Родовища даного типу знайдені у Росії, Японії (о. Кюсю), Словакії (Ліштіце).

Магнезіально-скарнові родовища утворюються на контактах доломітів з гранітами, гранодіоритами і діоритами. Скарни наближені до магматичного тіла складені діопсидом, шпінеллю, форстеритом. Далі іде специфічна порода – кальцифір, складена кальцитом і доломітом, а зовнішня зона скарнів представлена доломітовим мармуром. Рудні мінерали представлені суанітом, котоїтом і людвігітом. Форма рудних тіл – лінзи, гнізда, пластоподібні поклади. Вміст B₂O₅ змінюється у межах 6-17 %.

Родовища даного типу знайдені у КНДР (Холь-Гол), Росії, Швеції, Китаї.

Ексгаляційні родовища. Представлені гарячими мінеральними джерелами. Вони розповсюджені достатньо широко, але мають невелике практичне значення. Мінерал сасолін (борна кислота) знаходиться у водах джерел у розчинному стані. Вміст його не перевищує 0,5 %. Прикладом родовищ даного типу є родовище Тоскана (Італія).

Вулканогенно-осадочні родовища. Пов’язані із сучасною або альпійською вулканічною діяльністю. Джерелом бору є вулканічні ексгаляції (термальні газонасичені розчини) або вулканогенні породи (переважно базальтового складу) з яких бор легко вилуговується при екзогенних процесах. Накопичення бору при цьому відбувається у найближчих до вулкану озерах (западинах), в результаті хімічних реакцій у водах озер. Родовища даного типу мають велике промислове значення. Ці родовища характеризуються високим вмістом B₂O₃, легкими умовами видобутку та простою технологією переробки руд.

Вулканогенно-осадові родовища поділяються на три різновиди.

Першій різновид – це родовища, пов’язані із прісними озерами. За мінеральним складом ці родовища поділяються на колеманітові, пандермітові і бура-кернітові. Рудні мінерали залягають серед глин, пісків, карбонатних і туфогенних порід у вигляді лінз, гнізд, прошарків і жовен. Товщина рудних тіл досягає перших десятків метрів, вміст B₂O₃ коливається від 15 до 40 %. Родовища даного підтипу знайдені у США (Крамер), Терції (Султан-Чаїр, Бігадіч), Югославії, Румунії, Словакії.

Другий різновид – це родовища, пов’язані із фумарольною діяльністю (виходи газів і пари) сучасних або недавно потухлих вулканів. Вони утворюються у безстічних западинах біля підніжній вулканів, в межах специфічних напівсухих солених озер, які називаються саларами. Основним рудним мінералом є улексит, який залягає у вигляді шарів разом із хлоридами і сульфатами натрію, калію і кальцію. Товщина покладів невелика – близько 1 м, вміст B₂O₃ у межах 25-40 %.

Родовища даного різновиду відкриті у Чилі (Аскотан, Педерналес), Перу (Лагуна-Салінос, Чіліколпія), Аргентині (Піно-Атакама, Каучарі), Болівії та ін.

Третій різновид – це родовища, які також розташовуються у солених озерах, але вони не пов’язані із сучасним вулканізмом. Джерелом бору у даному випадку є вулканогенні породи або родовища бору інших типів. При вивітрюванні порід, які містять мінерали бору, в умовах арідного клімату бор переноситься і накопичується у безстічних западинах. Рудними мінералами даних родовищ є бура і улексит, які асоціюють із галітом, сильвіном, содою, солями літію та ін. Вміст B₂O₃ у межах 0,5-2,5 %.

Велики родовища даного різновиду знайдені у США (озера Сёрлс і Оуенс). З озера Сёрлс вилучають також велику кількість літію. Відомі родовища у Китаї (Іксайдама) та Індії.

Осадочні хімічні родовища. Пов’язані із покладами кам’яної і калійної солей. Бор накопичується разом із вказаними солями у лагунах і озерах при високій солоності води. Рудними мінералами є каліборит, гідроборацит, борацит та ін. Поклади мають пластоподібну і лінзоподібну форму, вміст B₂O₃ не перевищує декількох відсотків. Рудні мінерали зосереджені в солях у вкрапленому вигляді, а також у вигляді жовен.

Родовища даного типу мають невелике значення, вони відомі у Німеччині (Стасфурт), Росії.

Родовища вивітрювання. Пов’язані, частіше за все, із гіпсовими “капелюхами” соляних куполів, які містять руди бору осадового походження. У результаті процесів вивітрювання первинні осадові борати заміщуються новими мінералами бору – ашаритом, улекситом та іньоїтом. Вміст B₂O₃ у цих рудах за рахунок природного збагачення досягає 10-25 %. Форма покладів лінзовидна. Борати асоціюють з гіпсом та глинистими мінералами.