我国电气石资源潜力分析及综合开发利用研究

【摘要】： 电气石是一种可供利用的天然非金属矿产资源,也是一种极为重要的新型功能矿物材料。因电气石存在自发电极,在其微粒周围存在静电场现象、能发射远红外线、释放负离子等可供开发利用的特性,所以,电气石的开发利用已成为21世纪新型功能矿物材料研发热点之一。虽然我国电气石矿产资源很丰富,但对可供利用电气石资源储量、分布等情况还不甚清楚,针对电气石矿物特性的应用基础理论和综合利用研究起步较晚,特别是电气石在农业上的应用研究及产品开发还是空白。 本论文运用地质、生物和材料等多学科知识及前沿理论,对我国电气石的矿床特征、时空分布、成矿规律及国内外电气石资源及开发利用状况开展了系统研究和总结,并通过大量的实验研究,成功研制出电气石复合硼肥制作技术和工艺,申请并获得发明专利授权。论文的主要研究成果及创新性认识体现在以下几个方面: 1、全面分析总结了我国电气石矿床的形成和分布规律。首次根据成矿作用、成矿方式、成矿物质来源及时空分布特点将我国电气石矿床划分为:花岗伟晶岩型、岩浆热液型、火山—次火山(热液)型、热水沉积型和表生沉积型五种类型,并对各类型矿床的特征进行了阐述;通过实地调研并充分利用现有资料,结合我国大地构造特点,编制了我国第一张1:400万的《中国电气石矿产资源分布图》。 2、以硼元素含量为参数,以不同产地的电气石为研究对象,以现代先进测试技术(电子探针、能谱、扫描电镜、X射线衍射、ICP光谱等)为手段,以理论和实测数据为基础,首次对不同种类、不同产地电气石的含硼情况,进行了分析、对比研究,研究结果不仅印证了电气石理论上含硼高的特点,还为我国含硼高的电气石的利用打下良好基础。尤其是本文实验选用的江西白云山电气石,其B含量达到3.43%(B_2O_3含量为11.06%),含硼量较高,具有较好的代表性。 3、通过对国内外电气石开发利用现状的全面研究,提出将电气石应用于农业生产的意义、设想及开发前景;并通过对我国土壤含硼和耕地缺硼情况以及硼元素作用于农作物的生理机制及效用的深入探讨,结合我国硼肥资源紧缺现状,首次提出了利用电气石独特的物理性质和含硼高的化学特性,替代硼砂用于制作电气石硼肥的思路。 4、通过深入的理论和实验研究,首次提出了以高温焙烧法和化学法(添加酸、碱活化剂)相结合的电气石活化处理法,有效地将硼从电气石晶体结构中分离并溶于水而被农作物吸收;根据溶硼效果、经济性、安全性及环保性等因素综合选定用Na_2CO_3作为化学活化剂效益最大,并有利于产业化生产。 5、创立了将活化处理的电气石粉与未经处理的电气石粉混匀制成高活性电气石硼肥的硼肥制作方法,充分利用了电气石含硼高的化学特征和独特的物理性质,使电气石硼肥除具有一般硼肥的功效外,还具有抗土壤氧化、刺激植物生长,并能吸附土壤中的部分重金属及残留农药,净化植物生长环境等环保特性;并根据需要在高活性硼肥中加入其它农作物所需的有关元素及矿物原料,制备不同功能的电气石复合肥料的最佳配方及工艺流程等创新性成果。 6、本文研究成果已于2008年4月23日获得中国发明专利证书(专利号为:ZL200610021331.9,专利名称为“电气石活化处理方法及用该方法制备的高活性电气石硼肥”)。