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％(B2O3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Na2C03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”)。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1论文选题依据和研究意义

1.2国内外电气石矿物的开发利用现状

1.2.1国外电气石矿物研究及开发利用现状

1.2.2国内电气石矿物研究及开发利用现状

1.2.3以往研究及开发利用中存在的主要问题

1.3论文研究的主要内容及工作量

1.3.1论文研究的主要内容

1.3.2完成的工作量

1.4主要研究成果及认识

第二章 我国电气石矿物资源潜力分析

2.1我国电气石矿床主要类型

2.1.1各类型矿床特征及典型矿床

2.2我国电气石矿床分布规律及矿床分区

2.3我国电气石矿产分布产出特点

2.4我国电气石矿床成矿规律分析

2.4.1大地构造与电气石成矿的关系

2.4.2岩浆活动与成矿的关系

2.4.3我国电气石矿床的成矿机理

2.5电气石矿产资源潜力评价

第三章 我国电气石资源综合开发利用前景分析

3.1电气石族矿物特征

3.1.1电气石族矿物组成

3.1.2电气石族矿物化学组成

3.1.3电气石晶体化学

3.1.4电气石晶体结构与形态

3.1.5电气石矿物常见特征

3.2电气石矿物的物理化学特征

3.2.1电气石族矿物的电性特征

3.2.2电气石的磁性特征

3.2.3负离子释放特性

3.2.4电气石矿物的含硼特征

3.3电气石资源的开发利用概况

3.3.1电气石电性特征的应用

3.3.2电气石磁性特征的应用

3.3.3电气石负离子释放特征的应用

3.3.4电气石在其它领域的应用

第四章 高效电气石硼肥的研制

4.1硼元素在农业领域中的开发利用

4.1.1国内外硼肥利用状况

4.1.2我国土壤含硼及耕地土壤缺硼情况

4.1.3土壤有效硼诊断指标

4.1.4影响土壤有效硼的因素

4.1.5硼在作物中的生理作用及效应

4.1.6电气石的含硼量情况

4.1.7用电气石制作肥料的现状

4.2电气石硼肥制作

4.2.1电气石物化特性

4.2.2电气石硼肥的制作原理

4.2.3电气石中硼元素的溶出工艺及条件试验

4.2.4每次试验溶出硼最佳效果的样品

4.2.5试验结果原因分析

4.3电气石硼肥的制作工艺

4.3.1电气石硼肥的制作工艺

4.3.2电气石硼肥制作工艺流程

4.4电气石硼肥样品的制备

4.4.1原料

4.4.2电气石硼肥样品制备

4.5电气石硼肥样品的性能检测结果及分析

4.6电气石硼肥的肥效试验

4.6.1脐橙种植中的肥效试验

4.6.2油菜种植中的肥效试验

附图

第五章 结语

参考文献

图 版

致 谢

攻博期间主要研究成果