كانيهاي گروه بورات به دو رده بورات هاي هيدراته و غير هيدراته تقسيم بندي مي گردند كه هر يك داراي كانيهاي متعددي ميباشند،از ميان اين كانيها، كانيهاي مهم در جدول گزارش گرديدهاند.اما از ميان تركيبات متعدد آن فقط گروه كوچكي بنام بوراتها داراي ارزش اقتصادي ميباشند كه محتوي اكسيد بوريك، اكسيد سديم و يا كلسيم و يا هر دو و همچنين آب متبلور ميباشند. كانيهاي اين گروه شامل بوراكس، كرنايت، كلانيست و الكايت ميباشند، كه در ادامه خصوصيات مينرالوژيكي هر يك ارائه ميگردد.
جدول2- تركيب شيميايي بورخي از كانيهاي مهم بوراته
جدول2-
الف - بورات هاي هيدراته
بوراتها كانيهاي حاوي عنصر بور ميباشند. بوراتهايي كه در ساختمان خود مولكول داشته باشند را بوراتهاي هيدراته مينامند. اين كانيها عمدتا از كربناتهاي بور تشكيل شده و شكننده، نرم و سفيد تا بيرنگ هستند. بسياري در آب قابل حل بوده و عمدتا در درياچههاي خشك يافت ميشوند. بوراتهاي هيدراته بيش از 90 درصد كانيهاي اقتصادي بور را تشكيل ميدهند.
كانيهاي بور در شرايط خشك پايدار ميباشند. اسيد بوريك يكي از محصولات مهم بور در شرايط معمولي پايدار بوده ولي اگر حرارت داده شود ابتدا به اسيد متابوريك (HBO2) و با حرارت بيشتر سپس به اكسيد بور(B2O3) تبديل ميشود.
خصوصيات فيزيكي- شيمايي بوراتهاي هيدراته عبارت است از:
رنگ: سفيد تا خاكستري بسيار روشن
حالت: جامد و شكننده
PH =3/8 در محلول 3 درصد بور دانسيته cm3 = 8/4-2/3
حلاليت در آب=97% در 20 درجه سانتيگراد و 34% در 50 درجه سانتيگراد
بيش از 80 نوع كاني مختلف در معادن بوراكس دنيا پيدا شده است وليکن كانيهاي اصلي بورات هاي هيدراته عبارتند از :
بوراكس Borax
بوراكس، كاني اصلي دکا هيدرات Na2B4O7. 10H2O و 5/36% B2O3=از مهمترين كانيهاي گروه بوراته محسوب ميشود و به صورت بلورهاي مونوكلينيك شيشهاي روشن تا مات و يا اجزاء بلوري اتفاق ميافتد. در هواي خشك با از دست دادن مقدار آب، سفيد رنگ شده و به كاني پودري سفيد تيرهاي بنام تينكالگونيت تغيير مييابد. بوراكس داراي ظاهري چرب و تقريباً شيرين است، براحتي قابل سوختن بوده و در آب گرم حل ميشود. بوراكس با ارزش ترين تركيب بوراته براي تهيه مواد شيميايي تصفيه شده و هم بصورت يك ماده خام ميباشد.
سيستم تبلور آن مونوكلينيك و بوده و با رخ دو جهتي بصورت بلورهاي منشوري و تودههاي حفرهدار متبلور ميشود. در طبيعت بصورت شفاف و شيشهاي، روشن تا مات و يا اجزاء بلوري ديده ميشود. بوراكس در درياچهها و يا مناطقي كه آب و هواي معمولي دارند تشكيل ميگردد و بدليل حلاليت بالا در آب و هواي مرطوب رخنمون ندارد. بوراكس در مناطق خشك با از دست دادن آب تبلور بيرنگ شده و به كاني پودري سفيد كدري به نام Tincaleonite تغيير مييابد. بوراكس با ارزشترين تركيب بوراتها ميباشد. نوع تصفيه شده آن براي تهيه مواد شيميايي و نوع خام آن مستقيماً در صنايع مصرف ميشود.
سختي آن 5/2-2 با وزن 75/1-69-1 لمس چرب و طعم شيرين دارد و به آساني ذوب شده (نقطه ذوب آن 607 درجه سانتيگراد) و به شيشه بيرنگي تبديل ميگردد. خط اثر آن سفيد متمايل به خاكستري، زرد، آبي و سبز نيز ديده ميشود. بوراكس علاوه بور محلول بودن در آب، در حلالهاي آلي از جمله كليسرول، اتيلن كليكول، متانول و استن نيز محلول است. كاني فوق با 37 درصد B2O3 به دليل خاصيت انحلال در آب و ناپايداري در مقابل هوا هرگز به صورت تودههاي بزرگ پيدا نميشود، بلورهاي آن در معرض هوا سريع سفيد رنگ شده و به تودههاي خاكي شكل تبديل ميشود.
بوراكس به عنوان گدازآور در ذوب فلزات و در لحيم كاري، به عنوان كند كننده خوردگي در مايعات ضد يخ، به عنوان ماده اصلي در كودها، در توليد بسياري مواد شيميايي و داروسازي، و به عنوان منبع تهيه بور به كاربرده ميشود. بوراكس عبارت است بورات سديم آبدار، يا تترابورات است، كه ابتدا در ثبت تحت نام ايراني بوره به معني سفيده، تهيه ميشد.
بوراكس متبلور بدون آب، از آب شور درياچه سيرلس تهيه ميشود. گرد بوراكس منبسط شده با چگالي ظاهري كم 32 كيلوگرم هر متر مكعب است، كه بسيار حل شدني و در پاكسازها به كار بورده ميشود.
اسيد بوريك، كه اسيد بوريك و اسيد اورتوبوريك نيز ناميده ميشود، گرد متبلور سفيد رنگي با فرمول B2O3.3H2O است كه با اضافه كردن اسيد كلريدريك يا اسيد سولفوريك به محلول بوراكس و متبلور شدن آن به دست ميآيد. همچنين، از كانههاي بور به عنوان يكي از مواد شيميايي تحصيل ميگردد. بطور طبيعي در درزههاي آتشفشاني بصورت كاني ساسوليت B2O3.3H2O، يافت ميشود. وزن مخصوص آن 435/1 و نقطه ذوب آنºC 566 است. در آب و الكل محلول است. اسيد بوريك به عنوان مواد نگهدارنده و گندزدا در مخلوطهاي شيشه و كوزهگري، در صنعت دباغي بوراي پشمگيري پوست با تشكيل محلول بوراتهاي كلسيم در آب، و به عنوان گذاز آور در لحيم كاري و لحيم كاري سخت به كار بورده ميشود. اسيد بوريك بيآب، تقريباً اكسيد بوريك خالص است. در لعابهاي شيشه و سراميك به كار برده ميشود.
در آزمايشگاهها از اثر هيدروكسيد سديم بور اسيد بوريك، بوراكس تهيه ميكنند. چنانچه بوراكس را در درجه حرارت 4400-350 درجه سانتيگراد گرم شود، به بورات سديم Na2B4O7 تبديل ميشود كه نقطه ذوب بورات سديم 878 درجه سانتيگراد است. بوراكس سابقا تحت نام Tinkat به مقدار خيلي زياد از تبت غربي (چين) استخراج و به اروپا حمل ميشده است. ولي امروزه براي تهيه بوراكس اكثرا از كرنايت و بورات كلسيم استفاده ميشود و بدين ترتيب كرنايت را در آب جوش تحت فشار حل ميكنند، در اين صورت بوراكس بدست ميآيد.
يكي از مشخصههاي بوراكس از ديد صنعتي دانستن ميزان گرماي مورد نياز بوراي تبديل هرمول بخار آب از دكاهيدرات به پنتاهيدرات ميباشد كه اين مقدار بوراي بوراكس 943/12 كيلو كالري محاسبه شده است. به نكته فوق از آن جهت اشاره شد كه گرماي لازم جهت از دست دادن مولكولهاي آب در بوراتها، يكي از عوامل مهم در محاسبه هزينههاي انرژي، به هنگام فرآوري آنهاست.
بوراكس در هندوستان، تبت جنوبي، لاپ نور، كشمير، شوروي، قفقاز، عرق، كاليفرنيا، نوادا، نيومكزيكو و توسكاناي ايتاليا يافت ميشود.
تينكل
تينكل با فرمول شيميايي Na2B4O7.10H2O كاني اصلي پنتا هيدرات و از فراوانترين و قديميترين كاني معادن بور دنيا محسوب ميشود. روميها از تينكل شيشه ميساختند.
كرنايت Kernite
كرنايت با فرمول شيميايي 4H2O. (Na2B4O7) و با 51 درصد B2O3 دومين كاني فراوان ذخاير بور دنيا محسوب ميشود. اين كاني اولين بار در كاليفرنيا جايي كه اولي معادن بور دنيا فعال بودند پيدا شد. كريستالهاي كرنايت تا 5 فوت هم مشاهده شده است.
كرنايت از نام معدن Kern واقع در كاليفرنيا كه كمپاني به همين اسم ناميده ميشود، اقتباس گرديده است. كرنايت معمولاً بصورت صفحات كمي طويل شده و تودهاي قابل تورق ديده ميشود. سختي آن 5/3-5/3 با وزن مخصوص 95/1 قابل حل در اسيدها و حتي در آب سرد ميباشد. در سيستم مونوكلينيك متبلور و براحتي گداخته ميشود. تركيب شيميايي آن شبيه بوراكس و ممكن است بطور توام با آن تشكيل گردد. كرنايت در درجه حرارتهاي بالا از بوراكس مقاومتر بوده و در اثر دگرساني بوراكس ايجاد ميشود. در كانسارهاي بور كاليفرنيا و TINCALAYU آرژانتين كرنايت در اثر دگرسازي بوراكس در عمق 2500 متر تشكيل شده است.
محل پيدايش: كرن كاليفرنيا، آرژانتين، اسپانيا بارسلونا و تركيه.
كلمانيت ياكوليمانيت (كولمانيت)
بورات هاي كلسيم دار با كاني اصلي كولمانيت با فرمول شيميايي Ca2B6O11.5H2O و 9/50-درصد B2O3، معمولاً همراه با يولكيست، پلمه سنگ (شيست) و خاك رس است.
نام كاني كلمانيت از نام William T.Coleman بنيانگذار كارخانه بوراكس سازي سانفرانسيكو يكي از پدران معدنكاري،گرفته شده است. اين كاني در معدن قرهگل ايران از كانيهاي اصلي محسوب ميشود.
اين كانه بصورت بلورهاي سفيد روشن، منشوري، هرمهايي در دو انتها و بافت دانهاي تا اجزاء توده اي رشد مينمايد سفيد يا بيرنگ بوده ولي رنگ آن ممكن است بعلت وجود ناخالصي به رنگ صورتي يا قرمز ديده شود. اين كانه از ساير مينرالهاي گروه با سختي 5/4-4 و وزن مخصوص 48/2-26/2 كه سختتر و سنگينتر ميباشد، مشخص ميگردد. كلمانيت در آب غير محلول ولي در اسيدها حل ميگردد و در اثر حرارت در حين از دست دادن آب صدا ميدهد. تركيبات آهندار و ارسنيكدار در كاني كلمانيت جزء مواد مضر محسوب ميگردد. بررسي منشاء كلمانيت پيچيده بوده و اغلب به عنوان يك كاني ثانويه (بشر بجاي الكسيت) يافت ميشود و محل تشكيل آن در چشمههاي غني از كلسيم است كه باعث تغيير كانيهاي سديم كلسيم به بورات كلسيم ميگردد. در رسوبات دريايي همراه گچ و ديگر كانيهاي بور بوجود ميآيد. كلمانيت در سيستم مونوكلينيك بصورت منشورها و تودههاي دانهاي متبلور ميشود و جلاي درخشان دارد.
محل پيدايش: كلمانيت با بوراكس در درياچههاي پلاياهاي كاليفرنيا (Death Valley) همچنين Big Adic در تركيه، شيلي، مكزيك، چين، هندوستان، قزاقستان و آرژانتين يافت ميشود.
اولكسيت Ulexite
بورات هاي كلسيم دار با فرمول شيميايي NaCaB5O9. 8H2O با43 درصد B2O3 به اشكال مختلف در طبيعت يافت ميشود، ولي بيشتر بافت رشتهاي يا كتاني دارد و گاهي به شكل قارچ ظاهر ميشود. نام اين کاني از اسم شيمي دان آلماني (Ulex) گرفته شده است. به ندرت داراي شكل مشخص بوده و اغلب بصورت توده نرم اسفنجي سفيد، قطعات گرد شده متشكل از فيبرهاي نازك سوزني سفيد و ابريشمي (Cotton Ball) و گاهي نيز بصورت فيبرهاي شعاعي ديده ميشود. اين كاني بشدت نرم و خرد شونده بوده و كليواژهاي ميكروسكوپي آن با چشم قابل تشخيص نيست. درآب گرم كمي محلول و در اسيدها نيز نسبتاً حل ميگردد. در اثر حرارت ابتدا به صورت يك توده سفيد آماس كرده و سپس به حبابهاي شفاف و شيشهاي در موقع گداخته شدن در ميآيد. معمولاً در سيستم تري كلينيك بصورت مجموعهاي از بلورهاي سوزني شعاعي متبلور ميشود. غالباً با رنگ سفيد و شفاف تا نيمه شفاف، وزن مخصوص 2-6/1، سختي 5/2-5/1، سطح شكست ناصاف و ترد و شكننده بودن قابل تشخيص است.
الكسيت بيشتر در مردابهاي محتوي بوراتها و يا درماندابها، تحت شرايط عادي و طبيعي تشكيل ميشود همچنين در اثر خشك شدن آب درياهاي نمكدار نيز تشكيل ميگردد و با كانيهاي ديگري چون بوراكس و نمكها و كانيهاي رسوبي دريايي و كولمانيت همراه است. اين كاني در اصطلاح محلي به نام گل بوره معروف بوده و احتمال بسيار قوي به عنوان كمك ذوب فلزاتي مانند طلا و نقره در قديم مورد مصرف قرار ميگرفته است.
محل پيدايش: الكسيت در آمريكا در صحراي Mojave كاليفرنيا، دره مرگ، صحراي ولس، لوس آنجلس و صحراي نوادا، در شيليAtacama، آرژانتين، پرو و در صحراي آفريقا يافت ميشود. اين كاني در ايران در انديس معدني قرهآقاج در استان زنجان مشاهده شده است.
ئيدروبوراسيت
ئيدروبوراسيت با فرمول شيميايي CaMgB6O11.6H2O داراي 5/50 درصد B2O3 است.
پريسيت
پريسيت يا ندرميت با فرمول شيميايي Ca4B10O19.7H2O داراي 8/49 درصد B2O3 بطور عمده در تركيه يافت ميشود.
پروبورتيت
پروبورتيت با فرمول شيميايي NaCaB5O9. 5H2O داراي 6/49درصد B2O3 است.
تينكالكونيت
تينكالكونيت با فرمول شيميايي 5H2O.Ba2B4O7 داراي 8/47درصد B2O3 است.
اينسوئيت
اينسوئيت با فرمول شيميايي Ca2B6O11. 13 H2O داراي 6/37-درصد B2O3 است.
سيابليت
سيابليت با فرمول شيميايي MgBO2(OH) داراي 4/41درصد B2O3 است.
ساسوليت
ساسوليت با فرمول شيميايي B(OH)3 داراي 6/56 درصد B2O3 است.
كرتاكويت
كرتاكويت با فرمول شيميايي Mg2B6O11. 15H2O داراي 3/37-درصد B2O3 است.
كرتيت يا رازوريت
كرتيت نوع ديگر بورات سديم با فرمول شيميايي Na2O2BO4H2Oاست که كاني خشك آن محتوي 45 الي 52 درصد اسيد بوريك است.
ب - بورات هاي غيرهيدراته
بوراتهاي غير هيدراته كانيهايي هستند كه در تركيب خود مولكول H2O نداشته باشند. اين كانيها تعداد بسيار كمي از كانيهاي بور را تشكيل داده، و معمولاً در رابطه با سنگهاي آذرين يا متامورف تشكيل شده و بعضي در مناطق خشك و درياچههاي خشك يافت ميشوند. اين كانيها (براي مثال سيليكاتهاي بور و زايبليت) بسيار سخت بوده و در آب حل نميشوند.
بورات منيزيم C12Mg6B4O26 (Stasslurtite) از كلمه بوره كه يك لغت پارسي است اقتباس گشته، واژه عربي آن بورق است. بوراسيت يك كاني منيزيمدار بور ميباشد كه ممكن است به مقدار كم با كانيهاي ديگر همراه باشد. از رده بوراتهاي بدون آب بوده و غالبا با رنگ سفيد با حالت خاكستري و زرد و شفاف تا نيمه شفاف، سختي 5/7-7، وزن مخصوص 97/2-95/2 ترد و شكننده بودن قابل تشخيص است. به كندي در اسيد كلريدريك حل ميشود و در سيستم كوبيك متبلور ميشود. داراي جلاي شيشهاي و به شدت داراي خاصيت پيزوالكتريك و پيروالكتريك است. بوراسيت به صورت مخلوطي از بلورها و تودههاي رشتهاي و دانهاي بدست ميآيد. كانه بوراسيت در اثر دگرگوني و گرفته شدن آب هيدرو كربنات منيزيم بوجود ميآيد و با كانيهاي ديگر مانند گچ، سيلويت، نمك طعام و كارناليت و انيدريت و بطور كلي با نمكها همراه است. بوراسيت به مقدار خيلي كم در آلمان به منظور تهيه تركيبات بور استخراج ميگردد.
كاني هاي اصلي بوراتهاي غير هيدراته عبارتند از :
بوراسيت
بورات منيزمدار با كاني اصلي بوراسيت با فرمول شيميايي Mg3B7O13Cl داراي 2/62 درصد B2O3 و سيليكاتهاي بور از عمده كانيهاي غيرهيدراته محسوب ميشوند.
داتوليت
داتوليت با فرمول شيميايي CaBSiO4. (OH) داراي 8/21 درصد B2O3 مي باشد.
تورمالين
تورمالين با فرمول شيميايي (Na, Ca)3 B3Al6Si6O27(OH, F)4 داراي 9-11درصد B2O3 است.
اكسنيت
اكسنيت با فرمول شيميايي HCa(Mn, Fe)Al2B(SiO)4 داراي 5-5/6 درصد B2O3 است.
كانيهاي ديگر بور
بصورت رگه هاي كوچك رشتهاي يا تودهاي همراه كانيهاي منگنز و روي بدست ميآيد. سيستم بلورهاي آن احتمالا اورتورومبيك است رنگ آن سفيد يا كرم بوده و به كندي در اسيدها حل ميشود. لغت آشر از واژه به معني خاكستري گرفته شده است منشاءء نام كاني از شهر قديمي واقع در ساكسن آلمان ميبشد. نامهاي مترادف آن كامزليت و بورماكنزيت است.
تركيب شيميايي: اكسيد منيزيم 91-47 درصد، اكسيد 38/41 درصد، آب 71/10 درصد، گاهي هم داراي منگنز است كه سوسكيت نام دارد.
سيستم كريستالي: ارتورومبيك، فرم كريستالي نامشخص
آكركات: فيبوره، خاكي و گاهي هم سوزني شكل
رنگ: شفاف تا نيمه شفاف، سفيد و جلاي شيشهاي خاك سفيد، سختي 3-5/3، وزن مخصوص 65/2
در مقابل فوتك ذوب گشته و به شكل شيشه در ميآيد و شيشه را سبز رنگ مينمايد (تشخيص بور).
ژنز: بصورت زگوندر در مناطق گرم در رسوباتي كه نمكزا هستند و داراي كانيهاي بور هستند در اثر گرفته شدن آب، مواد اسيدي بوراتها تشكيل ميگردد. در خاك رس (كلي) بصورت متاسوتيك بوجود ميآيد. در حفرات در اثر شسته شدن سنگها رسوب ميكند و در كنتاكت متاسوماتيك با دولوميتها و سرپانتينها بوجود ميآيد. اين كاني براي اولين بار در Sasso ناحيه توسكاناي ايتاليا پيدا شده است و در دهانه فومرولهاي آتشفشاني ولگانو و سيسيل ايتاليا نيز ديده ميشود.
اسيد بوريك اگر چه به صورت طبيعي كمياب است اما از نظر مصرف بعد از بوراكس در درجه دوم قرار دارد. ساسوليت بطريق شيميايي از يكي از كانههاي فوق الذكر تهيه ميگردد. در دهانه آتشفشان كامچاتكا بوجود ميآيد. داراي 39/56 درصد اكسيد بورم و 61/43 درصد آب ميباشد.
آكركات: پولكي، دانهاي، پودره و پوششي است با رنگ سفيد مايل به خاكستري و گاهي زرد، جلاي ابريشمي تا مرواريدي، شفاف، سختي يك و وزن مخصوص 45/1-48/1 يكي از نمونههاي مهم بوراتها ميباشد كه در صنعت مورد نياز ميباشد و ساسوليت در بسياري از حلالهاي آلي و آب محلول ميباشد. در سيستم اورتورومبيك متبلور ميشود رنگ آن سفيد بوده و با داشتن سختي 5/3-3 و وزن مخصوص 65/2 در آب بسيار كند حل ميشود. سيزابليت يك كاني ثانويه است كه با از دست دادن آب كانيهاي ديگر بور تشكيل ميشود.
فراوانترين كاني بور و داراي تركيب بسيار پيچيده و متغير است. نوعي كه در آن آهن و منيزيم است و داراي رنگ تيره ميباشد به نام شرورل (اسكورل Schoere) معروف ميباشد و نوعي كه داراي ليتيم است به نام البايت Elbaite كه داراي رنگ بنفش است و نوعي كه قهوهاي رنگ و غني از منيزيم ست به نام دراويت Dravite معروف است. اين كاني بورسيليكاتي است كه در سيستم ديتري گونال پيراميدال متبلور ميشود. ساختمان بلورين آن بسيار پيچيده است. داراي تقريباً ده درصد B2O3 است. فرم بلورهاي ترمالين غالبا به صورت ستوني است كه در جهت محور سه درجهاي كشيده يا دراز شده است و گاهي نيز به صورت منشور كوتاه يافت ميشود. غالبا بلورهاي آن بزرگ نيستند و گاهي نيز حتي آنقدر كوچكاند كه فقط در زير ميكروسكوپ ميتوان ديد ولي گاهي بلورهاي تورمالين تا بزرگي سانتيمتر نيز ديده ميشوند. توده يا اجتماع بلورهاي آن غالبا به صورت سوزني تا ساقهاي و ندرتا نيز بصورت توده متراكم دانهاي يافت ميشود. در جهت محور قطبي داراي پيور الكتريسيته قوي است و قطبهاي آن در اثر حرارت، ذرات بسيار سبك را جذب ميكنند نام تورمالين از روي همين خاصيت از كلمه مالايي Tourmali به معني جاذب خاكستر اخذ شده است.
رنگ: رنگ آن تابع تركيب شيميايي است كه بعلت وجود نوعي كه داراي مقدار كمي آهن است به رنگ سبز و صورتي تا قرمز و گاهي سبز و مشكي يافت ميشود. رنگ صورتي تا قرمز تورمالين داراي مقدار LiO2 و... است كه باعث رنگ بنفش آن ميشود. نوع قرمز تورمالين بنام روبليت Rubellite ميباشد كه داراي مقداري Cr,Mn,Li است. تورمالين غالبا به رنگ قهوهاي تا زرد بنام Dravite معروف ميباشد. نوع آهندار آن داراي رنگ سياه است به شورل معروف است. رنگ سبز و آبي تند آن به نام ايندوگوليت، Indigolith تورمالين كرمدار به رنگ سبز تيره به نام وردليت Verdelithe معروف است. وزن مخصوص تورمالين 25/3-9/2 است و جلاي آن شيشهاي است رنگ خاك آن سفيد بوده و سختي آن 5/7-7 است.
علائم مشخصه: از روي مقطع سه گوش آن و فرمهاي ستوني تا منشوري آن ميتوان آنرا به خوبي شناخت و غالبا نيز داراي شيارهايي كه موازي با سطوح منشوري يا ستوني هستند و از روي سختي زياد آن مشخص ميشود فرم سه گوش (سطح قاعده) و مقطع آن از پيروكسنها، آمفيبولها و اپيدوت ميتوان مشخص نمود. تورمالين بعنوان فرآوردههاي آخرين مرحله تبلور گرانيتها، بخصوص پگماتيتهايي كه از محلولهاي داراي بور غني شدهاند فراوانند، نيز در بعضي از سنگهاي دگرگوني تشكيل ميگردند و تورمالينها به فراواني در گرانيتهايي كه از طريق اتوپنوماتوليتيك تغيير پيدا كردهاند (گرايزنها) ديده ميشوند. گرانيتهاي داراي تورمالين زياد به اسم لوكسوليانيت Luxellianite ناميده ميشوند.
جدول2- تركيب شيميايي بورخي از كانيهاي مهم بوراته
جدول2-
الف - بورات هاي هيدراته
بوراتها كانيهاي حاوي عنصر بور ميباشند. بوراتهايي كه در ساختمان خود مولكول داشته باشند را بوراتهاي هيدراته مينامند. اين كانيها عمدتا از كربناتهاي بور تشكيل شده و شكننده، نرم و سفيد تا بيرنگ هستند. بسياري در آب قابل حل بوده و عمدتا در درياچههاي خشك يافت ميشوند. بوراتهاي هيدراته بيش از 90 درصد كانيهاي اقتصادي بور را تشكيل ميدهند.
كانيهاي بور در شرايط خشك پايدار ميباشند. اسيد بوريك يكي از محصولات مهم بور در شرايط معمولي پايدار بوده ولي اگر حرارت داده شود ابتدا به اسيد متابوريك (HBO2) و با حرارت بيشتر سپس به اكسيد بور(B2O3) تبديل ميشود.
خصوصيات فيزيكي- شيمايي بوراتهاي هيدراته عبارت است از:
رنگ: سفيد تا خاكستري بسيار روشن
حالت: جامد و شكننده
PH =3/8 در محلول 3 درصد بور دانسيته cm3 = 8/4-2/3
حلاليت در آب=97% در 20 درجه سانتيگراد و 34% در 50 درجه سانتيگراد
بيش از 80 نوع كاني مختلف در معادن بوراكس دنيا پيدا شده است وليکن كانيهاي اصلي بورات هاي هيدراته عبارتند از :
بوراكس Borax
بوراكس، كاني اصلي دکا هيدرات Na2B4O7. 10H2O و 5/36% B2O3=از مهمترين كانيهاي گروه بوراته محسوب ميشود و به صورت بلورهاي مونوكلينيك شيشهاي روشن تا مات و يا اجزاء بلوري اتفاق ميافتد. در هواي خشك با از دست دادن مقدار آب، سفيد رنگ شده و به كاني پودري سفيد تيرهاي بنام تينكالگونيت تغيير مييابد. بوراكس داراي ظاهري چرب و تقريباً شيرين است، براحتي قابل سوختن بوده و در آب گرم حل ميشود. بوراكس با ارزش ترين تركيب بوراته براي تهيه مواد شيميايي تصفيه شده و هم بصورت يك ماده خام ميباشد.
سيستم تبلور آن مونوكلينيك و بوده و با رخ دو جهتي بصورت بلورهاي منشوري و تودههاي حفرهدار متبلور ميشود. در طبيعت بصورت شفاف و شيشهاي، روشن تا مات و يا اجزاء بلوري ديده ميشود. بوراكس در درياچهها و يا مناطقي كه آب و هواي معمولي دارند تشكيل ميگردد و بدليل حلاليت بالا در آب و هواي مرطوب رخنمون ندارد. بوراكس در مناطق خشك با از دست دادن آب تبلور بيرنگ شده و به كاني پودري سفيد كدري به نام Tincaleonite تغيير مييابد. بوراكس با ارزشترين تركيب بوراتها ميباشد. نوع تصفيه شده آن براي تهيه مواد شيميايي و نوع خام آن مستقيماً در صنايع مصرف ميشود.
سختي آن 5/2-2 با وزن 75/1-69-1 لمس چرب و طعم شيرين دارد و به آساني ذوب شده (نقطه ذوب آن 607 درجه سانتيگراد) و به شيشه بيرنگي تبديل ميگردد. خط اثر آن سفيد متمايل به خاكستري، زرد، آبي و سبز نيز ديده ميشود. بوراكس علاوه بور محلول بودن در آب، در حلالهاي آلي از جمله كليسرول، اتيلن كليكول، متانول و استن نيز محلول است. كاني فوق با 37 درصد B2O3 به دليل خاصيت انحلال در آب و ناپايداري در مقابل هوا هرگز به صورت تودههاي بزرگ پيدا نميشود، بلورهاي آن در معرض هوا سريع سفيد رنگ شده و به تودههاي خاكي شكل تبديل ميشود.
بوراكس به عنوان گدازآور در ذوب فلزات و در لحيم كاري، به عنوان كند كننده خوردگي در مايعات ضد يخ، به عنوان ماده اصلي در كودها، در توليد بسياري مواد شيميايي و داروسازي، و به عنوان منبع تهيه بور به كاربرده ميشود. بوراكس عبارت است بورات سديم آبدار، يا تترابورات است، كه ابتدا در ثبت تحت نام ايراني بوره به معني سفيده، تهيه ميشد.
بوراكس متبلور بدون آب، از آب شور درياچه سيرلس تهيه ميشود. گرد بوراكس منبسط شده با چگالي ظاهري كم 32 كيلوگرم هر متر مكعب است، كه بسيار حل شدني و در پاكسازها به كار بورده ميشود.
اسيد بوريك، كه اسيد بوريك و اسيد اورتوبوريك نيز ناميده ميشود، گرد متبلور سفيد رنگي با فرمول B2O3.3H2O است كه با اضافه كردن اسيد كلريدريك يا اسيد سولفوريك به محلول بوراكس و متبلور شدن آن به دست ميآيد. همچنين، از كانههاي بور به عنوان يكي از مواد شيميايي تحصيل ميگردد. بطور طبيعي در درزههاي آتشفشاني بصورت كاني ساسوليت B2O3.3H2O، يافت ميشود. وزن مخصوص آن 435/1 و نقطه ذوب آنºC 566 است. در آب و الكل محلول است. اسيد بوريك به عنوان مواد نگهدارنده و گندزدا در مخلوطهاي شيشه و كوزهگري، در صنعت دباغي بوراي پشمگيري پوست با تشكيل محلول بوراتهاي كلسيم در آب، و به عنوان گذاز آور در لحيم كاري و لحيم كاري سخت به كار بورده ميشود. اسيد بوريك بيآب، تقريباً اكسيد بوريك خالص است. در لعابهاي شيشه و سراميك به كار برده ميشود.
در آزمايشگاهها از اثر هيدروكسيد سديم بور اسيد بوريك، بوراكس تهيه ميكنند. چنانچه بوراكس را در درجه حرارت 4400-350 درجه سانتيگراد گرم شود، به بورات سديم Na2B4O7 تبديل ميشود كه نقطه ذوب بورات سديم 878 درجه سانتيگراد است. بوراكس سابقا تحت نام Tinkat به مقدار خيلي زياد از تبت غربي (چين) استخراج و به اروپا حمل ميشده است. ولي امروزه براي تهيه بوراكس اكثرا از كرنايت و بورات كلسيم استفاده ميشود و بدين ترتيب كرنايت را در آب جوش تحت فشار حل ميكنند، در اين صورت بوراكس بدست ميآيد.
يكي از مشخصههاي بوراكس از ديد صنعتي دانستن ميزان گرماي مورد نياز بوراي تبديل هرمول بخار آب از دكاهيدرات به پنتاهيدرات ميباشد كه اين مقدار بوراي بوراكس 943/12 كيلو كالري محاسبه شده است. به نكته فوق از آن جهت اشاره شد كه گرماي لازم جهت از دست دادن مولكولهاي آب در بوراتها، يكي از عوامل مهم در محاسبه هزينههاي انرژي، به هنگام فرآوري آنهاست.
بوراكس در هندوستان، تبت جنوبي، لاپ نور، كشمير، شوروي، قفقاز، عرق، كاليفرنيا، نوادا، نيومكزيكو و توسكاناي ايتاليا يافت ميشود.
تينكل
تينكل با فرمول شيميايي Na2B4O7.10H2O كاني اصلي پنتا هيدرات و از فراوانترين و قديميترين كاني معادن بور دنيا محسوب ميشود. روميها از تينكل شيشه ميساختند.
كرنايت Kernite
كرنايت با فرمول شيميايي 4H2O. (Na2B4O7) و با 51 درصد B2O3 دومين كاني فراوان ذخاير بور دنيا محسوب ميشود. اين كاني اولين بار در كاليفرنيا جايي كه اولي معادن بور دنيا فعال بودند پيدا شد. كريستالهاي كرنايت تا 5 فوت هم مشاهده شده است.
كرنايت از نام معدن Kern واقع در كاليفرنيا كه كمپاني به همين اسم ناميده ميشود، اقتباس گرديده است. كرنايت معمولاً بصورت صفحات كمي طويل شده و تودهاي قابل تورق ديده ميشود. سختي آن 5/3-5/3 با وزن مخصوص 95/1 قابل حل در اسيدها و حتي در آب سرد ميباشد. در سيستم مونوكلينيك متبلور و براحتي گداخته ميشود. تركيب شيميايي آن شبيه بوراكس و ممكن است بطور توام با آن تشكيل گردد. كرنايت در درجه حرارتهاي بالا از بوراكس مقاومتر بوده و در اثر دگرساني بوراكس ايجاد ميشود. در كانسارهاي بور كاليفرنيا و TINCALAYU آرژانتين كرنايت در اثر دگرسازي بوراكس در عمق 2500 متر تشكيل شده است.
محل پيدايش: كرن كاليفرنيا، آرژانتين، اسپانيا بارسلونا و تركيه.
كلمانيت ياكوليمانيت (كولمانيت)
بورات هاي كلسيم دار با كاني اصلي كولمانيت با فرمول شيميايي Ca2B6O11.5H2O و 9/50-درصد B2O3، معمولاً همراه با يولكيست، پلمه سنگ (شيست) و خاك رس است.
نام كاني كلمانيت از نام William T.Coleman بنيانگذار كارخانه بوراكس سازي سانفرانسيكو يكي از پدران معدنكاري،گرفته شده است. اين كاني در معدن قرهگل ايران از كانيهاي اصلي محسوب ميشود.
اين كانه بصورت بلورهاي سفيد روشن، منشوري، هرمهايي در دو انتها و بافت دانهاي تا اجزاء توده اي رشد مينمايد سفيد يا بيرنگ بوده ولي رنگ آن ممكن است بعلت وجود ناخالصي به رنگ صورتي يا قرمز ديده شود. اين كانه از ساير مينرالهاي گروه با سختي 5/4-4 و وزن مخصوص 48/2-26/2 كه سختتر و سنگينتر ميباشد، مشخص ميگردد. كلمانيت در آب غير محلول ولي در اسيدها حل ميگردد و در اثر حرارت در حين از دست دادن آب صدا ميدهد. تركيبات آهندار و ارسنيكدار در كاني كلمانيت جزء مواد مضر محسوب ميگردد. بررسي منشاء كلمانيت پيچيده بوده و اغلب به عنوان يك كاني ثانويه (بشر بجاي الكسيت) يافت ميشود و محل تشكيل آن در چشمههاي غني از كلسيم است كه باعث تغيير كانيهاي سديم كلسيم به بورات كلسيم ميگردد. در رسوبات دريايي همراه گچ و ديگر كانيهاي بور بوجود ميآيد. كلمانيت در سيستم مونوكلينيك بصورت منشورها و تودههاي دانهاي متبلور ميشود و جلاي درخشان دارد.
محل پيدايش: كلمانيت با بوراكس در درياچههاي پلاياهاي كاليفرنيا (Death Valley) همچنين Big Adic در تركيه، شيلي، مكزيك، چين، هندوستان، قزاقستان و آرژانتين يافت ميشود.
اولكسيت Ulexite
بورات هاي كلسيم دار با فرمول شيميايي NaCaB5O9. 8H2O با43 درصد B2O3 به اشكال مختلف در طبيعت يافت ميشود، ولي بيشتر بافت رشتهاي يا كتاني دارد و گاهي به شكل قارچ ظاهر ميشود. نام اين کاني از اسم شيمي دان آلماني (Ulex) گرفته شده است. به ندرت داراي شكل مشخص بوده و اغلب بصورت توده نرم اسفنجي سفيد، قطعات گرد شده متشكل از فيبرهاي نازك سوزني سفيد و ابريشمي (Cotton Ball) و گاهي نيز بصورت فيبرهاي شعاعي ديده ميشود. اين كاني بشدت نرم و خرد شونده بوده و كليواژهاي ميكروسكوپي آن با چشم قابل تشخيص نيست. درآب گرم كمي محلول و در اسيدها نيز نسبتاً حل ميگردد. در اثر حرارت ابتدا به صورت يك توده سفيد آماس كرده و سپس به حبابهاي شفاف و شيشهاي در موقع گداخته شدن در ميآيد. معمولاً در سيستم تري كلينيك بصورت مجموعهاي از بلورهاي سوزني شعاعي متبلور ميشود. غالباً با رنگ سفيد و شفاف تا نيمه شفاف، وزن مخصوص 2-6/1، سختي 5/2-5/1، سطح شكست ناصاف و ترد و شكننده بودن قابل تشخيص است.
الكسيت بيشتر در مردابهاي محتوي بوراتها و يا درماندابها، تحت شرايط عادي و طبيعي تشكيل ميشود همچنين در اثر خشك شدن آب درياهاي نمكدار نيز تشكيل ميگردد و با كانيهاي ديگري چون بوراكس و نمكها و كانيهاي رسوبي دريايي و كولمانيت همراه است. اين كاني در اصطلاح محلي به نام گل بوره معروف بوده و احتمال بسيار قوي به عنوان كمك ذوب فلزاتي مانند طلا و نقره در قديم مورد مصرف قرار ميگرفته است.
محل پيدايش: الكسيت در آمريكا در صحراي Mojave كاليفرنيا، دره مرگ، صحراي ولس، لوس آنجلس و صحراي نوادا، در شيليAtacama، آرژانتين، پرو و در صحراي آفريقا يافت ميشود. اين كاني در ايران در انديس معدني قرهآقاج در استان زنجان مشاهده شده است.
ئيدروبوراسيت
ئيدروبوراسيت با فرمول شيميايي CaMgB6O11.6H2O داراي 5/50 درصد B2O3 است.
پريسيت
پريسيت يا ندرميت با فرمول شيميايي Ca4B10O19.7H2O داراي 8/49 درصد B2O3 بطور عمده در تركيه يافت ميشود.
پروبورتيت
پروبورتيت با فرمول شيميايي NaCaB5O9. 5H2O داراي 6/49درصد B2O3 است.
تينكالكونيت
تينكالكونيت با فرمول شيميايي 5H2O.Ba2B4O7 داراي 8/47درصد B2O3 است.
اينسوئيت
اينسوئيت با فرمول شيميايي Ca2B6O11. 13 H2O داراي 6/37-درصد B2O3 است.
سيابليت
سيابليت با فرمول شيميايي MgBO2(OH) داراي 4/41درصد B2O3 است.
ساسوليت
ساسوليت با فرمول شيميايي B(OH)3 داراي 6/56 درصد B2O3 است.
كرتاكويت
كرتاكويت با فرمول شيميايي Mg2B6O11. 15H2O داراي 3/37-درصد B2O3 است.
كرتيت يا رازوريت
كرتيت نوع ديگر بورات سديم با فرمول شيميايي Na2O2BO4H2Oاست که كاني خشك آن محتوي 45 الي 52 درصد اسيد بوريك است.
ب - بورات هاي غيرهيدراته
بوراتهاي غير هيدراته كانيهايي هستند كه در تركيب خود مولكول H2O نداشته باشند. اين كانيها تعداد بسيار كمي از كانيهاي بور را تشكيل داده، و معمولاً در رابطه با سنگهاي آذرين يا متامورف تشكيل شده و بعضي در مناطق خشك و درياچههاي خشك يافت ميشوند. اين كانيها (براي مثال سيليكاتهاي بور و زايبليت) بسيار سخت بوده و در آب حل نميشوند.
بورات منيزيم C12Mg6B4O26 (Stasslurtite) از كلمه بوره كه يك لغت پارسي است اقتباس گشته، واژه عربي آن بورق است. بوراسيت يك كاني منيزيمدار بور ميباشد كه ممكن است به مقدار كم با كانيهاي ديگر همراه باشد. از رده بوراتهاي بدون آب بوده و غالبا با رنگ سفيد با حالت خاكستري و زرد و شفاف تا نيمه شفاف، سختي 5/7-7، وزن مخصوص 97/2-95/2 ترد و شكننده بودن قابل تشخيص است. به كندي در اسيد كلريدريك حل ميشود و در سيستم كوبيك متبلور ميشود. داراي جلاي شيشهاي و به شدت داراي خاصيت پيزوالكتريك و پيروالكتريك است. بوراسيت به صورت مخلوطي از بلورها و تودههاي رشتهاي و دانهاي بدست ميآيد. كانه بوراسيت در اثر دگرگوني و گرفته شدن آب هيدرو كربنات منيزيم بوجود ميآيد و با كانيهاي ديگر مانند گچ، سيلويت، نمك طعام و كارناليت و انيدريت و بطور كلي با نمكها همراه است. بوراسيت به مقدار خيلي كم در آلمان به منظور تهيه تركيبات بور استخراج ميگردد.
كاني هاي اصلي بوراتهاي غير هيدراته عبارتند از :
بوراسيت
بورات منيزمدار با كاني اصلي بوراسيت با فرمول شيميايي Mg3B7O13Cl داراي 2/62 درصد B2O3 و سيليكاتهاي بور از عمده كانيهاي غيرهيدراته محسوب ميشوند.
داتوليت
داتوليت با فرمول شيميايي CaBSiO4. (OH) داراي 8/21 درصد B2O3 مي باشد.
تورمالين
تورمالين با فرمول شيميايي (Na, Ca)3 B3Al6Si6O27(OH, F)4 داراي 9-11درصد B2O3 است.
اكسنيت
اكسنيت با فرمول شيميايي HCa(Mn, Fe)Al2B(SiO)4 داراي 5-5/6 درصد B2O3 است.
كانيهاي ديگر بور
بصورت رگه هاي كوچك رشتهاي يا تودهاي همراه كانيهاي منگنز و روي بدست ميآيد. سيستم بلورهاي آن احتمالا اورتورومبيك است رنگ آن سفيد يا كرم بوده و به كندي در اسيدها حل ميشود. لغت آشر از واژه به معني خاكستري گرفته شده است منشاءء نام كاني از شهر قديمي واقع در ساكسن آلمان ميبشد. نامهاي مترادف آن كامزليت و بورماكنزيت است.
تركيب شيميايي: اكسيد منيزيم 91-47 درصد، اكسيد 38/41 درصد، آب 71/10 درصد، گاهي هم داراي منگنز است كه سوسكيت نام دارد.
سيستم كريستالي: ارتورومبيك، فرم كريستالي نامشخص
آكركات: فيبوره، خاكي و گاهي هم سوزني شكل
رنگ: شفاف تا نيمه شفاف، سفيد و جلاي شيشهاي خاك سفيد، سختي 3-5/3، وزن مخصوص 65/2
در مقابل فوتك ذوب گشته و به شكل شيشه در ميآيد و شيشه را سبز رنگ مينمايد (تشخيص بور).
ژنز: بصورت زگوندر در مناطق گرم در رسوباتي كه نمكزا هستند و داراي كانيهاي بور هستند در اثر گرفته شدن آب، مواد اسيدي بوراتها تشكيل ميگردد. در خاك رس (كلي) بصورت متاسوتيك بوجود ميآيد. در حفرات در اثر شسته شدن سنگها رسوب ميكند و در كنتاكت متاسوماتيك با دولوميتها و سرپانتينها بوجود ميآيد. اين كاني براي اولين بار در Sasso ناحيه توسكاناي ايتاليا پيدا شده است و در دهانه فومرولهاي آتشفشاني ولگانو و سيسيل ايتاليا نيز ديده ميشود.
اسيد بوريك اگر چه به صورت طبيعي كمياب است اما از نظر مصرف بعد از بوراكس در درجه دوم قرار دارد. ساسوليت بطريق شيميايي از يكي از كانههاي فوق الذكر تهيه ميگردد. در دهانه آتشفشان كامچاتكا بوجود ميآيد. داراي 39/56 درصد اكسيد بورم و 61/43 درصد آب ميباشد.
آكركات: پولكي، دانهاي، پودره و پوششي است با رنگ سفيد مايل به خاكستري و گاهي زرد، جلاي ابريشمي تا مرواريدي، شفاف، سختي يك و وزن مخصوص 45/1-48/1 يكي از نمونههاي مهم بوراتها ميباشد كه در صنعت مورد نياز ميباشد و ساسوليت در بسياري از حلالهاي آلي و آب محلول ميباشد. در سيستم اورتورومبيك متبلور ميشود رنگ آن سفيد بوده و با داشتن سختي 5/3-3 و وزن مخصوص 65/2 در آب بسيار كند حل ميشود. سيزابليت يك كاني ثانويه است كه با از دست دادن آب كانيهاي ديگر بور تشكيل ميشود.
فراوانترين كاني بور و داراي تركيب بسيار پيچيده و متغير است. نوعي كه در آن آهن و منيزيم است و داراي رنگ تيره ميباشد به نام شرورل (اسكورل Schoere) معروف ميباشد و نوعي كه داراي ليتيم است به نام البايت Elbaite كه داراي رنگ بنفش است و نوعي كه قهوهاي رنگ و غني از منيزيم ست به نام دراويت Dravite معروف است. اين كاني بورسيليكاتي است كه در سيستم ديتري گونال پيراميدال متبلور ميشود. ساختمان بلورين آن بسيار پيچيده است. داراي تقريباً ده درصد B2O3 است. فرم بلورهاي ترمالين غالبا به صورت ستوني است كه در جهت محور سه درجهاي كشيده يا دراز شده است و گاهي نيز به صورت منشور كوتاه يافت ميشود. غالبا بلورهاي آن بزرگ نيستند و گاهي نيز حتي آنقدر كوچكاند كه فقط در زير ميكروسكوپ ميتوان ديد ولي گاهي بلورهاي تورمالين تا بزرگي سانتيمتر نيز ديده ميشوند. توده يا اجتماع بلورهاي آن غالبا به صورت سوزني تا ساقهاي و ندرتا نيز بصورت توده متراكم دانهاي يافت ميشود. در جهت محور قطبي داراي پيور الكتريسيته قوي است و قطبهاي آن در اثر حرارت، ذرات بسيار سبك را جذب ميكنند نام تورمالين از روي همين خاصيت از كلمه مالايي Tourmali به معني جاذب خاكستر اخذ شده است.
رنگ: رنگ آن تابع تركيب شيميايي است كه بعلت وجود نوعي كه داراي مقدار كمي آهن است به رنگ سبز و صورتي تا قرمز و گاهي سبز و مشكي يافت ميشود. رنگ صورتي تا قرمز تورمالين داراي مقدار LiO2 و... است كه باعث رنگ بنفش آن ميشود. نوع قرمز تورمالين بنام روبليت Rubellite ميباشد كه داراي مقداري Cr,Mn,Li است. تورمالين غالبا به رنگ قهوهاي تا زرد بنام Dravite معروف ميباشد. نوع آهندار آن داراي رنگ سياه است به شورل معروف است. رنگ سبز و آبي تند آن به نام ايندوگوليت، Indigolith تورمالين كرمدار به رنگ سبز تيره به نام وردليت Verdelithe معروف است. وزن مخصوص تورمالين 25/3-9/2 است و جلاي آن شيشهاي است رنگ خاك آن سفيد بوده و سختي آن 5/7-7 است.
علائم مشخصه: از روي مقطع سه گوش آن و فرمهاي ستوني تا منشوري آن ميتوان آنرا به خوبي شناخت و غالبا نيز داراي شيارهايي كه موازي با سطوح منشوري يا ستوني هستند و از روي سختي زياد آن مشخص ميشود فرم سه گوش (سطح قاعده) و مقطع آن از پيروكسنها، آمفيبولها و اپيدوت ميتوان مشخص نمود. تورمالين بعنوان فرآوردههاي آخرين مرحله تبلور گرانيتها، بخصوص پگماتيتهايي كه از محلولهاي داراي بور غني شدهاند فراوانند، نيز در بعضي از سنگهاي دگرگوني تشكيل ميگردند و تورمالينها به فراواني در گرانيتهايي كه از طريق اتوپنوماتوليتيك تغيير پيدا كردهاند (گرايزنها) ديده ميشوند. گرانيتهاي داراي تورمالين زياد به اسم لوكسوليانيت Luxellianite ناميده ميشوند.
+ نوشته شده در دوشنبه نوزدهم آذر 1386ساعت 12:46 توسط علیرضا رضائی
|
