钠硼解石
钠硼解石（Ulexite），又名“硼钠钙石”或“硼钠方解石”，是一种硼酸盐矿物。钠硼解石是在低浓度的硫酸钠亚型水体中形成的。
钠硼解石为白色，单晶透明，呈丝绢状、放射状、棉絮状、纤维状和针状。分子式为NaCa[B5O6（OH）6]·5（H2O），含三氧化二硼42.95%。密度为1.65至1.99g/cm3；硬度为2.5。钠硼解石可以分为针状钠硼解石、纤维状钠硼解石、"蛤壳状"变种等。钠硼解石分布于全球多个地区，如中国的青藏高原、美国的加利福尼亚州沙漠、土耳其、土库曼斯坦和智利等地都有发现。
在工业领域，钠硼解石是主要用作制造硼化物的矿物原料。纤维状钠硼解石可切磨成弧面宝石猫眼石。当垂直纤维延伸方向切下一片并两面抛光后，透过一个抛光面可清晰看到置于另一面上的图像，即便片的厚度达到2—3cm也如此，故被称为“电视石”（television 岩石）。
钠硼解石于1850年由德国化学家格奥尔格·路德维希·乌列克斯（George Ludwig Ulex）首次发现，因此以发现者姓氏命名。
历史
钠硼解石于1850年由德国化学家格奥尔格·路德维希·乌列克斯（George Ludwig Ulex）首次发现，因此以发现者姓氏命名。自发现以来，该矿物被国际矿物学协会（IMA）归入「历史保留矿物」（grandfathered 物种）类别，即其命名在IMA现行矿物命名规则确立前已存在并沿用至今，无需重新审核。历史上，钠硼解石与硬硼钙石（Colemanite）同为硼酸盐主矿，直至20世纪加州博隆矿区发现结晶硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O）后，其工业地位退居次席。
主要特性
矿物组成
钠硼解石是含硼酸阴离子的矿物，含三氧化二硼42.95%，并含有不同价键的硼原子。早期认为含有[B5O11]n3-基团。1963年，戈尔博夫推测钠硼解石与硼钠钙石NaCaB5O7（OH）4·3H2O有类似结构，把钠硼解石写成NaCaB5O7（OH）4·3H2O，并给出了晶胞参数。然而，1978年Subrata Ghose通过X射线法测定，得出钠硼解石的晶胞为[B5O6（OH）6]的多聚离合子，并修正了分子式为NaCa[B5O6（OH）6]·5H2O。
物理特性
钠硼解石密度1.65至1.99g/cm3；折射率约1.51，双折射率为0.028；硬度为2.5；[010]完全解理，[110]完全解理；纤维集合体断面呈不规则或不平整状。无放射性完美透明至半透明。玻璃光泽至丝绢光泽。白色或无色。短波紫外光下显蓝和绿色荧光。多数还显磷光。
结构特征
三斜晶系轴面体类，a=8.81Å。b=12.86Å，c=6.68Å，α=90°15′，β=109°10′，γ=105°05′。罕见可测量单晶，多发育多种晶面；聚片双晶；对称型，晶体呈针状；集合体呈纤维状、毛发状、结核状等。
分布区域
钠硼解石分布于全球多个地区，如中国的青藏高原、美国的加利福尼亚州沙漠、土耳其、土库曼斯坦和智利等地都有发现。钠硼解石是青藏高原盐湖中重要的工业硼酸盐矿物，在柴达木盆地的大、小柴旦盐湖以及扎仓茶卡盐湖等地都有大量的具有工业开采价值的钠硼解石矿物。但由于地理位置和运输条件的限制，这些矿物的开采和运输成本较高。相比之下，土耳其、美国和南非等地区拥有大量的高品位钠硼解石矿藏，且价格相对便宜，综合成本较低。
形成原因
钠硼解石是在低浓度的硫酸钠亚型水体中形成的。这种水体的密度范围在1.095至1.186之间，盐度范围为134.51至279.12g/L，且pH值呈弱碱性至碱性。此外，这些水体中的B₂O₃含量也在1.25至1.68g/L之间。进一步的研究还表明，这些卤水相当于石盐一芒硝析出阶段的环境。钠硼解石是在石盐析出后，经过长达3至14年的时间才从胆巴中析出的。这说明钠硼解石是在一种稳定的物理化学平衡条件下形成的。
分类
钠硼解石可以分为针状钠硼解石、纤维状钠硼解石、"蛤壳状"变种等。纤维状钠硼解石可切磨成弧面宝石猫眼石。当垂直纤维延伸方向切下一片并两面抛光后，透过一个抛光面可清晰看到置于另一面上的图像，即便片的厚度达到2—3cm也如此，故被称为“电视石”（television 岩石）。钠硼解石有一种类型是"蛤壳状"变种。此类钠硼解石偶见于硼砂矿体顶部的蓝/绿/棕褐色页岩层中，多数采集自露天矿坑底部通往历史地下矿井的大型矿道顶板处。
应用领域
在工业领域，钠硼解石是主要用作制造硼化物的矿物原料。硼及其化合物广泛用于现代工业各领域，是生产特种玻璃、特种陶瓷、钕铁硼永磁合金、高强度优质钢材、高硬度切削工具、反应堆防护中子流的挡板和中子指示器、火箭燃料等的工业原料。在农业上用于生产肥料、除草剂、土壤改良剂和杀虫剂等。在医药方面用作消毒剂、防腐剂等。
纤维状钠硼解石可切磨成弧面宝石猫眼石。当垂直纤维延伸方向切下一片并两面抛光后，透过一个抛光面可清晰看到置于另一面上的图像，即便片的厚度达到2—3cm也如此，故被称为“电视石”（television 岩石）。这一迷人光学特性使纤维状钠硼解石可批量采集、加工并售予岩石商店。
矿物开采
钠硼解石分布于硼酸盐矿床最上层，位于主要经济矿物硼砂（Borax）层之上。历史上，矿工通过竖井穿透钠硼解石与硬硼钙石层以开采下层硼砂。竖井挖掘或地下巷道穿过硼砂层上方的硬硼钙石/钠硼解石矿体时偶得少量标本。后因经济考量转为露天开采：移除表层砂质覆盖层后，独特的蓝褐色含硼酸盐泥层显露，其中顶层富含钠硼解石与硬硼钙石。该层矿料被挖出后长期堆存于专用硼酸盐废料场，待未来硼砂短缺时再行加工。
开发
中国
陈若愚和夏树屏等人对钠硼解石的开发进行了研究，他们采用特定的电极对钠硼解石在水溶液中的碳化过程进行了跟踪测定。实验发现，钠硼解石的碳化分为两个阶段：第一阶段主要由二氧化碳吸收和水化步骤控制，涉及溶液中Ca²⁺与CO₂的沉淀反应；第二阶段则由钠硼解石在不同pH溶液中的溶解反应、二氧化碳吸收及水化步骤联合控制，反应发生在H₂CO₃溶液中，生成CaCO₃固相，硼则全部转入液相，大部分以H₃BO₃形式存在。研究还指出，在实际生产中，保持室温并尽可能延长CO₂与溶液的作用时间（如适当加压）是提高碳化效率的最经济工艺条件。
此外，1997年邓天龙等人以西藏自治区某地钠硼解石为原料，采用一步法制取硼酸产品和硫酸盐副产品，硼酸单程收率达81.09%。2004年侯军通过试验确定了钠硼解石复合矿物制硼砂的工艺路线，分解率和收率均较高。2005年郭光则以钠硼解石-硼镁石复合矿为原料，提出两步法碳解法制取硼砂的工艺路线，B₂O₃浸出率和收率均很高，且产品质量符合国家标准。
土耳其
土耳其学者的研究涵盖了钠硼解石与硬硼钙石的筛选分离、钠硼解石随温度升高而发生的结构变化、钠硼解石的失水机理和动力学，以及钠硼解石在各种溶液中的溶解等方面。土耳其的安纳托利亚地区拥有丰富的硼酸盐矿物储量，其中大部分以硬硼钙石的形式存在。当硬硼钙石与钠硼解石共生时，需要对原矿进行焙烧处理，随后进行筛分分离和富集。关于硬硼钙石和钠硼解石的分离原理，有以下关键信息：硬硼钙石在390℃时会突然失去结晶水并发生炸裂，而在240℃以下，钠硼解石会逐渐失去结晶水，形成易碎多孔的结构。钠硼解石的最大脱水峰发生在190℃，但在更高的温度下，它会变得坚硬并显示出无定形结构。基于这些原理，有两种主要的富集分离方法：第一种方法是将钠硼解石和硬硼钙石的混合物在450℃下焙烧30分钟，然后通过筛分将两者分离和富集；第二种方法是将混合物在240℃下焙烧1小时，然后进行半自动磨碎，最后再进行筛分分离和富集。
Savas Sener等人使用TG、DTG、DTA、XRD和sem技术研究了钠硼解石随温度升高而发生的脱水结构变化。他们的研究结果显示，虽然各个阶段的脱水分子数和结构变化与高世扬等人的研究结果相似，但对应的温度范围存在差异。Cigdem Eymir和Huseyin Okur则在不同微波辐射能量下，研究了钠硼解石样品的脱水过程。他们发现，脱水速率随着样品颗粒的减小和微波能量的增强而增加。Hurriyet Ersahan等人在沸腾床反应器中，对钠硼解石的快速脱水过程及脱水动力学进行了研究。在700℃时，钠硼解石失重22%。他们通过热重分析方法，得出了钠硼解石脱水反应的活化能和速率常数，其中不同颗粒大小样品的活化能范围为48.2-53kJ/摩尔，而100-530℃范围内不同颗粒大小样品的速率常数在1.8×10-6到1.35s-1之间变化。Yunus Erdogan等人用DTA和TG技术研究了硅硼钠石、钠硼解石和图硼思石的脱水动力学。他们假定脱水反应为一级反应，并得出钠硼解石的脱水反应活化能为39.5kJ/mol，指前因子为6.60×105，速率常数为113.1s-1。
此外，Huseyin Okur和Cigdem Eymir还利用Coats-Redfern法和遗传算法（GA），通过热重数据研究了钠硼解石的脱水动力学。他们发现，使用GA法得到的动力学数据要优于Coats-Redfern法得到的数据，并且GA法能够很好地获取钠硼解石热分解的热力学参数。这种方法不仅适用于钠硼解石的脱水动力学研究，还可用于其他过程，如吸附、传热和传质等。最后，土耳其的许多学者还研究了钠硼解石在多种溶液中的溶解机理和动力学，包括硫酸、草酸、氯化铵、硫酸铵和氨水的饱和CO2溶液以及饱和的二氧化硫水溶液。这些研究对于钠硼解石的开发利用具有重要意义。
参考资料
Ulexite.gemstonediscovery.2025-04-24
Ulexite.mindat.2025-04-24
Ulexite.gemstoneslist.2025-04-24
硼酸盐矿物.中国大百科全书.2025-04-24