鈉硼解石（Ulexite），又名“硼鈉鈣石”或“硼鈉方解石”，是一種硼酸鹽礦物。鈉硼解石是在低濃度的硫酸鈉亞型水體中形成的。
鈉硼解石為白色，單晶透明，呈絲絹狀、放射狀、棉絮狀、纖維狀和針狀。分子式為NaCa[B5O6（OH）6]·5（H2O），含三氧化二硼42.95%。密度為1.65至1.99g/cm3；硬度為2.5。鈉硼解石可以分為針狀鈉硼解石、纖維狀鈉硼解石、"蛤殼狀"變種?等。鈉硼解石分布于全球多個地區，如中國的青藏高原、美國的加利福尼亞州沙漠、土耳其、土庫曼斯坦和智利等地都有發現。
在工業領域，鈉硼解石是主要用作制造硼化物的礦物原料。纖維狀鈉硼解石可切磨成弧面寶石貓眼石。當垂直纖維延伸方向切下一片并兩面拋光后，透過一個拋光面可清晰看到置于另一面上的圖像，即便片的厚度達到2—3cm也如此，故被稱為“電視石”（television 巖石）。
鈉硼解石于1850年由德國化學家格奧爾格·路德維希·烏列克斯（George Ludwig Ulex）首次發現，因此以發現者姓氏命名。
歷史
鈉硼解石于1850年由德國化學家格奧爾格·路德維希·烏列克斯（George Ludwig Ulex）首次發現，因此以發現者姓氏命名。自發現以來，該礦物被國際礦物學協會（IMA）歸入「歷史保留礦物」（grandfathered 物種）類別，即其命名在IMA現行礦物命名規則確立前已存在并沿用至今，無需重新審核。歷史上，鈉硼解石與硬硼鈣石（Colemanite）同為硼酸鹽主礦，直至20世紀加州博隆礦區發現結晶硼砂（Na?B?O?·10H?O）后，其工業地位退居次席。
主要特性
礦物組成
鈉硼解石是含硼酸陰離子的礦物，含三氧化二硼42.95%，并含有不同價鍵的硼原子。早期認為含有[B5O11]n3-基團。1963年，戈爾博夫推測鈉硼解石與硼鈉鈣石NaCaB5O7（OH）4·3H2O有類似結構，把鈉硼解石寫成NaCaB5O7（OH）4·3H2O，并給出了晶胞參數。然而，1978年Subrata Ghose通過X射線法測定，得出鈉硼解石的晶胞為[B5O6（OH）6]的多聚離合子，并修正了分子式為NaCa[B5O6（OH）6]·5H2O。
物理特性
鈉硼解石密度1.65至1.99g/cm3；折射率約1.51，雙折射率?為0.028；硬度為2.5；[010]完全解理，[110]完全解理；纖維集合體斷面呈不規則或不平整狀。無放射性完美透明至半透明。玻璃光澤至絲絹光澤。白色或無色。短波紫外光下顯藍和綠色熒光。多數還顯磷光。
結構特征
三斜晶系軸面體類，a=8.81?。b=12.86?，c=6.68?，α=90°15′，β=109°10′，γ=105°05′。罕見可測量單晶，多發育多種晶面；聚片雙晶；對稱型，晶體呈針狀；集合體呈纖維狀、毛發狀、結核狀等。
分布區域
鈉硼解石分布于全球多個地區，如中國的青藏高原、美國的加利福尼亞州沙漠、土耳其、土庫曼斯坦和智利等地都有發現。鈉硼解石是青藏高原鹽湖中重要的工業硼酸鹽礦物，在柴達木盆地的大、小柴旦鹽湖以及扎倉茶卡鹽湖等地都有大量的具有工業開采價值的鈉硼解石礦物。但由于地理位置和運輸條件的限制，這些礦物的開采和運輸成本較高。相比之下，土耳其、美國和南非等地區擁有大量的高品位鈉硼解石礦藏，且價格相對便宜，綜合成本較低。
形成原因
鈉硼解石是在低濃度的硫酸鈉亞型水體中形成的。這種水體的密度范圍在1.095至1.186之間，鹽度范圍為134.51至279.12g/L，且pH值呈弱堿性至堿性。此外，這些水體中的B?O?含量也在1.25至1.68g/L之間。進一步的研究還表明，這些鹵水相當于石鹽一芒硝析出階段的環境。鈉硼解石是在石鹽析出后，經過長達3至14年的時間才從膽巴中析出的。這說明鈉硼解石是在一種穩定的物理化學平衡條件下形成的。
分類
鈉硼解石可以分為針狀鈉硼解石、纖維狀鈉硼解石、"蛤殼狀"變種?等。纖維狀鈉硼解石可切磨成弧面寶石貓眼石。當垂直纖維延伸方向切下一片并兩面拋光后，透過一個拋光面可清晰看到置于另一面上的圖像，即便片的厚度達到2—3cm也如此，故被稱為“電視石”（television 巖石）。鈉硼解石有一種類型是?"蛤殼狀"變種?。此類鈉硼解石偶見于硼砂礦體頂部的藍/綠/棕褐色頁巖層中，多數采集自露天礦坑底部通往歷史地下礦井的大型礦道頂板處。
應用領域
在工業領域，鈉硼解石是主要用作制造硼化物的礦物原料。硼及其化合物廣泛用于現代工業各領域，是生產特種玻璃、特種陶瓷、釹鐵硼永磁合金、高強度優質鋼材、高硬度切削工具、反應堆防護中子流的擋板和中子指示器、火箭燃料等的工業原料。在農業上用于生產肥料、除草劑、土壤改良劑和殺蟲劑等。在醫藥方面用作消毒劑、防腐劑等。
纖維狀鈉硼解石可切磨成弧面寶石貓眼石。當垂直纖維延伸方向切下一片并兩面拋光后，透過一個拋光面可清晰看到置于另一面上的圖像，即便片的厚度達到2—3cm也如此，故被稱為“電視石”（television 巖石）。這一迷人光學特性使纖維狀鈉硼解石可批量采集、加工并售予巖石商店。
礦物開采
鈉硼解石分布于硼酸鹽礦床最上層，位于主要經濟礦物硼砂（Borax）層之上。歷史上，礦工通過豎井穿透鈉硼解石與硬硼鈣石層以開采下層硼砂。豎井挖掘或地下巷道穿過硼砂層上方的硬硼鈣石/鈉硼解石礦體時偶得少量標本。后因經濟考量轉為露天開采：移除表層砂質覆蓋層后，獨特的藍褐色含硼酸鹽泥層顯露，其中頂層富含鈉硼解石與硬硼鈣石。該層礦料被挖出后長期堆存于專用硼酸鹽廢料場，待未來硼砂短缺時再行加工。
開發
中國
陳若愚和夏樹屏等人對鈉硼解石的開發進行了研究，他們采用特定的電極對鈉硼解石在水溶液中的碳化過程進行了跟蹤測定。實驗發現，鈉硼解石的碳化分為兩個階段：第一階段主要由二氧化碳吸收和水化步驟控制，涉及溶液中Ca2?與CO?的沉淀反應；第二階段則由鈉硼解石在不同pH溶液中的溶解反應、二氧化碳吸收及水化步驟聯合控制，反應發生在H?CO?溶液中，生成CaCO?固相，硼則全部轉入液相，大部分以H?BO?形式存在。研究還指出，在實際生產中，保持室溫并盡可能延長CO?與溶液的作用時間（如適當加壓）是提高碳化效率的最經濟工藝條件。
此外，1997年鄧天龍等人以西藏自治區某地鈉硼解石為原料，采用一步法制取硼酸產品和硫酸鹽副產品，硼酸單程收率達81.09%。2004年侯軍通過試驗確定了鈉硼解石復合礦物制硼砂的工藝路線，分解率和收率均較高。2005年郭光則以鈉硼解石-硼鎂石復合礦為原料，提出兩步法碳解法制取硼砂的工藝路線，B?O?浸出率和收率均很高，且產品質量符合國家標準。
土耳其
土耳其學者的研究涵蓋了鈉硼解石與硬硼鈣石的篩選分離、鈉硼解石隨溫度升高而發生的結構變化、鈉硼解石的失水機理和動力學，以及鈉硼解石在各種溶液中的溶解等方面。土耳其的安納托利亞地區擁有豐富的硼酸鹽礦物儲量，其中大部分以硬硼鈣石的形式存在。當硬硼鈣石與鈉硼解石共生時，需要對原礦進行焙燒處理，隨后進行篩分分離和富集。關于硬硼鈣石和鈉硼解石的分離原理，有以下關鍵信息：硬硼鈣石在390℃時會突然失去結晶水并發生炸裂，而在240℃以下，鈉硼解石會逐漸失去結晶水，形成易碎多孔的結構。鈉硼解石的最大脫水峰發生在190℃，但在更高的溫度下，它會變得堅硬并顯示出無定形結構。基于這些原理，有兩種主要的富集分離方法：第一種方法是將鈉硼解石和硬硼鈣石的混合物在450℃下焙燒30分鐘，然后通過篩分將兩者分離和富集；第二種方法是將混合物在240℃下焙燒1小時，然后進行半自動磨碎，最后再進行篩分分離和富集。
Savas Sener等人使用TG、DTG、DTA、XRD和sem技術研究了鈉硼解石隨溫度升高而發生的脫水結構變化。他們的研究結果顯示，雖然各個階段的脫水分子數和結構變化與高世揚等人的研究結果相似，但對應的溫度范圍存在差異。Cigdem Eymir和Huseyin Okur則在不同微波輻射能量下，研究了鈉硼解石樣品的脫水過程。他們發現，脫水速率隨著樣品顆粒的減小和微波能量的增強而增加。Hurriyet Ersahan等人在沸騰床反應器中，對鈉硼解石的快速脫水過程及脫水動力學進行了研究。在700℃時，鈉硼解石失重22%。他們通過熱重分析方法，得出了鈉硼解石脫水反應的活化能和速率常數，其中不同顆粒大小樣品的活化能范圍為48.2-53kJ/摩爾，而100-530℃范圍內不同顆粒大小樣品的速率常數在1.8×10-6到1.35s-1之間變化。Yunus Erdogan等人用DTA和TG技術研究了硅硼鈉石、鈉硼解石和圖硼思石的脫水動力學。他們假定脫水反應為一級反應，并得出鈉硼解石的脫水反應活化能為39.5kJ/mol，指前因子為6.60×105，速率常數為113.1s-1。
此外，Huseyin Okur和Cigdem Eymir還利用Coats-Redfern法和遺傳算法（GA），通過熱重數據研究了鈉硼解石的脫水動力學。他們發現，使用GA法得到的動力學數據要優于Coats-Redfern法得到的數據，并且GA法能夠很好地獲取鈉硼解石熱分解的熱力學參數。這種方法不僅適用于鈉硼解石的脫水動力學研究，還可用于其他過程，如吸附、傳熱和傳質等。最后，土耳其的許多學者還研究了鈉硼解石在多種溶液中的溶解機理和動力學，包括硫酸、草酸、氯化銨、硫酸銨和氨水的飽和CO2溶液以及飽和的二氧化硫水溶液。這些研究對于鈉硼解石的開發利用具有重要意義。
參考資料 >
Ulexite.gemstonediscovery.2025-04-24
Ulexite.mindat.2025-04-24
Ulexite.gemstoneslist.2025-04-24
硼酸鹽礦物.中國大百科全書.2025-04-24