摘要：本文分析了國內(nèi)硼礦資源特點(diǎn)及開發(fā)利用現(xiàn)狀，綜述上當(dāng)前硼礦資源分選技術(shù)的進(jìn)展，通過常規(guī)分選工藝可以實(shí)現(xiàn)硼礦物與其它礦物有效分離，獲得B2O3≥12％的硼精礦。認(rèn)為不斷加強(qiáng)分選新技術(shù)的研究是硼礦資源開發(fā)利用的發(fā)展方向，是實(shí)現(xiàn)低品位硼礦資源經(jīng)濟(jì)高效利用的有效途徑。

　　關(guān)鍵詞：硼礦資源；硼鐵礦；分選技術(shù)；綜合利用

　　硼礦作為冶金、建材、機(jī)械、電器、化工、輕工、核工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等部門的重要的化工原料礦物，具有廣泛的用途，主要用于生產(chǎn)硼砂、硼酸和硼的各種化合物以及元素硼。盡管我國硼礦資源雖然較為豐富，但是硼礦產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，據(jù)2007年統(tǒng)計，國內(nèi)硼礦產(chǎn)量14.5萬噸，硼砂產(chǎn)量約為40萬噸，進(jìn)口硼礦產(chǎn)品64.87萬噸，供需缺口巨大，尤其是經(jīng)歷多年不斷的開采，富硼礦石資源已經(jīng)采掘殆盡，資源已走向品位貧化、資源貧化的階段，當(dāng)前我國硼工業(yè)所利用的礦石硼鎂石為原料生產(chǎn)硼砂和硼酸，而低品位硼礦資源如硼鎂礦由于礦石中的硼含量較低、雜質(zhì)較多，大多數(shù)尚未得到開發(fā)利用，因此，不斷開展低品位硼礦資源分選技術(shù)攻關(guān)研究，推動新技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用，為硼化工提供充足的硼礦石原料，緩解國內(nèi)硼資源緊張局面，促進(jìn)我國硼工業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

　　1、資源特點(diǎn)

　　世界的硼礦資源較為豐富，但擁有硼礦資源的國家卻不多，據(jù)2008年Mineral Commdity Summaries統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，世界硼礦儲量約1.7億噸（B2O3），儲量基礎(chǔ)約4.1億噸（B2O3），土耳其、俄羅斯、美國和中國4國的儲量約占世界總儲量的97％（表1）。我國的儲量和儲量基礎(chǔ)分別為2500萬噸、4700萬噸，分別占14.7％和11.5％，位居第四。

表1　　世界硼礦儲量及儲量基礎(chǔ)　　　單位：萬噸（B2O3）

　　我國硼礦資源絕大多數(shù)產(chǎn)地和儲量集中分布在東北和西南地區(qū)的遼、吉、青、藏四省區(qū)，在已探明儲量的4908萬噸中，遼寧和青海地區(qū)占據(jù)了絕大部分資源，兩省硼礦儲量分別占總儲量的64.13％和29.94％，其他地區(qū)所占比例不到6％；主要構(gòu)成遼（寧）東吉（林）南沉積變質(zhì)型硼礦成礦帶、青藏高原鹽湖礦成礦帶及江蘇六合冶山廣西鐘山黃寶矽卡巖型硼礦帶等三個成礦帶。我國的硼礦床類型，主要有兩大類：一類是大陸鹽湖硼礦；二是矽卡巖硼礦。根據(jù)其形成特點(diǎn)，又分為外生和內(nèi)生礦床。內(nèi)生的硼礦礦石類型主要有硼鎂石型如遼寧的磚廟溝、后仙峪；硼鎂石—磁鐵礦—蛇紋石型如遼寧鳳城、吉林小東溝；硼鎂石—碳酸鹽型如湖南常寧、吉林高臺；含鈾硼鎂鐵礦化硼鎂石—磁鐵礦型如遼寧翁泉溝。從組成礦物來看，在遼寧和吉林地區(qū)，主要為硼鎂石礦和硼鎂鐵礦；在青海主要有鈉硼解石、柱硼鎂石。水方硼石和庫水硼鎂石；在西藏主要是天然硼砂。此外，在西藏還有含硼湖泥、湖水等。其中遼寧城翁泉溝硼鐵礦石探明儲量2.8億萬噸（實(shí)物量），硼儲量為2185萬噸，含鐵近億噸，是一個綜合利用價值很高的大型硼礦床。

　　總之，我國絕大多數(shù)硼礦石的品位較低，B2O3≤12％的硼礦石占全國總儲量的90.74％，B2O3≥20％的富礦僅占8.54％。在我國硼工業(yè)用礦物原料中95％以上使用硼鎂石礦，而硼鎂石礦僅占我國硼礦總儲量的6.64％；占總儲量58.54％的硼鐵礦，這類硼礦結(jié)構(gòu)復(fù)雜，共生礦物多，加工技術(shù)尚不成熟，工業(yè)利用剛剛起步。鹽湖硼礦占儲量的33.13％，主要分布在青藏高原，受交通和開采條件的限制開發(fā)利用較少。

　　2.開發(fā)利用現(xiàn)狀

　　我國從上個世紀(jì)五十年代開始對各類硼礦資源進(jìn)行開發(fā)利用，至今已形成硼礦石生產(chǎn)能力約為48.7萬噸/年（折含B2O3為12％的標(biāo)礦能力）。全國重要的硼礦產(chǎn)地有8處，其中遼寧省有6處，占全國的75％，硼礦石產(chǎn)量占全國90％以上，主要分布在遼寧省鳳城、寬甸、大石橋三個地區(qū)，儲量較大的礦區(qū)有鳳城翁泉溝礦床、寬甸花園溝礦床、寬甸二人溝礦床、寬甸欒家溝礦床、寬甸五道嶺礦床、營口后仙峪礦區(qū)，這些礦區(qū)都屬于大型和特大型礦區(qū)；對于遼寧翁泉溝礦區(qū)的硼鐵礦石資源來說，探明B2O3儲量2185萬噸，占全國硼儲量的58.0％，可規(guī)劃使用50-100年，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜（B2O3平均含量為7.5％，F(xiàn)e含量為30％），長期以來一直沒有得到良好的作用。青海是我國硼礦資源第二大省，擁有大型硼礦床5處（大柴旦湖、小柴旦湖、一里坪、西臺吉乃爾湖、察爾汗鹽湖），中型礦床1處（東臺吉乃爾湖），從上個世紀(jì)五十年代末，曾對大、小柴旦湖地表鈉硼解石富礦和柱硼鎂石礦進(jìn)行了開采，已基本采空，對湖底大量貧礦尚未利用；八十年代末期對特米里克硼礦點(diǎn)進(jìn)行了露天開采，采出鈉硼解石1000噸。固體硼礦的采礦回收率一般為70％左右，選礦回收率為60％-80％，但青海省硼礦開發(fā)遠(yuǎn)未形成規(guī)模。西藏地區(qū)硼資源十分豐富，可露天開采，但由于運(yùn)輸距離遠(yuǎn)、條件差，大量B2O3含量在20％左右的鐵硼礦被當(dāng)作貧礦廢棄，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。在我國各類硼礦中，易于利用的儲量不如遼寧鳳城貧泉溝硼鐵礦、西藏鹽湖沉積的鎂/鈣硼酸鹽類礦、青海大柴旦湖底多種硼酸鹽礦共存的低品位硼礦、東北地區(qū)的低品位硼鎂礦等。顯然，若沒有分離技術(shù)突破和新的硼礦資源供開采利用，我國的硼化工工業(yè)將面臨著原料嚴(yán)重短缺的局面。

　　3.分選技術(shù)進(jìn)步

　　由于我國可用的硼礦資源有限，青藏地區(qū)的鹽湖硼礦因受地理環(huán)境限制，運(yùn)輸、開采條件不成熟，幾十年來關(guān)于硼礦的研究開發(fā)利用都主要集中在東北的遼、吉地區(qū)的內(nèi)生硼礦資源，尤其是1958年發(fā)現(xiàn)的遼寧鳳城地區(qū)硼鐵礦資源，其B2O3儲量占全國總儲量的58％，但該硼鐵礦資源特點(diǎn)是多種元素共生，組成礦物復(fù)雜，至今未能得到良好的規(guī)模開發(fā)利用。目前對于硼鐵礦的分離研究主要有以下幾個方面，常規(guī)分選工藝、濕法分離工藝、火法分離工藝等。

　　3.1　常規(guī)分選工藝

　　常規(guī)分離工藝主要是針對礦石性質(zhì)，采用重選、磁選、浮選等常規(guī)選礦工藝進(jìn)行硼礦物與其它礦物進(jìn)行分選的方法。遼寧鳳城地區(qū)硼礦資源巨大，國內(nèi)許多單位曾經(jīng)對該資源進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)研究，取得了比較顯著的效果。

2006年長沙礦冶研究院對遼寧鳳城翁泉溝硼鐵礦中硼、鐵等資源綜合利用進(jìn)行選礦技術(shù)開發(fā)研究，針對業(yè)家溝礦段硼鎂石—磁鐵礦型、翁泉溝礦段硼鎂鐵礦型兩種礦樣進(jìn)行試驗(yàn)研究，綜合樣（兩種礦樣按比例混合）和硼鎂石型單樣的化學(xué)成分分析結(jié)果見表2。

表2　　　礦石多元素化學(xué)分析結(jié)果（％）

　　經(jīng)鏡下鑒定和X射線衍射分析，礦石的組成礦物種類較為復(fù)雜，有用礦物主要是磁鐵礦，其次是硼鎂鐵礦和硼鎂石，偶見褐鐵礦零星分布；金屬硫化物以磁黃鐵礦居多，其次是黃鐵礦及微量黃銅礦；脈石礦物主要是蛇紋石，其中是金云母、白云母、滑石、透閃石、橄欖石、長石、石英、綠泥石和硅鎂石，其它微量礦物包括磷灰石、螢石、方解石、白云石、鋯石、獨(dú)居使鐵、硼有效分選，達(dá)到爐外分離的目的；酸化改性水玻璃抑制劑、捕收劑731實(shí)現(xiàn)了硼礦物與制蛇紋石、滑石等脈石礦物分選，提高了硼精礦品位。在原礦Tfe品位29.78％、B2O35.39％、磨礦細(xì)度—0.074mm占90.20％條件下，擴(kuò)大連續(xù)試驗(yàn)獲得了含硼鐵精礦Tfe品位57.83％，含B2O34.56％，回收率分別為鐵70.49％；該研究成果為國內(nèi)首次大規(guī)模開發(fā)利用硼鐵礦資源提供切實(shí)可行的技術(shù)支撐，已作為遼寧首鈉硼鐵公司220萬噸鳳城翁泉溝硼鐵礦建廠設(shè)計的依據(jù)，項(xiàng)目正在實(shí)施中。東北大學(xué)采用干選磁選分級流程，拋出尾礦產(chǎn)率13.79％，然后經(jīng)過磁選、分綿，得到含硼鐵精礦鐵品位49.78％，含B2O37.58％，鐵回收率90.21％；硼精礦B2O319.59％，B2O3總回收率89.82％。遼寧省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所采用磁選重選浮選流程，從重選尾礦中浮選回收硼礦物，以硫酸作調(diào)整劑、水玻璃作抑制劑，氧化石蠟皂作捕收劑，可獲得BO大于18％的硼精礦。地礦部鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所利用重選磁選重選流程以螺旋溜槽和搖床進(jìn)行粗選和精選先回收晶質(zhì)鈾礦，目的是降低鐵精礦中鈾的含量，減輕鐵精礦冶煉過程中鈾的影響。

　　湖南常寧硼礦是南方少有的一個較大型的硼礦床，屬于碳酸鹽類型硼礦，以往研究中取得較好指標(biāo)的工藝是焙燒—消去法，在原礦品位B2O36.5％時，精礦品位達(dá)到13％，回收率82％左右，但此方案在工業(yè)化生產(chǎn)方面存在較大的困難。長沙礦冶研究院對常寧硼礦進(jìn)行了研究，硼礦物以鎂硼石和硼鎂石為主，其次是硼鎂鐵礦；脈石礦物主要是白云石，其次是方解石。在原礦B2O36.10％、磨礦粒度-0.074mm占95.36％條件下，試驗(yàn)采用浮選磁選聯(lián)合流程，得到精礦B2O3品位12.65％、回收率77.55％；采用單一浮選流程，獲得精礦B2O312.13％、回收率76.78％。無論是浮選—磁選還是單一浮選流程結(jié)構(gòu)簡單，易于在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)施。

　　3.2濕法分離工藝

濕法分離工藝主要處理磁選工藝得到的含硼鐵精礦，用酸浸的方式提取硼，從浸出液中萃取硼酸，浸渣再經(jīng)磁選得鐵精礦，使硼鐵分離。地礦部鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所等單位共同進(jìn)行了濕法鐵、硼分離試驗(yàn)，得到硼酸或硼砂、鐵精礦、氯化銨、輕質(zhì)碳酸鎂、輕質(zhì)氧化鎂、鈾渣等。濕法分離工藝特點(diǎn)是礦石中各有用的元素得到充分的利用，硼鐵分離比較徹底，酸堿耗量高，生產(chǎn)成本過高，工藝廢液處理困難，環(huán)保問題難以解決。

　　3.3火法分離工藝

與濕法分離工藝相反，火法分離工藝是先煉鐵后提硼，該工藝又分為高爐法和固相還原-熔化分離法。東北大學(xué)根據(jù)硼鎂鐵礦的化學(xué)組成、礦物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了“高爐法”綜合開發(fā)硼鐵礦工藝流程，首先通過選礦得到含硼鐵精礦，在13m3高爐進(jìn)行鐵硼分離試驗(yàn)，共處理礦石8000多噸，生產(chǎn)出硼砂、硼酸、含硼生鐵和一水硫酸鎂等產(chǎn)品。固相還原-熔化分離法是將硼鐵礦原礦或經(jīng)營拋尾處理的硼鐵礦，用非結(jié)焦煤在固態(tài)下于1100℃左右將礦石中80％-90％鐵的氧化物還為金屬鐵，還原后的礦石經(jīng)磁選得到含有金屬鐵和富含B2O3渣的磁性產(chǎn)品，再經(jīng)用電爐溶化分離，得到含硼生鐵或不含硼半鋼及高活性富硼渣，鐵和B2O3的回收率大于95％；含硼生鐵應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、建材、農(nóng)機(jī)等領(lǐng)域，可以替代硼鐵合金、鉻、鉬、鎳等價格高的金屬。富硼渣中B2O3含量大于20％以上可用來生產(chǎn)硼酸和硼砂。

　　4.結(jié)語

　　幾十年來，我國硼礦資源的開發(fā)利用和分選技術(shù)研究取得了很大的成就，為支撐硼工業(yè)以及國家經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。如何最大限度的滿足硼工業(yè)發(fā)展對原料的需求，盡快將技術(shù)研究成果應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，使國內(nèi)大量的低品位硼礦資源得到充分有效的開發(fā)利用，進(jìn)一步提高硼精礦產(chǎn)品質(zhì)量，為硼工業(yè)提供品位高、活性高的B2O3原料，緩解硼礦供需不足的緊張狀況局面，是目前硼礦資源開發(fā)利用中面臨的亟待解決的重要課題。針對國內(nèi)資源的特點(diǎn)，未來不斷加強(qiáng)分選新技術(shù)的研究是硼礦資源開發(fā)利用的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)硼礦物與其它礦物的有效分離，提高硼精礦的品質(zhì)及回收率，使技術(shù)成果在工業(yè)上得以付諸實(shí)施，研究方向主要體現(xiàn)以下方面：

　?。?）分選的新工藝研究。與濕法、火法分離工藝相比，常規(guī)分選工藝具有技術(shù)可行、生產(chǎn)成本低、易于工業(yè)實(shí)施的特點(diǎn)，重視適合硼礦特點(diǎn)的分選新工藝的研究，使硼礦資源得到經(jīng)濟(jì)高效的作用。

　　（2）新裝備的研究與應(yīng)用。由于很大部分的硼礦資源與鐵礦物共生，并且二者均呈微細(xì)粒嵌布，可借鑒用于鐵礦選礦方面一些高效細(xì)磨、分選設(shè)備應(yīng)用于硼、鐵分選技術(shù)，實(shí)現(xiàn)硼、鐵的高效分離。

　?。?）新型高效浮選藥劑研制。硼礦物大多呈微細(xì)粒嵌布，與之共生的脈石礦物繁多，分選難度較大，浮選是使硼礦物與脈石礦物分離并且提高硼精礦品位的有效方法，而高效的浮選藥劑是實(shí)現(xiàn)之一目的的基本保證，因此，加強(qiáng)適合硼礦浮選的藥劑研制非常關(guān)鍵。

　　（4）選-冶聯(lián)合工藝的研究。國內(nèi)的硼礦資源不僅礦石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且伴生有價元素較多，共生關(guān)系密切，使得分離帶來困難。通過采用選-冶工藝的研究，充分的回收礦石中有價元素，最大限度地發(fā)揮硼礦資源的綜合利用與經(jīng)濟(jì)效益。