我國是世界上少數幾個擁有硼資源的國家之一。就礦種而言，主要是硼鐵礦，其次是硼鎂礦。目前，由于受技術條件的限制，對硼鎂鐵礦的加工利用尚未實現工業化，而硼鎂礦則是我國硼工業的主要原料，被用于生產硼砂、硼酸等。

　　隨著社會、科技國民經濟的快速發展, 相關領域對硼工業在環保、品種、品質等方面的要求不斷堤高.在新的形勢下, 一是要樹立科學發展觀，本照發展循環經濟，建立節約型社會的基本思路，做好對硼資源尤其是對硼鎂礦伴生鎂資源的綜合利用。二是要在搞好涉硼新產品研發與生產發展的同時, 盡快調整占我國硼化物生產總量90%的硼砂、硼酸產品結構。一方面抓好對硼資源的綜合利用，提高資源利用率和資源增值率；一方面根據市場需求抓好對兩硼產品的結構調整，不斷優化產品性能，拓展“兩硼” 市場與應用空間，對確保我國硼工業的可持續發展具有十分重要的意義。

　　一、關于對硼資源的綜合利用：

　　1、我國的硼資源種類：

　　主要有硼鎂鐵礦，儲量約占我國硼資源總量的58％；其次為硼鎂礦，約占源總量的20％；其它還有天然硼砂礦、鈉硼解石礦、水方硼礦等。我國應用較多的是硼鎂礦. 主要用來生產硼砂、硼酸. 約占資源利用量的95％。

　　2、目前硼礦加工過程硼礦各組份的流向：

　　（1）、硼砂生產過程：

　　碳堿法制備硼砂：處理對象為遼吉硼鎂礦。

　　B2O3：轉化為硼砂，少量隨硼泥棄去，利用率80～85％；

　　MgO：轉化為堿式碳酸鎂，為硼泥的主要成分之一，占硼泥的23％～43％，隨硼泥棄去；

　　SiO2:轉化為活性二氧化硅，為硼泥的主要成分之一，占硼泥的22％～37％，隨硼泥棄去。

　　常壓堿解法制備硼砂：處理對象為西藏硼鎂礦。西藏硼鎂礦中的主要成分為B2O3和MgO，SiO2含量較低,在加工過程中B2O3和MgO的流向同碳堿法工藝。

　　（2）、硼酸生產過程：

　　一步法硼酸：

　　①遼吉硼鎂礦：

　　B2O3：分解率98％以上，65-75％轉化為硼酸產品，一部分存在于硼酸母液中，少量隨硼泥棄去；

　　MgO：分解率95％以上，轉化為硫酸鎂，為硼酸母液的主要成分，隨母液排放，或用于收得七水硫酸鎂；

　　SiO2:為硼泥的主要成分之一，占硼泥的30％以上，隨硼泥棄去。

　　②西藏硼鎂礦：

　　B2O3：分解率98％以上，75％～85％轉化為硼酸產品，一部分存在于硼酸母液中，少量隨硼泥棄去；

　　MgO　:分解率95％以上，轉化為硫酸鎂，為硼酸母液主要成分，或隨母液排放，或用于收得七水硫酸鎂；

　　3、硼資源綜合利用的環保意義：

　　硼礦加工過程所產生的硼泥、硼酸母液是硼工業對環境造成影響的主要因素，也是鎂，硅及硼資源流失的載體。每生產一噸硼砂要產生1-4噸硼泥(西藏礦較少)。目前，僅遼寧省的硼泥歷史積累量就達到1600萬噸，而且目前仍以每年近百萬噸的速度增長。硼泥的水溶液呈堿性，PH值8.5～9.5，是當地主要污染源之一。在硼酸生產過程中，以西藏礦為例，每生產一噸硼酸產生母液3～3.5m3，按40％的排放量計算，一條規模為5000噸/a的硼酸生產線，母液年度排放量達7000m3，同時產生硼泥5000噸以上。母液和硼泥呈酸性，PH值1～3.5。硼泥和被排放的硼酸母液是當地主要污染源之一。對“硼泥和母液進行綜合利用，用生產鎂、硅化合物或其它產品，不僅可以進一步提高硼收率，而且使廢渣排放量下降60％或基本消除，廢液排放量下降95％，有效控制由兩廢排放對環境帶來的污染。從環保角度看，做好對硼資源的綜合利用勢在必行。

　　4、硼資源綜合利用的經濟意義：

　　一方面，鎂元素是重要的堿土金屬，在硼礦中含量5.4％～15％（按Mg2+計）.以硼泥或硼酸母液中的鎂制備不同品種的碳酸鎂、氧化鎂或氫氧化鎂，經濟效益顯著。以西藏硼鎂礦為例，每生產一噸硼酸，同時可制得價值最高達5040元的阻燃級氫氧化鎂，其價值和硼酸差不多。碳酸鎂、氧化鎂及氫氧化鎂被廣泛應用于橡膠、塑料、醫藥、食品、電子、防（耐）火材料、冶金、高分子等領域，不僅市場需求旺盛，而且附加值高，具有廣闊的發展前景。

　　以硼泥生產輕質碳酸鎂，噸產品消耗硼泥兩噸，成本2450元/噸, 價值3400～3500元. 同時,Si是重要的非金屬資源之一。在以硼泥制備堿式碳酸鎂的過程中，將二次廢渣中的SiO2轉化為沉淀二氧化硅，每生產一噸堿式碳酸鎂所收得的沉淀二氧化硅，按普通工業品計價值1800元左右。沉淀二氧化硅是橡膠、塑料工業的重要填充劑，市場需求量較大。

　　此外, 硼泥還可用于制磚、加工、制備建筑砂漿、農肥、煉鋼添加劑、防水、隔熱材料、除硫劑、塑料及橡膠填充劑等. 尤其是以硼泥制磚, 不僅經濟效益顯著, 而且具有良好的社會效益.

　　5、硼礦綜合利用途徑：

　　（1）、硼泥綜合利用

　　對硼泥的綜合利用問題，國內外許多學者從各個角度進行了大量探討，主要在建筑、建材、冶金、環保、有用物質的提取等幾個方面。但比較成熟且具實際應用價值的為以硼泥制磚及對硼泥中有用物質的提取。

　　①硼泥制磚：

　　以硼泥和爐渣為原料，經預處理后在粘合劑的存在下壓模成型，然后采用免燒工藝，以蒸汽熱蒸定型。產品質量符合國家標準。

該工藝具有硼泥處理量大，節約耕地，生產過程無二次污染，項目投資規模小,產品質量好，經濟效益顯著等特點，是一條十分理想的硼泥利用途徑。

　　②硼泥碳化法制備輕質碳酸鎂：

　　將經預處理的硼泥經消化、碳解，使其中的MgO轉化為溶解度較大的Mg(HCO3)2，然后經過濾獲重鎂水。將重鎂水熱解獲堿式碳酸鎂沉淀，經漂洗、脫水、干燥制得輕質碳酸鎂。

　　該工藝借鑒了白云石碳化法工藝，技術成熟。工藝過程除了排放一定的CO2氣體外，其它如中性廢渣不會對環境造成污染。

　　③硼泥制備阻然級氫氧化鎂：

　　以硫酸為分解劑，使硼泥中的MgCO3轉化為 MgSO4而進入液相，經過濾、精制獲純凈的MgSO4溶液。然后氨為沉淀劑，在助劑存在的條件下與溶液中的Mg2+反應生成超細氫氧化鎂沉淀。再經漂洗、改性、脫水、干燥制得阻然級氫氧化鎂。

　　母液經蒸氨、吸收制得氨水，循環使用。

　　該工藝具有流程短、設備投資少、產品純度高、晶形可控、Mg2+轉化率高、生產成本相對較低、產品附加值高（高純特細類仟維狀產品出廠價在14000元/噸以上）等特點。相對于制備輕質碳醇酸鎂、氧化鎂而言，該工藝路線無疑是一條最佳的，經濟效益較好旦具有實際應用價值的硼泥綜合利用途徑。

　　④硼泥復分解法制備碳酸鎂、氧化鎂：

　　將經預處理的硼泥與硫酸銨溶液反應，生成硫酸鎂，揮發出氨。氨氣經吸收制得氨水。將來自煅燒系統的二氧化碳氣體冷卻、壓縮進入碳化系統，與氨水反應使轉化為 碳酸銨溶液。以所獲碳酸銨溶液與硫酸鎂溶液中的鎂離子反應，生成堿式碳酸鎂沉淀。將沉淀漂洗、脫水、干燥制得堿式碳酸鎂或直接煅燒制得氧化鎂。堿式碳酸鎂 母液主要成份為硫酸銨，調整濃度后用于分解硼泥，循環使用。

　　本工藝的明顯優點在于使系統內產生的(NH4)2SO4、NH3和CO2得以循環使用，不僅大幅度降低了生產成本，而且消除了對環境的污染。其次，CO2的回收使用消除了導致溫室效應氣體的排放；NH3的回收，改善了生產環境。過濾系統產生的濾餅系中性殘渣，可用于制磚，對環境無害。該工藝適于生產分散性、流動性良好的重質醫用（食品）級碳酸鎂和高純度氧化鎂（含量98.5％以上）。

?。?）硼酸母液綜合利用

　　當前比較成熟的綜合利用途徑，一是將母液蒸發、冷卻、結晶、浮選使H3BO3與MgSO4分離，在收得粗硼酸的同時，制得七水硫酸鎂、即硼鎂肥。粗硼酸返回配料系統；二是在高溫條件下加入鹽析劑，如MgCl2等使硫酸鎂析出，獲一水硫酸鎂，母液循環使用；三是硫酸分解、浮選分離制取硼酸副產硫酸鎂工藝。在酸解、配料及其它相關過程不考慮MgSO4濃度，經冷卻、結晶后以浮選的方式使H3BO3與MgSO4分離，母液循環使用。上述幾種處理方法，在一定程度上解決母液處理中的硼鎂分離問題。實現或部分實現了硼酸母液的循環使用，使硼收率有了一定提高。但是，還存在如設備條件、可操作性、對硼酸質量的影響、建設投資、能耗等一些需要研究與完善的地方。此外MgSO4價格低廉，目前遼寧鳳城、寬甸一帶的硫酸鎂出廠價僅為160元/t，經濟意義值得考慮。

　　①以硼酸母液制備碳酸鎂、氧化鎂：

　　調整二次母液濃度，經凈化去除其中的硼、鐵、鋁及其它金屬、重金屬雜質，獲純凈的硫酸鎂溶液。然后與經凈化的碳酸氫鹽或碳酸鹽溶液反應，生產堿式碳酸鎂沉淀，經漂洗、脫水、干燥，制得堿式碳酸鎂或經煅燒制得氧化鎂。碳酸鎂母液經濃縮收得硫酸銨，或經蒸氨收得氨水循環使用。

　　該技術已在山東實現產業化，形成了年產萬噸以上氧化鎂的生產能力。

　　③以母液制備阻然級氫氧化鎂：

　　將硼酸液母經凈化去除其中的硼、鐵、鈣、鋁等雜質，獲純凈的MgSO4溶液。其它工藝過程與硼泥法相同。但以母液制備阻然級氫氧化鎂省去了酸解工序，過程更簡單。

　　②以硼酸母液制備含硼硫酸鉀鎂肥工藝：

　　原調整二次母液濃度，然后與KCl反應，生成以硫酸鉀、硫酸鎂和硼酸為組份的含硼硫酸鉀鎂肥。離心母液含有硼酸及一定量的鉀、鎂離子，循環使用。

　　產品為含硼硫酸鉀鎂肥，含H3BO35%、K2SO430%、MgSO441%。硼、鎂分別是農作物必須的微量元素和中量元素，K2SO4是優質鉀肥，適用于忌氯作物。

　　二、兩硼產品的應用與結構調整

　　市場需求和產品的用途是影響硼化物生產發展的決定性因素之一。

　　世界主要產硼國，如美國、土耳其等，不僅科研與生產水平高，而且產品品種多，結構合理，可以滿足不同消費領域的需要。如美國可以生產150余個硼化物產品。曰本雖然訣少硼資源，但他們依靠進口的初級硼產品為原料，生產七十余個精細硼化物產品。而我國僅為40余個，在這方面，我們有較大的差距。

　　1、我國硼化物產品的品種：

　　我國的硼化物產品主要是十水硼砂和硼酸，占硼化物產量的90％。其它涉硼產品如有機硼化物、金屬硼化物、偏硼酸鹽、復硼酸鹽、硼氫化物、含硼新材料等30余個品種，產量有限。

　　2、我國兩硼市場及應用狀況：

　　目前國內市場對硼砂的需求量約55萬噸，硼酸約18萬噸。玻璃、　 陶瓷工業的消耗量約占總需求量的50%以上.從近幾年的情況看, 隨著各消費領域對原材料品種的調整及品質要求的堤高，受品種，質量等因素的影響，國產硼砂、硼酸被應用于建陶、玻纖、玻球、冶金、農業等方面，應用與市場空間受限。對硼砂, 硼酸質量要求較高的行業，如光學玻璃、各種硼硅酸鹽技術玻璃（包括照明器材, 試驗儀器, 炊具, 醫療器具, 液晶顯示屏等）,電子、醫藥、高級電鍍，精細硼化物, 含硼新材料等，則多采用進口產品。進口產品占有我國兩硼高端消費市場90％的份額。目前, 國產硼砂(主要為十水物)3550-3950元/噸(折算為五水物), 硼酸4700-5300元/噸; 而進口產品則分別為4400元/噸以上和5800元/噸以上.山東太陽能及釉料行業每年對硼砂、硼酸的需求總量分別為15萬噸和4萬噸, 僅力諾集團一家對五水硼砂和硼酸的年需求量就達5。6萬噸和1。8萬噸 。但卻全部采用美國、土爾其及俄羅斯產品.究其原因, 多與品種、質量有關. 由此可以看出: 一方面 我國兩硼產品的質量狀況、成本水平及以十水工業硼砂、普通工業硼酸為主體的產品結構已不適應科技進步與市場發展的需要, 應用與市場空間受到日益明顯的壓縮與限制. 另一方面世界主要產硼國對我國硼化物市場的影響進一步深化. 國內兩硼產業 竟爭壓力增大，面臨著不容勿視的挑戰. 鑒于兩硼產品產量占居我國硼化物生產總量的90％，居硼工業的基礎與主體地位，因此應引起足夠的重視。

　　3、國內市場對“兩硼”產品的質量要求：

　　不同應用領域對硼砂、硼酸的質量、性能有不同的要求，玻璃生產中選擇硼酸鹽原料的標準主要包括成分、純度、一致性、可用性、熔化性及價格。不同種類的玻璃對原料有不同的要求. 高端產品對原料中雜質含量要求較高，被限制在百萬分之幾水平. 生產鈉玻璃大多使用五水硼砂。有的硼硅酸鹽玻璃為了調解鈉硼比，要同時使用五水硼砂和硼酸。優質五水硼砂和硼酸氧化硼含量高且穩定，雜質含量基本保持在痕量水平，比較適應高檔特種玻璃行業的需要。玻璃用硼酸鹽一般要求是顆粒狀晶體，粒徑應小于或等于1.5mm。過去玻璃工業大多使用十水硼砂，現在幾乎全以五水硼砂替代，其原因是五水硼砂氧化硼含量高，結晶水減少（由于晶格中存在著部分水的空穴，每摩爾五水硼砂的實際含水量不足5摩爾）,具有優越的儲存和散裝運輸性能.國內五水硼砂產量有限，生產成本高，無法與土爾其等國產品競爭.硼酸也常用于玻璃行業，低堿或無堿玻璃的生產必須使用硼酸。值得提出的是, 玻璃行業對鐵, 氯化物, 硫酸根, 水 不溶物指標十分敏感。鐵指標超標，將嚴重影響玻璃制品的透明度和外觀質量，氯化物、硫酸根超標不僅會對窯爐造成損傷，而且對產品質量也有較大影響。國產硼 酸無論是一步法還是兩步法，從外觀質量到內在質量目前都無法滿足高檔玻璃、特種陶瓷、精細硼化物及電子、光學材料等行業的要求。相關行業對“兩硼”產品的質量要求見表：

　　（1）、太陽能及藥玻行業對硼砂、硼酸產品的質量要求：

　　①五水硼砂

　　質量指標：

序號	項目	標準要求	備注
1	Na2B4O7·5H2O,≥,%	100	要求較高
2	NaCl,≤,%	0.08	要求較高
3	Na2SO4,≤,%	0.019	要求較高
4	Fe,≤,%	0.0007	要求較高
5	B2O3,≥,%	48.8	要求較高

　　②硼酸

　　質量指標：

序號	項目	標準要求	備注
1	H3BO3,≥,%	99.6
2	Cl－,≤,%	0.0002	要求較高
3	SO42-,≤,%	0.050	要求較高
4	Fe,≤,%	0.0002	要求較高
5	水不溶物, ≤,%	0.017

　　（2）、碳化硼行業對硼酸產品的質量要求：見下表

序號	項目	標準要求	備注
1	H3BO3,≥,%	99.5
2	Cl－,≤,%	0.00011	要求較高
3	SO42-,≤,%	0.03
4	Fe,≤,%	0.001
5	水不溶物, ≤,%	0.017	要求較高
6	硝酸鹽, ≤,%	0.0001	要求較高

　　4、我國“兩硼”產品的質量狀況及與進口產品的差距：

　　我國“兩硼”產 品的質量狀況總體上講處于工業品狀態，通常情況下，主含量一般符合標準要求，但雜質指標合格率并不高。就硼砂而言，主要是碳酸鹽、鐵指標較高。硼酸則分為 兩種情況，一是以硝酸為原料的兩步法硼酸雖然外觀質量較好，但硝酸鹽含量過高，在硼硅玻璃、碳化硼等行業很難得到應用。曾有一家公司將硝酸法硼酸提供給山 東力諾公司試用，結果未獲通過。二是以硼鎂礦為原料的一步法硼酸，尤其是采用浮選法生產的硼酸,一般存在硫酸鹽和鐵含量超標等的問題，在硼硅玻璃及碳化硼等行業也未能得到應用。此外，在以青藏硼鎂礦為原料生產硼酸時，還存在外觀質量不合格的問題。國產硼酸、硼砂在質量方面與國外同類產品的差距見下表：

　　①硼酸：

序號	項目	GB538-90標準	GB538-2006標準	俄羅斯標準	備注
1	H3BO3,≥,%	99.6～100.8	99.6～100.8	99.9
2	Cl－,≤,%	0.05	0.01	0.001
3	SO42-,≤,%	0.1	0.1	0.008
4	Fe,≤,%	0.002	0.001	0.001
5	水不溶物, ≤,%	0.01	0.01	0.005

　　從表中看出，無論是GB538-90標準，還是新頒布的GB538-2006標準，雜質指標都高于俄羅斯標準，這種差距正是國產硼酸應用領域受限的癥結所在。

　　近年來，我國一些硼酸生產企業比較注意技術進步工作，在解決好收率的同時，著力抓好產品品質的提升工作。如青海際華江源公司近年不斷強化品牌意識, 加大科技投入, 所產江源牌硼酸各項指標達到了俄羅斯同類產品標準，鐵指標遠遠優于俄羅斯產品，能夠滿足太陽能、精細硼化物、藥玻等行業的要求。江源牌硼酸質量指標見下表：

序號	項目	實測值	備注
1	H3BO3,≥,%	99.99	符合俄羅斯產品標準
2	Fe,≤,%	0.0001	低于俄羅斯產品10倍
3	SO42-,≤,%	0.005	低于國標優級品
4	Cl－,≤,%	0.001	符合GB538-2006優級標準
5	水不溶物, ≤,%	0.003	低于俄羅斯產品標準
6	晶體平均粒徑	0.7mm

　　②硼砂（十水物）：

序號	項目	GB537-1997一級品標準	俄羅斯標準	備注
1	十水四硼酸鈉,≥,%	99.5	99.5
2	Cl－,≤,%	0.03	0.005
3	SO42-,≤,%	0.1	0.01
4	Fe,≤,%	0.002	0.004
5	水不溶物, ≤,%	0.04	－
6	鈣, ≤,%	－	0.0025
7	重金屬	－	0.00015

　　從上表可知，我國硼砂產品質量與俄羅斯同類產品的差距仍然在雜質指標方面。影響國產硼砂應用空間與市場競爭能力的因素主要在品種方面，即我國硼砂產品以十水硼砂為主，占總產量的95％以上。而為各應用領域所廣泛接受的五水硼砂則產量較低。我國硼砂工業明顯的存在著與市場需求適應性問題

　　5、拓展“兩硼”產品應用領域的途徑：

　　一 是要根據市場需要開發和生產以硼砂、硼酸為原料的有機硼化物、金屬硼化物、各種硼酸鹽、含硼新材料及精細硼化物的生產，完善和豐富我國的硼化物產品體系， 滿足科技發展與國民經濟建設對硼化物產品的需要，進一步拉動對基礎硼化物產品的需求；二是緊跟市場需求，調整硼砂、硼酸產品結構，在開發、生產市場急需的 品種、提高產品品質、降低生產成本上下功夫。對此，要著力抓好五水硼砂生產工藝的研究與完善，解決以西藏硼鎂礦或天然硼砂礦一步法制備五水硼砂的關鍵技 術，推廣以西藏硼鎂礦或天然硼砂礦一步法制備五水硼砂的工藝路線，為實現硼砂產品由十水物向五水物的轉變提供條件；三是要搞好對傳統硼酸生產工藝的改進與 新生產工藝的研發工作，降低國產硼酸生產成本，提高國產硼酸品質。首先要貫徹執行GB/T538-2006標準，在此基礎上逐步實現與國際標準的接軌，此外還要開發生產各種專用型、高純度硼砂、硼酸，以滿足光學儀器、電子、發光材料等高端領域的需要。

　　三、結語

　　綜上所述，硼礦資源的綜合利用和對硼砂、硼酸產品結構的調整，是新形勢下硼工業發展的現實需要，是確保我國硼工業可持續發展的基礎性工作。因此，應當引起我國硼工業界的足夠重視?！灸详枛|方應用化工研究所】