摘要：本文分析了国内硼矿资源特点及开发利用现状，综述上当前硼矿资源分选技术的进展，通过常规分选工艺可以实现硼矿物与其它矿物有效分离，获得B2O3≥12％的硼精矿。认为不断加强分选新技术的研究是硼矿资源开发利用的发展方向，是实现低品位硼矿资源经济高效利用的有效途径。

　　关键词：硼矿资源；硼铁矿；分选技术；综合利用

　　硼矿作为冶金、建材、机械、电器、化工、轻工、核工业、医药、农业等部门的重要的化工原料矿物，具有广泛的用途，主要用于生产硼砂、硼酸和硼的各种化合物以及元素硼。尽管我国硼矿资源虽然较为丰富，但是硼矿产品远远不能满足国内经济发展的需求，据2007年统计，国内硼矿产量14.5万吨，硼砂产量约为40万吨，进口硼矿产品64.87万吨，供需缺口巨大，尤其是经历多年不断的开采，富硼矿石资源已经采掘殆尽，资源已走向品位贫化、资源贫化的阶段，当前我国硼工业所利用的矿石硼镁石为原料生产硼砂和硼酸，而低品位硼矿资源如硼镁矿由于矿石中的硼含量较低、杂质较多，大多数尚未得到开发利用，因此，不断开展低品位硼矿资源分选技术攻关研究，推动新技术在工业化应用，为硼化工提供充足的硼矿石原料，缓解国内硼资源紧张局面，促进我国硼工业的持续发展具有十分重要的意义。

　　1、资源特点

　　世界的硼矿资源较为丰富，但拥有硼矿资源的国家却不多，据2008年Mineral Commdity Summaries统计数据表明，世界硼矿储量约1.7亿吨（B2O3），储量基础约4.1亿吨（B2O3），土耳其、俄罗斯、美国和中国4国的储量约占世界总储量的97％（表1）。我国的储量和储量基础分别为2500万吨、4700万吨，分别占14.7％和11.5％，位居第四。

表1　　世界硼矿储量及储量基础　　　单位：万吨（B2O3）

　　我国硼矿资源绝大多数产地和储量集中分布在东北和西南地区的辽、吉、青、藏四省区，在已探明储量的4908万吨中，辽宁和青海地区占据了绝大部分资源，两省硼矿储量分别占总储量的64.13％和29.94％，其他地区所占比例不到6％；主要构成辽（宁）东吉（林）南沉积变质型硼矿成矿带、青藏高原盐湖矿成矿带及江苏六合冶山广西钟山黄宝矽卡岩型硼矿带等三个成矿带。我国的硼矿床类型，主要有两大类：一类是大陆盐湖硼矿；二是矽卡岩硼矿。根据其形成特点，又分为外生和内生矿床。内生的硼矿矿石类型主要有硼镁石型如辽宁的砖庙沟、后仙峪；硼镁石—磁铁矿—蛇纹石型如辽宁凤城、吉林小东沟；硼镁石—碳酸盐型如湖南常宁、吉林高台；含铀硼镁铁矿化硼镁石—磁铁矿型如辽宁翁泉沟。从组成矿物来看，在辽宁和吉林地区，主要为硼镁石矿和硼镁铁矿；在青海主要有钠硼解石、柱硼镁石。水方硼石和库水硼镁石；在西藏主要是天然硼砂。此外，在西藏还有含硼湖泥、湖水等。其中辽宁城翁泉沟硼铁矿石探明储量2.8亿万吨（实物量），硼储量为2185万吨，含铁近亿吨，是一个综合利用价值很高的大型硼矿床。

　　总之，我国绝大多数硼矿石的品位较低，B2O3≤12％的硼矿石占全国总储量的90.74％，B2O3≥20％的富矿仅占8.54％。在我国硼工业用矿物原料中95％以上使用硼镁石矿，而硼镁石矿仅占我国硼矿总储量的6.64％；占总储量58.54％的硼铁矿，这类硼矿结构复杂，共生矿物多，加工技术尚不成熟，工业利用刚刚起步。盐湖硼矿占储量的33.13％，主要分布在青藏高原，受交通和开采条件的限制开发利用较少。

　　2.开发利用现状

　　我国从上个世纪五十年代开始对各类硼矿资源进行开发利用，至今已形成硼矿石生产能力约为48.7万吨/年（折含B2O3为12％的标矿能力）。全国重要的硼矿产地有8处，其中辽宁省有6处，占全国的75％，硼矿石产量占全国90％以上，主要分布在辽宁省凤城、宽甸、大石桥三个地区，储量较大的矿区有凤城翁泉沟矿床、宽甸花园沟矿床、宽甸二人沟矿床、宽甸栾家沟矿床、宽甸五道岭矿床、营口后仙峪矿区，这些矿区都属于大型和特大型矿区；对于辽宁翁泉沟矿区的硼铁矿石资源来说，探明B2O3储量2185万吨，占全国硼储量的58.0％，可规划使用50-100年，但由于其结构复杂（B2O3平均含量为7.5％，Fe含量为30％），长期以来一直没有得到良好的作用。青海是我国硼矿资源第二大省，拥有大型硼矿床5处（大柴旦湖、小柴旦湖、一里坪、西台吉乃尔湖、察尔汗盐湖），中型矿床1处（东台吉乃尔湖），从上个世纪五十年代末，曾对大、小柴旦湖地表钠硼解石富矿和柱硼镁石矿进行了开采，已基本采空，对湖底大量贫矿尚未利用；八十年代末期对特米里克硼矿点进行了露天开采，采出钠硼解石1000吨。固体硼矿的采矿回收率一般为70％左右，选矿回收率为60％-80％，但青海省硼矿开发远未形成规模。西藏地区硼资源十分丰富，可露天开采，但由于运输距离远、条件差，大量B2O3含量在20％左右的铁硼矿被当作贫矿废弃，资源浪费严重。在我国各类硼矿中，易于利用的储量不如辽宁凤城贫泉沟硼铁矿、西藏盐湖沉积的镁/钙硼酸盐类矿、青海大柴旦湖底多种硼酸盐矿共存的低品位硼矿、东北地区的低品位硼镁矿等。显然，若没有分离技术突破和新的硼矿资源供开采利用，我国的硼化工工业将面临着原料严重短缺的局面。

　　3.分选技术进步

　　由于我国可用的硼矿资源有限，青藏地区的盐湖硼矿因受地理环境限制，运输、开采条件不成熟，几十年来关于硼矿的研究开发利用都主要集中在东北的辽、吉地区的内生硼矿资源，尤其是1958年发现的辽宁凤城地区硼铁矿资源，其B2O3储量占全国总储量的58％，但该硼铁矿资源特点是多种元素共生，组成矿物复杂，至今未能得到良好的规模开发利用。目前对于硼铁矿的分离研究主要有以下几个方面，常规分选工艺、湿法分离工艺、火法分离工艺等。

　　3.1　常规分选工艺

　　常规分离工艺主要是针对矿石性质，采用重选、磁选、浮选等常规选矿工艺进行硼矿物与其它矿物进行分选的方法。辽宁凤城地区硼矿资源巨大，国内许多单位曾经对该资源进行了技术攻关研究，取得了比较显著的效果。

2006年长沙矿冶研究院对辽宁凤城翁泉沟硼铁矿中硼、铁等资源综合利用进行选矿技术开发研究，针对业家沟矿段硼镁石—磁铁矿型、翁泉沟矿段硼镁铁矿型两种矿样进行试验研究，综合样（两种矿样按比例混合）和硼镁石型单样的化学成分分析结果见表2。

表2　　　矿石多元素化学分析结果（％）

　　经镜下鉴定和X射线衍射分析，矿石的组成矿物种类较为复杂，有用矿物主要是磁铁矿，其次是硼镁铁矿和硼镁石，偶见褐铁矿零星分布；金属硫化物以磁黄铁矿居多，其次是黄铁矿及微量黄铜矿；脉石矿物主要是蛇纹石，其中是金云母、白云母、滑石、透闪石、橄榄石、长石、石英、绿泥石和硅镁石，其它微量矿物包括磷灰石、萤石、方解石、白云石、锆石、独居使铁、硼有效分选，达到炉外分离的目的；酸化改性水玻璃抑制剂、捕收剂731实现了硼矿物与制蛇纹石、滑石等脉石矿物分选，提高了硼精矿品位。在原矿Tfe品位29.78％、B2O35.39％、磨矿细度—0.074mm占90.20％条件下，扩大连续试验获得了含硼铁精矿Tfe品位57.83％，含B2O34.56％，回收率分别为铁70.49％；该研究成果为国内首次大规模开发利用硼铁矿资源提供切实可行的技术支撑，已作为辽宁首钠硼铁公司220万吨凤城翁泉沟硼铁矿建厂设计的依据，项目正在实施中。东北大学采用干选磁选分级流程，抛出尾矿产率13.79％，然后经过磁选、分绵，得到含硼铁精矿铁品位49.78％，含B2O37.58％，铁回收率90.21％；硼精矿B2O319.59％，B2O3总回收率89.82％。辽宁省地质实验研究所采用磁选重选浮选流程，从重选尾矿中浮选回收硼矿物，以硫酸作调整剂、水玻璃作抑制剂，氧化石蜡皂作捕收剂，可获得BO大于18％的硼精矿。地矿部郑州矿产综合利用研究所利用重选磁选重选流程以螺旋溜槽和摇床进行粗选和精选先回收晶质铀矿，目的是降低铁精矿中铀的含量，减轻铁精矿冶炼过程中铀的影响。

　　湖南常宁硼矿是南方少有的一个较大型的硼矿床，属于碳酸盐类型硼矿，以往研究中取得较好指标的工艺是焙烧—消去法，在原矿品位B2O36.5％时，精矿品位达到13％，回收率82％左右，但此方案在工业化生产方面存在较大的困难。长沙矿冶研究院对常宁硼矿进行了研究，硼矿物以镁硼石和硼镁石为主，其次是硼镁铁矿；脉石矿物主要是白云石，其次是方解石。在原矿B2O36.10％、磨矿粒度-0.074mm占95.36％条件下，试验采用浮选磁选联合流程，得到精矿B2O3品位12.65％、回收率77.55％；采用单一浮选流程，获得精矿B2O312.13％、回收率76.78％。无论是浮选—磁选还是单一浮选流程结构简单，易于在工业生产实施。

　　3.2湿法分离工艺

湿法分离工艺主要处理磁选工艺得到的含硼铁精矿，用酸浸的方式提取硼，从浸出液中萃取硼酸，浸渣再经磁选得铁精矿，使硼铁分离。地矿部郑州矿产综合利用研究所等单位共同进行了湿法铁、硼分离试验，得到硼酸或硼砂、铁精矿、氯化铵、轻质碳酸镁、轻质氧化镁、铀渣等。湿法分离工艺特点是矿石中各有用的元素得到充分的利用，硼铁分离比较彻底，酸碱耗量高，生产成本过高，工艺废液处理困难，环保问题难以解决。

　　3.3火法分离工艺

与湿法分离工艺相反，火法分离工艺是先炼铁后提硼，该工艺又分为高炉法和固相还原-熔化分离法。东北大学根据硼镁铁矿的化学组成、矿物结构特点，提出了“高炉法”综合开发硼铁矿工艺流程，首先通过选矿得到含硼铁精矿，在13m3高炉进行铁硼分离试验，共处理矿石8000多吨，生产出硼砂、硼酸、含硼生铁和一水硫酸镁等产品。固相还原-熔化分离法是将硼铁矿原矿或经营抛尾处理的硼铁矿，用非结焦煤在固态下于1100℃左右将矿石中80％-90％铁的氧化物还为金属铁，还原后的矿石经磁选得到含有金属铁和富含B2O3渣的磁性产品，再经用电炉溶化分离，得到含硼生铁或不含硼半钢及高活性富硼渣，铁和B2O3的回收率大于95％；含硼生铁应用于机械、冶金、化工、建材、农机等领域，可以替代硼铁合金、铬、钼、镍等价格高的金属。富硼渣中B2O3含量大于20％以上可用来生产硼酸和硼砂。

　　4.结语

　　几十年来，我国硼矿资源的开发利用和分选技术研究取得了很大的成就，为支撑硼工业以及国家经济的持续发展作出应有的贡献。如何最大限度的满足硼工业发展对原料的需求，尽快将技术研究成果应用于工业生产，使国内大量的低品位硼矿资源得到充分有效的开发利用，进一步提高硼精矿产品质量，为硼工业提供品位高、活性高的B2O3原料，缓解硼矿供需不足的紧张状况局面，是目前硼矿资源开发利用中面临的亟待解决的重要课题。针对国内资源的特点，未来不断加强分选新技术的研究是硼矿资源开发利用的发展方向，实现硼矿物与其它矿物的有效分离，提高硼精矿的品质及回收率，使技术成果在工业上得以付诸实施，研究方向主要体现以下方面：

　　（1）分选的新工艺研究。与湿法、火法分离工艺相比，常规分选工艺具有技术可行、生产成本低、易于工业实施的特点，重视适合硼矿特点的分选新工艺的研究，使硼矿资源得到经济高效的作用。

　　（2）新装备的研究与应用。由于很大部分的硼矿资源与铁矿物共生，并且二者均呈微细粒嵌布，可借鉴用于铁矿选矿方面一些高效细磨、分选设备应用于硼、铁分选技术，实现硼、铁的高效分离。

　　（3）新型高效浮选药剂研制。硼矿物大多呈微细粒嵌布，与之共生的脉石矿物繁多，分选难度较大，浮选是使硼矿物与脉石矿物分离并且提高硼精矿品位的有效方法，而高效的浮选药剂是实现之一目的的基本保证，因此，加强适合硼矿浮选的药剂研制非常关键。

　　（4）选-冶联合工艺的研究。国内的硼矿资源不仅矿石结构复杂，而且伴生有价元素较多，共生关系密切，使得分离带来困难。通过采用选-冶工艺的研究，充分的回收矿石中有价元素，最大限度地发挥硼矿资源的综合利用与经济效益。