我国是世界上少数几个拥有硼资源的国家之一。就矿种而言，主要是硼铁矿，其次是硼镁矿。目前，由于受技术条件的限制，对硼镁铁矿的加工利用尚未实现工业化，而硼镁矿则是我国硼工业的主要原料，被用于生产硼砂、硼酸等。

　　随着社会、科技国民经济的快速发展, 相关领域对硼工业在环保、品种、品质等方面的要求不断堤高.在新的形势下, 一是要树立科学发展观，本照发展循环经济，建立节约型社会的基本思路，做好对硼资源尤其是对硼镁矿伴生镁资源的综合利用。二是要在搞好涉硼新产品研发与生产发展的同时, 尽快调整占我国硼化物生产总量90%的硼砂、硼酸产品结构。一方面抓好对硼资源的综合利用，提高资源利用率和资源增值率；一方面根据市场需求抓好对两硼产品的结构调整，不断优化产品性能，拓展“两硼” 市场与应用空间，对确保我国硼工业的可持续发展具有十分重要的意义。

　　一、关于对硼资源的综合利用：

　　1、我国的硼资源种类：

　　主要有硼镁铁矿，储量约占我国硼资源总量的58％；其次为硼镁矿，约占源总量的20％；其它还有天然硼砂矿、钠硼解石矿、水方硼矿等。我国应用较多的是硼镁矿. 主要用来生产硼砂、硼酸. 约占资源利用量的95％。

　　2、目前硼矿加工过程硼矿各组份的流向：

　　（1）、硼砂生产过程：

　　碳碱法制备硼砂：处理对象为辽吉硼镁矿。

　　B2O3：转化为硼砂，少量随硼泥弃去，利用率80～85％；

　　MgO：转化为碱式碳酸镁，为硼泥的主要成分之一，占硼泥的23％～43％，随硼泥弃去；

　　SiO2:转化为活性二氧化硅，为硼泥的主要成分之一，占硼泥的22％～37％，随硼泥弃去。

　　常压碱解法制备硼砂：处理对象为西藏硼镁矿。西藏硼镁矿中的主要成分为B2O3和MgO，SiO2含量较低,在加工过程中B2O3和MgO的流向同碳碱法工艺。

　　（2）、硼酸生产过程：

　　一步法硼酸：

　　①辽吉硼镁矿：

　　B2O3：分解率98％以上，65-75％转化为硼酸产品，一部分存在于硼酸母液中，少量随硼泥弃去；

　　MgO：分解率95％以上，转化为硫酸镁，为硼酸母液的主要成分，随母液排放，或用于收得七水硫酸镁；

　　SiO2:为硼泥的主要成分之一，占硼泥的30％以上，随硼泥弃去。

　　②西藏硼镁矿：

　　B2O3：分解率98％以上，75％～85％转化为硼酸产品，一部分存在于硼酸母液中，少量随硼泥弃去；

　　MgO　:分解率95％以上，转化为硫酸镁，为硼酸母液主要成分，或随母液排放，或用于收得七水硫酸镁；

　　3、硼资源综合利用的环保意义：

　　硼矿加工过程所产生的硼泥、硼酸母液是硼工业对环境造成影响的主要因素，也是镁，硅及硼资源流失的载体。每生产一吨硼砂要产生1-4吨硼泥(西藏矿较少)。目前，仅辽宁省的硼泥历史积累量就达到1600万吨，而且目前仍以每年近百万吨的速度增长。硼泥的水溶液呈碱性，PH值8.5～9.5，是当地主要污染源之一。在硼酸生产过程中，以西藏矿为例，每生产一吨硼酸产生母液3～3.5m3，按40％的排放量计算，一条规模为5000吨/a的硼酸生产线，母液年度排放量达7000m3，同时产生硼泥5000吨以上。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当地主要污染源之一。对“硼泥和母液进行综合利用，用生产镁、硅化合物或其它产品，不仅可以进一步提高硼收率，而且使废渣排放量下降60％或基本消除，废液排放量下降95％，有效控制由两废排放对环境带来的污染。从环保角度看，做好对硼资源的综合利用势在必行。

　　4、硼资源综合利用的经济意义：

　　一方面，镁元素是重要的碱土金属，在硼矿中含量5.4％～15％（按Mg2+计）.以硼泥或硼酸母液中的镁制备不同品种的碳酸镁、氧化镁或氢氧化镁，经济效益显著。以西藏硼镁矿为例，每生产一吨硼酸，同时可制得价值最高达5040元的阻燃级氢氧化镁，其价值和硼酸差不多。碳酸镁、氧化镁及氢氧化镁被广泛应用于橡胶、塑料、医药、食品、电子、防（耐）火材料、冶金、高分子等领域，不仅市场需求旺盛，而且附加值高，具有广阔的发展前景。

　　以硼泥生产轻质碳酸镁，吨产品消耗硼泥两吨，成本2450元/吨, 价值3400～3500元. 同时,Si是重要的非金属资源之一。在以硼泥制备碱式碳酸镁的过程中，将二次废渣中的SiO2转化为沉淀二氧化硅，每生产一吨碱式碳酸镁所收得的沉淀二氧化硅，按普通工业品计价值1800元左右。沉淀二氧化硅是橡胶、塑料工业的重要填充剂，市场需求量较大。

　　此外, 硼泥还可用于制砖、加工、制备建筑砂浆、农肥、炼钢添加剂、防水、隔热材料、除硫剂、塑料及橡胶填充剂等. 尤其是以硼泥制砖, 不仅经济效益显著, 而且具有良好的社会效益.

　　5、硼矿综合利用途径：

　　（1）、硼泥综合利用

　　对硼泥的综合利用问题，国内外许多学者从各个角度进行了大量探讨，主要在建筑、建材、冶金、环保、有用物质的提取等几个方面。但比较成熟且具实际应用价值的为以硼泥制砖及对硼泥中有用物质的提取。

　　①硼泥制砖：

　　以硼泥和炉渣为原料，经预处理后在粘合剂的存在下压模成型，然后采用免烧工艺，以蒸汽热蒸定型。产品质量符合国家标准。

该工艺具有硼泥处理量大，节约耕地，生产过程无二次污染，项目投资规模小,产品质量好，经济效益显著等特点，是一条十分理想的硼泥利用途径。

　　②硼泥碳化法制备轻质碳酸镁：

　　将经预处理的硼泥经消化、碳解，使其中的MgO转化为溶解度较大的Mg(HCO3)2，然后经过滤获重镁水。将重镁水热解获碱式碳酸镁沉淀，经漂洗、脱水、干燥制得轻质碳酸镁。

　　该工艺借鉴了白云石碳化法工艺，技术成熟。工艺过程除了排放一定的CO2气体外，其它如中性废渣不会对环境造成污染。

　　③硼泥制备阻然级氢氧化镁：

　　以硫酸为分解剂，使硼泥中的MgCO3转化为 MgSO4而进入液相，经过滤、精制获纯净的MgSO4溶液。然后氨为沉淀剂，在助剂存在的条件下与溶液中的Mg2+反应生成超细氢氧化镁沉淀。再经漂洗、改性、脱水、干燥制得阻然级氢氧化镁。

　　母液经蒸氨、吸收制得氨水，循环使用。

　　该工艺具有流程短、设备投资少、产品纯度高、晶形可控、Mg2+转化率高、生产成本相对较低、产品附加值高（高纯特细类仟维状产品出厂价在14000元/吨以上）等特点。相对于制备轻质碳醇酸镁、氧化镁而言，该工艺路线无疑是一条最佳的，经济效益较好旦具有实际应用价值的硼泥综合利用途径。

　　④硼泥复分解法制备碳酸镁、氧化镁：

　　将经预处理的硼泥与硫酸铵溶液反应，生成硫酸镁，挥发出氨。氨气经吸收制得氨水。将来自煅烧系统的二氧化碳气体冷却、压缩进入碳化系统，与氨水反应使转化为 碳酸铵溶液。以所获碳酸铵溶液与硫酸镁溶液中的镁离子反应，生成碱式碳酸镁沉淀。将沉淀漂洗、脱水、干燥制得碱式碳酸镁或直接煅烧制得氧化镁。碱式碳酸镁 母液主要成份为硫酸铵，调整浓度后用于分解硼泥，循环使用。

　　本工艺的明显优点在于使系统内产生的(NH4)2SO4、NH3和CO2得以循环使用，不仅大幅度降低了生产成本，而且消除了对环境的污染。其次，CO2的回收使用消除了导致温室效应气体的排放；NH3的回收，改善了生产环境。过滤系统产生的滤饼系中性残渣，可用于制砖，对环境无害。该工艺适于生产分散性、流动性良好的重质医用（食品）级碳酸镁和高纯度氧化镁（含量98.5％以上）。

　（2）硼酸母液综合利用

　　当前比较成熟的综合利用途径，一是将母液蒸发、冷却、结晶、浮选使H3BO3与MgSO4分离，在收得粗硼酸的同时，制得七水硫酸镁、即硼镁肥。粗硼酸返回配料系统；二是在高温条件下加入盐析剂，如MgCl2等使硫酸镁析出，获一水硫酸镁，母液循环使用；三是硫酸分解、浮选分离制取硼酸副产硫酸镁工艺。在酸解、配料及其它相关过程不考虑MgSO4浓度，经冷却、结晶后以浮选的方式使H3BO3与MgSO4分离，母液循环使用。上述几种处理方法，在一定程度上解决母液处理中的硼镁分离问题。实现或部分实现了硼酸母液的循环使用，使硼收率有了一定提高。但是，还存在如设备条件、可操作性、对硼酸质量的影响、建设投资、能耗等一些需要研究与完善的地方。此外MgSO4价格低廉，目前辽宁凤城、宽甸一带的硫酸镁出厂价仅为160元/t，经济意义值得考虑。

　　①以硼酸母液制备碳酸镁、氧化镁：

　　调整二次母液浓度，经净化去除其中的硼、铁、铝及其它金属、重金属杂质，获纯净的硫酸镁溶液。然后与经净化的碳酸氢盐或碳酸盐溶液反应，生产碱式碳酸镁沉淀，经漂洗、脱水、干燥，制得碱式碳酸镁或经煅烧制得氧化镁。碳酸镁母液经浓缩收得硫酸铵，或经蒸氨收得氨水循环使用。

　　该技术已在山东实现产业化，形成了年产万吨以上氧化镁的生产能力。

　　③以母液制备阻然级氢氧化镁：

　　将硼酸液母经净化去除其中的硼、铁、钙、铝等杂质，获纯净的MgSO4溶液。其它工艺过程与硼泥法相同。但以母液制备阻然级氢氧化镁省去了酸解工序，过程更简单。

　　②以硼酸母液制备含硼硫酸钾镁肥工艺：

　　原调整二次母液浓度，然后与KCl反应，生成以硫酸钾、硫酸镁和硼酸为组份的含硼硫酸钾镁肥。离心母液含有硼酸及一定量的钾、镁离子，循环使用。

　　产品为含硼硫酸钾镁肥，含H3BO35%、K2SO430%、MgSO441%。硼、镁分别是农作物必须的微量元素和中量元素，K2SO4是优质钾肥，适用于忌氯作物。

　　二、两硼产品的应用与结构调整

　　市场需求和产品的用途是影响硼化物生产发展的决定性因素之一。

　　世界主要产硼国，如美国、土耳其等，不仅科研与生产水平高，而且产品品种多，结构合理，可以满足不同消费领域的需要。如美国可以生产150余个硼化物产品。曰本虽然诀少硼资源，但他们依靠进口的初级硼产品为原料，生产七十余个精细硼化物产品。而我国仅为40余个，在这方面，我们有较大的差距。

　　1、我国硼化物产品的品种：

　　我国的硼化物产品主要是十水硼砂和硼酸，占硼化物产量的90％。其它涉硼产品如有机硼化物、金属硼化物、偏硼酸盐、复硼酸盐、硼氢化物、含硼新材料等30余个品种，产量有限。

　　2、我国两硼市场及应用状况：

　　目前国内市场对硼砂的需求量约55万吨，硼酸约18万吨。玻璃、　 陶瓷工业的消耗量约占总需求量的50%以上.从近几年的情况看, 随着各消费领域对原材料品种的调整及品质要求的堤高，受品种，质量等因素的影响，国产硼砂、硼酸被应用于建陶、玻纤、玻球、冶金、农业等方面，应用与市场空间受限。对硼砂, 硼酸质量要求较高的行业，如光学玻璃、各种硼硅酸盐技术玻璃（包括照明器材, 试验仪器, 炊具, 医疗器具, 液晶显示屏等）,电子、医药、高级电镀，精细硼化物, 含硼新材料等，则多采用进口产品。进口产品占有我国两硼高端消费市场90％的份额。目前, 国产硼砂(主要为十水物)3550-3950元/吨(折算为五水物), 硼酸4700-5300元/吨; 而进口产品则分别为4400元/吨以上和5800元/吨以上.山东太阳能及釉料行业每年对硼砂、硼酸的需求总量分别为15万吨和4万吨, 仅力诺集团一家对五水硼砂和硼酸的年需求量就达5。6万吨和1。8万吨 。但却全部采用美国、土尔其及俄罗斯产品.究其原因, 多与品种、质量有关. 由此可以看出: 一方面 我国两硼产品的质量状况、成本水平及以十水工业硼砂、普通工业硼酸为主体的产品结构已不适应科技进步与市场发展的需要, 应用与市场空间受到日益明显的压缩与限制. 另一方面世界主要产硼国对我国硼化物市场的影响进一步深化. 国内两硼产业 竟争压力增大，面临着不容勿视的挑战. 鉴于两硼产品产量占居我国硼化物生产总量的90％，居硼工业的基础与主体地位，因此应引起足够的重视。

　　3、国内市场对“两硼”产品的质量要求：

　　不同应用领域对硼砂、硼酸的质量、性能有不同的要求，玻璃生产中选择硼酸盐原料的标准主要包括成分、纯度、一致性、可用性、熔化性及价格。不同种类的玻璃对原料有不同的要求. 高端产品对原料中杂质含量要求较高，被限制在百万分之几水平. 生产钠玻璃大多使用五水硼砂。有的硼硅酸盐玻璃为了调解钠硼比，要同时使用五水硼砂和硼酸。优质五水硼砂和硼酸氧化硼含量高且稳定，杂质含量基本保持在痕量水平，比较适应高档特种玻璃行业的需要。玻璃用硼酸盐一般要求是颗粒状晶体，粒径应小于或等于1.5mm。过去玻璃工业大多使用十水硼砂，现在几乎全以五水硼砂替代，其原因是五水硼砂氧化硼含量高，结晶水减少（由于晶格中存在着部分水的空穴，每摩尔五水硼砂的实际含水量不足5摩尔）,具有优越的储存和散装运输性能.国内五水硼砂产量有限，生产成本高，无法与土尔其等国产品竞争.硼酸也常用于玻璃行业，低碱或无碱玻璃的生产必须使用硼酸。值得提出的是, 玻璃行业对铁, 氯化物, 硫酸根, 水 不溶物指标十分敏感。铁指标超标，将严重影响玻璃制品的透明度和外观质量，氯化物、硫酸根超标不仅会对窑炉造成损伤，而且对产品质量也有较大影响。国产硼 酸无论是一步法还是两步法，从外观质量到内在质量目前都无法满足高档玻璃、特种陶瓷、精细硼化物及电子、光学材料等行业的要求。相关行业对“两硼”产品的质量要求见表：

　　（1）、太阳能及药玻行业对硼砂、硼酸产品的质量要求：

　　①五水硼砂

　　质量指标：

序号	项目	标准要求	备注
1	Na2B4O7·5H2O,≥,%	100	要求较高
2	NaCl,≤,%	0.08	要求较高
3	Na2SO4,≤,%	0.019	要求较高
4	Fe,≤,%	0.0007	要求较高
5	B2O3,≥,%	48.8	要求较高

　　②硼酸

　　质量指标：

序号	项目	标准要求	备注
1	H3BO3,≥,%	99.6
2	Cl－,≤,%	0.0002	要求较高
3	SO42-,≤,%	0.050	要求较高
4	Fe,≤,%	0.0002	要求较高
5	水不溶物, ≤,%	0.017

　　（2）、碳化硼行业对硼酸产品的质量要求：见下表

序号	项目	标准要求	备注
1	H3BO3,≥,%	99.5
2	Cl－,≤,%	0.00011	要求较高
3	SO42-,≤,%	0.03
4	Fe,≤,%	0.001
5	水不溶物, ≤,%	0.017	要求较高
6	硝酸盐, ≤,%	0.0001	要求较高

　　4、我国“两硼”产品的质量状况及与进口产品的差距：

　　我国“两硼”产 品的质量状况总体上讲处于工业品状态，通常情况下，主含量一般符合标准要求，但杂质指标合格率并不高。就硼砂而言，主要是碳酸盐、铁指标较高。硼酸则分为 两种情况，一是以硝酸为原料的两步法硼酸虽然外观质量较好，但硝酸盐含量过高，在硼硅玻璃、碳化硼等行业很难得到应用。曾有一家公司将硝酸法硼酸提供给山 东力诺公司试用，结果未获通过。二是以硼镁矿为原料的一步法硼酸，尤其是采用浮选法生产的硼酸,一般存在硫酸盐和铁含量超标等的问题，在硼硅玻璃及碳化硼等行业也未能得到应用。此外，在以青藏硼镁矿为原料生产硼酸时，还存在外观质量不合格的问题。国产硼酸、硼砂在质量方面与国外同类产品的差距见下表：

　　①硼酸：

序号	项目	GB538-90标准	GB538-2006标准	俄罗斯标准	备注
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

　　从表中看出，无论是GB538-90标准，还是新颁布的GB538-2006标准，杂质指标都高于俄罗斯标准，这种差距正是国产硼酸应用领域受限的症结所在。

　　近年来，我国一些硼酸生产企业比较注意技术进步工作，在解决好收率的同时，着力抓好产品品质的提升工作。如青海际华江源公司近年不断强化品牌意识, 加大科技投入, 所产江源牌硼酸各项指标达到了俄罗斯同类产品标准，铁指标远远优于俄罗斯产品，能够满足太阳能、精细硼化物、药玻等行业的要求。江源牌硼酸质量指标见下表：

序号	项目	实测值	备注
1	H3BO3,≥,%	99.99	符合俄罗斯产品标准
2	Fe,≤,%	0.0001	低于俄罗斯产品10倍
3	SO42-,≤,%	0.005	低于国标优级品
4	Cl－,≤,%	0.001	符合GB538-2006优级标准
5	水不溶物, ≤,%	0.003	低于俄罗斯产品标准
6	晶体平均粒径	0.7mm

　　②硼砂（十水物）：

序号	项目	GB537-1997一级品标准	俄罗斯标准	备注
1	十水四硼酸钠,≥,%	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	钙, ≤,%	－	0.0025
7	重金属	－	0.00015

　　从上表可知，我国硼砂产品质量与俄罗斯同类产品的差距仍然在杂质指标方面。影响国产硼砂应用空间与市场竞争能力的因素主要在品种方面，即我国硼砂产品以十水硼砂为主，占总产量的95％以上。而为各应用领域所广泛接受的五水硼砂则产量较低。我国硼砂工业明显的存在着与市场需求适应性问题

　　5、拓展“两硼”产品应用领域的途径：

　　一 是要根据市场需要开发和生产以硼砂、硼酸为原料的有机硼化物、金属硼化物、各种硼酸盐、含硼新材料及精细硼化物的生产，完善和丰富我国的硼化物产品体系， 满足科技发展与国民经济建设对硼化物产品的需要，进一步拉动对基础硼化物产品的需求；二是紧跟市场需求，调整硼砂、硼酸产品结构，在开发、生产市场急需的 品种、提高产品品质、降低生产成本上下功夫。对此，要着力抓好五水硼砂生产工艺的研究与完善，解决以西藏硼镁矿或天然硼砂矿一步法制备五水硼砂的关键技 术，推广以西藏硼镁矿或天然硼砂矿一步法制备五水硼砂的工艺路线，为实现硼砂产品由十水物向五水物的转变提供条件；三是要搞好对传统硼酸生产工艺的改进与 新生产工艺的研发工作，降低国产硼酸生产成本，提高国产硼酸品质。首先要贯彻执行GB/T538-2006标准，在此基础上逐步实现与国际标准的接轨，此外还要开发生产各种专用型、高纯度硼砂、硼酸，以满足光学仪器、电子、发光材料等高端领域的需要。

　　三、结语

　　综上所述，硼矿资源的综合利用和对硼砂、硼酸产品结构的调整，是新形势下硼工业发展的现实需要，是确保我国硼工业可持续发展的基础性工作。因此，应当引起我国硼工业界的足够重视。【南阳东方应用化工研究所】