我国硼矿资源加工利用存在的问题

作者：仲剑初

　　辽宁硼矿资源的特点是品位较低，因此多数企业均采用碳碱法加工低品位硼镁矿和硼铁矿制造硼砂。近年来，由于矿石品位下降严重，碳碱法的收率也在下降;特别是以硼铁矿为原料的碳碱法，收率只有60%左右。同时硼砂生产以低品质的含量95%的十水硼砂为主。只有个别企业利用少量高品位硼镁矿采用硫酸分解浮选分离的工艺生产硼酸和硼镁肥。该法硼酸质量低下，达不到国标合格品的要求，部分母液排放污染环境，浪费资源，硼的收率只有75~80%。

　　虽然近十几年国内许多研究单位对辽宁低品位硼矿的加工利用进行了研究，但大多数研究成果尚未工业化，原因是多方面的。以盐酸分解有机溶剂萃取分离工艺为例，其缺点是盐酸对设备的腐蚀严重，流程较长，溶剂损失大。因此，目前硼矿酸法加工多以硫酸为分解剂，采用适当的硼镁分离技术进行综合利用。在上述各种硫酸分解硼镁分离综合利用工艺中，为实现硼、镁分离及母液全部返回，工艺流程中大多有蒸发过程，其存在的原因是系统的水不平衡。由于在酸性介质条件下进行母液的蒸发设备腐蚀较严重，硼、镁分离需消耗大量蒸汽，而硫酸镁的价值又较低，经济上不合理。这是低品位硼矿硫酸法分解工艺无法工业化的主要原因。

　　辽宁的硼镁矿经长期开采后，矿石品位下降严重，镁硼比逐渐增高;西藏和青海的硼镁矿，开采初期的“采富弃贫”，后期也必然将面临同样的问题。因此，如何综合利用这类高镁低品位硼矿应是今后我国硼矿加工利用研究的重点。首先应加快低品位硼镁矿低成本矿选矿技术的开发，同时加快硼镁矿综合利用技术研究，降低生产成本，提高产品质量。

　　另一方面，低品位硼铁矿在化学加工前，合理的措施是预先分选。对翁泉沟硼铁矿，应根据物相的嵌布粒度特性(分布)、不同物相重度和磁性的不同，采取粗颗粒预抛尾的方案：将矿石粉碎至0.1mm，利用重力或干式磁选将蛇纹石、镁橄榄石预先分出，可将精矿中的B2O3和TFe分别由6.3%和27.8%提高到9.0%和42.6%，而MgO和SiO2分别由24%和17.9%降低到10%和5%以下。尾矿中MgO含量大于45%，可作为镁资源待用。硼精矿中MgO和SiO2含量的大幅降低，酸法加工时不仅酸消耗降低，而且使硼镁分离的难度降低;碳碱法加工制硼砂时， 硼泥量也会减少。

　　对含硼镁铁矿成分较高的硼铁矿，由于硼精粉的产出率较低(只有15%左右)，铁精粉中带走大量的硼，造成硼资源的严重浪费。为避免这种情况，比较合适的方案是采用火法分离技术将铁精粉进行硼铁分离，获得含硼较高的富硼渣，提高总的硼利用率。因此，在国家限制小高炉的情况下，应加快硼铁矿电炉火法分离技术的产业化。

　　近年来，我们在多年的研究基础上，针对高镁低品位硼矿开发了一种硫酸分解母液分离的新工艺，该工艺曾在2000t/a的硼镁矿酸法加工工业化装置上进行了试验。其特点是：(1)硼、镁分离不需蒸发器;(2)对含B2O313~18%的高镁低品位硼矿，硼收率可达80~90%，镁利用率达65~75%;(3)既可用于加工低品位硼镁矿，也适用于硼铁矿;(4)母液全部返回，废液实现零排放;(5)硼酸产品符合国标GB538-90，七水硫酸镁中MgSO4•7H2O>93%，H3BO3<1.5-3.0%。

　　针对硼铁矿火法工艺获得的富硼渣，用碳碱法加工时活性较低的问题，近年来我们采用钠化和钙化活化焙烧工艺对其进行处理，可使其活性提高至85~90%左右。活性提高的原因在于使玻璃态氧化硼生成晶态的硼酸盐。富硼渣焙烧前后的SEM照片见右图。

　　综上所述，根据我国硼资源的特点，低品位硼矿必须采用适当的综合利用技术才具有竞争力。目前及今后的开发研究重点：对硼镁矿，应注重高镁低品位硼矿综合利用工艺技术的开发以及选矿富集技术的开发;对硼铁矿，应在选矿中进行预抛尾，使大部分含硅和镁的脉石先分离出去;加快硼铁矿电炉硼铁分离的产业化，对硼铁矿电炉火法分离的富硼渣活性低的问题应加快解决，使其早日实现工业化;硼、镁分离的成本应尽可能降低，同时应开发其下游高附加值产品。在开发硼矿综合利用工艺的同时，应注重基础硼化学品的质量，只有产出高品质基础硼化学品的综合利用工艺才有市场竞争力。

(仲剑初　大连理工大学化环生学部化学矿物综合利用研究室)