硼泥综合利用概述

李华旭　宽甸县经信局

　　

    辽宁硼资源以硼镁矿和硼镁铁矿形式存在，利用碳碱法、硫酸法生产硼砂、硼酸是硼矿资源的主要利用途径。我省生产硼砂的硼矿品位大多在12%左右，产1吨硼砂副产4.5吨左右的硼泥，生产硼酸的硼矿品位大多在20%左右，生产1吨硼酸副产4吨左右的硫酸镁和1吨左右的硼泥。宽甸县硼砂生产的历史有50多年，累计产生硼泥近1500万吨，目前存量硼泥超过1000万吨。全县共有硼泥存放点和正在使用的硼泥排放场地25处。近些年平均年排放量在50万吨左右。其中主要几处存量为：牛毛坞80万吨、硼海镇200万吨、石湖沟双岭大桥150万吨、石湖沟良种场100万吨、永甸镇150万吨、和平80万吨、石湖沟杨木80万吨。

 

　　硼砂硼泥主要化学组成：

 

　　B2O3：2~3%;MgO：35~42%;CaO：2~3%;FeO：4~6%;SiO2：17~25%;烧失率：20~30%。

 

　　硼酸硼泥主要化学组成：

 

　　SiO2：40~60%;CaSO4：5~10%;MgSO4：3~6%;B2O3：0.5~1%;H2SO4：0.3~0.8%;烧失率：20~30%。

 

　　硼砂硼泥呈碱性，硼酸硼泥呈酸性，所堆之处寸草不生，占用大量林地、耕地，仅宽甸堆放硼泥面积占地达到1000亩。一些表面干燥的细粉随风飘散，一些可溶性盐类物质还随雨水污染河流、地下水和农田。硼资源在给我们带来巨大财富的同时也留下了沉重的环境负担。而硼泥中一些有益成分并没有得到开发利用，硼泥资源的弃置是污染更是浪费。

 

　　硼泥的综合开发利用已引起政府的高度重视，如何处理好硼泥变废为宝、化害为利是发展循环经济和绿色经济的重要途径，也是人与自然和谐共存的需要。宽甸从上世纪九十年代初着手研究、实验，主要从建材、耐火材料、肥料、化工四大方面进行突破，取得了一定成绩，但硼泥的大规模工业化生产始终没有实现，硼泥的高效合理利用没有取得工业化突破。

 

　　一、建材方面

 

　　硼泥在建材方面的应用初期是开发建筑用砖，主要是考虑解决硼泥的污染问题，而硼泥中的镁、硼等有效资源并没得到合理利用，对硼泥资源其实仍然是一种浪费。在生产建筑用砖的过程中还需要解决硼泥的酸碱综合、碳酸镁含量过高及配料、混料等问题，工艺比较复杂，作为普通建筑用砖其经济效益不合理。另外，硼泥中含镁太高，制砖后，其化学性质决定砖的稳定性差，影响到砖的质量，因此没有得到推广利用。近几年有的高校利用硼泥的晶相结构和陶砂相近的特点研究利用硼泥制备陶砂工艺的方向是正确的，这是实现利用硼泥制作的性能优良、高附加值产品的有效途径。希望企业能和高校、科研单位在高档次、充分利用资源优越性方面开展合作，力争实现突破。

 

　　二、耐火材料方面

 

　　硼泥中含有大量的氧化镁，因此硼泥在耐火材料中得到了应用。硼泥中的硼在钢铁中也起到积极作用，这一应用考虑到了综合利用问题，但由于硼泥中的其它成分含量过高，特别是硅含量高，对钢材质量有不利影响，因此在钢铁冶炼中硼泥的使用也受到限制。我省开原市的硼泥在耐火材料方面被利用开发完毕，其附加值比较低，吨产品利润在10元左右。

 

　　三、肥料方面

 

　　肥料开发是硼泥开发利用研究较晚的一个领域，但应该是一个非常有潜力的一个领域。硼泥中含有镁、硼等有效元素，大多为农作物所必需的中、微量元素。我县的企业和部分大学、科研院所也搞过合作，都没有取得好的效果。2011年金玛(宽甸)硼矿有限公司成立了金玛(宽甸)肥业有限公司，主要从事硼泥、低品位硼矿在肥料方面的研究、开发及生产，目前形成年产15万吨硼肥的生产能力。以前从事肥料方向研究、生产企业都没有取得成功，其主要原因并不是市场不需要硼镁肥，而是在市场的营销方面出了问题。我们认为今后从事硼资源肥料开发的企业要注重市场的培育，要注重产品的针对性，要注重和农场的联合。要考虑农民使用中的便利性、一次性问题。因为目前大多数农民不可能马上接受为作物专门施用一次硼镁肥的劳动，要考虑把硼镁肥和氮、磷、钾等肥料混配制作成复合肥料，或在使用前和氮、磷、钾等肥料混合，让农民一次完成作物的全部施肥过程。这样做这种肥料才更能被农民接受，市场开发完成后专用硼镁肥才可能逐渐在市场中发挥其自身作用。对于个别地区，我们也可利用硼泥的酸、碱性特点制成有特色的硼镁肥，起到平衡土壤酸碱度问题的同时还发挥其肥料作用。

 

　　肥料开发利用对宽甸硼资源的开发利用具有重要意义。宽甸除了存量1000万吨硼泥外，后续生产硼砂、硼酸还会产生1000万吨以上的硼泥，宽甸不能生产硼砂而可以生产肥料的低品位矿石超过1000万吨，宽甸废弃的矿渣可以生产肥料矿石近1000万吨，以上可用于生产肥料的资源超过4000万吨，可见其肥料生产的资源可以得到足够保障，为肥料生产提供了优越的资源优势。肥料生产能充分利用资源中各元素的同时，对环境的破坏程度最小，肥料的价格相对高，市场容量大，因此其产品的附加值、经济效益、社会效益能够获得更大的体现。

 

　　四、化工方面

 

　　硼泥在化工方面应用的研究起步较早，其工艺、技术已成熟，目前没有实现工业化生产的主要原因是其能源消耗大，在经济上不可行。以生产轻质碳酸镁、氢氧化镁为例，其能源消耗比用轻烧粉为原料高出20~30%，因氧化镁含量低影响产品产量20~30%，产品质量较差，用工多出20~30%，同等规模项目投资增加20~30%，综合以上因素，利用硼泥生产的轻质碳酸镁比轻烧粉生产的成本要高出800~1000元/吨。宽甸生产镁化工产品的企业目前全部改用轻烧粉生产，没有用硼泥做原料的。

 

　　如果硼泥不焙烧直接生产，因其活性差，需8~10吨硼泥才能生产出1吨轻质碳酸镁，严重影响产量，质量也难以保证，经济上更不可行。

 

　　如果能在硼砂生产工艺中同时兼顾镁化工生产，以上的问题就可以得到解决。硼镁矿中含有镁和硼，焙烧后生产硼砂，也可以生产轻质碳酸镁和氢氧化镁。生产硼砂和轻质碳酸镁都需要二氧化碳进行碳解，以上是两种化工产品生产的共同点。如果在此工艺中先生产轻质碳酸镁后生产硼砂，就可生产出两种化工产品。这种工艺方法已得到有关专家的认可，认为该思路可行。该工艺在生产轻质碳酸镁同时排放的废渣中三氧化二硼品位可提升30~40%，可以使低品位(平均8个品位)的硼镁矿得到利用来生产硼砂，也可以用平均15个品位的硼镁矿首先生产轻质碳酸镁，其废渣来生产一步法硼酸，这种工艺生产的硼酸可以使硫酸消耗下降60%以上。以上办法可行的话，可以使宽甸增加可以生产硼砂的矿石保有量150万吨以上，用于生产硼酸矿石的保有量50万吨以上。该工艺还可以使硼化工生产投料比例增加，在不改变配料罐、不增加能源消耗的前提下，硼砂产能可以扩大5~10%，硼酸产能可以扩大20%，硼砂的生产成本下降100元/吨以上，硼酸生产成本下降400元/吨以上，硼砂、硼酸的产品质量将会明显提高。

 

　　另外，硼泥作为废水处理剂、塑料和橡胶的填充剂的课题很多专家学者都有研究，我们希望企业能和大学、科研机构多联系、搞合作，能把硼泥、低品位硼矿这块资源在建材、耐火材料、肥料、化工等方面高效、合理利用，创造更好的经济效益和社会效益。