硼泥综合利用现状与发展
大连理工大学材料化工系 宁桂玲 颜峰 鹿晓斌
我国硼矿资源品位较低、组成复杂，在硼化工生产中会产生大量的硼泥，通常生产1t硼砂大约要排出4～5t
硼泥。至2006年底，我国主要硼化工省份辽宁的硼泥存量达到1700万t左右，且以每年约130万t的速度增加。
硼泥的堆放不仅占用耕地、污染环境，而且是一种资源浪费。尽管有多种硼泥综合利用技术进入开发或产业化阶段，
但现有的硼泥消耗量远远小于排放量，并且其经济价值没有更好地体现出来。因此硼泥科学利用研究仍是一项迫切
而艰巨的任务，有必要研究开发和完善硼泥资源化技术。
一、研究现状
早在20世纪80年代，硼泥的综合利用就受到一些研发部门的高度重视，发展至今具有较好前景的产品或技术
主要包括以下几个方面：
作为耐火材料的主要原料 研究认为，硼泥的主要化学成分为SiO2和MgO，高温煅烧后与镁橄榄石质耐火材料
成分相似，有可能成为特殊用途耐火材料。
作为Mg(OH)2或轻质MgO的原料 硼泥中含有约40%左右的MgO，人们试图将其作为提取Mg(OH)2或MgO的原料,
可用盐酸或硫酸分解硼泥，再经净化等工艺脱除杂质，然后加入氨水或其他沉淀剂获得Mg(OH)2或MgCO3，经煅烧
可得到MgO。
作为烧结球团剂及锰硅合金冶炼中的熔剂 国内许多烧结球团工作者正在探讨将硼泥用作铁精矿烧结球团添加
剂。宜化钢铁公司的试验表明,烧结料配加2%～3%的硼泥能够提高烧结强度,降低含粉率,减少槽下返矿,使高炉冶炼
得到强化；同时有利于高炉脱硫,提高生铁的一级品率。此外，因为硼泥有较高含量的MgO和SiO2，还含有Na2O、
B2O3及稀土氧化物等,可作为生产锰硅合金的熔剂。在某些情况下，可比白云石提高锰回收率5%以上，提高硅利用
率10%以上,电耗降低1790kWh/t。但是该技术尚未见工业化，可能的原因是：硼泥组成不恒定，难以控制工艺参数；
硼泥中有效成分不高，加入到冶炼炉中降低了铁精矿等品位。
用于污水处理剂 硼泥中含有大量的碱性物质,可以用来中和硫酸、磷肥、氟硅酸等厂矿排泄的酸性物质。另外，
由于硼泥溶于水后具有胶体性质,因此还可用来吸附有机物、沉淀砷、氟、重金属离子等。主要研究包括：用硼泥与
硫酸铝、聚合铝、硫酸铁等组合使用，处理含乳化油废水，能提高除油率；用硼泥处理电镀废水，能除去电镀废水
中所含铬(VI)，同时沉淀其他共存重金属离子；还可处理豆制品废水和印染废水等。
用作其他材料的原料 因为硼泥中含有微量重金属离子，有利于紫外线吸收,可起到一定的耐老化作用。因此有
可能制成橡胶填充剂组分，也可用作PVC 的填充材料；硼泥还可用来制备微晶玻璃,其硬度可达莫氏7～9度,用于
化工、日用轻工业中耐磨、耐酸腐蚀玻璃制品和建筑装饰玻璃。
二、产业化情况
目前，在产业化上得到成功推广或正在规模放大的硼泥综合利用技术主要体现在3个方面。
1．在建筑材料上的应用
建筑材料是目前硼泥用量最大、最成功的应用领域，已产业化的几种技术产品包括：①作为免烧砖的主要原料，
硼泥在免烧砖中的含量可达30%～50%以上，该技术产品在营口某私营企业已投入批量生产，且市场和利润空间高于
传统烧结砖，并产生显著的社会效益；②作为烧结法制备耐火保温板的主要原料，或用作粘土砖瓦的强化料，加入
量约30%，所制砖瓦的抗压、抗折、吸水率、石灰爆裂、抗冻等指标均可达到国家标准。另外，对于某些特定组成
的硼泥，因为特性与建筑砂浆类似，已用于建筑物的砌筑砂浆和抹灰砂浆。
2．在农业上的应用
硼泥中含有的镁、硼等元素是农作物需要的中量和微量营养元素,可提高作物的抗病抗寒能力,促进植物内硅和
酶的活性。目前一些化肥生产单位通过向硼泥中加入一定量的稀硫酸或稀硝酸,使其发生中和反应,将反应的pH 值
控制在6～7 ,再将反应后的硼泥进行粉碎、风干,即可获得富含硫酸镁或硝酸镁的硼镁肥。并且根据作物需要将其
与钾、磷等元素按一定比例混合、反应，还可得到水稻或水果等植物生长专用肥，用于出口或某些作物专用底肥。
3．在化工原料上的应用
从硼泥中提取轻质碳酸镁 (碱式碳酸镁) 的技术已经成熟。轻质碳酸镁是一种优良的防火、保温材料,在医药、
电影胶片以及油墨生产中有广泛应用。目前我国生产轻质碳酸镁的工艺有苦卤法和碳化法两种。采用硼泥- 碳酸法
技术生产轻质碳酸镁具有工艺简单、成本低等特点，不仅节约资源，同时还解决了硼泥污染问题，发展前景广阔。
但是目前该项技术尚存在不完善之处，有待于进一步优化或实现集成化。
目前辽宁地区具有产业化条件或已实现产业化的项目有辽宁辽科东达化工有限公司的相转移法硼泥生产轻质碳
酸镁/氧化镁，丹东鑫阳矿业有限公司的硼泥生产硼镁肥，丹东朋美资源研发有限公司的硼泥生产复合肥，营口广大
实业公司的氨法硼泥生产轻质碳酸镁、氧化镁及残泥制砖，开原宏大化工材料厂的硼泥生产炼钢填加剂等。
三、硼泥的基本组成与特性
硼泥的开发利用研究已有几十年历史，但真正投入生产或具备产业化条件的技术并不多，这是因为硼泥的应用
取决于硼泥本身的组成及特性。尽管有各种各样的技术报道，但往往小试结果与实际情况偏离较远，使有些技术难
以实现产业化。为了更好地定位硼泥开发利用的方向，避免盲目性，这里有必要简要给出硼泥的组成与特性。
根据硼矿来源和提取工艺的不同，硼泥在组成上有很大区别，表1和表2是以辽宁硼矿为原料采用碳碱法和一
步酸法制取硼砂、硼酸后排放的硼泥组成范围。可以看出，硼泥的主要成分是氧化镁和氧化硅，另外还含有少量硼、
钙和过渡金属氧化物等。
表1 辽宁省各地区碳碱法硼砂生产中副产硼泥的化学组成 (干基,％)
地区 SiO2 MgO CaO R2O3 Na2O B2O3 其他
凤城 29.8 56.2 3.80 5.1 0.1 4.5 1.2
大石桥 26.5 51.5 1.26 13.4 0.3 3.5 3.9
宽甸 8.5 70.1 7.9 5.6 1.3 4.8 1.4
表2 一步法硼酸形成硼泥的化学组分 ％
组分 B2O3 MgO CaO Fe2O3 SiO2 烧失率
含量 0.8～1.5 16～20 0.15～0.25 2.5～3.5 余量 20～40
因为制备工艺所决定，碳碱法工艺中硼泥呈碱性,一般pH 值为8～10；同时因为其中含有铁、锰等过渡金属或
重金属氧化物等杂质，使硼泥显示红棕或黑棕色；硼泥的另一特点是颗粒较细,一般硼泥的粒度在100目以上，若作
为玻璃料无需研磨。
四、硼泥深加工的可取途径分析
根据硼泥的组成特点及表现出的特性，一般认为，若直接将硼泥作为原料使用，通常适合于对纯度和组成含量
要求不高的场合，如在建筑材料和肥料等方面的应用。从硼泥组成及材料相关性比较发现，硼泥的利用还有很大的
产业化空间和潜力。
硼泥在建筑材料上的潜力可通过硼泥组成分析及与建筑玻璃、水泥和烧结砖对比显示出来。对比发现，硼泥脱
镁后镁渣的组成与玻璃或砖的成分比较接近，通过适当补充相应成分便可以达到建材材料的要求。另一方面，硼泥
中含有较高含量的硅，可将硼泥与一定量含钾无机盐反应得到含硼、镁、钾和硅的水稻专用肥。水稻属于喜硅性作
物，近几年日本从中国进口大量硅酸钾肥料，用于水稻专用肥。
硼泥的科学利用不仅需要化工知识，更需要材料相关的技术。大连理工大学多年来一直从事无机纳米材料、高
纯无机化学品和有机-无机纳米杂化材料研究。在此基础上，以硼泥为主要原料，通过无机分离纯化技术、纳米原位
聚合技术和无机催化发泡技术等已实现联产氢氧化镁及无机泡沫保温材料的集成化技术、无机发泡烧结砖技术、泡
沫玻璃锦砖和保温隔音泡沫玻璃制备技术等。
五、结论
目前，国内对硼泥综合利用的探讨取得了许多科研成果,但要彻底解决硼泥的污染问题，并将硼泥加工成具有应
用价值的高新技术产品或材料，最可取、最科学的途径是开发建筑材料、农业专用肥料或能形成集成化技术的含镁
化合物-建筑材料联产技术等，这是因为这些产品技术对硼泥需求量大、对原料组成要求不苛刻，并且产品市场空间
和前景广阔。当然还可开发其他硼泥基新产品，但技术产品研发应充分考虑硼泥组成波动所带来的影响。