来源：中国硼网

钱洪伟，薛向欣，刘 然，杨 合

(东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004)

摘要：对硼泥资源化利用的必要性进行了初步分析，侧重介绍了硼泥在耐火材料、化工产品、冶金辅料、废水处理混凝剂等几个领域资源化利用{zx1}研究进展。并指出进一步开展硼资源化利用技术产业化研究的重要性，这对于发展硼泥减量化、再利用、再循环的“静脉”产业链具有一定程度的现实意义。

关键词：硼泥；资源利用；环境管理

中图分类号：TD985   文献标识码：A   文章编号：1008-7524(2007)09-0033-04

1 硼泥资源化利用的必要性

硼泥是利用硼镁矿生产硼砂后排出的废料，通常每生产1t硼砂，大约排出4～5t硼泥，一个年产量为5000t硼砂的工厂，的年排出量约为25000t^[1]。硼泥已成为数量巨大的二次资源，若不充分利用，不仅是一种浪费，而且大量堆积的硼泥，占用耕地，污染环境。因此很有必要研究开发硼泥资源化技术，开发高附加值产品。在广大科技人员的共同努力下，已有一些硼泥资源化技术具备了走出实验室，迈向产业化的可行性条件。下面从制备耐火材料、化工产品、冶金辅料、废水处理混凝剂等几个方面对硼泥的资源化利用做一总结评价，希望能对行业发展循环经济起到一定的借鉴作用。

2 制耐火材料

硼泥主要化学成分为SiO₂和MgO，耐火度1750℃。高温煅烧后的硼泥的主要矿物组成为橄榄石、方镁石及少量的铁酸镁。硼泥的化学成分与镁橄榄石质耐火材料的成分相似^[2]。

利用硼泥制耐火材料的主要原料为硼泥和镁砂，硼泥只要烘干、碾细过筛即可。镁砂分两步加入。先在硼泥中加入一部分镁砂，这一部分镁砂的量经过计算要保证煅烧后的料充分生成镁橄榄石，并有一定的方镁石相存在。预煅烧后经过破粉碎，再加入另一部分镁砂，这一部分镁砂起强化基质的作用，然后成型、烧成。两次加入镁砂的总质量含量不超过35%。

3制镁系列化工产品

3.1 从硼泥中提取轻质碳酸镁

轻质碳酸镁(碱式碳酸镁)^[3]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的应用。

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-碳酸法生产工艺简单^[4]，操作方便，设备投资较小，原料是工业“三废”，成本低、效益好。工艺流程见图1。

用此工艺生产，镁的总收率为65%，未转化氧化镁约占24%。

3.2从硼泥中提取轻质氧化镁

采用一定质量分数的硫酸溶液将硼泥中的镁浸取出来，再用添加辅助化学品的方法，将硫酸镁溶液中的杂质xx，以保证浸出液的纯度。随后再加入碳酸钠制取碳酸镁，过滤、洗涤、干燥后，送去煅烧，即得最终产品轻质氧化镁，同时副产芒硝^[5]。

3.3从硼泥中提取氢氧化镁

氢氧化镁是无机添加型阻燃剂，它不仅用于阻燃也用于消烟和减少材料燃烧成腐蚀性气体的生成量，不仅可以单独使用，也常与其他阻燃剂并用。硼泥制氢氧化镁工艺流程图见图2。

图2硼泥制氢氧化镁工艺流程图^[6]

采用此工艺可以成功地用硼泥制得氢氧化镁阻燃剂，其优化实验条件如下。分解条件：温度90℃左右，硫酸B硼泥=1.1：1(当量比)，时间3h；合成条件：温度50℃，氨/镁当量比1.5B1，时间2h；水热处理条件：温度1600℃，时间4h，陈放时间4h；表面处理条件：温度600℃，时间3h。

4污水处理

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，因此还可用来吸附沉淀砷、氟、重金属离子等。

4.1硼泥处理含油废水

含油废水来源广，危害大，破坏生态环境。目前处理含油废水的方法有生化法、活性炭吸附法等，但都存在占地大，工艺复杂，成本高的缺点。研究结果表明^[7]：用硼泥处理含乳化油废水时，将和硫酸铝、聚合铝、硫酸铁组合使用，加入适量盐酸，能加快硼泥的沉降速度，提高除油率。这主要是由于加酸后，出现了盐析破乳作用，从而增强了硼泥的除油效率。硼泥除油后的沉渣，经晾干、粉碎、焙烧至400℃，冷却后可再次用于处理含乳化油废水。研究结果表明，再生硼泥除油效果同活性硼泥相同，除油率在98%。

4.2硼泥处理电镀废水

电镀铬和铬酸钝化产生的含铬(VI)漂洗液是一种毒性较大的工业废水，对环境污染严重。经ICP-AES法测定硼泥的主要元素有Mg、Fe、Ca、Al等。根据氧化还原原理，在酸性条件下，废水中的铬(VI)经硫酸亚铁还原后，生成的Cr³⁺可采用硼泥沉淀絮凝的方法除去，同时可以沉淀其他共存重金属离子。用这种方法处理大连电镀厂废水，出水中铬及总铬等各项指标达到国家排放标准^[8]。研究证明，这是一种废弃物资源化的新技术，具有显著的经济效益和环境效益。

4.3 硼泥复合混凝剂处理废水

4.3.1硼泥复合混凝剂处理豆制品废水

豆制品废水是一种量大、面广的污染源。目前，国内外处理豆制品废水以生化法居多，但基建投资大，生化速度慢。针对这些问题，使用硼泥复合混凝剂来处理豆制品废水，具有成本低、沉降速度快、低温效果好等优点，有一定应用前景^[9]。

4.3.2硼泥复合混凝剂处理印染废水

印染废水脱色处理回用是当前工业废水治理中难度较大的课题之一。随着印染废水中化学成分的增加，可生化程度降低，处理难度增大。目前大都采用化学混凝法与生化法相结合的工艺处理印染工业废水^[10]。

利用硼泥固体废弃物与含氯化铝酸性废液在一定工艺条件下生产的高效镁、铝、铁复合混凝剂(BSCC-I)对水溶性染料水样及实际印染废水进行处理，{zj0}工艺条件为：投药量0.3～0.6g/L，PH 4.0～11.5、搅拌速度130～160r/min、搅拌时间1min、沉降时间4～6min、常温(15～30℃)。硼泥复合混凝剂具有成本低、投药量少、使用条件广泛、工艺简单、效率高等优点。

5硼泥在建筑方面的综合利用

5.1硼泥制造砖瓦

因为硼泥是硼石高温后粉碎成的尾矿渣，也可视为细砂石，可以做粘土砖瓦的强化料，从而增加其强度及可塑性。经多次实验得到硼泥制砖瓦的理想配比，即制砖时，硼泥加入量为30%左右，制瓦时为20%左右，其余为粘土。

5.2硼泥应用于混合砂浆

砂浆按用途主要分为砌筑砂浆和抹灰砂浆。研究表明硼泥混合砂浆的抗压、抗剪强度和弹性模量均高于白灰混合砂浆理论数值，证实了硼泥混合砂浆性能优于白灰混合砂浆。研究证明在砂浆中掺入硼泥不仅能增加硼泥混合砂浆的和易性和保水性，还具有一定的活性，是一种水硬性的掺合料^[11]。

5.3硼泥作为水泥填料

将硼泥做为掺和料加入普通水泥中，用其制成混凝土，对混凝土的各项性能测试发现，掺入硼泥的混凝土早期强度大幅度提高，达30%～40%之多，后期强度也能得到保证。

6硼泥在冶金上的综合利用

6.1硼泥作为烧结球团矿中的添加剂

利用硼泥作铁精矿烧结球团添加剂是硼泥资源利用的一条重要途径。近年来，国内许多烧结球团工作者进行了大量的试验研究，探讨将硼泥用作铁精矿烧结球团添加剂^[12]。大量试验表明，硼泥可提高烧结矿强度，降低自然风化和低温还原粉化率。宜化钢铁公司的烧结配加硼泥的试验表明，烧结料配加2%～3%硼泥能够提高烧结强度，降低含粉率，减少槽下返矿，高炉冶炼得到强化，产量提高^[13]。此外，加硼泥后烧结矿中MgO增加，加上硼的作用，有利于高炉脱硫，提高生铁的一级品率。

6.2硼泥在锰硅合金冶炼中作熔剂

硼泥中含有较高的MgO和SiO₂，并有改善炉渣流动性和加速还原反应的Na₂O和B₂O₃及稀土氧化物等，从其组成上分析，硼泥可以作为生产锰硅合金的熔剂。用硼泥作熔剂用于5MVA矿热炉冶炼FeMn₆₅Si₁₇合金，与白云石作熔剂比较，锰回收率提高5.02%，硅利用率提高10.45%，电耗降低1790kWh/t；用硼泥作熔剂用于1.8MVA矿热炉冶炼FeMn₆₀Si₁₄合金，与白云石和石灰作熔剂比较，锰回收率提高2.76%，硅利用率提高2.41%，电耗降低850kWh/t^[14]。可见，硼泥应用于锰硅合金冶炼能改善技术经济指标，降低生产成本，增加经济效益。

7硼泥在其他方面的综合利用

7.1利用硼泥生产橡胶填充剂

硼泥的主要成分与常用的橡胶填充料相同，含有的微量重金属离子填充在合成材料中有利于紫外线吸收，可以起到一定的耐老化作用。用硼泥制成的橡胶填充剂具有一定的补强作用，性能优于原填充剂CaCO₃，且保持了较好的物理机械性能，受到应用厂家的欢迎。同样，硼泥也可用作PVC的填充材料^[15]。

7.2硼泥在农业上的应用

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，促进植物内的硅和酶的活性。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之间，反应后的硼泥粉碎、风干，即可获得富含硫酸镁或硝酸镁和硼酸的硼镁肥[16]。将制得的硼镁磷肥应用于缺硼土壤，可以使喜硼作物产量明显提高。

7.3 硼泥用于制作微晶玻璃

东北大学钢铁冶金所以铁尾矿为主要原料，采用烧结法制备了微晶玻璃^[17]；另外以粉煤灰、硼泥及含钛废渣为主要原料，加入少量焦磷酸钠也可制得微晶玻璃，其硬度达莫氏7～9度，可在化工、日用轻工业中用作耐磨、耐酸腐蚀玻璃制品和建筑装饰玻璃^[18]。

8结论与展望

目前，国内外对硼泥综合利用的探讨取得了许多科研成果，但硼泥污染的现象仍然存在，这主要是各类硼泥综合利用技术较少应用于实际，工业化程度较低。要想解决硼泥污染，{zh0}的途径是减少硼泥的排放量，其次是开发附加值高的硼泥新产品，并尽快用于实际。在这个方面，中国科学院研发的硼泥综合利用项目^[19]以及辽宁科技学院等单位研究的相转移催化技术^[20]等突破了技术“瓶颈”，而且即将实现产业化，很具有典型性。因此应该对硼泥综合利用的现有技术进行推广，实现硼泥的资源化、无害化和产业化。

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