樊明輝 邢益銘
【摘 要】我國(guó)硼的需求量不斷增長(zhǎng),目前硼礦資源處于十分緊缺的局面。遼寧吉林南部地區(qū)是我國(guó)硼礦的主要產(chǎn)地,應(yīng)加強(qiáng)該地區(qū)的硼礦資源研究,綜合利用低品位硼礦,為我國(guó)硼化學(xué)工業(yè)提供新的資源。提高硼礦的綜合利用能力,做到資源可持續(xù)發(fā)展,緩解當(dāng)前硼需求緊張的局面。
【關(guān)鍵詞】硼礦;遼吉地區(qū);資源綜合利用;可持續(xù)
一、遼吉地區(qū)硼礦資源特征
遼東-吉林南部地區(qū)是我國(guó)最主要的硼礦資源產(chǎn)地,目前該地區(qū)的硼礦產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)硼礦生產(chǎn)的90%以上,年產(chǎn)硼產(chǎn)品130余萬(wàn)噸。遼東地區(qū)硼礦床分布在遼寧省東部大石橋市、鳳城市、寬甸縣,向東延至吉林省南部呈W-E,NE向帶狀分布。東西延長(zhǎng)300 余km,南北寬100km,簡(jiǎn)稱遼吉硼礦帶?,F(xiàn)查明有特大型硼鐵礦床 1 處,大、中、小型硼鎂石(包括硼鎂鐵礦床)礦床16處,硼礦點(diǎn)17處。遼東-吉南地區(qū)已發(fā)現(xiàn)100多個(gè)硼礦床(點(diǎn))。
遼吉地區(qū)分布地層為遼河群地層,其中里爾峪組為含硼巖組,分布自遼東延至吉南呈東西向狹長(zhǎng)地帶,主要巖性為淺粒巖、鈉長(zhǎng)淺粒巖、磁鐵淺粒巖、電氣變粒巖、黑云變粒巖,夾斜長(zhǎng)角閃巖及含硼蛇紋石化鎂質(zhì)大理巖(或蛇紋石化鎂橄欖巖);下部發(fā)育角閃石條痕狀混合巖。條痕狀混合巖、黑云變粒巖及鎂質(zhì)大理巖、淺粒巖構(gòu)成了具有獨(dú)特性質(zhì)的含硼建造。
遼寧吉林地區(qū)的硼礦與花崗巖關(guān)系密切,被稱為“遼吉花崗巖”,地質(zhì)地球化學(xué)和年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)“遼吉花崗巖”共有兩期,分別是條痕狀鉀長(zhǎng)-二長(zhǎng)花崗巖和的斜長(zhǎng)花崗巖、斑狀花崗巖和角閃輝石正長(zhǎng)巖等。這兩期“遼吉花崗巖”均為后期侵入含硼巖系之中,并非含硼巖系基底。本區(qū)硼礦床的形成時(shí)代為古元古代,通過(guò)系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)研究表明遼吉硼礦帶地球動(dòng)力學(xué)演化經(jīng)歷了(1)鞍山旋回-南北兩個(gè)太古宙陸塊分別形成;(2)遼河旋回-遼吉洋的演化封閉;(3)燕遼-海西旋回-板內(nèi)演化;(4)印支-燕山旋回-構(gòu)造-巖漿活化四個(gè)階段。
遼吉地區(qū)的硼礦床中的硼礦體,普遍認(rèn)為與電英巖具有密切的聯(lián)系,硼礦體與電英巖同為熱水噴流沉積產(chǎn)物,該類(lèi)礦床為熱水噴流沉積硼礦床,而且該地區(qū)硼礦床遭受了后期熱液的改造作用。 通過(guò)對(duì)硼礦石B、C、O、S同位素研究結(jié)果表明硼礦物和電英巖中電氣石的硼來(lái)自洋中脊;礦石中的碳與火山活動(dòng)關(guān)系密切,氧來(lái)自深源巖漿,硫則部分來(lái)自古海洋,部分來(lái)自火山噴氣。另有一些硼礦為接觸交代鎂質(zhì)矽卡巖多金屬礦床。主要有用元素為鐵、硼、鈾、鎂, 其儲(chǔ)量均達(dá)大型規(guī)模。礦石物質(zhì)成分復(fù)雜, 已發(fā)現(xiàn)的礦物有60多種。礦床中主要有用礦物為磁鐵礦、硼鎂石、晶質(zhì)鈾礦、硼鎂鐵礦,其次有磁黃鐵礦、黃鐵礦等; 主要脈石礦物是蛇紋石,少量的石英、白云石、方解石、長(zhǎng)石、云母等,如遼寧鳳城的硼鐵礦礦床。
二、遼吉地區(qū)硼礦資源開(kāi)發(fā)存在問(wèn)題及原因分析
遼吉硼礦資源集中在遼東地區(qū),特別是在硼礦產(chǎn)資源集中的大石橋市、鳳城市及寬甸縣,硼礦資源產(chǎn)業(yè)為地區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。2009年遼寧省礦產(chǎn)資源統(tǒng)計(jì)年鑒顯示,易加工硼礦保有儲(chǔ)量尚不夠現(xiàn)有硼礦產(chǎn)業(yè)利用10年,據(jù)統(tǒng)計(jì)遼東地區(qū)現(xiàn)有的硼保有儲(chǔ)量約為200萬(wàn)噸,已不能滿足市場(chǎng)需求,一些礦山因資源枯竭已閉坑,許多硼礦加工企業(yè)因無(wú)礦源已停產(chǎn),目前可供開(kāi)采的后備基地嚴(yán)重缺乏,新的礦產(chǎn)地寥寥無(wú)幾,資源形勢(shì)日益嚴(yán)峻。長(zhǎng)期以來(lái)作為遼寧省的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源的硼礦現(xiàn)在已面臨嚴(yán)重危機(jī)。對(duì)遼東硼礦床礦體賦存特征進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)勘查遠(yuǎn)景區(qū),查明新的具有工業(yè)價(jià)值的硼礦產(chǎn)地,對(duì)遼寧省特有優(yōu)勢(shì)礦種產(chǎn)業(yè)及地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
分析造成各種困難的原因,主要有以下幾點(diǎn):
遼吉地區(qū)硼礦資源存在“大而不強(qiáng)”的窘境,較易開(kāi)發(fā)利用的硼鎂石礦儲(chǔ)量很低,而且絕大多數(shù)硼礦資源品位低、礦點(diǎn)分散、礦種復(fù)雜。由于硼鎂礦石資源不足, 我國(guó)許多硼化工企業(yè)不得不使用B2O3 品位小于10%的礦石進(jìn)行生產(chǎn), 造成消耗大幅度上升、成本增加、污染嚴(yán)重等一系列問(wèn)題。
低品位硼鐵礦利用困難:低品位的硼礦主要指的是“硼鎂石—磁鐵礦型”和“硼鎂鐵礦—磁鐵礦型”兩種礦床類(lèi)型,鐵礦石結(jié)構(gòu)微細(xì),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,硼鐵緊密共生,結(jié)構(gòu)致密,難磨難選,常規(guī)分離方法困難。在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中,存在硼鐵分離困難、資料浪費(fèi)嚴(yán)重、綜合利用率低、污染環(huán)境、精細(xì)硼化工產(chǎn)品水平低等困難。
因此現(xiàn)階段開(kāi)發(fā)和利用復(fù)雜的硼礦資源已成為當(dāng)務(wù)之急。
三、建議
遼吉的貧礦硼資源十分豐富, 針對(duì)硼鐵礦,僅遼東地區(qū)硼鐵礦儲(chǔ)量就達(dá)2.8億噸,無(wú)論是硼還是鐵的儲(chǔ)量都屬于大型礦山, 它的開(kāi)發(fā)成功將是我國(guó)硼工業(yè)的資源基礎(chǔ)。因此必須提高技術(shù),擴(kuò)大可用可采硼礦范圍。結(jié)合目前的情況,擬對(duì)振興遼吉硼工業(yè)提出如下建議。
(一)加速完善新資源鐵硼礦工業(yè)性試驗(yàn)的進(jìn)程。目前, 對(duì)硼鐵礦的研究主要有以下幾個(gè)方面, 即濕法分離、火法分離、作燒結(jié)礦添加劑和制備Fe、 Si、B母合金等。
(二)參照鋼鐵行業(yè)提質(zhì)降雜的經(jīng)驗(yàn), 高品位的硼精礦會(huì)大大降低硼的浸出成本。建議研究可以同時(shí)獲得高品位硼精礦和鐵精礦的選別工藝。
(三)目前的選礦流程獲得的鐵精礦中硫的含量偏高, 即使經(jīng)過(guò)燒結(jié), 對(duì)煉鐵也有不利影響。同時(shí),硼精礦中的雜質(zhì)含量過(guò)高, 會(huì)對(duì)硼的浸出產(chǎn)生許多影響, 不但降低硼的回收率, 而且還影響硼制品質(zhì)量。因此在硼精礦和鐵精礦品位提高的同時(shí), 也要考慮降低硼精礦和鐵精礦中雜質(zhì)的含量。
(四)在遼吉地區(qū)的硼礦中很多礦床主要的脈石礦物是蛇紋石。蛇紋石是一種含鎂硅酸鹽礦物, 具有耐熱、抗腐蝕、耐磨、隔熱、隔音等特性, 主要用作化肥配料、冶煉熔劑、耐火材料、建筑材料、濾料等。因此開(kāi)發(fā)該礦床新的選礦分離工藝必須考慮資源的綜合利用。
(五)對(duì)于硼礦資源量很富但開(kāi)采困難的硼鐵礦,因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 共生礦物多, 常規(guī)分離方法困難。若提高技術(shù),加以應(yīng)用,前景可觀。主要可采用以下方法:對(duì)于遼寧鳳城嵌布粒度細(xì)、共生關(guān)系復(fù)雜的含鈾硼鐵礦, 采用磁選-重選-重力分級(jí)流程可獲得鐵精礦、鈾精礦、硼精礦和硼鎂鐵精礦, 通過(guò)提高磨礦細(xì)度進(jìn)而提高鐵精礦和硼精礦品位, 降低鐵精礦中硼、鈾的含量。
(六)在礦石提煉過(guò)程中,高爐冶煉含硼鐵精礦是可能的。在CaO-SiO2-B2O3-MgO-Al2O3 渣系中, 通過(guò)B2O3助熔劑的作用抵消了高鎂渣的難熔性,降低了爐渣的粘度和熔化溫度。硼鎂鐵礦作為球團(tuán)或燒結(jié)礦添加材料時(shí),可以提高球團(tuán)礦或燒結(jié)礦的質(zhì)量,降低培燒溫度、提高強(qiáng)度、減少粉化率、節(jié)能環(huán)保。
(七)硼精礦采用碳?jí)A法提硼, 可克服母液中鈾的累積問(wèn)題, 而實(shí)現(xiàn)硼、鈾分離。采用硝基腐植酸浸出硼精礦既能抑制鈾的浸出, 又能制取硝基腐植酸鎂肥料, 綜合利用礦石中的鎂, 提高了該礦綜合利用的程度。另外,采用氫氣流態(tài)化還原-晶體長(zhǎng)大-碳?jí)A法處理硼鎂鐵精礦, 可達(dá)到綜合回收鐵、硼、鈾的目的。
四、結(jié)論
遼吉地區(qū)的硼礦開(kāi)采存在一定弊端,易開(kāi)采利用的硼鎂礦已經(jīng)基本殆盡,低品位的硼礦利用率地下。必須加強(qiáng)硼礦資源勘查, 找到更多的硼礦資源。同時(shí)盡快開(kāi)發(fā)遼吉地區(qū)地區(qū)的硼鐵礦等低品位硼礦資源,遼吉地區(qū)硼鐵礦的開(kāi)發(fā)與否, 對(duì)未來(lái)我國(guó)硼礦的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。另外要全面回收利用礦石中的鐵、硼、鎂、鈾等有價(jià)組分創(chuàng)造出顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。發(fā)揮自身資源的優(yōu)勢(shì),充分利用遼吉地區(qū)硼礦資源的特點(diǎn),做到硼礦資源的可持續(xù)發(fā)展。
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