硼矿概述
硼是一种典型的非金属元素。硼在自然界中只以化合物形式存在,但在地壳中分散状态的硼却分布广泛,而且是地表水、地下水、岩浆喷气、矿泉水和所有岩层的气液包裹体中所具有的元素。
硼也是非常分散的、典型的亲石元素,广泛分布于各种成因、不同类型的岩石中。
硼矿物几乎在地质旋回的所有阶段都可以形成,从岩浆作用到表生作用,在内生条件和外生条件下均可以形成工业富集。
硼矿是一种用途广泛的化工原料矿物。它主要用于生产硼砂和硼酸以及元素硼。硼在玻璃、冶金、医药、搪瓷、油漆、日用化工、农业以及国防尖端工业等部门都是不可缺少的。因此,硼资源的开发、利用,对于现代工业的发展,具有越来越重要的作用。(化学元素符号B)
全球分布情况
据美国地质调查局(USGS)2015年发布的数据显示,全球硼储量约为2.1亿吨。资源分布很集中,主要分布在土耳其、美国、俄罗斯、智利、中国、阿根廷、玻利维亚、秘鲁等国。 全球硼资源储量保持稳定增长,但储量优势仍集中在少数国家。2021年,全球硼资源分布格局呈现出一定的特点。土耳其、美国、俄罗斯是全球硼资源的主要储藏国,其硼氧化物储量共计约13.4×108吨。其中,土耳其以12×108吨的储量位居榜首,相比2011年大幅增长了19倍,显示出其在全球硼资源中的显著优势。与此同时,美国、俄罗斯、智利等资源国,包括我国,虽然储量接近,但近10年来各国硼储量规模变化相对较小。由于土耳其储量规模的剧烈变化,使得这些资源国的资源占比相对降低。
尽管与2011年相比,产量规模有所下滑,但土耳其等少数国家仍稳居主导地位。阿根廷、秘鲁、俄罗斯等原主产国产量优势大幅减弱,已跌至产量排名末尾。土耳其产量领先,智利、中国等国产量显著增长。中国、玻利维亚等传统主产国产量则呈现上升趋势,紧随土耳其之后,位列第二梯队。德国在2019年成为新进主产国,产量处于主产国中下游水平。
亚洲地区硼资源
亚洲地区硼资源主要分布在土耳其、中国、伊朗、哈萨克斯坦及俄罗斯(亚洲部分)地区。其中土耳其储量居世界首位,占世界储量的28.57%,且品位高、质量优,其硼矿集中分布于西北部小亚细亚半岛的安纳托利亚高原地区的屈塔希亚省、巴勒克希尔省和布尔萨省,矿床类型主要系新近纪火山沉积型,且发育于浅水湖相中,代表矿床有埃梅特(Emet)、凯斯特莱克(Kesteiek)、克卡(Kirka)、比加第奇(Bigadic)等,硼矿类型有天然硼砂、硬硼钙石和钠硼解石等3种,矿石中B2O3的平均品位高者可达37%-42%,低者为26%-27%。其中,克卡主要产天然硼砂矿,比加第奇产钠硼解石,凯斯特莱克、埃梅特与比加第奇埋藏大量硬硼钙石。埃梅特硼矿硬硼钙石含砷较高,常用于生产硼酸,而比加第奇、凯斯特莱克和穆斯塔法凯穆尔帕萨(Mustafakemalpasa)等含砷较低,多被用于无碱玻璃纤维的原料。土耳其是世界硼主要生产国。
俄罗斯的硼矿资源也很丰富,储量仅次于土耳其,占世界储量的19.05%,储量集中分布在雅库特南部,印迭尔、乌拉尔、高加索、小亚细亚及太平洋沿岸,矿床类型为镁矽卡岩和钙矽卡岩。塔约扎诺耶地区,硼资源为太古代铁硼矿床,主要矿物是硼镁铁矿,矿石含硼(B2O3)达34%;印迭尔湖卤水平均含硼(B2O3)23%,也是俄罗斯硼矿的一种重要来源。此外,俄罗斯的马库油田中含有硼。
哈萨克斯坦硼资源分布在黑海北岸的因德尔坦城(Inderborskij)地区,矿石类型以硼镁石、水方硼石为主。塞尔维亚硼资源主要为南部皮斯勘加(Piskanja)矿床。
我国硼资源和世界范围内硼矿资源的分布特点相似,分布也很不平衡。我国硼矿资源90% 集中分布在东北和西南地区的辽、吉、青、藏四省区; 其余不足10%的储量零星分布在天津、黑龙江、内蒙古、江苏、浙江、湖北、湖南、广西、四川、新疆等省(区)。我国硼矿储量虽然不小,但绝大多数硼矿石的品位较低,B2O3含量低于12%的矿石约占全国硼矿保有储量的90.74%。我国硼矿的主要品种是硼镁石、硼镁铁和硼镁石-硼镁铁三种类型。详细内容请参见中国硼资源分布及硼矿资源特点。
北美地区硼资源
美国是世界最大硼产品生产国和出口国之一,资源主要分布于加州南部,硼矿以加利福尼亚的克尔麦基最为著名。此外,还分布在死谷地区(位于加利福尼亚州与内华达州交界处),克拉茂(Kramer),内华达克拉克地区以及加利福尼亚州西尔斯湖和犹他州大盐湖;萨尔东海地区地下热水和帕拉多克斯地下的卤水中含硼量也很高。其中死谷和克拉茂(Kramer)两者矿床类型为近纪-新近纪火山沉积型固体硼矿,其含硼矿物主要为硼砂和四水硼砂,钠硼解石和硬硼钙石次之,矿石中B2O3品位达25%;西尔斯湖矿床类型属于第四纪盐湖型,与我国青藏地区盐湖硼矿类似,其卤水B2O3品位1.0%-1.2%。
美国硼产品主要为精制工业用硼酸盐和特种硼酸盐制品,截止2010年底,美国加利福尼亚的博伦(Boron)硼矿山探明储量约1440万吨,概略储量为960万吨。
拉美地区硼资源
拉美地区硼矿资源主要分布在沿南美安第斯山脉形成的一个矿带上,主要产自阿根廷、智利、秘鲁和玻利维亚等国的现代盐湖中,时代为第四纪及古近纪、新近纪,已知矿床有40余个,但矿床规模小,品位(B2O3)平均达20%,这些矿床是小型群状或锥状矿体,含硼矿物主要为钠硼矿解石和硼砂。
阿根廷硼资源主要位于胡胡伊省(Jujuy)的萨拉尔克哈瑞(Cauchari)和贾比罗(Diabillo)干盐湖,萨尔塔省的廷卡拉尤(Tinealayu)、西杰斯(Sijes)与坎波圭亚诺(Campo Quijano)。阿根廷萨尔塔省的廷克拉荣是世界较大的硼矿床之一。阿根廷硼加工企业主要有阿根廷硼砂公司(Borax Argentina S.A.)、圣丽塔矿物公司(Minera Santa Rita S.R.L)、阿根廷普罗西萨多拉硼砂公司(Procesadora de Borates Argentinos)与乌莱克斯(Ulex)公司等。
智利硼矿产品位于其东北部,是世界最大的硼钠钙石产地之一,产能主要来自安托法加斯塔(Antofagasta)的阿斯科特坦(Salar de Ascotan)盐湖。矿石类型以斜硼钠钙石为主。此外,在阿塔卡沙漠地下卤水中也含有硼。吉米卡硼砂公司(Quinica e Industrial del Borax Ltda, 简称Quiborax)是智利最大硼生产公司。
玻利维亚与智利类似,均为现代干盐湖中的伴生硼,分别系阿塔卡马干盐湖卤水钾盐和乌尤尼盐湖(Salar de Uyuni)锂盐中伴生硼。玻利维亚硼资源矿石类型以斜硼钠钙石为主,约有储量(B2O3)400万吨,约有矿石量1200万吨,B2O3品位约30%,主要位于玻托西省乌尤尼盐湖(Salar de Uyuni)。
秘鲁的硼矿多产于安第斯高原的火山地区阿雷基帕省(arequipa),矿床赋存在湖床中,以斜硼钠钙石为主,储量约有400万吨(B2O3),硼资源大多位于安第斯高原的火山地区雷基帕省(Arequipa),其因卡伯尔公司年生产硼酸25万吨。秘鲁硼资源大多位阿雷基帕省(Arequipa)。
国外硼矿资源除上述国家和地区外,在印巴可会米尔地区也有分布,但储量不一。此外,意大利托斯卡港岛文钱中含有硼B2O3 0.1-0.7%,曾一度为世界提供过硼产品。德国斯塔斯福特钾盐矿中的光卤石带伴生有硼,德国在生产钾盐时回收硼产品。
国内分布情况
我国的硼资源储量在近10年间保持稳定,但资源优势并不明显。2021年,全国硼矿(B2O3)储量为1119.29×104吨,主要分布在青海、辽宁和西藏等省份。其中,青海省储量占比最高,达到65%;辽宁省和西藏自治区分别占比29.4%和2.77%,三省储量合计占全国近97%。然而,我国在硼矿找矿方面尚未取得突破性进展,资源量稳定在8000×104吨B2O3左右,增长缓慢。此外,我国硼矿石质量也不尽如人意,B2O3含量低于12%的硼矿石占全部储量的比例高达90%以上。中国硼资源丰富但质量不佳,优质资源不足,进口依赖明显。
中国主要拥有沉积变质型硼矿,其中吉林和辽宁两省的储量最为丰富。经过数十年的开采,二台子硼矿已枯竭,而吉林高台沟硼矿也已接近尾声。尽管如此,中国仍拥有如辽宁翁泉沟和杨木杆子等重要的硼矿可供进一步开发。值得注意的是,位于辽宁省东部的宽甸满族自治县拥有丰富的硼矿石资源,其储量在全国占比超过40%,产量更是高达60%以上。此外,该县还拥有其他57种已探明的矿产资源,储量多达8亿多吨。宽甸县拥有丰富矿产资源,硼矿储量超全国40%,对镁肥市场潜力巨大。同时,我国有0.67x108hm2的土壤需要施镁,若按每亩施用硫酸镁8.4kg计算,每年将需要8.44x106t硫酸镁,这无疑为镁肥市场带来了巨大的潜力。
此外, 青海和西藏的现代盐湖沉积型硼矿具有重要的科研价值。自1960年前后,中国科学院、地质部和化工部等多家单位对西藏班戈湖、青海大柴旦湖等地的硼矿进行了详细的地质调查。这些调查不仅发现了新型硼矿,还推动了相关领域的研究进展。值得一提的是,谢先德、曲一华等科学家对大柴旦、雅沙图硼矿物的研究中,新发现了章氏硼镁石、三方硼镁石和水炭硼石等新矿物。目前,青海和西藏的硼矿资源合计占全国的49%,成为待开发的宝贵资源。
除了吉林、辽宁,青海和西藏等地的硼矿也具有重要储量。四川邓关井、宣汉川25号井等地下的卤水硼矿以及湖北江汉潜江凹陷的地下含钾、硼卤水矿,也已探明占有一定的硼储量。这些地区不仅具有潜在的硼矿开发价值, 是综合开发多种化工原料的关键区域。同时, 江苏六合冶山、湖南常宁七里坪等地也发现了硅卡岩型硼矿,虽然规模较小,但也是全国硼资源的重要组成部分。