编者按：“钢铁工业协同创新关键共性技术丛书”由东北大学钢铁共性技术协同创新中心主任王国栋院士担任主编，业内多位院士担任顾问，联合钢铁行业各领域的权威专家、学者共同撰写，凝炼出涵盖整个钢铁制造全流程（选矿-冶炼-热轧-冷轧-产品-服务）的关键共性技术，包含国际原创性工艺思想和生产装备技术，可供钢铁企业及广大科技工作者了解新技术、应用新技术，帮助企业开阔视野、正确决策，促进钢铁行业高质量绿色发展。
硼铁矿选矿技术
硼矿是一种稀缺的战略性矿产资源，以其为原料生产的硼及硼化合物广泛应用于化工、冶金、玻璃、医药、国防、航空、航天及核工业等领域，是社会发展和国家安全的重要保障。我国硼矿资源丰富，截止2017年，我国查明资源储量（以B2O3计）3200万吨，占全球总储量的2.91%，居世界第五位。我国可利用的硼矿资源主要是辽东地区沉积变质型的硼镁石矿和硼铁矿，以及青藏高原现代盐湖型硼砂矿。目前，我国95%以上的硼产品是来自硼镁石矿，但该类矿石储量仅占全国总储量的6.64%，且经过60多年的开采利用，优质硼镁石资源已近枯竭；青藏高原现代盐湖型硼矿资源丰富，占全国总储量的33.14%，但受交通运输条件、加工技术水平等限制，开发利用率低，目前仅能生产B2O3品位≥24%的“富矿”，产量较小。然而，随着硼化工及下游产业的快速发展,硼资源需求量日益扩大,硼产品进口量不断增长，对外依存度逐年上升，如图1所示。尤其是最近五年，我国硼酸对外依存度超过50%、硼砂对外依存度高达80%以上，这将严重威胁我国硼资源的安全供给和硼化工的可持续发展。
辽宁凤城翁泉沟硼铁矿是我国特色硼矿资源，也是目前探明的唯一特大型、亚洲最大的硼铁矿床，主要包括东台子、业家沟和翁泉沟三个矿段，如图2所示。已累计探明资源储量2.8亿吨，含B2O3 2184万吨，占全国硼矿储量的58%，是我国未来硼化工的主要原料来源，伴生的铁、铀也具有很高的综合利用价值。但硼铁矿品位低、结构复杂、矿物共生关系密切，加工利用难度大。我国自1958年发现翁泉沟硼铁矿床以来，国内多家科研院所及高校针对硼铁矿的开发利用开展了大量研究工作，已取得重大进展。其中，研发的磁-重联合分选工艺先后在凤城市灯塔硼铁选矿厂、辽宁首钢硼铁有限责任公司及凤城化工集团有限公司获得了工业化应用，实现了硼、铁、铀资源的大规模生产，形成了完整的硼、铁、铀产业链，为国民经济建设和国防建设作出了重要贡献。
随着我国社会经济不断发展进步，硼铁矿资源的战略地位愈加重要。为高质量开发利用硼铁矿资源，对硼铁矿选矿开发利用过程进行全面梳理和系统总结是十分必要的。为此，东北大学通过收集、整理相关技术资料，编写出版了《硼铁矿选矿技术》一书。其中，第1章介绍了硼矿资源概况，主要包括硼的性质与用途、全球硼矿资源概况、中国硼矿资源概况及开发利用现状；第2章介绍了硼铁矿石的工艺矿物学特性，主要包括矿石的物质组成、结构与构造及主要组成矿物的产出特征与粒度分布，并探讨了合理的选矿工艺方案；第3章介绍了硼铁矿碎磨工艺与装备，主要包括选矿概念、常用矿石的破碎、筛分、磨矿与分级的流程与装备；第4章介绍了硼铁矿选矿工艺与装备，主要包括硼铁矿常用的磁选、重选及浮选工艺与装备；第5章介绍了硼铁矿选矿实践案例，主要包括硼铁矿的磁选-分级分选、单一磁选、磁选-浮选联合分选等工艺流程，并概述了辽宁首钢硼铁有限责任公司及凤城化工集团有限公司的工业化生产情况；第6章介绍了硼铁矿的浮选分离基础研究成果，主要包括矿物表面及晶体化学特性、纯矿物浮选试验、药剂与矿物表面作用及矿物颗粒间相互作用的机理分析，以期为硼铁矿中硼镁石的高效浮选回收提供理论基础；第7章展望了硼铁矿开发利用前景，介绍了硼铁矿综合利用开发现状及含硼铁精矿选择性还原硼铁分离新技术，并提出了硼铁矿开发与资源保护的合理建议。
我国硼矿资源经过60多年的开发，现已形成辽宁东部最重要的硼矿生产区域，吉林、西藏、青海等省（区）有小规模的资源开发生产企业。其中，硼砂矿与硼铁矿以露天开采为主，硼镁石矿以地下开采为主；除低品位硼铁矿外，其他类型硼矿石均没有选矿作业。为及时总结我国在硼铁矿选矿开发利用方面所取得的技术研究进展及其工业化应用成果，在钢铁共性技术协同创新中心及冶金工业出版社的支持和帮助下，东北大学成功撰写和出版了《硼铁矿选矿技术》专著。本书根据我国硼铁矿“以硼为主，综合利用”的开发利用原则进行撰写，着重论述了硼及其伴生元素铁、铀的选矿利用。目前工业生产上，一般采用“阶段磨矿-阶段磁选-旋流分选”的工艺流程处理硼铁矿，可获得富镁铁精矿和合格硼精矿产品。其中，富镁铁精矿可作为烧结矿的优质原料，烧结配加富镁铁精矿可提高烧结矿强度、降低粉化率，改善烧结矿粒度组成和还原性，同时对烧结矿TFe含量无明显影响；硼精矿经活化焙烧处理后，可作为碳碱法制取硼砂的优质原料。若硼铁矿中含铀，则在上述工艺流程的基础上增加一道 “摇床重选提铀”作业环节。晶质铀矿的重选回收与生产，可为我国核工业提供原料。
硼铁矿是我国的特色优势资源，富含硼、铁、镁和铀等多种有价元素，综合利用价值极高。目前，硼铁矿开发利用过程中“卡脖子”技术难题为富镁铁精矿中硼的提取与回收，攻克富镁铁精矿中硼的高效提取与经济回收难题不仅可以缓解我国硼化工矿物原料日趋紧张的局面，而且对促进我国钢铁工业持续发展具有十分重要的战略意义。基于硼铁矿开发利用“以硼为主”的基本原则，硼铁矿综合利用建议方案路线如图3所示。
《硼铁矿选矿技术》的出版填补了硼铁矿选矿分离利用技术资料空白，适用于高等学校硼铁矿等多金属共生矿资源选矿分离综合利用技术开发、基础理论研究和教学参考资料，也可用于有关矿山企业硼铁矿选矿实践、生产管理、项目建设和投资决策重要参考资料。本书适合从事硼铁矿选矿利用、硼化工等相关领域的技术研发人员、生产人员、技术管理及操作人员阅读，也可供大专院校矿物加工工程、化学工程等专业师生参考。相信本书的出版将受到硼铁矿选矿利用及其相关硼、铁、铀等行业工作者的欢迎，并将对提升我国乃至全球硼铁矿资源选矿分离科学研究和生产技术水平、指导相关行业高质量发展起到积极的促进和借鉴作用。
本文摘编自“钢铁工业协同创新关键共性技术丛书”之《硼铁矿选矿技术》（高鹏，余建文，李艳军，李治杭著.—北京：冶金工业出版社，2019.12）
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