从中国硼行业现状看产业结构调整的紧迫性

仲剑初，宁桂玲（1.大连理工大学化工学院，辽宁大连116024；2.辽宁省硼镁资源化工与新材料工程技术研究中心）

综述与专论

从中国硼行业现状看产业结构调整的紧迫性

仲剑初1，2，宁桂玲1，2
（1.大连理工大学化工学院，辽宁大连116024；2.辽宁省硼镁资源化工与新材料工程技术研究中心）

通过对国内外硼矿资源的分布及加工利用现状的分析，从资源、技术、规模、市场和创新等角度出发，剖析中国硼工业与国外硼工业的差距，探寻目前举步维艰困境产生的原因。在资源、技术、规模存在差距的情况下，指出中国硼工业应以创新为动力，结合国家重大战略需求进行产品结构调整和产业升级，才能使硼产业健康可持续发展。

硼工业；结构调整；技术创新

近年来，随着国外硼化学品的大量进口，中国的硼行业受到巨大冲击，中国的基础硼产品硼砂和硼酸的市场份额逐年下降，生产举步维艰。产生这种状况的原因是多方面的，既有资源品位低、生产技术落后和生产规模小的原因，也有经营理念和创新动力不足的因素。笔者从资源、技术、规模、市场和创新等角度出发，通过对中国硼行业现状的分析，找出差距，提出解决硼行业可持续发展的思路和方向。

1　国外硼资源分布及利用现状

1.1国外硼资源分布状况

世界上拥有硼资源的国家和地区不多，硼资源主要分布在土耳其、美国、俄罗斯、智利和中国等国家。从大地构造看，全球硼矿基本集中在环太平洋和地中海构造带内。根据矿物的起源和地质环境，可将含硼矿物分为三大类：1）与硅酸盐和铁氧化物等侵入岩有关的矽卡岩矿物；2）与海洋沉积有关的镁氧化物；3）与大陆沉积和火山活动有关的水合钠钙硼酸盐。其中前两类代表性矿物为硅硼钙石（datolite，俄罗斯）和纤维硼镁石（szaibelyite，中国），第三类代表性矿物包括硼砂（borax）、四水硼砂（kernite）、硬硼钙石（colemanite）和钠硼解石（ulexite），这类矿物主要分布在土耳其、南美和美国。据美国地质调查局（U.S.Geological Survey）2013年统计资料显示，目前世界硼矿储量约为1.7亿t（以B2O3计，下同），储量基础约为4.1亿t［1］。

土耳其是世界上硼资源储量最多的国家之一，其硼的储量约占世界硼储量的60%，硼酸盐矿藏主要分布在土耳其小亚细亚半岛的安纳托利亚高原的西部。土耳其主要的硼矿类型有天然硼砂（tincal）、硬硼钙石、钠硼解石和白硼钙石（priceite）。据土耳其Eti Maden公司介绍，土耳其几种矿石总储量为30亿t，矿石中B2O3的平均品位高达25%［2］。据美国地质调查局2013年统计资料介绍，土耳其硼资源储量为6 000万t，储量基础为1.5亿t［1］。

据美国地质调查局2013年统计资料显示，美国的硼资源储量为4 000万t，储量基础为8 000万t［1］。1856年在美国加州首次发现了硼酸盐矿，其后在20世纪的大半时间里加州一直占据着世界硼酸盐生产的主导地位。美国的硼矿主要集中在加利福尼亚南部，重要的矿床及产地为克拉茂（Kramer）、死谷（Death Valley）和西尔斯湖（Searles Lake）等，其中以克拉茂最著名［2］。克拉茂和死谷硼矿的形成与土耳其的硼矿床相似，均为晚第三纪构造火山活动期间在大陆盆地内沉积形成。克拉茂硼矿是仅次于土耳其柯卡（Kirka）矿的第二大硼酸钠矿，B2O3品位高达25%，主要硼矿物为硼砂和四水硼砂，其次为赋存于主矿层之上和之下的钠硼解石和硬硼钙石。

南美是世界上硼资源储量较多的地区之一，其硼矿主要分布在智利、阿根廷、玻利维亚和秘鲁等国，沿安第斯山脉形成一个矿带。在智利、阿根廷、玻利维亚和秘鲁4国交界处885 km长的地带上分布有40多个硼矿床，含硼矿物主要为钠硼解石和硼砂，平均品位在20%以上。智利的硼资源储量为3 500万t［1］，主要为钠硼解石矿，矿床分布在智利北部与玻利维亚和阿根廷交界处。较大的钠硼解石矿有苏里莱干盐湖（Salar de Surire）。苏里莱干盐湖的钠硼解石平均品位为25%，矿石储量高达10亿t［2］。

据美国地质调查局2013年统计资料显示，俄罗斯的B2O3储量为4 000万t，储量基础为1亿t，仅次于土耳其，与美国并列第二［1］。1946年在俄罗斯远东的滨海边疆区达利涅戈尔斯克（Dalnegorsk）发现了一个大型硅硼酸盐矿床。达利涅戈尔斯克的矿床为钙矽卡岩型，主要矿物包括硅硼钙石、硅灰石、石榴石、石英、方解石和钙铁辉石等，矿石中B2O3质量分数为6%～16%。该矿自1959年开始开采，是目前俄罗斯最大的商业硼矿物基地［2］。

1.2国外硼资源利用现状［2］

土耳其生产的硼化工产品主要是硼砂和硼酸。硼砂生产的原料为天然硼砂矿，通过物理方法可将天然硼砂富集到B2O3质量分数为32%和48%，因此加工成本较低，市场竞争力很强。目前，五水硼砂年产量达100万t，单套装置规模达到20万t/a以上。硼酸生产以高砷含量的硬硼钙石为原料，以硫酸为浸取分解剂。在90℃下，将硬硼钙石用硫酸浸取，浸取后的料浆过滤分离后，母液中主要含硼酸，采用真空蒸发结晶器结晶获得硼酸。硼酸年产量为35万t，单套装置规模达到12万t/a以上。

美国硼砂集团是英国力拓矿业集团（Rio Tinto Minerals）的全资子公司，是世界最大的精制硼酸盐生产商。在克拉茂矿附近，公司建有工厂加工矿石生产硼酸和硼砂，厂区内还生产无水硼酸钠和硼酐。硼酸生产线使用高品位的四水硼砂矿作为原料，采用硫酸分解的工艺生产，硼酸单套装置规模为20万t/a。硼砂生产线使用高品位的硼砂矿和四水硼砂作为原料，采用简单的物理分离和纯化技术生产五水硼砂，单套装置规模达到20万t/a以上。

Quiborax公司是智利唯一的硼产品生产企业，也是南美最大的硼酸盐生产厂家之一。该公司以品位为25%以上的钠硼解石矿为原料，采用硫酸分解工艺生产硼酸。单套装置规模达到13万t/a以上，生产设备和工艺先进。

综上所述，国外硼矿资源品位高、资源优势明显、基础硼产品硼酸和硼砂的生产工艺先进、产品质量好、规模效益高，具有较强的市场竞争性。

2　中国硼产业的差距及结构调整的必要性

2.1中国硼资源分布状况［2］

中国西藏的天然硼砂在历史上就享誉世界，由于受交通条件的限制，不能满足国家国防和经济建设大规模发展的需求。建国后，经过地质人员的辛勤努力，在全国13个省和自治区都发现了含硼矿物。截至2004年底，已探明的硼矿资源储量为58 668万t，B2O3组分储量为5 040万t，位居世界第四位。

辽宁省探明的B2O3组分储量为2 873万t，占全国储量的57%，保有B2O3储量为2 603万t，占全国储量的56%。辽宁凤城翁泉沟硼矿区是中国最大的硼矿，B2O3组分储量为2 185万t，硼的综合品位（B2O3）为7.23%。辽宁省大型和特大型硼矿区已探明B2O3储量见表1。

表1　辽宁硼矿类型及储量

青海省的硼资源储量居全国第二位，已知矿产地35处，归并为10处矿床。大型矿床有大柴旦湖、小柴旦湖、一里坪、西台吉乃尔湖和察尔汗盐湖5处，中型矿床1处（东台吉乃尔湖），小型矿床4处。累计探明B2O3储量为1 174.1万t，其中固体矿为462.1万 t、液体矿为 712万 t。保有 B2O3储量为1 155.2万t，其中固体矿为450.4万t、液体矿为704.8万t。硼矿床集中分布在柴达木盆地内流区，主要为盐湖沉积型、钠硼解石和柱硼镁石（pinnoite，MgB2O4·15H2O）为主的硼矿床。大柴旦湖硼矿床是青海最大的硼矿床，累计探明储量 （以B2O3计）在630万t以上，约占全国储量的12.5%，其B2O3质量分数为9%～14%，最高达31%。

西藏地区拥有的硼储量在全国是最多的，但能计入资源的硼储量居全国第三位。西藏地区的固体硼矿由盐湖沉积而成。班戈湖-色林错硼矿是天然硼砂矿床，属大型贫硼矿床，大多数为B2O3质量分数为0.25%～1.5%的表外硼矿，局部富集有硼砂矿体，B2O3质量分数为20%～35%。阿里地区革吉县扎仓茶卡以库水硼镁石（kurnakorite，Mg2B6O11·15H2O）为主，其次为柱硼镁石和钠硼解石，以及少量多水硼镁石（inderite，Mg2B6O11·15H2O）。在聂尔错湖区改则县的吉布茶卡湖区也发现了同类硼矿床。目前已探明的储量：扎仓茶卡矿B2O3储量为137.6万t；B2O3质量分数≥30%的富矿125万t（以B2O3计）。聂尔错湖区为中型矿，吉布茶卡为小型矿。在改则县仓木错湖区发现了以钠硼解石矿为主的硼矿床，已探明B2O3质量分数≥20%的钠硼解石矿储量为230万t，累计探明B2O3储量达161.87万t。

2.2中国硼资源利用现状［2］

由于中国硼镁石资源主要是低品位硼镁矿，共生矿多为镁的硅酸盐或碳酸盐，因此基本上是以纤维硼镁石为原料采用碳碱法分解硼矿制造硼砂。碳碱法是用Na2CO3和CO2反应剂在加压（0.6～1.0 MPa）条件下于130～140℃与硼矿粉反应，反应结果硼转化为Na2B4O7，矿石中可反应的镁转化为碳酸镁。其缺点是矿石需要焙烧、生产过程排出大量硼泥、反应时间较长。硼砂单套装置规模在1万～3万t/a。

中国的硼酸生产主要以高品位的辽宁和青藏硼镁矿为原料，采用硫酸分解的“一步法”生产。由于硼镁矿中硼镁分离的问题，导致这种工艺生产成本较高、产品质量较低。“一步法”规模较小，单套装置规模普遍在2 000～5 000 t/a。近些年来，在山东等地建设了一些单套装置规模为2.5万t/a的 “二步法”硼酸生产线，主要以进口的五水硼砂为原料，采用硝酸复分解反应生产硼酸和硝酸钠。

2.3中国硼产业的差距及结构调整的必要性

通过上述介绍可知：国外的硼砂和硼酸产品，主要以高品位的天然硼砂矿、硬硼钙石矿和钠硼解石矿为原料，采用大型先进的设备和装置进行生产。土耳其和美国五水硼砂单套装置规模达到20以上，硼酸单套装置规模也达到10万～20万t/a。硼矿原料露天机械化开采，生产自动化程度高、生产效率高、产品质量高，具有较强的市场竞争力。

中国硼砂和硼酸的生产主要以品位较低的硼镁矿为原料，采用较为复杂的工艺和低效的设备进行生产。硼酸单套装置规模低于5 000 t/a，硼砂单套装置规模低于3万t/a。生产自动化程度低、工艺设备落后、工艺路线长、生产效率低、产品质量差，市场竞争中处于劣势。

目前世界硼产品的年消耗量为450万t，亚洲是最大的市场。在世界硼产品市场方面，土耳其Eti Maden公司的基础硼产品市场占有率已达到45%～50%，计划将来将市场份额扩大至75%～80%，这将进一步使中国基础硼产品的市场份额下降。

从近10年国产硼砂和硼酸在国内市场份额的变化可以看出中国基础硼产品的劣势。表2和表3是近10年中国基础硼产品市场变化情况。从表2可以看出，2006年至2014年，国产硼酸产品的市场份额基本维持在50%左右，近年来市场份额稍高于50%是因为山东等地硝酸“两步法”硼酸的产量增大的原因。硫酸“一步法”硼酸的市场份额实际是下降的，只占市场份额的20%左右。

表2　近10年中国硼酸产量、进口量及表观消费量　万t

表3　近10年中国硼砂产量、进口量及表观消费量　万t

国产硼砂的市场份额变化更能说明中国硼产业形势的严峻性。由表3可以看出，近10年中国十水硼砂的年产量在2007年达到峰值38万t以后逐年下降，2014年已降至23万t，市场份额也由2005年的53.6%降至2014年的18.7%。

更为严峻的是，2015年在进口硼酸和硼砂产品的低价冲击下，中国基础硼产品生产厂家停工率接近40%，而且还有进一步加剧的趋势。通过上述硼资源、生产技术和市场份额的对比分析，中国基础硼产品与国外同行业相比存在以下差距。

1）资源品位差距。美国硼矿品位一般在25%以上，储量超过4 000万t（以B2O3计，下同）；土耳其硼矿品位平均在25%以上，储量超过6 000万t；南美硼矿品位在25%左右，储量为4 000万t以上。对比之下，中国硼矿经过近50年的开采，品位逐年下降，大部分硼矿品位低于12%，辽宁地区用于生产硼酸品位在18%以上的硼矿不超过300万t，而大量以硼铁矿形式存在的硼矿资源品位只有5%～7%。

2）规模效益差距。美国硼砂集团硼酸及硼酸盐产量为60万～80万t/a，土耳其Eti Maden公司五水硼砂产量达100万t/a、硼酸产量达35万t/a，俄罗斯安纳戈麦什-伯尔公司硼酸产量为10万t/a，智利Quiborax公司硼酸产量为10万t/a。中国有硼砂生产企业30余家，合计生产能力为50万t/a以上，平均生产能力不足2万t/a，而产量在1万t/a以上企业不到20家，这些企业主要分布在辽宁、吉林、西藏、青海等地。中国硼酸企业规模也普遍偏小，总生产能力为20万t/a以上，平均生产能力不足5000t/a。

3）产品质量差距。因为硼矿品位、生产规模、生产自动化程度和管理方法等方面的差异，中国 “两硼”产品纯度和产品质量的稳定性要低于进口产品。在硼精细化学品和含硼材料方面，中国虽有40余种产品，但主要集中在高能耗和低端的产品领域，与美国、日本、德国、意大利和俄罗斯等国相比还有不小的差距。美国的含硼产品品种较为齐全，已达到150种以上；日本是一个硼资源匮乏的国家，全靠进口含硼原料，但其硼化物品种达近百种；德国在六方氮化硼、碳化硼等方面技术先进，意大利在核级硼酸领域具有优势，俄罗斯在有机硼和立方氮化硼等领域世界领先。中国硼行业由于受资源种类和品位的限制，基础硼产品欲从技术、生产规模和产品质量方面获得突破十分困难，在硼精细化学品领域也处于粗放加工阶段，因此行业发展必须转变思路，以创新为驱动进行产品结构调整和产业升级。

3　结合国家重大需求进行结构调整

通过前面的分析可知目前中国硼产业举步维艰的原因是多方面的。国家“十三五”规划大力提倡创新驱动、结构优化、产业升级，因此硼行业也遇到了较好的发展机遇。在这种创新驱动、产业升级的大环境下，寻找硼行业的出路以及如何做至关重要。

产品结构调整和产业升级，应以市场为导向，结合国家重大战略需求，实施产、学、研、融相结合的技术创新体系建设战略，才能实现行业的产品、技术和产业创新。

新能源是中国“十三五”期间重点发展的产业之一，核能是其中的一个主要领域。中国未来核电的发展将十分迅猛，因此核用含硼材料的需求量将大增。中国现有核电站均使用俄罗斯或意大利的进口核电硼酸，但外方相关技术保密。这种涉及国家发展战略核心问题方面，迫切需要解决高端硼材料生产的技术问题，需要开发国有化核电高纯硼酸。大连理工大学近10年来开发了多种高纯硼酸生产技术，包括螯合结晶法、硼酸酯水解法、相转化法等，其中大连理工大学开发的基于相转化的硼酸酯水解制备核电级高纯硼酸技术已经通过中试阶段，进入工业化试验阶段。由于核级硼酸的开发符合国家重大发展战略需求，该项目获得了国家工信部强基项目支持。

高科技领域是中国今后结构调整的重点战略发展方向。氮化硼具有优异的耐化学腐蚀、耐高温、耐辐射，良好的透波性、电热性，以及高强度、高模量等力学性能，传统的磨具材料、道具材料、封装材料、涂料等在国家重点发展的高科技领域如航空航天、国防、电子等行业具有广泛的应用。由于氮化硼颗粒材料的合成方法对条件要求苛刻，目前中国生产的氮化硼结晶度低、粒度小、纯度低、品质差，影响在高科技领域（航空发动机、战机等）的应用，因此简单易行的氮化硼颗粒材料的合成方法成为热点，也是硼行业今后要重点发展的方向。

循环发展和绿色工业是“十三五”期间的重点发展方向之一，在硼行业的结构调整过程中，体现在减少环境污染、实现资源的循环利用和综合利用。结合新能源技术，大连理工大学与俄罗斯的大学合作，利用俄罗斯等离子体技术优势，在成功实现以油页岩为原料生产玻璃纤维的基础上，根据硼泥组成与矿渣组成的相近性，开发以硼矿渣（包括硼泥、铁尾矿渣等）为原料，通过等离子体法制备矿物棉的生产技术。

“十三五”开局之际，中国硼产业在结合国家重大战略需求、以创新驱动为动力、实现行业产品结构调整和产业升级的过程中，技术创新应分两步走：1）对有一定技术积累的技术和产品进一步加大科技投入，力争在“十三五”期间有所突破，达到以点带面的作用，为中国硼产业的结构调整起到引导作用，如硼矿综合利用、无定型硼粉、六方氮化硼、硼10酸、核级硼酸、生态硼肥、高端碳化硼等；2）在此基础上进行行业整合，做强做大企业，做一些有前瞻性的规划，进行必要的技术积累，保证未来硼产业的可持续发展。

通过政府职能部门的政策引导、行业协会的顶层设计，企业、高校和研究院所应搭建产业技术创新战略联盟，充分利用创新联盟平台技术创新的引领和支撑作用，凝聚行业共识，促进行业可持续发展。

4　结语

在中国硼行业发展面临机遇与挑战的关键时期，政府相关职能部门的正确引导、行业协会的顶层设计，对凝聚行业共识、促进行业发展至关重要。倡导企业、高校和研究院所组建产业技术创新战略联盟，是实现创新驱动、促进产业升级的引擎。在创新联盟的架构内，立足科学发展、结合国家重大需求、围绕转变增长方式，调整产品结构、发展循环经济、实现节能减排等主题，集中力量加以突破，来提升硼产业的发展动力和核心竞争力。

［1］U.S.Department of the Interior，U.S.Geological Survey.Mineral commodity summaries 2013［M］.Reston，Virginia：U.S.Geological Survey，2013：32.

［2］全跃.硼及硼产品研究与进展［M］.大连：大连理工大学出版社，2008.

联系方式：ninggl@dlut.edu.cn

The urgency for reshaping China′s boron industry structure on its current situation

Zhong Jianchu1，2，Ning Guiling1，2
（1.School of Chemical Engineering，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China；2.Liaoning Provincial Chemical Process and Advanced Materials Research Center on B&Mg Natural Resources）

Based on the analysis of the distribution of boron mineral resources in China and abroad and the status of its processing and utilization，the difference between China′s and foreign boron industries was found from the aspects of resources，technology，scale，market，and innovation，and the problems faced by China′s boron industry were also discussed.In the case of resource，technology and scale，China′s boron industry should be developed to carry out structural adjustment and product upgrading based on innovation as the driving force and combined with the state strategic needs，so as to realize the boron industry′s sustainable development.

boron industry；structural adjustment；technological innovation

TQ128

A

1006-4990（2016）03-0001-04

2015-12-25

仲剑初（1964—），男，博士，副教授，研究方向为矿产资源综合利用及精细无机化学品合成，发表论文60余篇。

宁桂玲（1958—），博士，教授，博导。