单松高 阎加强 陈 文 伍卫琼 (武汉工业大学材料学院)
摘 要 简要介绍了硼泥的产生、组成及性质，重点讨论了硼泥在建材、化工、冶金等领域的再生利用，以期加速推广硼泥的综合利用，减少污染，保护环境。
关键词 硼泥 综合利用 性质
1 前 言
硼泥是工业上利用硼镁(铁)矿生产硼砂后排出的废渣，每生产一吨硼砂约排出4～5吨硼泥。目前我国硼砂生产厂较多，每年有大量硼泥排出并堆积野外，侵占土地，污染环境。因此，分析研究硼泥的性质，开发应用这种二次资源，对提高经济效益，减少环境污染，促进资源再生都有重要意义。 2 硼泥的产生、组成与性质
硼泥的组成与生产硼砂的原料及其工艺密切相关。生产硼砂的主要原料是硼镁矿(2M g O・B2O3・H2O)，硼镁矿中伴有部分蛇纹石、磁铁矿及少量白云石、真绿泥石、滑石及云母等杂质。利用硼镁矿生产硼砂的方法主要有加压碱解法和碳碱法两种，加压碱解法的原理可表示为:
2M gO・B2O3+2NaOH+H2O
2NaBO2+2Mg(OH)2(1) 4NaBO2+CO2Na2B4O7+Na2CO3(2)碳碱法生产硼砂的原理为:
2(2Mg O・B2O3)+Na2CO3+2CO2+ x H2O Na2B4O7+4M g O・3CO2・x H2O
(3)
硼泥的主要化学组成为M gO和SiO2，并含有一定量的Fe2O3、B2O3和少量CaO、Al2O3等，表1列出了国内部分厂家硼泥的化学成分。禁播水浒
表1 国内部分厂家硼泥的化学成分
厂 名SiO2M gO TFe B2O3Al2O3CaO R2O IL T otal 鞍山化工建材厂32.2043.43 4.900.74 2.56 2.090.6514.07100.64凤城二台子硼矿32.6323.94 2.38 5.64 2.56 5.86///
四宝山硼砂厂20.8331.3214.59 3.15 1.02 2.56///
辽阳冶建化工厂32.6828.2314.21 2.53 1.19 2.110.68512.7594.385沈阳农药厂22.6034.517.75 4.580.099 2.310.048//
开原化工厂25.6137.03 5.98 4.400.065 3.080.35//
牡丹江化工二厂23.1628.5613.18 3.90 4.98 3.65/13.9391.36牡丹江化工二厂23.4436.74 6.89 6.10 1.34 2.41/15.8892.80
通过X射线衍射(XRD)分析、能谱分析(EDS)及扫描电镜(SEM)观察发现，硼泥的主要矿物组成为含铁的镁橄榄石〔2(M g、Fe) O、SiO2〕、蛇纹石、菱镁石、石英、斜长石、钾
37
山东建材 1998年第2期
长石、磁铁矿以及一些非晶质颗粒。硼以微量存在于其它矿物中，不形成独立的含硼矿物。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。
工厂以湿排方式排放的硼泥中含水率在30%～35%左右，呈泥状物，潮湿时呈棕褐，粒度较细，有较好的可塑性，干燥后结成泥块，但极易破碎和磨细。其主要物理性能指标如下:
干容重:1200～1250kg/m3
湿容量:1500～1700kg/m3
比 重:2.85～2.95g/cm3
pH值:～9.8
可塑性指标:2.5～3.0
3 硼泥的综合利用
无线modem3.1 用于建筑砂浆、混凝土及路基混合料中
硼泥中含有较多的非晶质颗粒，具有一定的活性。在混合砂浆中以硼泥取代石灰，其强度不仅不降低，反而有所提高。如25号砂浆强度可提高28%,50号砂浆强度可提高35%,75号砂浆强度提高近60%，且砂浆的和易性及抗冻性等指标均满足施工规程的要求。在拌灰砂浆中，以硼泥取代石灰后,25#和50#硼泥砂浆的粘结强度可分别达到0.35和0.46M Pa，砂浆导热系数分别为0.417W/ (m.K)和0.427W/(m.K)，均优于同标号石灰混合抹面砂浆的性能。 在混凝土中以硼泥取代10～20%的水泥，可改善混凝土的施工和易性，提高其早期强度、抗折强度、抗冻性及抗渗性，若与粉煤灰混掺使用则综合效果更佳。牵引力控制系统
在路基混合料中以硼泥取代石灰，可获得较高的早期强度，便于及早开放交通，且路基其它性能(如抗
冻性、弯拉强度、弯拉模量、回弹弯沉值等)均优于普通石灰和级配砂砾(碎石)基层；若超量取代效果会更好。3.2 制作耐火材料
空心玻璃砖硼泥的主要化学成分为M gO和SiO2，可用作镁质原料制备堇青石或镁橄榄石质耐火材料。以硼泥代替滑石，将粘土与硼泥的混合料在1300℃×0.5h烧结，可制得热膨胀系数为2.75×10-6K-1(20～800℃)，体积密度为1.89g/cm3的堇青石材料。与在同样组成和工艺条件下用粘土和滑石合成的堇青石相比，不仅合成温度可降低约50℃，且相同温度下堇青石生成量更高。合成的堇青石熟料外观颜为黄褐，可添加到其他材料中(如红外辐射材料、太阳能辐射板等)以提高其热稳定性。
以硼泥代替滑石还可在较低温度下制备莫来石——堇青石质匣钵。研究表明以硼泥代替滑石后匣钵的各项主要性能得到改善，尤其是热稳定性和抗折强度显著提高。若使用经1100℃×0.5h条件下预烧的熟硼泥，则可进一步降低钵料的烧成收缩。产品经小批量生产性试验证明，其应用效果优于以滑石的镁质原料的匣钵，经济效益显著。
硼泥还可做的主要原料，辅以10～30%的镁砂，加入3～5%的粘结剂，压制成型经1500～1550℃烧结后可制得镁橄榄石制品。制品的表观密度为2.76～2.78g/cm3，孔隙率为17～19%，常温抗压强度大于70M Pa，耐火度高于1750℃，荷重软化温度高于1540℃，热震稳定性5～7次(1100℃～室温，空冷)，能够满足耐火材料的性能要求。
双眼台风
3.3 制作微晶玻璃
以硼泥、粉煤灰及含钛废渣为主要原料，加入少量焦磷酸钠可制作微晶玻璃。玻璃的组成为SiO235～55%,Al2O318～28%,Fe2O3 +FeO2～11%,CaO1～5%,Mg O7～14%,K2O+Na2O1～4%,T iO20.5～5%, P2O50～1%。玻璃经1450℃±20℃熔化,
38
单松高 阎加强 陈 文 伍卫琼 硼泥的性质及综合利用
650℃退火(4小时),910℃晶化后，硬度达莫氏7～9度，可用作化工、日用轻工中耐磨、耐腐蚀玻璃制品和建筑装饰玻璃。
3.4 提取镁的化合物
硼泥中镁含量较高，可电解制金属镁，也可用化学方法制取碳酸镁、氯化镁、七水硫酸镁等化合物。以硼泥和硫酸为主要原料提取M gSO4・7H2O的化学反应原理为:
M gO+H2SO4+6H2O M gSO4 7H2O
(4)
提取工艺过程为：硼泥水解硫酸
中和
反应→过滤→结晶→离心分离→烘干→成品。用此法得到的M gSO4・7H2O可广泛用于化工、医药、造纸、印染及陶瓷等行业。3.5 用于冶金行业
在冶金工业中，将硼泥用作高炉冶炼用烧结球团的添加剂，可提高烧结矿的强度，改善烧结矿的粒度组成，抑制烧结矿的自然粉化，改善其还原性与软化性能，增加台时产量的成功率，提高生铁产量。
3.6 其它用途
除以上所述外，硼泥还具有其它一些用途，如用于生产硼泥加气混凝土制品；作为掺合料生产硼泥珍珠岩保温制品；生产菱苦土镁石瓦和板块制品；与粉煤灰硅钙钾肥混合施用改良土壤；与粉煤灰混合，掺入其它助剂经硬化后粉碎，代替碎石填筑海堤等。
4 存在问题及对策
硼泥的综合利用具有广阔的前景，但实际运用中应注意如下一些问题:
(1)提纯处理：硼泥中铁杂质含量高，碱性强。为扩大其应用范围，可采取电磁除铁或酸洗除铁法降低其铁含量。研究表明，两种除铁方法效果相近，但电磁除铁效率更高些，成本亦低一些。若使用时对硼泥的pH值有要求，可通过水洗或加少量酸中和的方法降低碱含量，调整其pH值。
(2)脱水干燥 由硼泥的来源可知，无论哪种方法产生的硼泥中皆含有一定量水份。而众多应用中要求硼泥含水量小于10%，因此只能使用长期风干后的硼泥，这不仅污染环境，也不利于大量推广应用。若排渣厂或附属厂建立一条硼泥烘干生产线(投资并不高)，则不仅可获得可观的经济效益，还可推动硼泥的综合利用。
尘肺病防治条例(3)成分波动 不同厂家排放的硼泥因其生产工艺、所用原料不同，其成分也不尽相同，给综合利用带来一定不便。使用前应对所用硼泥进行分析研究，确定适宜的配方、合理的工艺，才能获得良好的使用效果和经济效益。
5 结 语
二次资源的综合利用是一个长期而重要的任务。硼泥做为一种含镁工业废渣有着广泛的用途，但应进一步研究开发利用硼泥，寻其综合利用的新途径，加大利用力度，加速推广其综合利用，以更好地提高经济、技术效益，保护环境。
参考文献
1 张旭东，何文，邵明兰.硼泯在莫来石一堇青石质匣钵中的应用.硅酸盐通报,1993.3.53
2 罗玉萍，王立久.硼泥耐火材料的研究.耐火材料,1994, 28(6),331
3 化工产品实用手册(一).上海交通大学出版社
4 张立文，陈跃.硼泥的特性与利用.硅酸盐建筑制品, 1996.6.38
5 陈聘珍，赵天佐.粉煤灰废渣微晶玻璃.发明专利申85100521
6 张旭东.一种新的镁质原料——硼泥，陶瓷,1992.3.13
39
山东建材 1998年第2期
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议