硼[Boron(B)]地壳元素丰度0.001%，属于第Ⅲ主族唯一的非金属元素(原子序数为5，相对质量10.811)，熔点和沸点分别为2 076 ℃和3 927 ℃，硼的晶形状态下(25 ℃)密度为2.35 g/cm³。硼由两种稳定的同位素¹⁰B和¹¹B组成，¹⁰B和¹¹B在自然界存在的占比分别为19.1%~20.3%和79.7%~80.9%。硼是典型的分散元素和亲石元素，广泛分布于岩石和水体中，岩石圈中平均含量12×10^-6，硼的化学性质比较活泼，对氧的亲和力强，形成各种硼酸盐和含硼硅铝酸盐矿物，能与周期表中大多数电正性较大的元素形成二元化合物，即金属硼化物。单质硼有无定形和结晶形两种形态，无定形硼是棕色粉末，性能活泼，结晶硼是银黑色，比较稳定，极硬(莫氏硬度约9.5，仅次于金刚石)。硼不溶于水，粉末状的硼能溶于沸硝酸和硫酸，以及大多数熔融的金属如铜、铁、锰、铝和钙^[1-2]。

硼元素不仅是高等生物所必需的微量营养素，其独特物理特性使其具有质轻高硬、阻燃耐热、耐磨催化、无磁性等一系列优良的物化特性，可用作：(1)耐热玻璃、化学(光学)仪器玻璃、温度计玻璃等特种玻璃的耐热材料；(2)具有改善金属基体表面耐磨、抗腐等性能，用于提高机械强度的材料；(3)磁性材料和超导材料的添加剂；(4)吸收红外线，有助于提高能源效率；(5)农作物必需的微量元素，用于浸种、制肥，也可配制防治病虫害的安全农药，不仅应用于传统农业、工业中的冶炼硼钢、陶瓷、洗涤剂和玻璃等传统行业领域，而且也可应用于生物医疗、航空航天、超导线材等高端科技领域(表 1)。需要指出的是，近年来硼元素将应用于新一代锂硫电池、高效晶硅太阳能电中^[3-4]。

全球含硼矿物150多种，工业利用的约20余种，单质硼在自然界几乎不存在，硼主要以化合物等形式存在。根据含硼矿物的化学组成，可将其分为三类：(1)硼硅酸盐矿物，以硅钙硼石和赛黄晶为代表，其中硅钙硼石具有工业价值；(2)硼铝硅酸盐矿物，主要以电气石和斧石在自然界产出，该类矿物基本不具有工业价值；(3)硼酸盐矿物，典型矿物主要有天然硼砂、遂安石、硼镁石、硬硼钙石、天然硼酸、钠硼解石和柱硼镁石等，这些矿物占全球工业化的硼酸盐矿物90%以上。

综上所述，由于其特有的物理化学性质，硼作为一种重要的矿产资源，吸引着经济地质学家对其研究。2009年日本将硼定义为优先考虑的战略矿产，2014年欧盟把硼酸盐加入关键材料清单，陈其慎、王高尚、张新安、张迎新等研究认为硼属于我国战略性、高技术矿产资源^[5]，国内很多学者开展了全球硼矿资源分布研究，归纳了硼矿资源的分类、时空分布特点^{[2, 6-7]}。此外，我国地质学家对中国硼矿进行矿产资源潜力评价，并划分了硼矿成矿区带和矿集区^[1]，编制完成了《中国硼资源国情调查报告》，介绍了我国硼资源勘查现状，论证论述我国硼资源和开发利用状况，分析了资源保障能力和开发利用趋势^[8-11]。在工业利用方面，部分学者对我国硼产品市场和硼产业链结构进行研究，剖析了国内外硼产业链差距，提出了产业结构调整的建议^[12-14]。

在当前贸易保护主义和单边主义抬头的大形势下，加强全球硼资源资源现状与利用趋势研究，可为制定关键矿产产业政策提供理论依据，从而促进硼资源的管理。因此，本文在整理统计全球及国内硼矿勘查开发、供应消费等方面的数据，研究判断全球硼产业发展形势和供需格局，深入分析世界和我国硼资源的供应形势，为我国合理开发和利用硼矿产资源提供资料技术支撑，并为我国硼产业链提出合理化建议。

1 全球硼资源分布特征 1.1 硼矿储量分布

据美国地质调查局统计数据^[15]，2017年全球硼矿储量达到11亿t(由于美国数据保密，且各国提交储量口径不一致，数值为估算值)，2010—2018年均储量增长24%，储量保障年限达100年，全球硼矿资源的分布比较集中，绝大部分集中在土耳其、中国、美国、俄罗斯、智利、秘鲁、阿根廷和玻利维亚。其中土耳其硼矿储量占比约82.7%(9.5亿t)，我国硼矿储量占比约6.8%(0.78亿t，中国矿产资源报告2018)，位居第二(表 2)。

全球硼矿集中分布在环太平洋与地中海构造带内，从成因上分类，全球硼矿床主要有四个类型^[2]：(1)矽卡岩型硼矿床。主要产于俄罗斯乌拉尔、阿尔丹、外贝加尔等地，多分布在古老克拉通(西伯利亚和我国华北)内部，以俄罗斯约扎诺耶为代表，成矿时代跨度较大，中生代和前寒武纪均有分布(表 3和图 1)。(2)沉积变质型硼矿床。主要集中在我国吉林、辽宁一带，典型矿床为辽宁凤城翁泉城硼矿床、辽宁营口后仙峪硼矿床。(3)火山沉积型硼矿床。该类矿床是世界最主要的硼矿床类型，在成因上与构造—火山活动密切相关，以土耳其安托利亚高原硼矿区最为典型，其中超大型矿床有凯斯特莱克矿床、埃梅特矿、科尔卡矿床，成矿时代主要分布在古近纪—新近纪。(4)现代盐湖型硼。全球探明该类硼矿床174个，数量最多。其主要分布在中国、美国、智利、秘鲁、阿根廷等国，成矿时代均为第四纪，典型矿床有中国察尔汗盐湖、美国西尔斯湖、智利安托法加斯塔省等。

1.2 主要矿业企业 1.2.1 国际硼资源供应企业

目前全球硼矿矿业企业主要集中在土耳其、美国，其次为阿根廷、智利、秘鲁、俄罗斯和中国等，具有全球影响的矿业公司有土耳其的埃蒂矿山集团、美国硼砂公司(力拓工业子公司)、阿根廷圣丽塔公司和智利奎米卡硼砂公司等大型公司^[2]。

其中，土耳其的埃蒂矿山集团是全球最大的硼矿资源开采和生产企业，每年生产的硼产量达到90万t，占全球总产量的30%~40%，产品有硼酸、硼砂、氧化硼等精矿产品，主要拥有矿山为比加迪克(巴勒克西尔省)、埃梅特(屈塔希亚省)和何科斯特里克(布尔萨省)(表 4)。

美国硼砂公司是英国力拓集团的全资子公司之一，主要经营硼酸盐产品的开采和加工。拥有著名的超大型硼酸盐矿床—美国加利福尼亚州的克拉默矿床和阿根廷廷卡劳矿床。硼产品的年产量达到全球总量的三分之一。公司拥有从矿石开采、加工、硼酸生产、运输一体的产能结构，年产能达56.5万t。

智利奎米卡(Quimica)公司是世界上产量最大的专业化硼肥生产企业、世界上第二大硼酸生产企业，主要进行矿石的加工，用来生产硼酸和农用产品，硼矿资源丰富，储量占世界第三位，主要以苏里莱(Surire)干盐湖的钠硼解石为原料进行生产。苏里莱干盐湖是世界最大的钠硼解石矿床，年产能约为150万t。

1.2.2 国内主要硼矿企业

据统计2016年，我国共有硼矿山63座，其中大型矿山3座，中型矿山6座，小型矿山54座，年产量61.65万t(原矿)，工业总产值1.1亿元。经过多年的发展，已基本建立起硼矿开采、加工、精细化工及含硼新型材料、生产等完整的工业体系。全国共有硼酸企业40余家，产地包括辽宁、青海、山东、天津、新疆、四川等地(表 5)。

相较于世界硼矿企业，我国硼砂和硼酸生产企业产能规模偏小。硼砂行业中产能≥10万t的企业占比仅占16%。硼酸行业中产能超过5万t的企业占仅比10 %^[13]，硼矿企业主要集中在辽宁省等地区，青海、西藏硼矿开发正处于兴起阶段^[14]。

2 全球硼资源供需情况 2.1 主要生产与出口国

据美国地质调查局统计数据，2007—2013年，全球硼产量稳定在350~455万t之间，自2014年开始，全球硼矿石产量稳步增长^[15]。2016年底，全球硼化物、硼酸产量高达980万t(图 2、表 6)。土耳其是最大的生产国和消费国，产量为730万t，占全球产量的75%。然而，2017年随着国际形势变化，美国对土加征钢铝关税，土耳国内经济形势受到严重影响，硼矿开采产业受到严重冲击，全球产量急剧下降，产量仅为400万t(图 2)。

据联合国商品贸易数据库(2018)，2017年硼化物主要出口国是土耳其，占比29%(1.16亿美元)，其次是美国(占比19%，7 650万美元)，智利(占比15%，5 870万美元)，俄罗斯(占比11%，4 250万美元)和秘鲁(占重5.8%，2 320万美元)(图 3)。2017年，土耳其硼化物的出口210万t(硼化物)，硼产品为硼酸、硼砂、氧化硼等精矿产品，主要的进口国为中国、美国、印度和德国等，其中中国进口约85万t，约占土耳其总出口量的40%。同年，美国出口硼化物48.7万t，主要进口国为马来西亚，出口产品主要以硼酸、硼酸钠为主。第三大出口国为智利，2017年出口硼化物13万t，主要以农用硼肥和硼酸产品为主，其中出口到中国约5.25万t，约占总出口量的40%。

2.2 主要消费与进口国

据联合国商品贸易数据库(2018)，全球硼精矿消费主要集中在亚洲、欧洲和北美，三大地区消费合计占全球70%以上。就具体国家而言，全球硼矿石消费主要集中在中国(占比25%，9 900万美元)、韩国(占比9.9%，3 960万美元)、巴西(占比5.9%，2 350万美元)和德国(5.6%，2 220万美元)等。其中，我国硼及硼产品的进口来源主要为土耳其、智利、俄罗斯、秘鲁、玻利维亚等。

尽管硼产品在钢铁、电磁和核能方面的应用比重仍然很大，然而更多的硼产品将被应用到特殊材料的加工行业，这将影响着硼矿资源的利用前景和需求量。据埃蒂矿业2016年报，就产业链而言，硼资源主要应用在玻璃(51%)、农业(14%)，陶瓷(13%)，洗涤剂(3%)和其他(钢铁、电磁、核能、特殊材料的加工等) 19%(图 4)。

3 我国硼资源分布特征

我国硼矿资源丰富，截至2017年，我国查明资源储量(B₂O₃)7 817.26万t，占全球总储量6.8%^[16]。但绝大多数硼矿石的品位较低，硼矿石的B₂O₃小于12%的占全球查明资源储量的90.74%，富矿(B₂O₃大于20%)仅占8.54%。此外岩矿型(以硼镁铁矿)[(Mg, Fe)₂Fe(BO₃)O₂]占国内查明储量58%，由于生产技术工艺不够成熟，工业利用量极少。目前被加工利用的原料95%以上是硼镁石矿石，该类型矿石的储量仅占总储量的6.64%。

我国硼矿主要分布在辽宁-吉林沉积变质型硼矿成矿带与青海-西藏盐湖型硼矿成矿带，约占总储量的90%，主要集中在辽宁、西藏、青海、湖南等地区(表 7)。辽东地区的硼矿床是中国当前主要利用的硼矿资源之一^[2]，其储量占全国储量的40%以上；西藏、青海等高原地区盐湖硼矿占储量33.14%，由于交通运输条件、加工技术水平等影响，目前开发利用较低；此外湖南和广东矽卡岩型硼矿床、四川盆地的地下卤水型硼矿、矿床分布分散、品位低，具有开发价值的矿产地很少。

依据全国矿床资源利用现状调查成果，截至2014年底，从成矿类型上来看，盐湖型和沉积变质型占查明资源量的97%，累计查明资源量中，其中已消耗资源储量占16%，未占用保有资源储量占30%(图 5)。

我国硼生产技术根据提硼原料可大致分为2类：矿石提硼和盐湖卤水提硼^[12]。随着固体硼矿的不断开采利用，可开采固体硼矿资源品位越来越低，固体硼矿资源日趋枯竭，开发利用我国丰富的盐湖液态硼矿资源具有重要的战略意义。

我国硼矿资源的主要特征，综述如下：(1)我国硼矿资源丰富，硼矿种类多，储量较大，但富矿少，贫矿多，大部分可利用性差，部分偏远地区开发利用受限条件较多; (2)我国硼矿资源主要分布在三个矿集区，沉积变质型和盐湖型矿床是我国主要的硼矿工业类型; (3)当前主要开发利用的是储量较少的硼镁矿石, 而储量很大的硼镁铁矿型目前利用较少，青海盐湖型液体硼矿常与钠、锂、钾、氯、硫等几十种元素密切共生，矿产的综合开发利用正稳步推进; (4)大型矿山较少，小型矿山占比高，国内硼资源经过50多年的开采，优质硼矿已经濒临枯竭。现高储量硼矿主要集中在西藏、青海，由于技术、运输等问题，目前开采规模不大。

4 我国硼资源消费现状与趋势 4.1 我国主要进口来源

自2017年以来，我国是全球硼化物最大进口国，受品位、产量等资源禀赋的影响，国产硼矿很难满足国内市场的需求。随着国内新型工业化发展和科技创新步伐的加快，硼资源除了应用于传统工业发展，更多应用到高端科技以及核材料等新领域，需求量日益扩大。然而，我国硼资源的自给率从2003年呈现逐年下降的趋势(图 6)。其后，随着国内经济快速发展，尤其硼化工及下游产业的发展，进口硼产品不断增长，从2002年起成净进口国，对外依存度逐年增加^[9]。

就硼产品结构而言，2017年我国硼砂进口对外依存度达到82%，进口产品主要从美国进口；硼酸则主要从美国、俄罗斯、智利和玻利维亚进口；天然硼酸盐主要从玻利维亚进口。需要指出的是，美国一直是我国硼砂、硼酸进口国之一(表 8)。由于近年来，美国“单边主义”和“美国优先”等贸易保护主义措施，其对我国硼产品进口量的波动可能较大，增加了未来中国硼进口的不确定性。硼生产难以满足我国硼工业的需求，可能会对未来硼工业可持续发展构成潜在的隐患(图 6)。

4.2 我国硼资源主要消费领域

我国硼产业起步较早，硼产业链已具有一定的基础。我国硼矿主要用于生产硼砂、硼酸、碳化硼、氧化硼。从中国硼资源消费结构上看^[9]，主要以硼酸盐为主，其它硼产品的消耗比重较小。具体而言，玻璃保温绝热材料22%，清洁剂22%，织物玻璃纤维17%，硼硅酸盐玻璃11%，绝缘纤维素6%，其它(冶金、农业、医药等方面)占22%，且消费结构受地域性影响明显(图 7)。国际消费比例则为玻璃51%，农业14%，陶瓷13%，洗涤剂3%，其他(冶金、农业、医药等方面)19%。

1961年我国硼酸产量仅600 t，2017年增长至30万t，需求量总体快速上升，并应用到更多的高端科技以及核材料等新领域，需求量日益扩大。从自给自足到现在的严重依赖进口，在亚洲、南美的农业、陶瓷、玻璃市场强劲需求的推动下，硼酸盐的消费量预计增加；硼酸方面，随着硼酸应用领域的不断扩大，特别是陶瓷行业，用以替代硼砂、高硼硅酸盐的玻璃行业、电力行业非晶带材等领域，使得硼酸的消费量越来越大，目前中国是碳化硼的主要生产和出口国。

我国已经能生产正硼酸盐、偏硼酸盐、过硼酸盐、氟硼酸盐、硼卤化物、硼氢化物、元素硼、晶须及其它硼化物等十一大类40多个品种，目前较大的品种有偏硼酸钙、过硼酸钠、硼酸锌、碳化硼等几种。我国硼酸市场下游主要行业为高硼硅酸盐玻璃、电子、精细硼化物、含硼新材料等(图 8)，这些行业占了国内硼酸需求量的65%以上，但这些行业几乎全部使用俄罗斯、美国、土耳其和智利四国的产品，由于我国硼酸杂质含量较高等原因，对国产硼酸采用很少，以致使我国硼酸市场60%的份额被进口产品所控制。

从目前我国硼酸行业市场表现和行业状况来看，行业面临技术转型升级、产能调整的现状。但同时，一些具有经济实力和技术研发能力的企业，也看重硼酸行业巨大的需求市场和发展潜力，开始向硼酸行业布局。未来对硼酸产品的需求量将不断提升，同时随着我国硼酸行业生产技术水平升级、产能调整，国产硼酸产品市场表现向好。近年来，我国硼工业“三废”治理及综合利用工作取得一定成果，如利用硼泥生产轻质碳酸镁、氧化镁，做炼钢添加剂、铸造用分散剂、生产复合肥料等。

4.3 我国硼的消费趋势

由于硼及硼化合物的特殊功能，硼已经由原来的原料角色登上了材料工业的舞台，在国民经济部门中有着广泛的应用。2017年我国人均硼消费量约0.5 kg，袁建国^[13]等认为中国人均硼消费历史轨迹与日本和英国较为接近(图 9)。中国硼消费可能在2022年达到高峰，需求总量为97万t(B₂O₃)。唐尧^[9]分析认为中国硼资源需求峰值可能在2020—2026年到来，届时，需求总量可能达到70~80万t。硼酸表观消费量^[14]从2001年的不足10万t，2017年达到50.9万t, 硼酸消费增长迅速。与英日等国消费轨迹相似(图 10)，预计到2031年，我国硼资源需求将会持续增长，增速可能有所放缓。

参考发达国家硼消费历史轨迹，结合目前中国硼资源消费结构(图 9)。中国硼消费总体呈上升趋势，硼产品主要消费变化的趋势有：

(1) 传统硼产品消费将继续保持增长。随着我国城镇化进城的不断推进，对建筑材料要求愈加严格，硼玻璃纤维在道路、桥梁使用，传统的耐热玻璃、釉面陶瓷等需求仍将稳步增长。目前占消费主体的建筑材料用硼，仍有较大需求上涨空间。

(2) 硼在新一代电子产品、清洁能源、新材料、新能源汽车产业、现代农业方面得到更为广泛的应用，从而产生新的增长点。主要表现在以下几点：

电子产品方面：据工信部统计，截至2018年我国是全球最大的消费电子产品生产国、出口国和消费国，并保持高速增长，液晶面板的硼酸盐消耗量将继续增长，尤其是较薄的玻璃基板是硼消耗的主要增长点。

清洁能源方面：硼是太阳能电池和核电开发中的重要材料，2016年国家能源局印发《太阳能发展“十三五”规划》，到2020年底，太阳能发电装机达到1.1亿kW以上，核电投资也将继续增大，硼酸盐在太阳能电池、风力涡轮机和核电等清洁能源领域的应用可能大幅增长。

新材料方面：随着近些年科学技术的发展，新型二维材料硼烯制备方面取得重要突破，如硼墨烯(元素硼形成类似石墨烯的单层平面原子结构)是一种很好的导体，很可能开发出全新的纳米材料，应用前景十分广泛，这将进一步扩大硼资源需求。

现代农业方面：硼是土壤中普遍缺乏的微量元素之一，在发展现代农业的大背景下，硼基肥料的需求预计有所增加。

(3) 需要注意的是由于对环境的保护越来越受到重视，硼在洗涤产品的增长受到制约，同时由于硼制备工艺流程的严苛，尤其是高浓度单质硼等产品的制备，可能对需求有一定的抑制，由于新技术的发展和硼很多的良好化学特性，其应用应愈加广泛，硼消费将总体保持增长趋势(图 10)。

5 结论与思考 5.1 主要结论

(1) 硼属于重要的化工原料，由于其广泛的用途，日本和欧盟分别将其定义为优先考虑的战略矿产或关键原材料，全球硼矿储量约1.5亿t。我国硼矿资源储量居世界第二，但仅占全球探明资源储量6.8%，勘查程度不够，可供开发利用的优质硼资源相对较少。

(2) 全球硼矿资源主要集中分布在环太平洋与地中海构造带内，开发和利用被土耳其的埃蒂矿山集团、美国的美国硼砂公司(力拓工业子公司)、阿根廷圣丽塔公司和智利奎米卡硼砂公司等大型公司垄断。

(3) 我国硼矿产资源开发和利用主要集中在辽宁-吉林和青藏高原两个地区，并各具特点：辽宁-吉林硼矿带以沉积变质型为主，开发程度较高，是我国主要硼产品生产基地。青藏高原硼矿带，以盐湖卤水沉积共伴生硼矿为主，开发和综合利用程度相对较低，是我国未来硼产品主要产地。

(4) 2017年我国成为全球最大的硼资源进口国，2017年对外依存度达到80%，土耳其、美国等是主要硼产品出口国，我国硼资源自给率较低，严重威胁我国资源安全，硼资源的定价权掌握在主要生产和出口国之中，在当前世界经济局势相对紧张背景下，可能会对未来硼工业可持续发展构成潜在的隐患，因此加强本国硼资源的开发和利用，尤其是盐湖型硼资源综合开发和利用，提高我国硼资源的自给率，有利于保证我国硼资源供给安全。

(5) 我国已经建立了一套硼资源开发利用的产业链，但由于硼矿资源总体品位较低，开采开发工艺相对落后，优质硼矿资源开采殆尽，硼砂和硼酸生产企业产能规模总体偏小，缺少优质的硼资源产品。不仅存在与其他发展中国家全球硼产品“量”的竞争，也存在着与发达国家高端硼产品“质”的竞争。

(6) 由于硼产业链不断延伸，全球硼产品的需求量将继续增大。预测2031年前，我国硼产品的消费将持续位于高位，增速可能有所减缓。

5.2 思考

(1) 提高国内硼资源的开发利用水平，在当前形势下，立足国内，通过加大勘查力度、改进加工工艺流程、研发新的提取技术等提高矿产资源的开发水平。在老工业基地改造升级基础上，充分利用青海盐湖型硼矿床进行综合开发利用，建立我国战略性硼资源后备基地，是当前我国硼资源供给解决途径之一。

(2) 充分利用国外优质硼资源，建立多元化硼资源供给体系，充分发挥“一带一路”国家经济战略的引领作用，通过资本介入、合作勘查等方式进行国际合作，并且通过建立战略资源储备等方法，合理保障资源供给。

(3) 加强科技引领作用，推动硼上游和下游产业链关键技术的研发应用，如硼墨烯、新型半导体材料(硼化砷)、纳米硼纤维等，国内企业应注重吸收国外先进制造工艺，推动优质硼产品的研发，提高硼产品国际竞争力，以跻身高端材料产业。

致谢

数据搜集过程中，得到张伟波博士和郭襄博士的大力帮助。特别指出的是，真挚感谢吴建中教授级高工对论文的修改和建设性意见，在此表示感谢。