硅藻土(Diatomite)

发布网友 发布时间：2022-04-23 03:54

我来回答

共2个回答

热心网友 时间：2023-07-15 21:37

一、概述

硅藻土俗称山粉、化石粉或放射虫粉，是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由硅藻和其他微生物的硅质遗骸所组成。英文译名较多，见诸于报刊的有：Tripoli、Tripolite、TripoliEarth、Tripoli-Powder、Diatomite。

二、矿物性质

硅藻土的主要化学成分为硅酸盐。SiO₂的含量是硅藻土矿石中硅藻含量的量度标志之一，SiO₂高则质优。我国主要产地硅藻土的化学成分见表2-49-1。硅藻土含水1%～5%，胶体水失水温度110～250℃。

表2-49-1 中国硅藻土的化学成分（w_B/%）

硅藻土一般呈白色土状，含杂质时常被铁的氧化物或有机质污染而成灰、白、黄、绿至黑色。大多数硅藻土质轻，易破碎，硬度1～1.5（硅藻骨架4.5～5）。硅藻土孔隙度和表面积大，密度很小，仅0.4～0.9g/cm³，能浮于水面。折射率1.40～1.46，熔融煅烧后可达1.49。质纯硅藻土熔点一般1400～1650℃。硅藻土对液体吸附能力强，摩擦性能适中。除溶于HF外，不溶于其他酸类，易溶于碱类。对声、热、电的传导性极低。硅藻土矿物质组分主要为硅藻，其次为水云母、高岭石、蒙脱石等粘土矿物，常混入石英、长石、黑云母等碎屑矿物。也常含有有害组分有机质及盐类。硅藻土具有颗粒孔结构。该结构与硅藻密切相关。硅藻个体很小，一般1～100μm。硅藻壳种类繁多，形态各异，有圆盘状、椭圆状、筛管状、舟状、针状、棒状、堤状等。由于壳体上微孔密集，堆密度小，比表面积大，硅藻具有较强的吸附力和过滤性能，能吸附大量微细的胶体颗粒，滤除0.1～0.2μm以上的粒子和细菌。各地硅藻土孔结构的分布见表2-49-2。

表2-49-2 中国硅藻土孔结构的分布情况

硅藻土作为固体酸，显微弱的酸性，可与弱碱发生反应。硅藻土表面为大量硅羟基所覆盖，并有氢键存在，OH基团也在硅藻土细孔内表面分布。这些OH基团是使硅藻土具有表面活性、吸附性和酸性的本质原因。硅藻土表面有自由水和束缚水。单分子水与单个SiOH键合，红外谱带位于1627 cm^-1处，为自由水；由氢键而形成的水分子簇与孔表面SiOH基团以氢键键合形成网状结构，这种水位于红外谱带3400 cm^-1处，为束缚水。自由水与SiOH结合较弱，温度较低即可除去；束缚水与SiOH形成网状结构，键合力强，高温才能除去。硅藻土经热处理后，孔体积增大，小孔因熔结而失去孔性质。400℃时比表面积最大，温度大于600℃开始有熔结现象。温度继续升高至900～1250℃结构发生变化，无定形SiO₂失水结晶为方石英。当用γ射线辐射以后，原子发生重排，有新的强度线出现。

三、用途

硅藻土具特殊的结构和化学稳定性，适用于很多领域。不同生物种属组成的硅藻土和用途有一定的关系。硅藻土经选矿加工的终端产品称硅藻土粉、精土、焙烧级硅藻土及熔剂焙烧级硅藻土，各有一定的技术指标，用途十分广泛，产品达500余种之多。

1）助滤剂。硅藻土具有独特的微孔结构和颗粒分布特征，可形成高度渗透性的过滤层，从而能够截留各种杂质微粒，滤除最细小的悬浮固体，甚至可以滤除1～0.1μm大小的微粒杂质，使滤液达到高度洁净。所以，硅藻土是一种理想的过滤介质，将它作为助滤剂已成为其应用的新的发展方向。目前，硅藻土助滤剂广泛应用于许多工业部门的固液分离和液体净化。例如，用于酒类、饮料、酱油、醋、酶制剂、糖、糖浆等食品及饮料的过滤；用于润滑油、动物油、植物油、切削油、变压器油等油类的过滤；用于油漆、染料、甲醇、酸类、电镀液、胶液、溶剂等化工产品的过滤；用于医药、注射液、链霉素、四环索等医药产品的过滤；用于处理污水、工业废水、饮用水、游泳池水等水的过滤。采用低酸并添加活化剂工艺，能将硅藻土制成高效活性白土，可用于工业脱色过滤等。

2）功能填料。硅藻土的第二大用途是作功能填料。硅藻土的独特硅藻结构、低密度、高吸附能力、大的比表面积、较低的磨蚀性，使之可用于涂料、油漆、纸张、橡胶、塑料、医药、牙膏、化学剂等制品的填充剂，隔热材料、农药、催化剂载体，色谱固定剂、抛光剂、磨料、增光剂等，例如作结构填料可以调节涂层的光泽度和辉度；作磨料可以在银抛光粉中使用，抛光金属表面，在国民经济中有相当重要的作用。

3）隔热保温原料。硅藻土多孔、重量轻，是制造优质隔热保温材料的良好原料。利用硅藻土制成隔热产品的导热系数几乎比粘土质和高铝质制品低一半。而且，工艺简单，不需要复杂的设备，耗能量少，价格较低。硅藻土隔热制品中氧化硅含量高，可耐1000℃左右的高温，能满足工业窑炉中隔热材料的耐高温要求，因而被广泛用于冶金、化工、建材，电力、石油化工等部门。以硅藻土为原料生产的硅酸钙板是极好的隔热保温材料，可经受650～1000℃的高温，在高层建筑等工程中使用量很大。

4）催化剂载体。天然硅藻土的多孔结构，使其具有较好的比表面积、孔隙体积、孔径分布等特性，从而成为生产硫酸用的钒催化剂优良载体，使活性加大、热稳定性好，能提高强度和延长使用寿命。硅藻土还是一种不可缺少的水泥混合材料，将硅藻土粉在800～1000℃温度下焙烧，与硅酸盐水泥按重量以4∶1相混合，即成耐热混合材料。用硅藻土制成的特种水泥，可供石油钻井用作低比重水泥，或供在裂隙与多孔洞的地层中使用，以防止水泥浆漏失和避免水泥浆过重而堵塞低压油气层。

5）吸附剂。它还可作吸附剂，吸附相当于自身重量2.5倍的水。经特殊加工的硅藻土粉甚至在加入本身重量50%的水后仍然似乎是“干”的。

6）改性材料。将硅藻土作为改性材料，加入沥青路面混合料中，可改善沥青路面混合料的强度、黏性、热压缩致密性等性能，造价低，施工工艺与普通沥青路面的施工完全相同，混合料的动稳定度较大，水稳性能得到大幅度提高，抗裂性有了明显改善，能提高沥青路面的抗老化和疲劳性能。

几种主要硅藻土产品对硅藻土质量的要求见表2-49-3。

表2-49-3 主要硅藻土产品对硅藻土质量的要求

四、地质特征

我国硅藻土矿经常与粘土矿共生，优质矿较少。粘土可以单独成层，也可与硅藻土相杂，形成粘土质硅藻土或硅藻质粘土。一般说粘土是有害组分，但在某些用途中则是有益组分。硅藻土矿与褐煤、泥炭层共生，云南先锋矿区最为典型。

中国硅藻土矿皆为陆相湖泊沉积类型。湖盆可归纳为3种，即火山盆地（如吉林长白、山东临朐、浙江嵊县等）、断陷盆地（如云南昆明）及山间盆地（如四川米易）。含矿地层沉积类型属淡水湖生物化学沉积型，特点是有较多的动、植物化石，与炭质碎屑粉砂层、粉砂质粘土层及硅藻粘土层共生。硅藻土矿层理发育，岩性、岩相变化不大。矿体呈层状、似层状、透镜状、扁豆状，产状平缓，并由四周向盆地中心倾斜。硅藻种属为淡水型，例如颗粒直链藻、中国小环藻、冰岛直链藻等。此外，广东雷州半岛发现了半咸水型硅藻土矿床，表明除淡水湖相沉积矿床外，还有沼泽相和深湖相沉积类型。

根据SiO₂来源的不同，可分成2个亚类。一是火山物源硅藻土矿床，二是陆源沉积硅藻土矿床。①火山物源硅藻土矿床，SiO₂主要来自火山，硅藻形成于玄武质火山喷发间歇期的湖盆中，以含矿岩系中夹有玄武岩层为特征。吉林长白、敦化，山东临朐，浙江嵊县等中国东部的一系列矿床均属此亚类。②陆源沉积硅藻土矿床，SiO₂主要是由岩石风化分解、搬运提供的。矿床内含矿岩系没有玄武岩层，但周围常有时代较早的玄武岩层，它们是SiO₂的物源岩石。例如云南寻甸、四川米易等地的硅藻土矿床。

据矿物组分含量的不同，把矿石分为如下3种类型：①硅藻土：硅藻含量大于90%，粘土矿物含量小于5%，矿物碎屑1%左右，属于优质矿石。②含粘土硅藻土：硅藻含量75%～90%，粘土矿物5%～25%，矿物碎屑2%左右。矿石质量较差。③硅藻粘土：硅藻含量30%～40%，粘土矿物量大于50%，矿物碎屑3%～10%。这种类型为硅藻土与粘土的过渡类型，经选矿后方可为工业利用。

表2-49-4 中国硅藻土矿分布一览表

五、矿床分布

我国硅藻土矿分布较广，仅次于美国，查明资源储量的11个省区，主要分布在我国东部地区和云南、四川一带，其中吉林和云南矿床（点）最多，资源储量最丰富，其次是浙江、河北、广东、四川、内蒙古、福建、黑龙江、江西、山东。在辽宁、陕西、山西、河南、海南、湖南、贵州等地也有分布（图2-49-1）。

图2-49-1 中国硅藻土矿床分布示意图

硅藻土矿成矿时间分布很局限，硅藻的最老记录仅在侏罗纪早期，但含工业意义的大矿床则限于古近纪和新近纪。硅藻土矿在空间上分布很广泛，除寒冷的南极洲外，其他各大洲均有硅藻土矿床。硅藻种属十分多，约有12 000～16 000种。几乎各种水域都有硅藻分布。现存硅藻可生长在海草上形成凝胶状薄膜，也可附于某些种属的腹部，既可栖息于海水的浮冰块上，也可以生活于湿土壤及热泉中，因此，可以在十分广泛的空间堆积成矿。

中国主要硅藻土矿集中形成于中新世至更新世，其中以中新世为主导。云南寻甸和吉林长白大型硅藻土矿皆属中新世矿床。矿床分布受新生代断陷盆地的控制。

六、可供资源

我国查明51个硅藻土矿床，资源储量42.16×10⁸t。其中，大型矿床（资源储量大于等于1 000×10⁴t） 30个，中型矿床［资源储量（200～1 000）×10⁴t］15个，小型矿床6个。

我国30个大型矿床查明资源储量41.40×10⁸t，占98.19%。其中以吉林长白西大坡矿规模最大，详查区及外围普查区合计资源储量15.87×10⁸t；其次是云南寻甸先锋矿，资源储量7.67×10⁸t。资源保证程度较高。

热心网友 时间：2023-07-15 21:38