硅藻土綜合利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

崔建濤　劉元暉

摘要：本文介紹了硅藻土的成因、分布和基本特性，對(duì)硅藻土產(chǎn)品作助濾劑、填料、涂料和建材等的綜合利用現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，舉例說(shuō)明了硅藻土利用的新進(jìn)展，并對(duì)其發(fā)展前景做出了展望

關(guān)鍵詞：硅藻土；利用；發(fā)展；前景

1 硅藻土資源概述

硅藻土是由古代地質(zhì)時(shí)期硅藻、放射蟲(chóng)類或海綿的遺體組成的一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖。其化學(xué)成分以SiO2為主，礦物成分為蛋白石及其變種。硅藻土中的SiO2在結(jié)構(gòu)、成分上與其他礦物和巖石中的SiO2不同，它是有機(jī)成因的無(wú)定形蛋白石礦物，通常稱為硅藻質(zhì)氧化硅。硅藻土除含水和SiO2外，還有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5等成分。礦物組成除硅藻外，常伴有各種黏土及石英、白云石等[1]。

世界硅藻土資源十分豐富，分布范圍很廣，除南極其它各洲均有發(fā)現(xiàn)，已知全球共有硅藻土18.42～20億噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量35.73億噸。其中亞洲居第一位，約10億噸；歐洲5億噸；美洲、非洲和大洋洲5億噸。

我國(guó)的硅藻土資源豐富，主要集中在東部及西南地區(qū)。從地質(zhì)時(shí)代上講，有工業(yè)意義的硅藻土礦床僅限于第三系及第四系，因此在資源分布上受到一定地域的限制，其中探明儲(chǔ)量的礦區(qū)有354處，礦石總保有儲(chǔ)量達(dá)3.85億噸，僅次于美國(guó)，居世界第二位。我國(guó)10省（區(qū)）有硅藻土礦產(chǎn)出。在地區(qū)分布上，以吉林最多，占全國(guó)儲(chǔ)量的54.8％，云南、福建、河北等地次之。此外，在黑龍江、山西、海南都發(fā)現(xiàn)了硅藻土礦。

2 硅藻土資源的綜合利用現(xiàn)狀

2.1 硅藻土資源利用的發(fā)展歷程

硅藻土自1833年首先在德國(guó)漢諾威發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已有一百多年的歷史。最初用于吸收硝化甘油,進(jìn)入20世紀(jì)后,美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、丹麥等國(guó)的硅藻土工業(yè)穩(wěn)定并持續(xù)發(fā)展,到了50年代,產(chǎn)品品已遍及生產(chǎn)生活各個(gè)領(lǐng)域,用于過(guò)濾,保溫材料,填料和催化劑載體等領(lǐng)域的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已基本定型,產(chǎn)品總量達(dá)100萬(wàn)噸,而后,硅藻土工業(yè)隨世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展而繼續(xù)發(fā)展。到1975年總產(chǎn)量達(dá)140萬(wàn)噸,1984年為152萬(wàn)噸,1988年達(dá)186萬(wàn)噸。進(jìn)入90年代初中期,總產(chǎn)量有所回落,在145萬(wàn)噸到160萬(wàn)噸之間波動(dòng)[2]。

2.2 國(guó)外硅藻土產(chǎn)品綜合利用現(xiàn)狀

2.2.1 助濾劑

硅藻土產(chǎn)品種類繁多，主要用途之一是生產(chǎn)助濾劑，且品種最多，用量也最大。用硅藻土粉制品可以濾除液體中的固體顆粒、懸浮物質(zhì)、膠體粒子及細(xì)菌，起到濾清和凈化液體的作用。助濾劑主要應(yīng)用領(lǐng)域有啤酒、醫(yī)藥（用于抗生素、血漿、維生素、合成醫(yī)藥、注射液等的過(guò)濾）、凈水過(guò)濾、油脂工業(yè)、有機(jī)溶液、涂料和染料、肥料、酸類、堿類、調(diào)味料、糖類、酒類等。

2.2.2 填料和涂料

所謂填料,是指將硅藻土填加到某種材料或產(chǎn)品中,使其性能有所改善和提高,所以也叫功能材料[3]。國(guó)外硅藻土填料的消費(fèi)約占硅藻土制品總量21%～23%,美國(guó)的硅藻土填料消費(fèi)量在總量中的比例近年呈緩慢下降趨勢(shì),但年產(chǎn)量仍在10萬(wàn)噸左右,法國(guó)生產(chǎn)高白度的硅藻土填料,德國(guó)用本原料生產(chǎn)油漆、塑料填料和炸藥吸收劑等,每年產(chǎn)量數(shù)萬(wàn)噸,約占總產(chǎn)量的50%。

2.2.3 建材和保溫絕熱材料

國(guó)外的硅藻土建材和保溫材料生產(chǎn)國(guó)有丹麥、羅馬尼亞、俄羅斯、日本、英國(guó)等。其制品主要有隔熱磚、硅酸鈣制品、粉料、硅鈣板、水泥添加劑以及泡沫玻璃、輕質(zhì)骨料、瀝青路面混合料添加劑等。

2.3 我國(guó)硅藻土綜合利用現(xiàn)狀

2.3.1 硅藻土助濾劑產(chǎn)品的發(fā)展

硅藻土助濾劑己廣泛應(yīng)用于食品釀造、醫(yī)藥、石油、化工和水處理等部門(mén)。成都理工學(xué)院綜合的血漿過(guò)濾用硅藻土助濾劑，咸陽(yáng)非金屬礦研究院研制的彩顯像管熒光粉過(guò)濾用硅藻土助濾劑，質(zhì)量大大提高，其效果均達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)；四川綿陽(yáng)“亞太啤酒集團(tuán)”用硅藻土助濾劑和珍珠巖助濾劑進(jìn)行復(fù)配使用，在預(yù)涂和添加中調(diào)整用量比例，在濾餅強(qiáng)度和保證濾速和產(chǎn)力等方面，比單一使用硅藻土助濾劑效果更好。

吉林大學(xué)的王澤民等利用硅藻土復(fù)合凈水劑對(duì)以枝丫材、稻草、麥稈、蘆葦為原料的造紙廢水進(jìn)行處理。結(jié)果表明,利用提純硅藻土下腳料制成的復(fù)合凈水劑處理造紙廢水,效果優(yōu)于硫酸鋁絮凝法和酸析法,特別是絮凝物脫水快、處理周期短。處理后的水清亮透明,略帶微黃色,可部分循環(huán)利用。

2.3.2 硅藻土填料和涂料產(chǎn)品的發(fā)展

硅藻土廣泛用作塑料、橡膠等高聚物基復(fù)合材料的填料。其化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)、粒度、顆粒形狀、表面性質(zhì)等決定其填充性能?，F(xiàn)代新型高聚物基復(fù)合材料不僅要求非金屬礦物填料具有增量和降低材料成本的功效,更重要的是能夠改善填充材料的性能或具有補(bǔ)強(qiáng)或增強(qiáng)等功能。

我國(guó)昆明煤炭研究所近來(lái)利用云南中低品位硅藻土經(jīng)高溫焙燒后，配以涂料所需的懸浮劑、粘結(jié)劑等，綜合和研制出了金屬型鑄造和壓鑄用系列涂料，加工工藝簡(jiǎn)單，使用方便；并延長(zhǎng)模型使用壽命，增加鑄件表面光潔度，提高產(chǎn)品合格率；節(jié)約涂料用量，降低涂料成本，價(jià)格便宜。此外，該涂料無(wú)毒無(wú)害無(wú)異味，不會(huì)造成環(huán)境污染及人體危害，具有良好的社會(huì)效益。清華大學(xué)機(jī)械系用吉林長(zhǎng)白硅藻土，研制成了用于離心鑄管生產(chǎn)的高純硅藻土涂料。

2.3.3 硅藻土建材和保溫絕熱材料產(chǎn)品的發(fā)展

我國(guó)有豐富的硅藻土資源，綜合新型硅藻土建材產(chǎn)品，對(duì)我國(guó)的建筑行業(yè)的發(fā)展有重要意義和良好前景。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，以硅藻土為主材料，添加其他化合物，可以制得很多新型的性能優(yōu)良的建材。如在硅藻土中加K2O及某些有機(jī)化合物后，經(jīng)高溫處理可制得可導(dǎo)電、防火的涂料；從硅藻土中提取SiO2及少量Al2O3，再涂加一些堿性金屬，經(jīng)一系列工序后制得的泡沫玻璃，是一種很好的隔熱、吸聲材料。在隔熱保溫填料中，硅藻土性能比輕質(zhì)碳酸鈣、海泡石效果更好[4]。

清華大學(xué)馮乃謙和地科院地質(zhì)所黃成彥，以福建漳浦低品位硅藻土為主要原料，摻入鈣質(zhì)材料和硅酸鈉凝膠，經(jīng)成球、養(yǎng)護(hù)研制成非煅燒性硅藻土陶粒。生產(chǎn)這類產(chǎn)品投資少，收效快，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)污染。該產(chǎn)品的研制成功，為我國(guó)分布廣，儲(chǔ)量大的中低品位硅藻土資源的綜合利用開(kāi)辟了新的途徑，有重要的實(shí)際意義。

3 硅藻土綜合利用的發(fā)展前景

硅藻土用于作催化劑載體，主要限于作釩觸媒、鎳觸媒，用于其它方面的還比較少。今后，隨著石油化工的發(fā)展，在氣化反應(yīng)、加氫反應(yīng)、脫氫反應(yīng)、水合反應(yīng)等方面用硅藻土作載體的數(shù)量會(huì)增多；國(guó)家建委決定要大力發(fā)展輕質(zhì)建筑材料，減輕建筑的自重，硅藻土生產(chǎn)輕質(zhì)磚和輕骨料也將得到進(jìn)一步發(fā)展。

硅藻土在我國(guó)是具有資源優(yōu)勢(shì)的礦種，但目前綜合水平偏低,和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在品種少、應(yīng)用領(lǐng)域不多、人均消費(fèi)量低和生產(chǎn)規(guī)模較小的差距。但可以認(rèn)為，隨著改革開(kāi)放和科學(xué)研究的深入，相關(guān)部門(mén)的關(guān)注，我國(guó)硅藻土資源的綜合利用水平與國(guó)外的差距將逐步縮小。隨著硅藻土提純的新技術(shù)深入研究，可以滿足新產(chǎn)品綜合的需要；另外結(jié)合硅藻土的理化特性，對(duì)硅藻土表面微觀改性、微孔結(jié)構(gòu)的人為調(diào)控等，可以綜合硅藻土的新用途，進(jìn)一步提升其附加價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]黃成彥等.中國(guó)硅藻土及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,1993,6.

[2]陸浩. 硅藻土資源及開(kāi)發(fā)利用概況[J].浙江地質(zhì)，2001，1.

[3]趙洪石,何文,羅守全等. 硅藻土應(yīng)用及研究進(jìn)展[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，3

[4]胡濤，馬永梅，王馳. 硅藻土的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2009,1.

作者簡(jiǎn)介：崔建濤，男，1982年7月生，河北省保定市人，在讀碩士研究生，2005年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院礦物加工工程專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位。