硅藻土及其發展現狀論文
摘要：概述了硅藻土的組成及其分布，介紹了硅藻土的理化特性，利用掃描電鏡表征了硅藻土的表面形貌，并對目前硅藻土的發展現狀進行了分析討論。
關鍵詞：硅藻土；理化特性；發展現狀
1.硅藻土概述
1.1硅藻土的組成
硅藻土是古代單細胞水生植物硅藻的遺骸沉積所形成，這種硅藻的獨特性能在于能吸收水中的游離硅形成其骨骼，等其生命結束后沉積，在一定的地質條件下形成硅藻土礦床。硅藻是最早在地球上出現的原生生物之一，生存在海水或湖水中。正是這種硅藻，通過光合作用向地球提供氧，促進了人類和動植物的誕生。硅藻土屬非金屬黏土礦物，其主要化學成分為非晶體二氧化硅，伴有少量蒙脫石，高嶺石等黏土雜質和有機質。硅藻土主要以SiO2·nH2O的形式存在，同時含有少量的Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO，K2O，Na2O，P2O5和有機質。不同礦源的硅藻土成分不同。單體硅藻無色透明，硅藻土的顏色取決于粘土礦物及有機質等，有白色、灰白色、灰色和淺灰褐色等。本文選用臨江八道溝硅藻土礦的硅藻土測試其組成，測試結果如表1所示，二氧化硅含量75%。
1.2硅藻土的分布
硅藻土在世界上分布廣泛。據統計，全球約122個國家或地區存在硅藻土資源。美國是世界上硅藻土儲量最多的國家，占53.37%；其次為中國，占43.77%。美國也是世界上第一生產國和消費國，其產量占世界總產量的35N40%；中國位居第二，占世界總產量的20%左右。我國硅藻土主要集中在華東及東北地區，其中規模較大的有吉林、浙江、云南、山東、四川等省。分布雖廣，但優質土資源主要集中在吉林長白地區，其他礦床大多數為三四級土，由于雜質含量高，不能直接深加工利用。據2007年統計，吉林省硅藻土資源儲量為2.66億噸，占全國的56.7%；白山市資源儲量為2.52億噸，占全國的53.61%。全球硅藻土資源分布雖然廣泛，但是可供直接開發的、經濟價值較高的礦床有限。白山市硅藻土以儲量大，品質好而聞名，其質量僅次于美國加利福尼亞州硅藻土礦，是不經選礦就可直接加工生產助濾劑的礦床，屬于世界少有的優質硅藻土礦床。
1.3硅藻土的理化特性
硅藻土中的硅藻有許多不同的形狀，如圓盤狀、筒狀、羽狀等，在顯微鏡下觀察，硅藻土呈現形態迥異的各種藻體形狀，單個藻體大小從幾微米到幾十微米不等，藻體內外表面分布著眾多微納米級微孔，這是硅藻土區別于其他非金屬黏土礦物的`基本物理特性。
以臨江八道溝硅藻土礦的硅藻土為研究對象，利用日立TM3030臺式掃描電鏡研究表征了硅藻土的微觀形貌，樣品制作時直接粘到導電膠上，無需噴金直接觀察。加速電壓為15kV，放大倍率分別是2K和5K倍，掃描電鏡照片如圖1所示。從圖1可以看出，該硅藻土為圓盤狀結構，表面存在大量的亞微米級孔隙結構。
硅藻土的松散密度為0.3-0.5g/cm3，莫氏硬度為1-1.5（硅藻骨骼微粒為4.5-5mm），孔隙率達80-90%，能吸收其本身重量1.5-4倍的水。硅藻土是熱、電、聲的不良導體，熔點1650-1750℃，化學穩定性高，除溶于氫氟酸以外，不溶于任何強酸，但能溶于強堿溶液中。硅藻土具有低密度、多孔性、高強度、高耐磨性、絕緣性、絕熱性、吸音性、吸附性好、無毒無味、耐酸、耐熱、化學穩定性好等優點，可廣泛用作保溫磚、保溫砂漿、功能性填料、研磨材料、吸附劑、脫色劑、污水處理劑、助濾劑、催化劑載體等。
2.硅藻土的發展現狀
美國是世界上第一生產國和消費國，其產量占世界總產量的35-40%；中國位居第二，占世界總產量的20%左右。20世紀初，美國首先獲得將硅藻土用作啤酒助濾劑的發明專利。50年代，美國的硅藻土相關產品已被廣泛應用于工業和生活的多個領域，如過濾材料、保溫材料、填料和催化劑載體等領域，產品總量達100萬噸。以美國、法國、德國、丹麥、日本和俄羅斯等為主的工業發達國家，助濾劑產品一直占主導地位，其次是填料、吸附劑、絕緣材料等。
我國于上世紀50年代僅有小規模的硅藻土開采和利用，并開始生產硅藻土催化劑載體，60年代的開始生產硅藻土助濾劑。目前，關于硅藻土催化劑載體和助濾劑的研究報道較多。
近年來，隨著人類環保意識和安全意識的不斷增強，對室內裝修材料多功能性、建筑保溫材料防火性能要求不斷提高，硅藻土在建筑材料領域的應用研究引起高度重視。各個硅藻土企業積極開展硅藻土建筑材料新產品的研發，拓展硅藻土應用領域。作為硅藻土礦產資源豐富的吉林省白山地區，立足特色資源，加強硅藻土資源整合，加速硅藻土產業園區建設，形成了以“臨江市硅藻土工業集中區”和“長白縣八道溝硅藻土特色工業園區”為主的產業基地。其中，臨江生產的硅藻土助濾劑產品占國內市場的80%。白山市先后與15所科研院校建立了硅藻土科技研發合作伙伴關系，合作研究的重點問題是硅藻土的選礦提純、超細技術、表面改性技術，硅藻土復合材料、污水處理和凈水設備、新型環保功能材料的開發。
目前，國內從事硅藻土產品研發與生產的企業很多，如臨江市圣邁硅藻土功能材料有限公司、臨江市亨泰助濾劑有限公司、臨江賽力特硅藻土有限公司、嵊州市華力硅藻土有限公司、臨江市長白山助濾劑有限公司、吉林省臨江天元催化劑有限公司等。硅藻土產品種類在不斷增加，如硅藻土助濾劑、催化劑載體、硅藻土功能填料等系列產品，廣泛應用于食品、醫藥、工業、建筑材料等領域。
但目前在硅藻土資源開發利用中普遍存在的問題是硅藻土資源浪費嚴重，除一級品外，低品位硅藻土占總量的70%，其提純加工技術水平有限，多數低品位硅藻土被遺棄在礦層中；另外，我國硅藻土產品種類較少，目前許多企業的新產品技術不成熟。因此，進一步研究開發硅藻土新產品，尤其是利用低品位的二三級硅藻土，成為硅藻土領域關注的熱點問題。
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