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1、十一、硅藻土 东北大学矿物材料与粉体技术研究中心 高鹏 第三章、非金属矿物分述 11.1、硅藻土基本特征 n硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要有古代硅藻的 遗骸组成，其化学成分以SiO2为主。 n矿物成分主要为为蛋白石及其变种，其次是黏土矿物-水 云母、高岭石和石英、长石、黑云母等矿物碎屑。 n硅藻是一种形体极其其微小的单细胞藻类，其形体一般只 有十几微米到几十微米。 鉴别硅藻土的依据 硅藻含量必须大于50%，硅藻壳体基本完整，具有生物结构 组成硅藻的矿物必须是未经变化的蛋白石 硅藻土中SiO2含量为50%至95% 硅藻土经常与黏土岩类、变质程度很低的煤层共生 表.3 硅藻土工业要求（%）
2、 硅藻土选矿方法，主要有物理法和化学法两大类。 化学法是用酸处理硅藻土，除去其中的铁、铝等非二氧 化硅成分。此法虽能达到纯化硅藻土的目的，但工艺复杂 ，成本高。 物理法选矿又分干法和湿法两种。 干法选矿是将采出的硅藻土原矿经干燥、粉碎后，再经 旋风分级除去粗颗粒的石英和很细的粉尘，从而得到较纯 净的硅藻土精矿。此法工艺较简单、生产成本较低，但操 作工艺参数难控制，分离效率和分离精度都较低。其次， 由于硅藻土质轻，粒粗(中值粒径10m，最小-2m)，容易 造成粉尘污染，危害工人身体健康。 湿法选矿是以水为选矿介质，将硅藻土原矿分散成浆状 ，隔除粗砂、草根等杂质后，经水力旋流器、高速离心机 等一系
3、列设备分离出所需的硅藻土矿浆，再经脱水、干燥 得到干燥的硅藻土精矿。 11.3、硅藻土加工 n(1) 干燥法。由于硅藻土本身的结构特性，不需经化学处 理，即可直接作过滤介质使用。即将原矿加以粉碎、干燥 ，使之完全成粉状，再经反复分级、除去粗细杂质，而得 粒度一致、颜色与原矿颜色相同的硅藻土干燥品。 n(2) 烧成法。将硅藻土粉末送入回转窑，在5001200下 烧成，称为烧成品。 n(3) 熔融烧成法。将硅藻土原矿与Na2CO3等熔剂(或5%硼 砂，NaNO3等)烧制而成，这种产品称为熔融烧成品。 n由表4中可以看出，由于制造方法不同，三种产品的性质 也有差别。主要表现在以下几个方面： n(1)
4、 颜色 n干燥品同原矿的颜色，一般呈淡黄色、乳白色乃至淡灰色 。烧成品在氧化气氛中烧成，故呈淡灰色、淡赤褐色或肉 皮色。而熔融品则呈质地坚硬难以粉碎的白色融块。 n(2) 化学组成 n主要成分均为SiO2，含量在90%左右，含量越高、产品越 纯。但SiO2含量与产品质量之间不成直线关系。 n(3) 水份 n由附着水决定干燥产品的干燥程度，一般为5%10%。而 烧成的两种产品，烧成后附着水份为零，仅后来在空气中 吸收水分。 n(4) 可溶成份 n硅藻土具有不易溶解性。但硅藻土助滤剂中所含Fe2O3、 Al2O3等成份，能溶于酸性溶液中。Fe2O3溶解量仅为 0.01%0.02%。在一般使用中不会
5、成问题。若连微量溶解 也不允许有的场合(如食品级助滤剂)，则可预先经酸法处 理，以除掉这些成份。 n(5) pH值 n天然硅藻土呈酸性，pH值在26之间。干燥品与烧成品的 pH值在67.5。而熔融品因夹杂有溶剂，pH值较高，在 810之间。 n(6) 粒度和比表面积 n硅藻土干燥品粒度最细，烧成品也很细，而熔融品粗且坚 硬，不易粉碎，原因是加熔剂Na2CO3烧成时引起了颗粒 的凝聚。由于结晶转变，比表面积以干燥品为最大，而烧 成品、熔融品的比表面积低得多。 11.4、硅藻土的应用（3.31从这里讲） n（1）矿物助滤剂 n硅藻土具有细腻、质轻、多空、吸水和渗透性强等特点。 其中硅藻土为多孔状结
6、构，其孔表面积约为50m2/g。 n孔的形状有圆形、不规则圆形、椭圆形等，孔内有隔膜， 空洞排列一般较规则，或成网状，或平行排列。 n硅藻土的特殊多孔结构和稳定的二氧化硅成分，成为助滤 剂的优良材料，硅藻土广泛作助滤剂。 n硅藻土过滤作用机理： n助滤剂主要是由化学性质稳定的SiO2组成，内部微孔丰富 ，形成了各种坚硬骨架，在过滤过程中，硅藻土首先在滤 板上形成一层多孔的助滤介质（预涂层），滤液通过时， 悬浮液中的固体颗粒成聚集状态，尺寸分布发生变化，大 颗粒的杂质在介质表面被捕获而截留。 n大颗粒形成尺寸分布较窄的一层，并通过它们继续阻挡捕 获与其尺寸相接近的颗粒杂质，逐渐构成有一定空隙的滤
7、 饼。 n随着过滤的进行，颗粒尺寸较小的杂质，逐渐进入多孔隙 的硅藻土助滤介质而被截留。因为硅藻土具有90%左右的 孔隙，内比表面积很大，细小微粒以及细菌一进入助滤剂 内孔和复孔，往往由于吸附等原因被截留，可以将0.1m 的细微粒子及细菌除去，起到了良好的过滤效果。 n助滤剂的用量，一般为所截留的固相重量的1%10%。若 用量过高，反而影响过滤速度的提高 。 n啤酒的过滤 n经发酵后的成熟啤酒，其残余酵母及蛋白质等沉积于底层 ，小量悬浮于酒中，经过滤或分离后才能包装。 n过滤方法有很多种，其中硅藻土过滤法应用最广，尤其欧 洲、俄罗斯、美国等国盛产优质硅藻土的国家，大力推广 此法。该法最大优点是
8、过滤效率特别高，甚至很混浊的酒 也能过滤，即使含细菌0.51050.75106个/毫升的酒，也 可以一次滤清。 n硅藻土助滤剂的主要优点是：具有良好的微孔结构、吸附 性能和抗压缩性能，不仅能使被滤液体获得较好的流速比 ，并且能滤除微细的悬浮物，保证了澄清度。 n其主要缺点是：(1) 资源缺乏。(2) 生产成本较高。(3) 滤速 相对缓慢、堆密度较大，按其质量加入往往达不到预期要 求，多加又将使成本上升。(4) 化学稳定性不很理想。硅 藻土中的铁、钙等有害成分含量相对较高，并以游离状态 存在，所以其溶出率较高，许多饮料、酒类过滤时，铁溶 出量高会影响产品的口感和风味。 n（2）保温材料 n硅藻土
9、保温材料主要有硅藻土制品和微孔硅酸钙两类。生 产硅藻土制品投资少，成本低，工艺简单，但制品导热系 数偏高，保温效果不及微孔硅酸钙。 n硅藻土熟粉可用作耐火保温层填料。硅藻土可与粘结剂结 合制成各种保温砖、保温板、保温管、保温粒。在制造硅 藻土制品时加入发泡剂，可以生产泡沫硅藻土制品。这种 制品体积密度小，隔热效率高，在冶金、化工、石油、电 力工业中用途很广。 n（3）功能性造纸 n硅藻土有良好的分散性,能与纤维有机地结合。在造纸领 域应用的主要意义在于充分利用其特殊的分子结构特性制 造功能特性纸张。 n硅藻土具有的孔隙度大、吸附性强、容重小、隔热吸音、 化学性能稳定、无毒等特性,可满足不同性能要求纸品的 高遮盖性、松厚度、透气性、挺度、抗张强度、油墨吸收 性、尺寸稳定性、吸附性、吸油吸水性、保温隔热性、阻 燃性等方面的技术要求。 n（5）其它 n硅藻土还可制造水化硅酸钙、无机矿物纤维,以及用于防凝 结剂,炸药密度调节剂,火柴头、电焊条成分,混凝土、钻井 泥浆、公路沥青添加剂,水处理剂,工业催化剂载体,动物饲 料补充剂,土壤调节剂,具有缓释功能的消毒、杀虫(菌)、农 药、肥料、香料、医药的吸收剂载体和涂料颜料等。
