【正文】 占有更大的份額，是絕人多數(shù)非金屬礦物無法替代的。 我國(guó)硅藻土年產(chǎn)量約 3O萬(wàn) t，其中 lO余萬(wàn) t用于出口。我國(guó) 60％以上的硅藻土用于生產(chǎn)保溫材料，10％用于生產(chǎn)各種填料，另有部分用于助濾劑。1997年美國(guó)的硅藻土消費(fèi)量為 56．1萬(wàn) t，消費(fèi)構(gòu)成為 ：助濾劑 67％，填料 1 3％，其他 20％。 從年消費(fèi)量上看，中國(guó)與美國(guó)的硅藻土消費(fèi)量相差約 4倍 ，從硅藻土的消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看，我國(guó)比較單一，主要用于保溫材料，我國(guó)同發(fā)達(dá)同家存在明顯差距。我國(guó)硅藻土從品種和產(chǎn)品質(zhì)量上均不能滿足市場(chǎng)要求，在許多領(lǐng)域沒有得到充分應(yīng)用。因此，根據(jù)我國(guó)硅藻土的特點(diǎn)，借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提高硅藻土品質(zhì)，開發(fā)硅藻土的新用途將給硅藻土行業(yè)帶來新的機(jī)遇。在化工領(lǐng)域，以硅藻土為原料或基材合成組裝新型多孔材料，開發(fā)新型催化劑，是提高產(chǎn)率和分離效果的必要手段．還需進(jìn)一步加強(qiáng)和探索。納米 、亞微米、微米、毫米孔徑組成的多孔玻璃材料，在醫(yī)療分析、生物工程、石油化工、建筑、軍工等部門應(yīng)用前景良好。 隨著生活水平的提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)心居室環(huán)境，在這一方面硅藻土更是大有可為。從國(guó)外的發(fā)展情況來看 ，利用硅藻土生產(chǎn)的新型瓷磚 、陶瓷 、涂料 、吸附材料及輕型建材日新月異，而我國(guó)還處于起步階段，其潛在市場(chǎng)是十分巨大的。在環(huán)境污染治理方面，硅藻土成膜應(yīng)用技術(shù)近年來也受到了廣泛關(guān)注，多種硅藻土分離膜相繼開發(fā)，硅藻土凈化處理技術(shù)也日趨完善，現(xiàn)在重要的是將其積極應(yīng)用在環(huán)保中。在農(nóng)業(yè)方面，我國(guó)在國(guó)家 “十五”糧食行業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃中，明確提出了利用硅藻土防治儲(chǔ)糧蟲害技術(shù)應(yīng)用的開發(fā)。如果在農(nóng)業(yè)上普遍推廣，不僅節(jié)約大量糧食，也為我國(guó)水土保持、生態(tài)恢復(fù)和改良起到不可小視的作用。相信在不久的將來，我同的硅藻土應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃郊訉拸V。硅藻土國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及展望1 硅藻土及微觀結(jié)構(gòu)硅藻是一種單細(xì)胞藻類，其形狀極為細(xì)小，一般只有幾微米到幾十微米 .在某些特定環(huán)境下，生活在水中的硅藻能以較快的速度生長(zhǎng)、繁殖 .硅藻土是由單細(xì)胞低等水生植物硅藻的遺骸堆積而成，是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，主要由古代硅藻遺體組成，主要成分是無定型 SiO2，具有大量微孔，非晶體結(jié)構(gòu)，此外，還含有少量的 Al2O3，F(xiàn)e2O3，CaO，MgO，K2O，Na2O，P2O5和有機(jī)質(zhì).硅藻土的礦物成分主要是蛋白石及其變種，其次是粘土礦物—水云母、長(zhǎng)石、黑云母及有機(jī)質(zhì)等，有機(jī)物含量從微量到 30 % 以上 .硅藻土的顏色為白色、灰白色、灰色和淺灰褐色等，有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸水和滲透性強(qiáng)、熔點(diǎn)高、隔熱、吸聲、折射率低、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn).硅藻土種類很多，主要有直鏈型、圓篩型、冠盤型、羽紋型等(見圖 1).其中直鏈型硅藻體是單節(jié)和雙節(jié)圓筒體，圓筒中空，表面整齊排列著許多微孔；而圓篩型，冠盤型硅藻體呈圓篩或圓環(huán)形； g/cm3～，莫氏硬度為 1～( um～5 um)，孔隙率達(dá) 80 %～90 %，能吸收其本身重量的 ～4 倍的水，是熱、電、聲的不良導(dǎo)體，熔點(diǎn)1650 ℃～1750 ℃，化學(xué)穩(wěn)定性高，除溶于氫氟酸以外，不溶于任何強(qiáng)酸，但能溶于強(qiáng)堿溶液中.硅藻土表面被大量的羥基所覆蓋、且有氫鍵的存在， 酸和硅氧四面體中硅取代鋁產(chǎn)生的 L酸，均可與堿發(fā)生反應(yīng)（見圖 2），合理改變硅藻土結(jié)構(gòu)對(duì)硅藻土的應(yīng)用有很重要的影響.世界硅藻土資源十分豐富，分布范圍很廣，已知全球共有硅藻土 億 t～20 億 t，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量 ，主要集中在東部及西南地區(qū)，其中探明儲(chǔ)量的礦區(qū)有 354 處，礦石總保有儲(chǔ)量達(dá) 億 t，僅次于美國(guó)，居世界第 2 10 省(區(qū))，以吉林省最多，占全國(guó)儲(chǔ)量的 ％，云南、福建、在黑龍江、山西、海南也發(fā)現(xiàn)了硅藻土礦.2 硅藻土的提純硅藻土中Ⅰ，Ⅱ級(jí)品占少數(shù)，中低品味儲(chǔ)藏量較大，大多含有雜質(zhì)，且活性較低，方法也較多，常用的有：(1) 酸浸法 . 將氫氟酸和硫酸的混合酸與原土按照一定比例混合攪拌均勻，使硅藻土中的 A12O3，F(xiàn)e2O3，CaO，MgO 等雜質(zhì)生成可溶性鹽類，然后經(jīng)壓濾、洗滌、干燥，得到優(yōu)質(zhì)純硅藻土 .酸處理的反應(yīng)時(shí)間、用酸量、液固比等，在純度提高的同時(shí)，密度變小，孔容、比表面積等增大，孔結(jié)構(gòu)明顯改善，是深加工產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料，并且酸液可以回收利用.(2) 擦洗法 . 擦洗可將原料顆粒打細(xì)，而硅藻殼不被破壞，去除雜質(zhì)，使 ，.(3) 焙燒法 . 焙燒法對(duì)高燒失量型硅藻土十分有效 .通過 600 ℃～800 ℃ 煅燒，SiO2含量可顯著提高，同時(shí)孔徑增大，表面酸強(qiáng)度增加 .硅藻土的比表面積隨焙燒溫度的提高而增加，450 ℃ 焙燒后達(dá)最大值，此后隨焙燒溫度的升高而下降；900 ℃ ，還有熱沉降法、磁選法、熱浮選法等，但都有各自的局限性， SiO2含量增大，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)趨于合理，能夠大幅度增強(qiáng)使用效果.3 硅藻土的應(yīng)用在歐洲，硅藻土作為礦物資源使用已有一百多年的歷史， 世紀(jì)后，由于工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品已遍及環(huán)境、建筑、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、冶金、食品、化工、電子等各個(gè)領(lǐng)域 .我國(guó)自上世紀(jì)50 年代應(yīng)用硅藻土資源以來，隨著關(guān)注度的加大及科研水平的提高，硅藻土的綜合利用能力迅速提高，涉及領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大、用量日增. 硅藻土在水處理中的應(yīng)用硅藻土具有大量的有序排列微孔，從而使硅藻土具有很大的比表面積，形體內(nèi)含有上千個(gè)納米級(jí)微孔，所以具有很強(qiáng)的吸附力和吸附容量，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于任何強(qiáng)酸，、日本等國(guó)的使用率均在 60 % 以上.日常生活廢水及工業(yè)廢水通常采用吸附法進(jìn)行處理。硅藻土的表面及孔內(nèi)表面分布有大量的硅羥基，在水溶液中電離后使表面形成負(fù)電性，對(duì)帶正電的膠態(tài)污染物可以進(jìn)行有效吸附 .而對(duì)于多數(shù)帶負(fù)電的生活污水及工業(yè)廢水，需先將硅藻土進(jìn)行焙燒、酸洗等預(yù)處理 ，使硅藻土表面純凈及排列一致，并加入陽(yáng)離子混凝劑，如鋁系或鐵系混凝劑，制成硅藻土精土水處理劑 ，不僅吸附負(fù)電荷膠體粒子，而且由于膠體間還存在氫鍵、共價(jià)鍵、極性鍵等，故使膠體離子可以吸附更多的粒子，致使膠體顆粒電荷改變符號(hào)，同時(shí)對(duì)正負(fù)兩種電荷膠體產(chǎn)生吸附作用，大大提高了污水處理效果，國(guó)內(nèi)外對(duì)此均有大量研究，如 Jinlu Wu等對(duì)比研究了硫酸鋁改性硅藻土、原硅藻土和活性炭污水處理的效果，用硫酸鋁改性后硅藻土對(duì)于各種污染物的去除率都能提高 20 %～50 %，在添加量?jī)H為 150 mg/L 時(shí)， 將 60 ℃～80 ℃ 下用硫酸活化1h的硅藻土用于處理造紙廢水(pH 值 ，色度 2 000 度，COD 為 1 065mg/L)，投加量為 g/L，污水的色度去除率為 98 %，COD 去除率為 %.Majeda 還應(yīng)用錳氧化物溶液浸漬法制得了錳基改性硅藻土，對(duì) Pb ，Cu ，Cd 的去除率也顯著提高，通過減少硅藻土表面錳氧化物，還可以使吸附能力進(jìn)一步增強(qiáng).此外，經(jīng)煅燒后制得可反復(fù)沖洗的復(fù)合薄膜，沖洗后硅藻土脫落，而氧化鋁膜可繼續(xù)使用，在保證使用效果的同時(shí)節(jié)省了成本. 硅藻土在建材中的應(yīng)用針對(duì)我國(guó)硅藻土資源豐富，但高品位硅藻土儲(chǔ)藏量很小的特點(diǎn)，將硅藻土應(yīng)用到建材中成為合理利用資源的一條有效途徑.目前，我國(guó)用于輕質(zhì)墻體材料的主要原料有浮石、膨脹珍珠巖、蛭石、粉煤灰輕質(zhì)陶粒、自燃煤矸石等，且含有粘土質(zhì)礦物，具有較強(qiáng)的可塑性、粘結(jié)性、燒結(jié)性，經(jīng)加工后有一定的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)空隙率較高，還可以作為保溫墻體材料使用，如保溫磚，保溫板等，也利于減輕結(jié)構(gòu)重量 .硅藻土含有較多的 SiO2，經(jīng)過煅燒、超細(xì)粉磨、酸化等處理后，可以增加硅藻土表面積，激發(fā)硅藻土活性，與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，因此，可作為活性火山灰材料使用 ，甚至可以替代部分水泥摻入到混凝土當(dāng)中，制備輕骨料混凝土 ，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得其絕干重量為 800 kg/m3～1 190 kg/m3，7 d～56 d 抗壓強(qiáng)度為 MPa～8 MPa.除傳統(tǒng)材料外，以硅藻土為主要原料，添加其他化合物，可以制得很多性能更為優(yōu)良的建筑材料 .如日本應(yīng)用硅藻土多孔吸濕和放濕的功能， K2O及某些有機(jī)化合物，高溫處理制得可導(dǎo)電，防火的涂料；從硅藻土中提取 SiO2及少量 Al2O3，再涂加一些堿金屬，經(jīng)一系列工序后可制得泡沫玻璃，是一種較好的隔熱、吸聲材料 .用二次燒成法制備的以硅藻土為主要原料的裝飾性陶瓷具有強(qiáng)度高、吸水率小、收縮率低等特點(diǎn)，硅藻土通訊電纜防火管道，硅藻土玻璃纖維增強(qiáng)板，硅藻土微孔玻璃等新型制品在國(guó)內(nèi)外已開始生產(chǎn)應(yīng)用. 硅藻土在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用硅藻土在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要是能夠起到防治蟲害的作用，因?yàn)楣柙逋令w粒表面帶有鋒利的邊緣，可以刺入害蟲體內(nèi)，并粘附在體表，引起害蟲呼吸、消化等系統(tǒng)紊亂，破壞害蟲表皮中蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)造成其脫水導(dǎo)致死亡，并且硅藻土本身無毒，易與糧食分離，能夠安全使用.此外，可以利用硅藻土的多孔結(jié)構(gòu)，將其涂覆在化肥表面，作為載體及包裹劑使用制成顆粒狀化肥，這樣可以防治化肥結(jié)塊，還具有緩釋作用，使肥效能夠持久有效地發(fā)揮作用. 硅藻土在食品工業(yè)中的應(yīng)用產(chǎn)過程主要包括除雜和煅燒，孔隙率控制在 85 % 左右.由于硅藻土具有很強(qiáng)的吸附能力，可起到除菌、除雜質(zhì)、異味，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，目前，在飲料與酒類生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 .如對(duì)于發(fā)酵后的啤酒，用硅藻土可以去除酵母菌，還可吸附蛋白質(zhì)及細(xì)菌，使啤酒清亮透明釉光澤，長(zhǎng)時(shí)間不產(chǎn)生沉淀，解決了以往加熱法對(duì)產(chǎn)品澄清度的影響，避免焦糊味，影響口感. 硅藻土填料的應(yīng)用在硅藻土應(yīng)用當(dāng)中用途最廣泛的就是作為填料使用 .硅藻土具有質(zhì)輕、孔隙率大、比表面積大、化學(xué)穩(wěn)定的特點(diǎn)，作為填料加入能使材料產(chǎn)生彈性效應(yīng)、強(qiáng)度效應(yīng)、光學(xué)效應(yīng)等變化 ，也稱功能材料.在油漆、涂料的生產(chǎn)中，利用硅藻土顆粒細(xì)小，可以起到消光作用，使涂料和油漆表面更加平整光滑，并能增加涂料含固量，加快干燥速度，提高粘結(jié)力，改善力學(xué)性能，高分子制品中加入硅藻土，主要功能是提高制品彈性，耐老化性 .如將塑料的防老化劑，抗氧化劑以硅藻土作為載體使用，效果更為顯著 .如聚硅酮橡膠中加入硅藻土增強(qiáng)機(jī)械性能；將硅藻土加入到聚甲醛中可以提高穩(wěn)定性利于精密成型 ；硅藻土還可對(duì)瀝青進(jìn)行改性處理，提高熱穩(wěn)定性. 利用硅藻土良好的電絕緣性，吸附性等，還可廣泛用作電絕緣填料，肥皂填料，乙炔容器，炸藥穩(wěn)定劑、電焊條填料，蓄電池分離板，液氮容器中作為粉末絕熱劑，顯著降低蒸發(fā)率 .法國(guó)將硅藻土應(yīng)用在太陽(yáng)能貯存器的六水合氯化鈣中測(cè)定焓變.除以上常見用途外，硅藻土可利用其自身不同特點(diǎn)作為拋光劑，重金屬吸附劑，也可制取白炭黑等，還可用于高精產(chǎn)品的生產(chǎn)中，如應(yīng)用酸浸硅藻土制作微孔陶瓷 ，將硅藻土作為培養(yǎng)基制取碳納米管.4 展望如今，隨著人們對(duì)硅藻土這一礦物資源研究的逐漸深入，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，但大多數(shù)仍局限于直接利用硅藻土自身多孔、吸附性強(qiáng)等特點(diǎn)，作為填料及助濾劑使用，并未做到對(duì)硅藻土進(jìn)行改性處理，將其作為原料，更應(yīng)利用該優(yōu)勢(shì)，重視硅藻土資源的開發(fā)利用，不僅要擴(kuò)大硅藻土應(yīng)用范圍，更需要提高硅藻土應(yīng)用層次，并將其作為一種精細(xì)化工資源，.54 / 55