【填料篇】关于硅藻土的介绍和提纯的方法

　　硅藻是一种单细胞的水生植物，是一类具有色素体的单细胞植物，最重要的浮游生物，常由几个或很多细胞个体连结成各式各样的群。因为硅藻种类多、数量大，因而被称为海洋的草原，它们创造了地球上70%的氧气。据报道，浮游生物每年制造的氧气就有360亿吨，占地球大气氧含量的70%以上，由于硅藻数量又占浮游生物数量的60%以上，这样做才能够推算，假设地球上没有了硅藻，不用3年，地球上的氧气就会耗干，我们人类就没法呼吸。

　　硅藻在生长过程中吸收水中的游离硅形成其多孔而坚固的细胞壁，硅藻死亡后，其细胞壁也不会分解，而会沉积到水底，经过亿万年的积累和地质变迁形成硅藻土，简称非晶体二氧化硅。

　　硅藻土是一种具有生物结构的岩石。主要由80~90%，有的达90%以上的硅藻壳组成。

　　海水、湖水中的氧化硅的主要消耗者就是硅藻，构成硅藻软泥。在成岩过程中经石化阶段形成硅藻土。

　　硅藻壳由蛋白石组成，硅藻在生长繁衍过程中，吸取水中胶态二氧化硅，并逐步转变为蛋白石。在地质历史中硅藻种类达一万余种，现存的有五千余种。从我国已发现的硅藻土矿床中，硅藻主要有如下几种：

　　硅藻颗粒大小为0.001~0.5mm，分离的硅藻单体呈白色，性脆，在偏光显微镜下为无包透明的蛋白石组成。岩石薄片中硅藻形态有正方形、长方形、圆形、三角形，从分离出的单体硅藻形态有圆柱形、直链形、桶状、圆球形、圆盘形、棒形。

　　硅藻壳面上的孔洞呈有规则的排列，如：具缘圆筛藻直径约0.14mm，壳面网孔成正六边形，中心孔径5微米，边缘2微米。颗粒直链藻链长0.26mm具16个藻胞，藻胞似园柱形，直径12微米，长15微米，胞壁厚0.5微米，并易脱落成单体。

　　硅藻土中硅藻含量越多，杂质越少，则颜色越白，质越轻。比重一般在0.4-0.9，由于硅藻体具有众多的壳体孔洞，使硅藻土具多孔质构造，硅藻土的孔隙度达90-92%，吸水性强烈，粘舌，由于硅藻颗粒细小，使硅藻土细腻、滑润。硅藻土在酸中(HCl、H2S04、HN03)不溶解，但溶于HF和K0H。

　　硅藻土的主要成分是蛋白质，质地轻软、多孔。显微镜下可观察到天然硅藻土的特殊多孔性构造，其粒子表面具有无数微小的孔穴，孔隙率达90%以上，比表面积达65㎡/g。他的超细微孔比活性炭多5000到6000倍，正是这种突出的分子筛结构，决定了其独特的功能，具有极强的物理吸附性能和离子交换性能。

　　硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，如圆盘藻、直链藻、海链藻等，圆盘藻主要用作医药、食品等产品的助滤剂，直链藻、海链藻最适合用作建材、污水处理、沥青填料等产品，而绿之舍位于内蒙克什克腾旗好鲁库的硅藻土矿属于直链藻。

　　硅藻土在沉积过程中伴有大量泥沙、粘土、碎屑和有机质等，世界上的硅藻矿基本是储量多、品位低，提纯难度大，制约了硅藻土的推广应用。虽然我国硅藻土矿产资源丰富，已探明储量近4亿t，远景储量20亿t以上，但优质硅藻土较少，特别是一些高的附加价值的应用领域需要较高质量的硅藻土。只有经过提炼、提纯出的硅藻土才能应用到人类生活中。因此，大力进行硅藻土提纯研究，保证硅藻土工业可持续的发展，具备极其重大的现实意义。

　　硅藻土不同矿物的化学性质上存在一定的差异，采用化学方法或化学与物理相结合来实现矿物的分离与提纯。化学提纯最重要的包含焙烧和酸浸。

　　酸浸是酸与硅藻土中粘土等杂质反应生成可溶性盐后经过滤、洗涤、干燥达到提纯的目的。硅藻土酸浸提纯广泛使用盐酸和硫酸，将一定浓度的盐酸或硫酸与原土按照一定的液固比例混合搅拌均匀，在适宜的温度下反应一段时间，使硅藻土中的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等粘土杂质与酸反应生成可溶性盐类，然后经压滤、洗涤、干燥，即得优质纯硅藻土。但是酸浸提纯的缺点是用酸量和洗涤用水量比较大，成本比较高，并且提纯工艺中产生大量的废酸液，对环境污染很大，目前国家乃至世界都在明文禁止使用该提纯方法。

　　焙烧是在适宜的温度条件下，去除硅藻土中的有机质和结构水。焙烧提纯硅藻土是一种简便、经济、有效的提纯方法，但只能提纯到64.84%。目前硅藻土的提炼主要以煅烧来把硅藻土中的杂质和有害于人体健康的物质分离出来，硅藻土结构塌陷点在800度，超过800度，破坏硅藻土的多孔结构，直接把硅藻土里面的孔烧塌，低于800度分离出来的硅藻土内杂质分离得不够彻底。

　　纯物理提纯方法是利用硅藻土和共、伴生矿物物理性质或物理化学性质上的差异来实现矿物的分离与提纯。纯物理提纯是在不破坏硅藻壳的前提下将硅藻土原料颗粒打细，使固结在硅藻壳上的粘土等矿物杂质脱离。硅藻土中含铁矿物、石英泥、砂颗粒大，沉降快可先分离出，而粘土杂质蒙脱石经搅拌擦洗分散成细小的颗粒，并带有相同的负电荷，彼此同性相斥。硅藻土的粒子在料浆中快速沉降，即可得以硅藻土为主的硅藻精土。

　　硅藻土是由单细胞水生藻类硅藻的遗骸和软泥固结沉积而成的一种硅质沉积岩，经过选矿、除去杂质使硅藻含量达到90％以上的称为硅藻精土。

　　硅藻精土具有孔隙度高、吸附性强、质轻、坚固、隔音、隔热、耐磨、耐酸和热传导性低等多种特性，可大范围的应用于交通、水处理、建材、化工、橡胶、石化、医药、冶金等行业。

　　利用该研究成果，云南等在高速公路建设中首次使用硅藻改性沥青铺设路面，成功地提高了路面的高温稳定性、低温抗裂化和抗老化能力。据检测，使用硅藻改姓沥青铺设的高速公路路面，其综合性能达到国际塑胶路面水平，且硅藻精土的价格只是其相应添加料的1/10。

　　另据了解，经改性制成的硅藻精土水处理剂还在水处理工程上得到了应用。与生物化学处理技术相比，该方法具有处理后水质达标、投资少、长期运营费用低、占地少、建设周期短、工艺简单等突出特点。目前，秦皇岛市、呼和浩特市已采用该方法处理城市污水，攀枝花钢铁公司、广东、广西等也正在对使用该项技术处理污水进行洽谈。

　　据硅藻土研究专家王庆中介绍，我国的硅藻土储量占世界第四位，其中内蒙古克什克腾旗好鲁库的硅藻土储量约7300万吨以上。硅藻土的低成本提纯方法发明后，必将推动硅藻土的产业化发展，其应用前景也将更为广阔。