新型硅藻土助濾劑的應(yīng)用

新型硅藻土助濾劑的應(yīng)用研究摘要：本方主要對新型助濾劑—硅藻土的應(yīng)用前景、資源分布情況、物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了深入研究。通過對其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，硅藻土是一種非常好的一種材料，未來應(yīng)用前景廣闊，有待于進(jìn)一步開發(fā)，使其更廣泛的應(yīng)用到人民生活、生產(chǎn)、建設(shè)當(dāng)中去。

關(guān)鍵字：硅藻土助濾劑應(yīng)用一、概述硅藻是最早在地球上出現(xiàn)的原生生物之一，生存在海水或者湖水中。硅藻土，是被稱之為硅藻的單細(xì)胞植物死亡后經(jīng)過1至2萬年左右的堆積期，形成的一種化石性的硅藻堆積土。硅藻土礦床屬硅質(zhì)巖石生物化學(xué)沉積成因，是由硅藻類動(dòng)物和其它生物的硅質(zhì)骨骼部分的堆積和隨之改造而成。硅藻土（diatonite）由于硅藻土具有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸水和滲透性強(qiáng)、對人無毒無害等特點(diǎn)，并有特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造使得它具有許多特殊的技術(shù)和物理性能，如大的孔隙度，較強(qiáng)的吸附性、質(zhì)輕、隔音、耐磨耐熱并有一定的強(qiáng)度，被廣泛用于輕工、化工、建材、石油、醫(yī)藥、衛(wèi)生、等部門，近些年也被廣泛應(yīng)用于水處理行業(yè)。二、硅藻土礦產(chǎn)資源分布硅藻土是一種硅質(zhì)巖石，世界上有20多個(gè)國家產(chǎn)出硅藻土礦。主要分布在中國、美國、丹麥、法國、蘇聯(lián)、羅馬尼亞等國。我國硅藻土礦床大多形成于第三紀(jì)和第四紀(jì)，且與玄武巖密切共生。按形成條件，硅藻土礦床分為海相礦床和陸相湖泊沉積兩種類型，我國絕大多數(shù)硅藻土礦屬于陸相湖泊沉積。我國硅藻土礦資源較豐富，硅藻土儲(chǔ)量3.2億噸，資源量在20億t以上。截至1996年底，全國保有硅藻土礦石儲(chǔ)量3.9億t，位居世界前列。主要集中在華東及東北地區(qū)，其中規(guī)模較大，工作做得較多的有吉林、浙江、云南、山東、四川等省，其中吉林省礦床數(shù)最多(18個(gè))，保有儲(chǔ)量也最多，達(dá)21119萬t；其次是云南省，保有儲(chǔ)量7752萬t。分布雖廣，但優(yōu)質(zhì)土僅集中于吉林長白地區(qū)，其他礦床大多數(shù)為3~4級土，由于雜質(zhì)含量高，不能直接深加工利用。中國硅藻土保有儲(chǔ)量表地區(qū)礦區(qū)數(shù)(個(gè))總量(萬t礦石)B+CD合計(jì)全國34106102791938529河北2-28002800吉林1846881642521113浙江2273215544286四川43879691356云南1245952937752SiO2含量是硅藻土礦石中硅藻含量量度標(biāo)志之一，SiO2高則質(zhì)優(yōu)。在大型礦床中吉林省長白縣外圍普查區(qū)SiO2含量較高，達(dá)到80.69％；其次是吉林省長白縣西大坡詳查區(qū)，SiO275．46％。中型礦床以吉林省長白縣馬鞍山Ⅱ號礦段最高，SiO283．46％；其次是吉林省臨江市西小山礦床，SiO281.39％。6個(gè)大型礦床平均SiO2含量64.64％，19個(gè)大、中型礦床平均SiO2含量67.90％，即礦石質(zhì)量多數(shù)屬中等。

6個(gè)大型礦床共計(jì)保有儲(chǔ)量30320萬t，占全國保有儲(chǔ)量的79％。其中以吉林省長白縣西大坡礦規(guī)模最大，詳查區(qū)及外圍普查區(qū)合計(jì)保有儲(chǔ)量16207萬t；其次是云南省尋甸縣先鋒礦區(qū)，保有儲(chǔ)量為7760萬t；第三位是浙江省浦義礦區(qū)，保有儲(chǔ)量3580萬t。

硅藻土礦經(jīng)常與粘土礦共生，粘土可以單獨(dú)成層，也可與硅藻土相雜，形成粘土質(zhì)硅藻土或硅藻質(zhì)粘土。一般說粘土是有害組分，但在某些用途中則是有益組分。硅藻土礦與褐煤、泥炭層共生以云南先鋒礦區(qū)最為典型。

硅藻土礦成礦時(shí)代一般較新，埋藏多數(shù)不深，因此主要是露天開采，僅部分礦床采取地下開采。有的從水下挖出，以礦泥形式泵取。根據(jù)礦石中SiO2和粘土礦物含量，將礦石分為以下三類：（1）硅藻土

（SiO2>85%）（2）粘土質(zhì)硅藻土

（SiO250%~85%）（3）硅藻粘土

（SiO2<50%）三、硅藻土性質(zhì)硅藻土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，其化學(xué)成份主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有機(jī)質(zhì)。SiO2通常占80%以上，最高可達(dá)94%。優(yōu)質(zhì)硅藻土的氧化鐵含量一般為1~1.5%，氧化鋁含量為3~6%。硅藻土的礦物成份主要是蛋白石及其變種，其次是粘土礦物—水云母、高嶺石和礦物碎屑。礦物碎屑有石英、長石、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、吸水性和滲透性強(qiáng)的物性。硅藻土中的硅藻有許多不同的形狀，如圓盤狀、針狀、筒狀、羽狀等。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(dá)80-90%，能吸收其本身重量1.5-4倍的水，是熱、電、聲的不良導(dǎo)體，熔點(diǎn)1650-1750°C，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。硅藻土的氧化硅多數(shù)是非晶體，堿中可溶性硅酸含量為50~80%。非晶型SiO2加熱到800~1000°C時(shí)變?yōu)榫?，堿中可溶性硅酸可減少到20~30%。☆硅藻土物理指標(biāo)及及產(chǎn)品型號化學(xué)成分（%）燒成品溶劑燒成品SiO290

90.30Al2O344Fe2O31.51.5CaO0.60.6MgO0.50.5其它0.40.8燒失重33型號制造方法顏色滲透率PH堆密度中位粒徑10#燒成品紅6-90.4524-2820#燒成品紅6-90.4521-2540#燒成品紅6-90.4322-26200#溶劑燒成品白8-100.4328-32300#溶劑燒成品白8-100.4330-34400#溶劑燒成品白8-100.4332-36700#溶劑燒成品白8-100.4338-44WX2#燒成品紅微細(xì)7-9

5-7WX3#溶劑燒成品白微細(xì)8-109-12WX200#溶劑燒成品白微細(xì)8-100.4330-34WX260#溶劑燒成品白微細(xì)8-100.4322-26WX300#溶劑燒成品白微細(xì)8-100.4311-14WX600#溶劑燒成品白微細(xì)8-100.4711-14WX800#溶劑燒成品白微細(xì)8-100.449-11沉淀粒度分布（%%）微米燒成品溶劑燒成品40以上1-81-2040-203-1512-4520-1015-3025-6010-515-503-405-210-351-152以下8-201-3硅藻土助濾劑衛(wèi)生生指標(biāo)燒成品溶劑燒成品顏色紅色顏色灰白-白色PH6-7PH8-10水可溶物每升10mg水可溶物每升25mg以下砷化物4ppm以下砷化物4ppm以下重金屬0.005%以下下重金屬0.005%以下下燒失重3%以下燒失重3%以下四、工藝特性及主要用途由于硅藻土具有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸水和滲透性強(qiáng)等特點(diǎn)，并有特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造使得它具有許多特殊的技術(shù)和物理性能，如大的孔隙度，較強(qiáng)的吸附性、質(zhì)輕、隔音、耐磨耐熱并有一定的強(qiáng)度，被廣泛用于輕工、化工、建材、石油、醫(yī)藥、衛(wèi)生等部門。我國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，用于助濾劑只占百分之幾。硅藻土主要用途、國內(nèi)外硅藻土產(chǎn)品結(jié)構(gòu)用途對比見以下兩表。1、硅藻土干燥品：把硅藻土通過強(qiáng)制干燥后進(jìn)行粉碎分級，生產(chǎn)出不同型號的產(chǎn)品。微細(xì)品可用于農(nóng)藥、造紙的添加劑，可延長藥效、改變紙的性能。中粗品可用于過濾、化肥添加、混凝土、高瀝青路面添加等。2、硅藻土助濾劑：是通過干燥、煅燒、粉碎、分級，制造出不同型號的的硅藻土助濾劑，可使用到各種液固分離，不同的液固分離采用不同的硅藻土助濾劑型號。應(yīng)用范圍廣泛：（1）油制品：冷卻油、潤滑油、變壓器油等。（2）涂料顏料產(chǎn)品：各種油漆，樹脂等。（3）酸類：硫酸、硝酸、磷酸等各種無機(jī)有機(jī)酸。（4）一般化學(xué)制品：乙醇、甘油、火箭液體燃料等。（5）油類、脂肪及蠟制品：豆油、桐油、乳膠液、再生蠟、明膠、海帶膠等。（6）水果、蔬菜類液體：蘋果汁、胡蘿卜汁等。（7）酒和釀造制品：啤酒、白酒、醬油等（8）糖及糖漿類液體：果糖、葡萄糖、食用白糖等。（9）藥品：抗菌素、維生素、中草藥、提取液等。（10）水處理：工廠廢水、游泳池水、河水等。（11）其它：消毒液、洗滌液、電鍍液等3、添加劑：添加劑是用來改變被添加物質(zhì)的性能。如：造紙、農(nóng)藥、塑料、化肥、混凝土、高瀝青路面、橡膠、樹脂、玻璃鋼、電瓶隔板等。4、吸附劑：從人尿中提取尿蛋白，填充乙炔氣瓶等。5、催化劑載體：硅藻土具有良好的化學(xué)惰性、合適的比表面、良好的孔隙率以及耐磨、耐酸、耐熱等特性，而成為眾多催化劑的理想載體。加氫反應(yīng)的鎳鈷催化劑，醇脫氫反映，銅鉻催化劑載體，硫酸釩催化劑載體等。國內(nèi)外硅藻土產(chǎn)品結(jié)構(gòu)用途對比用

途比

例，%國內(nèi)國外過濾材料功能填料載

體輕質(zhì)保溫材料其

他2~49~116~858~618~2064~6621~235~65~63~4五、硅藻土生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)硅藻土的產(chǎn)品規(guī)格及質(zhì)量是根據(jù)各工業(yè)部門及用戶的具體要求確定的，目前我國無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以下兩表分別列出了各種用途對硅藻土質(zhì)量要求和吉林敦化及樺甸兩地幾個(gè)產(chǎn)品的出口標(biāo)準(zhǔn)。各種用途對硅藻土的質(zhì)量要求用途規(guī)格或要求隔熱和隔音材料要求為粉劑，密度度小于0.6t//m3，最好為0.2~00.3t//m3，濕度不大大于10%，少含熔融融鋁和其他影影響硅藻土潤潤濕效果的金金屬助濾劑硅藻土質(zhì)地純凈，硅硅藻含量高，藻藻類形態(tài)完整整，雜質(zhì)含量量小，不含易易溶解于溶液液中的物質(zhì)，用用于食品過濾濾時(shí)，除應(yīng)符符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)外，還應(yīng)保保持原液體的的香味和顏色色吸附劑要求硅藻土比表面面積大，容重重低，能吸附附比自身重2.5倍的水填充劑（填料）對硅藻土的顆粒大大小、顏色、亮亮度、吸附性性、pH值、折射率率等都有一定定要求催化劑載體載體是精制的硅藻藻土，顏色要要求為白色。載載體性能好壞壞主要取決于于硅藻孔結(jié)構(gòu)構(gòu)的狀態(tài)，一一般來說以直直鏈藻的孔結(jié)結(jié)構(gòu)為最好。用用作催化劑載載體的精制硅硅藻土以山東東臨朐的硅藻藻土質(zhì)量最佳佳建筑材料供建筑材料用的硅硅藻土，水分分不能過多其他用途陶瓷原料坯和釉面面磚要求：

SiO2>885%，F(xiàn)e2O3<1%制造水玻璃，要求求成份純凈，SiO2含量高，且且呈非晶質(zhì)狀狀態(tài)吉林敦化樺甸硅藻土礦出口產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)地品名級別化學(xué)成

份，

%%細(xì)度目含水量%松散密度kg/m3SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaO雜質(zhì)含量吉林敦化硅藻土原礦68.4519.702.400.811.09

硅藻土粉168.4519.702.400.811.097.601505320266.3019.912.610.942.508.401207380364.5020.403.391.052.389.408010430焙燒級硅藻土粉1>65<15<3<0.8<1.50

12033202>60<19<5<0.9<2.2

805380吉林樺甸硅藻土粉180~845.802.130.81.706.30低于8010~15

注：用于冶金、發(fā)電廠、石化、機(jī)車、造紙、玻璃、制糖、油漆、熔爐等的隔熱材料。六、綜合利用工藝技術(shù)硅藻土是生物成因的硅質(zhì)沉積巖礦物，原礦中，往往拌生有大量的有機(jī)質(zhì)和粘土類礦物，而賦存于硅藻土孔隙內(nèi)的雜質(zhì)很難用常規(guī)選礦方法除去，雖然酸浸法能提高硅藻土的品位，但由于硅藻土吸附能力強(qiáng)，使得酸溶液中的某些雜質(zhì)又會(huì)進(jìn)入硅藻，加之酸洗成本較高，又易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；通常硅藻土選礦加工流程為：原礦—一段磨礦及干燥—二段磨礦及干燥—預(yù)分選—旋流器分離—粉狀產(chǎn)品。若需要進(jìn)一步加工則送回轉(zhuǎn)窯煅燒（加熔劑或不加熔劑）--磨礦冷卻—分選分級—填料級或助濾劑級產(chǎn)品。由于礦石品位不同及對硅藻土產(chǎn)品的要求不同，分別采用干法或濕法選礦，其原理和應(yīng)用范圍列于下表。硅藻土選礦方法選礦方法選礦原理應(yīng)用對象主要設(shè)備干法1．1．利用硅藻土與脈石石密度（比重重）的差異進(jìn)進(jìn)行分選2．2．在一定的溫度下加加熱干燥，除除去其中的有有機(jī)物及易揮揮發(fā)物，以及及大量的水分分等，使硅藻藻土得以富集集高品位礦石空氣分離器旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī)濕法根據(jù)硅藻土與脈石石密度（比重重）的差異進(jìn)進(jìn)行分選低品位礦石水力旋流器很多領(lǐng)域都是利用硅藻土硅殼結(jié)構(gòu)的多孔性，在加工時(shí)，必須注意保護(hù)硅藻骨骸的結(jié)構(gòu)及獨(dú)特形狀，認(rèn)真選擇適宜的破碎磨礦設(shè)備及工藝條件，最大可能地保護(hù)硅藻結(jié)構(gòu)完整，避免次生破碎。常用的磨礦設(shè)備是氣流粉碎機(jī)。我國目前還沒有一個(gè)較完善的硅藻土選礦加工廠，只有幾個(gè)單位從事了低品位硅藻土的選礦提純研究，但基本上形成了一定生產(chǎn)能力，其中云南西部某硅藻土礦選礦提純生產(chǎn)就達(dá)到了一定規(guī)模。該礦為粘土硅藻土，質(zhì)地較好，經(jīng)確定，硅藻土主要是舟形藻，其次是桅桿藻，月形藻園篩藻等。通過篩分分析，-25mm占51.97%，SiO2的分布率為63.05%，品位為86.60%，比原土SiO284.56%有較大提高，故可采用預(yù)先篩分除去粗粒級的辦法提高入選品位。原土的理化性質(zhì)列于以下兩表中。云南西部某硅藻土礦的原土化學(xué)分析組分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOCrTiO2含量，%84.563.770.560.460.490.0010.20組分BeBaZrPbMnCu

含量，%0.0000.0010.0000.0000.0000.000

云南西部某硅藻土礦的原土物理性質(zhì)松散密度，g/ccm3比表面積，m2//g孔徑分布，?活性，mg/g顯氣孔率，%0.413.43500~300150~253≥65自然堆積，度摩擦角（鐵板），度度摩擦角（水泥板），度度液限，%

55~6045~4865~7072.29

經(jīng)磁選試驗(yàn)、磁—重分離試驗(yàn)，選擇性絮凝—磁—重分離試驗(yàn)、活化焙燒試驗(yàn)等。其結(jié)果分別列于下表中。云南西部某硅藻土礦磁選試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)名稱及最佳條條件產(chǎn)品名稱品位，%回收率，%SiO2Fe2O3SiO2Fe2O3磁場強(qiáng)度試驗(yàn)：

最佳磁場強(qiáng)度H為為1440kkA/m精土86.950.4178.5738.57聚磁介質(zhì)試驗(yàn)：

最佳聚磁介質(zhì)2##鋼毛精土87.160.3186.3834.07給礦濃度試驗(yàn)：最佳給礦濃度155%精土87.360.2976.4831.17沖洗水量試驗(yàn)：

最佳沖洗水量3000ml/mmin精土87.890.2775.4539.15云南西部某硅藻土礦磁選-重選試驗(yàn)結(jié)果膠管出口與最低點(diǎn)點(diǎn)的距離精土品位，%精土中Fe2O33含量，%回收率，%0

cm85.610.3573.1630cm88.720.2572.19云南西部某硅藻土礦選擇性絮凝--磁--重選試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)條件產(chǎn)品名稱品位，%回收率，%SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO原礦磁力攪拌擦洗洗→聚凝(淀粉50g/t，濃度10%)→磁重選磁重產(chǎn)物61.821.368.521.051.4521.7372.4567.4468.0388.52硅藻精土94.760.221.750.210.0878.4727.5532.5631.9711.48給

礦84.930.563.770.460.49100.00100.00100.00100.00100.00云南西部某硅藻土礦活化焙燒試驗(yàn)結(jié)果活化焙燒時(shí)間試驗(yàn)驗(yàn)活化焙燒溫度試驗(yàn)驗(yàn)焙燒時(shí)間h（600°C）焙燒前SiO2含量，%%焙燒后SiO2含量，%%焙燒溫度，°C（6h）焙燒前SiO2含量，%%焙燒后SiO2含量，%%34~6810

94.7690.14~90.1490.1490.14

96.5692.14~92.6392.8193.63

300500600700800900110089.0789.0789.0789.0789.0789.0789.0790.0792.9093.1493.5794.3192.6392.63磁選能有效地除去原土中的Fe2O3，可得到SiO2含量達(dá)87.89%、Fe2O3含量0.27%的產(chǎn)品，絮凝—磁—重分離能有效分離比磁化系數(shù)很小，粒度很細(xì)的硅藻顆粒，選擇性絮凝可將Fe2O3等雜質(zhì)絮凝成團(tuán)聚體，使之變成較大顆粒利于磁選分離和重選分離