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硅藻土及其应用
一、硅藻土的命名及原土质量的评估
1、硅藻土的命名
硅藻土是以硅藻遗骸为主的一种生物成因的硅质沉积岩,在非海相(包括淡水、微咸水和咸水)硅藻土中常伴有淡水海绵骨针、金藻内生孢子等生物遗骸;在海相硅藻土中,除硅藻遗骸外常伴有硅鞭毛类、放射虫等硅质生物遗骸;除此之外,还经常与其共存的有各类粘土矿物(高岭石、蒙服石、水云母等)和碎屑矿
物(石英、长石等)。图1即是硅藻土原
土的照片。因而,应该根据硅藻土原
土中的硅藻壳体、粘土矿物和碎屑矿
物三者之间的比率(以其体积而言)
及原土中的化学组分(SiO2、Al2O3、
Fe2O3、CaO、MgO等)对硅藻土进行
划分和命名。硅藻土是中国重要的非
图1. 硅藻土原土金属矿产资源之一,目前已经被探明的储量居世界第二位和亚洲首位。自20世纪60年代开发以来,经过几十年的发展,中国的硅藻土加工利用产业已形成了仅次于美国的规模,年加工生产能力已超过50万吨;2012年产量约51万吨,其中助滤剂约18万吨,保温和生态建材约17万吨,吸附剂及载体材料约5万吨,水处理剂等环境治理材料约4万吨,各类填料约5万吨,其他约2万吨。图
2统计的即是2009年硅藻土的消费结构;图3统计的即是美国硅藻土产品结构。目前已有保温材料、助滤剂、功能填料、催化剂载体、吸附剂、水处理及净化剂、硅藻壁材、室内空气净化材料、沥青改性剂、农药载体等十多个品种,近百种不同规格的硅藻土制品,这些产品广泛应用于啤酒、饮料、食品、药品、化工、环保、建筑、建材、路面材料、牙膏、涂料、橡胶等领域。
根据我国硅藻土矿的原土质量,我国的硅藻土可以划分为硅藻土、含粘土硅藻土和粘土质硅藻土三类。硅藻土是指原土中的硅藻壳体含量在80%以上,原土的化学组分中SiO2含量在75%以上的那些土,出产这些优质硅藻土的矿区(点),可以根据各自的具体情况对其矿区(点)
内的原土再划分为一级土、二级土
和三级土。含粘土硅藻土是指原土中的硅藻壳体含量在60~70%,原土的化学组分中SiO2的含量在65~75%的那些土,出产这类硅藻土的矿区(点)可以根据各自的具体情况对其原土进行等级划分。粘土质硅藻土是指原土中的硅藻壳体含量在 60%(55~65%)左右,原土中的化学组分中SiO2的含量在60%左右的那些土。基于这类硅藻土的质量较差,内中所含的杂质成分差异又很大,所以不易再进一步划分等级。在我国有些地方对硅藻土存在不同的称呼,如白泥、白土、山粉、矽藻土和观音土等。这些名称有的是依据外貌命名的,有的则是在某些特定的历史条件下产生的。
图2. 2009年硅藻土的消费结构
图3. 美国硅藻土产品结构
2、硅藻土原土质量的评估
迄今为止,我国对硅藻土原土质量的评估还没有一个统一的标准,有的单位根据各自的具体情况制定了一些划分标准。但是,硅藻土原土质量的确定,应该从原土中生物壳体含量、原土化学组分的差异及其物理特性三个方面进行综合评价。
(1)生物硅藻壳体含量与硅藻土原土质量的关系
如前所述,硅藻土中以硅藻遗骸为主,并伴有其它硅质生物遗骸、粘土矿物、碎屑矿物有机质等。如何根据这些不同性质的物质在原土中的数量和分布对原土质量做出评价,最有效简便的方法是借助显微镜、偏光显微镜对硅藻土的岩石薄片中的硅藻壳体的数量(百分含量)和主要种类,以及粘土矿物、碎屑矿物的数量和分布进行统计,依据它们各自所占的比率进行评价。这种方法的优点是:①硅藻土中的硅藻壳体和其它物质都没有受到任何强大的外界力量的干扰和化学药品的破坏,所以能在最大程度上保持原土中的硅藻壳体和其它各类物质的原始状态;②可以看到硅藻壳体、粘上矿物、碎屑矿物等各类物质所占比率、分布以及
表1. 硅藻土分类和性能要求
相互之间的关系;③费用比较低,但这种方法也存在着某些不足。表1表示的是硅藻土分类和性能要求。由于大多数硅藻土原土是由结构松散的细小颗粒组成,退水就散溶,所以在进行磨片之前必须用树胶将松散的硅藻土胶凝在一起,随后把它粘贴在载玻片上再进行碾磨。在碾磨过程中要把粘贴在载玻片上的岩石磨得越薄越好,这样才有利于避免为了尽可能减少硅藻土在胶凝过程中的人为影响,在显微镜下进行观察时要多选择几个视域。对有些较为坚硬的硅藻土,可按其岩
层的水平方向和垂直方向各磨制一片岩石薄片,这样即能看到硅藻壳体在空间中的分布,又能看到硅藻群体在时间上的变化,这对研究硅藻土矿的演变是很有价值的。
(2)硅藻土主要的理化性质
下述即为硅藻土主要的理化性质和原土质量之间的关系,图4是硅藻土的SEM。
a、颜色:颜色是硅藻土原土质量给人的直接反应,硅藻土原土中杂质少,通常呈白色,当杂质含量增加时,则呈现出灰色、灰绿色、灰褐色或棕褐色等,由此