编号：CYYJ00239

篇名：硅藻土制品的研究进展

原文： 前言 硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类的残骸在水底沉积，经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物。我国国产硅藻土的研究始于20世纪50年代初期，主要利用硅藻土作催化剂载体和助滤剂，还应用于建筑保温材料。后来由于硅藻土独特的多孔结构和优异的吸附性能，其应用范围不断扩大。本文介绍了硅藻土的结构和性能，并对其在助滤剂、填料、载体和建筑材料等方面的应用及前景进行了综述。 1硅藻土的结构和性能 硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻土遗体组成，其化学成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。SiO2通常占80%以上，最高可达94%。优质硅藻土的氧化铁含量一般为1-1.5%，氧化铝含量为3-6%. 硅藻土的矿物成分主要是蛋白石及其变种，其次是硅土矿物-水云母、高岭石和矿物碎屑。矿物碎屑为石英、长石、黑云母及有机质等。有机物含量从微量到30%以上。 硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，有细腻、松散、质轻、多孔、吸水和渗透性强的特性。 硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，如圆盘状、针状、筒状、羽状等。松散密度为0.3-0.5g/cm3，莫氏硬度为1-1.5（硅藻骨骼微粒为4.5-5μm），孔隙率为80-90%，能吸收其本身重量1.5-4倍的水，是热、电、声的不良导体，熔点1650-17500C，化学稳定性高，除溶于氢氟酸以外，不溶于任何强酸，但能溶于强碱溶液中。 硅藻土中的二氧化硅多数是非晶体，碱中可溶性硅酸含量为50-80%。非晶型二氧化硅加热到800-10000C时变为晶型，碱中可溶性硅酸可减少到20-30%。 2硅藻土的应用 硅藻土因其孔隙度大、吸附性强、溶重小，熔点高，隔热吸音，化学性能稳定等工艺特性，而被广泛的应用于轻工、化工、建材等领域。 硅藻土在涂料、造纸、塑料、橡胶、油漆、杀虫剂等工业中，常被用来做吸附剂和充填剂。而用硅藻土制成的隔热砖、耐火石灰，则广泛应用于炼钢、动力机械设备和热处理玻璃陶瓷窑及冷藏设备上。制糖、酿酒业利用硅藻土的显微孔隙，做过滤剂和漂白材料，以澄清各种有机溶剂。硅藻土还可用于做水泥的混合材料、轻质建筑砖和防火材料。 2.1助滤剂 助滤剂是硅澡土的主要用途之一，占总消耗量的60%以上。美国是世界上最大的助滤剂生产国和出口国。硅藻土产品中67％为助滤剂，其中40%用于出口．助滤剂的生产过程主要包括硅藻土的除杂和煅烧，控制粒径在25-125μm之间．孔隙率85%左右，以增强吸附能力和流速．硅藻土助滤剂比传统的膨胀珍珠岩助滤剂过滤速度快，滤液纯清度高，目前巳广泛应用于啤洒，饮料，酿造，油脂，制糖，有机溶剂，药品和油漆等行业。 硅藻土助滤剂的主要功能为分离液体中的悬浮固体颗粒，是一种纯物理过程的吸附分离。它可以加工成多孔的垫片或由过滤隔膜(如布，筛网、金属网片等)作支承物的滤饼，这种过滤方式称为预涂层过滤．也可以将助滤剂直接加入被过滤悬浮液中(称为体助滤剂)，通常两者同时使用。体助滤剂既可以从悬浮液中捕捉固体粒子，又可防止滤饼上各种粒级和微粒形成致密层，使隔膜堵塞，从而提高滤饼的孔隙串和渗透率。 目前，硅藻土助滤剂还被应用在污水处理和废气过滤中。如化工，造纸、制药等工业污水过滤。对于汽车和其它动力废气，利用硅藻土的分子筛功能，可以吸附大量的烟粒，以净化空气。并由此进一步开发研制成硅藻土发光沸石型分子筛，应用于酸性气体的干燥中。 2.2填料 填料是硅藻土的第二大用途，在美国占消费量的20％以上，我国略高。主要用于涂料，油漆，塑料．橡胶，医药，牙膏、磨料和化学试剂等方面。近年来还利用硅藻土的多孔性和透气性研制成系列化妆品填料。 塑料掺入硅藻土的主要功能是提高制品的弹性和耐热性、耐磨性。而塑料中的防老化剂，防紫外线辐射剂，抗氧剂等添加剂以硅藻土作为载体掺入，效果更显著。如掺硅藻土的硬质聚氯乙烯塑料制品已广泛应用于土建工程上。 硅藻土也可用做天然橡胶、合成橡胶的补强填充剂，增强硫化胶的物理机械性能。尤其是在浅色橡胶制品中应用，可替代补强剂白炭黑，或者部分替代白炭黑使用，能使硫化胶体现出较理想的硫化特性，良好的物理机械性能。聚硅酮橡胶和机械橡胶中掺入硅藻土填料，以改善机械性能是应用最广泛的。 2.3载体 现代化学工业中几乎半数以上的生产过程采用了催化剂，催化剂载体的种类及性质对催化效果及生产品质量有着十分显著的影响。自20世纪70年代末研制成硅藻土催化剂载体以来，以其卓越的性能取代了大量的其它产品，目前硅藻土催化剂载体占总量的60％强。特别是我国硫酸工业中的钒催化剂载体，居国际领先水平，它可以根据设计要求控制催化剂释放量和延时释放，极大地提高了催化剂的有效利用率和产品质量及SO2转换率，取得了良好的技术经济效益。目前国内外已研制成系列硅藻土催化剂载体．如N2，H2，He和Ni硅藻土催化剂载体，氧此反应催化剂载体；又如把氯酸盐(11．07%-27.52％)、草酸{9．23％一22．36％}、固体惰性稀释剂Na2SO4(7．38％一22．02％)和载体硅藻土(18．35％一42．80％)制成一种室内空气除臭杀菌剂，使用寿命达半年以上，比日本同类产品的使用寿命高2／3--1／3。另外气液分配色谱载体，分子色层分离载体，气相色谱和薄层色谱载体等也在国内外研制成功。 利用硅藻土中硅藻的显微结构，还研制成生物医药工程载体． 硅藻土化肥载体和农药载体，国内外研究应用较多，它们可以极大地提高化肥和农药的时效性防止化肥和农药的流失，促进农作物的生长，特别适合于沙丘地域的施肥和豆科作物的根间施药，可使肥效和药效在6～7周内连续释放。另一方面， 硅藻土能吸收相当于自身体积2．5倍的水，因此，使用硅藻上作载体的化肥和农药后，可以有效地防止土壤结硬和水份流失。 2.4建筑材料 2.4.1建筑隔热保温屋面墙体粉料 -定比例的粉煤灰、膨胀珍珠岩、消石灰、硅藻土、石膏、短岩棉、水泥、木质素磺酸钙、黏合剂均匀混合而成。它具有生产成本低、隔热保温与隔音防火性好、制作工序简单、容重轻、不粉化脱落、不吸湿变形和不含致癌物质石棉的特点。 2.4.2一种稀土复合隔热保温材料 以10％～50％的珍珠岩、1％一1．5％的石棉粉、约0．001％的高温胶、1％一10％的硅藻土，1％黏合剂、1％一6％的复合稀土添加剂、1％一5％的矿渣棉、10％的石膏粉、0--1％的硅酸铝纤维和水为原料，经选料、除杂、粉碎后，一次同时投入搅拌池中混合搅拌直至成为均匀膏体后，用成型机压制成型材、烘干待用。该材料融热性能好，适用范围广。 此外，硅藻土轻骨料、硅藻土玻璃纤维增强水泥板、轻质硅藻土水泥、硅藻土建筑陶瓷、硅藻土微孔玻璃等新型建材制品在国内外广泛生产应用。 3发展趋势 从应用角度看，高纯度（指非晶质SiO2含量大于等于95%）硅藻土制品具有明显的优势。近年来，国外有关高纯制品的研究方兴未艾，国内在此方面则处于滞后、被动地位。国产硅藻土产品质量与国外相比还有较大差距，今后我国的研究重点应是尽快研究硅藻土新的提纯技术，为满足新产品开发的需要，应充分利用硅藻土独特的表面性质、微孔结构开展有关的应用基础研究，着重于对硅藻土的表面性质和结构的人为调控。此外，硅藻土在轻工、日化产品、农业、化工、环保、选矿与加工、制药、电力等方面有着广泛的用途。可以预料，随着硅藻土研究的进一步深入，还会不断开发出新的硅藻土产品，其应用前景十分广阔。