我国硅藻土资源探明储量 居世界第二位

2017-01-06 13:21:00  房天下   收藏  打印  字号:T|T微信分享
[提要]硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,主要由古代硅藻遗骸组成,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。硅藻土的矿物成分主要是蛋白石及其变种,其次是粘土矿物、水云母、高岭石、石英、长石、及有机质等。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,主要由古代硅藻遗骸组成,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。硅藻土的矿物成分主要是蛋白石及其变种,其次是粘土矿物、水云母、高岭石、石英、长石、及有机质等。

按照国家硅藻土行业标准JC/T414-2000,硅藻土原土/提纯土依据其SiO2含量可划分为一级土(SiO2含量>85%)、二级土(SiO2含量80-85%)和三级土(SiO2含量75-80%)。

中国硅藻土的资源特点

作为国内重要的非金属矿产资源,中国硅藻土探明储量(约4亿吨)仅次于美国,居世界第二位、亚洲首位;远景储量达20亿吨,拥有19个大中型硅藻土矿床和若干小型矿床。

我国特大型硅藻土矿床主要有:

(1)吉林长白县马鞍山和西大坡硅藻土矿床,属优质大型硅藻土矿床,硅藻壳体含量较高;

(2)浙江峡县硅藻土矿床,该矿区硅藻土中硅藻起源种属单一,矿层连续性好,但粘土矿物和有机质含量较高;

(3)云南寻甸先峰硅藻土矿床,该矿区硅藻土中有机质含量较高,烧失量大;

(4)广东海康一徐闻硅藻土矿床,该矿区硅藻壳体多数保存完整,硅藻土纯度较高。

尽管我国硅藻土储量丰富,但从品质上看,优质土所占比例仍较低。除了吉林长白和云南腾冲的部分地区储有一级硅藻土原土(SiO2含量在85%以上,可直接用作助滤剂和催化载体)外,我国大多数矿区的硅藻土都为二、三级土,这些低品位硅藻土富含粘土或有机质,需经进一步提纯或者深加工方可应用。

因此,我国的硅藻土资源具有如下特点:储量丰富,大中型矿床较多;产地高度集中,小型矿床较少;硅藻种属受矿床成因影响,以淡水藻为主;优质矿床少,多数矿区硅藻土杂质含量较高。

硅藻土的工业应用研究进展

作为21世纪具生态环保的不可再生环境新材料,硅藻土被誉为“孕育生命的海底草原”。该矿物呈现独特多级开孔结构,孔径以大孔为主,含有少量介孔,孔径分布范围较广,孔结构优良,吸附性能强;另外,该生物质成因矿物具有骨架结构稳定,容重小,熔点高,热稳定性较高,耐酸性强等优势,因而可作为助滤、吸附、保温隔热和催化载体等材料广泛应用于石油化工、环境、食品、建筑和等各个领域。

(1)助滤剂

助滤剂通常是指一种加入被过滤液体中,用来改善过滤液体澄清度,提高过滤效率及速度的辅助性粉末状物质。该物质能够改变被过滤液体中固体的粒径分布,吸附去除污染物(悬浮物、部分有害元素或胶体粒子等),提高液体澄清度;同时又可截留固体杂质,防止滤饼堵塞,加快其过滤速度。硅藻土具有孔结构丰富、粒径分布范围广、热稳定好及耐酸耐腐蚀等优势,是理想的助滤材料。

硅藻土用作助滤剂始于19世纪,Heddle等人获得个以硅藻土作为过滤材料的发明专利,德国成为世界上个生产硅藻土助滤剂的国家。随着20世纪硅藻土矿开采利用的普及,世界各国纷纷开始将硅藻土助滤剂应用于工业等各个领域。我国的硅藻土助滤工业起步于20世纪70年代,近年来硅藻土助滤剂被广泛应用于医药、化工、食品和环保等各个领域,在提高产品质量方面起到重要作用,发展态势良好。

王泽民等人按照硅藻土过滤剂的生产工艺将其分为干燥品、锻烧品和熔剂锻烧品。在三类助滤剂中,干燥品(原料800℃以下干燥)粒度细,适用于精细和澄清过滤,适合做啤酒助滤剂;锻烧品(原料800-1200℃锻烧粉碎后经分级调整粒度)的渗透率远远优于干燥品;而熔剂锻烧品(原料中加入助熔剂,900-1200℃锻烧,粉碎后经分级调整粒度)由于高温下助熔剂在硅藻土表面会形成光滑“玻璃膜”,其渗透率和过滤速度都远远优于干燥品和锻烧品,结构也更加稳定。

陈尧等人以粗、中、细三种粒度硅藻土作为助滤剂,研究其对在头抱菌素C发酵液过滤中的应用,发现加入硅藻土助滤剂后,其发酵液过滤速度和澄清度均有改善,粗、中粒度硅藻土助滤后滤液滤速较快;细粒度硅藻土助滤后滤液的透光度变好。易悦等人研究发现,不同粒度及浸泡时间对硅藻土助滤剂(熔剂锻烧品)的性能影响较大,浸泡时间增长会降低助滤剂阻拦杂质的性能,不利于硅藻土助滤;粒度减小虽然能够提升过滤性能,但滤饼阻力增大,导致过滤时间增长。

Du等人提出利用硅藻土作助滤剂,对一种高粘度类似凝胶状的无毒酶浓缩液进行了助滤。通过改变过滤速率、过滤浊度及“蛋糕状”滤饼的阻力和湿度等条件,获得硅藻土助滤剂的优助滤剂量和压力,并实现了其在医药行业的应用。

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