我国硅藻土的应用现状及展望_杨浩文

图1硅藻土表面化学结构Fig.1ThesurfacechemicalstructureofdiatomiteCHINACERAMICINDUSTRYJun.2013Vol.20,No.3中国陶瓷工业2013年6月第20卷第3期文章编号：1006-2874（2013）03-0018-03我国硅藻土的应用现状及展望杨浩文高文元（大连工业大学纺织与材料科学工程学院，辽宁大连116034）摘要概述了我国硅藻土的分布和理化性能，详述了其在建筑、沥青改性、农业、吸附、催化等各方面的应用，简述了其在造纸业、塑料橡胶业、油漆涂料业等行业的应用，并对其以后的发展进行了展望。关键词硅藻土；应用；展望中图分类号：TQ174.75文献标识码：A0前言硅藻土是一种硅质岩石，是由单细胞硅藻类生物的硅酸盐遗骸形成的。我国的硅藻土资源十分丰富，达20亿吨以上，主要集中在东北华东地区，主要矿区集中在吉林、云南、浙江三省，其中优质土集中在吉林长白地区，其他地区多为低品位硅藻土，不能直接深加工。目前在我国发现有硅藻土矿的省份达10多个，北方的硅藻土品位要高于南方。吉林省中长白地区的硅藻土SiO2含量达90%以上，但桦甸地区的硅藻土含量低于40%，大部分集中在70%～90%；云南的硅藻土主要集中在腾冲一带，但硅藻土品质较差，SiO2含量低于50%；浙江嵊州、山东临朐、内蒙赤峰、四川米易等地的硅藻土SiO2含量也都集中在70%～90%。1硅藻土的理化特性硅藻土特殊的理化性能使其具有广泛的应用，清楚的了解硅藻土的理化性能对硅藻土的开发利用具有指导意义。1.1化学性质硅藻土的主要化学成分为非晶质SiO2，在加热到800℃～1000℃时，非晶型开始向晶型转变。SiO2含量常占80%以上，最高可达94%，并含有少量的Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO等和有机杂质。硅藻土的矿物成份主要是蛋白石及其变种，其次是粘土矿物，包括水云母、高岭石和矿物碎屑包括石英、长石、黑云母。此外还有含量从微量到30%以上的有机质。另外，硅藻土具有较高的化学稳定性，只溶于氢氟酸，不溶于其他任何强酸；硅藻土表面覆盖大量的羟基、氢键（见图1），故呈弱酸性，能溶于强碱溶液中。羟基的存在使硅藻土具有一定的活性和吸附特性，可以通过对表面羟基的改性处理，使其具有特殊的结构进而产生特定的应用性能。1.2物理性质硅藻土的密度为1.9～2.3g/cm3，堆密度0.34～0.65g/cm3，比表面积40～65m2/g，孔体积0.45～0.98m3，吸水率是自身体积的2～4倍，熔点1650℃～1750℃，在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造，由于硅藻的形态不同，形成的硅藻土微观形貌也不同，一般呈圆柱状和圆筛状（见图2）。经过一定的改性处理可以提高孔体积和比表面积，进而决定吸附特性的强弱。2硅藻土的应用2.1建筑中的应用我国在上世纪50年代利用硅藻土质轻多孔的性能，开始生产硅藻土隔热保温砖，其中以硅藻土轻质空心砖、硅藻土多孔烧结砖为主以及一些隔热粉和隔热板类产品。80年代利用硅藻土富含SiO2的特性，制备出硅酸钙绝热制品，后来相继又出现了石棉硅酸钙制品、无石棉硅酸钙制品[1]。此外，硅藻土作为水泥混合材对水泥性能的优化效果明显，使水泥的软化系数、抗压强度都有所提高，而且减轻了水泥制品的返卤现象[2]，出现了轻质硅藻土水泥[3]、硅藻土玻璃纤维增强水泥板。近年来，硅藻土经加热处理后，又被应用于建筑陶瓷和装饰性材料上[4-5]，赋予制品强度高、比重轻、收缩率小、吸湿吸烟、净收稿日期：2013-03-07通信联系人：高文元，E-mail:dlgwy64@163.comHOSiHOSiHOSiO或中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业2013年第3期中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业中国陶瓷工业图2硅藻土的扫描电镜照片Fig.2TheSEMimagesofdiatomite化空气等特性。2.2沥青改性中的应用硅藻土由于富含SiO2，也可作为改性剂应用于沥青改性，先制备出性能优良的沥青改性剂，使沥青路面抗高温、低温和抗老化，提高路面强度都有明显作用[6]。制备优良的沥青改性剂首先要对硅藻土进行筛选、加工，还要选择合适的加工方法，使其SiO2含量得到进一步提高，另外复合、偶联其他功能材料改性效果更好[7]。2.3农业中的应用硅藻土吸水率高、易吸附、化学稳定性高、无毒，使其可制备农用杀虫剂，能吸收破坏害虫体表的蜡层，最后失水死亡，硅藻土杀虫剂对谷物的储存和保护起到了明显的效果[8]。我国硅藻土杀虫剂的应用技术和施药设备还处于初级阶段，急需开发出适合我国储粮特点的应用技术和高效率施药设备以提高防虫效果，降低劳动强度，为推动硅藻土杀虫剂在我国大规模推广应