硅藻土的微观结构特点及其应用

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1、http://www.paper.edu.cn硅藻土的微观结构特点及其应用12张强周学东1（武汉理工大学硅酸盐工程中心教育部重点实验室，430070）2（武汉理工大学硅酸盐工程中心教育部重点实验室，430070）E-mail:qzhang6@263.net摘要：本文对我国南方某地硅藻土矿物的微观结构进行了研究分析，并根据其微观结构特点综述了目前其在各个领域的主要应用。关键词：硅藻土微观结构SEM应用1.引言硅藻土是一种由古生物硅藻的含硅尸骸沉积而成的天然矿物原料，是大自然给予人类的宝贵财富。硅藻土矿的形成经历了上万年的地质变化。按形成硅藻土矿的硅藻体的来源，可分为湖相沉积型和海

2、相沉积型或称为盐水沉积型和淡水沉积型两种。硅藻是一种个体很小的生物，一般为1－100um，硅藻土就是这种生物的残骸沉积物。由于硅藻富有多孔结构，可以吸附0.1-1.0um以上的颗粒或细菌，故具有过滤、除菌的功能。硅藻的种属很多，常见的有圆筛藻、直链藻、冠盘藻、卵形藻、桅杆藻、小环藻等。由于硅藻土矿的形成经历了漫长的地质年代，除含有大量的硅藻体外，还含有很多杂质，其中常见的有石英、粘土、铁质矿物、碳酸盐、硫酸盐、火山灰等杂质矿物。评价硅藻土矿品位的高低一般以其所含的无定形二氧化硅的含量，即硅藻体的含量为主，而目前我国以矿中二氧化硅的含量为评价标准，这样有时人们就不好区分其中无定形

3、与结晶型矿物中的二氧化硅的相对比例是多少，给实际应用带来困难。而国外是以所含硅藻体的比例来判断矿[8]床的品位。硅藻土矿在我国分布比较广，已在全国14个省份发现硅藻土矿床70余处。总储量居世界第二。在我国北方地区，硅藻土矿主要分布在吉林长白地区、内蒙商都、山东临朐等地，而南方矿区主要有云南腾冲、先锋，浙江嵊县，广东徐闻和四川米易等。其中大的矿区在吉林、云[15]南和浙江，也是我国较早开发利用的矿区。另发现高钙型硅藻土矿有两处.但我国天然硅藻土矿的品位普遍不高，主要是中低品位，硅藻体含量一般在30％－60％，二氧化硅的含量在60％－80[12][19]％，只有少数矿在83％－90

4、％左右，如吉林的浑江、长白地区的硅藻土矿。2.硅藻土的微观结构特点硅藻土的化学成分主要是SiO2，但其在结构上是无定形的，即非晶态的。这种非晶态的SiO2又称蛋白石。其实是一种含水的无定形胶态SiO2，可以表示为SiO2⋅nH2O。由于产地不同，其所含水1http://www.paper.edu.cn量不同；硅藻土矿样的微观结构主要由所沉积下来的硅藻的种属有关系，因硅藻的种属不同，使得所形成的硅藻土矿的微观结构存在明显区别，故在使用性能上存在差异。以下是我们所研究的我国某地以陆相沉积为主所形成的硅藻土矿，其硅藻以直链型为主。矿样的微观结构形貌如下：图1硅藻土原矿微观图像Fig.

5、1SEMimagesofDiatomite从图1中的两张硅藻土原矿样的电子扫描图像（原矿样为浅灰色），可以明显发现该矿是以直链藻为主的硅藻土矿，中空的硅藻体在长度上有20－40um，而直径在10－15um左右。圆柱型的硅藻体外形完整，壁上微孔大小均匀，排列整齐，孔径大小在1/10um左右，简直就是精美的天然多孔材料。圆筒壁厚在0.8－2um，壳体壁上的微空大约有24－30列；此外，还有一些圆筛藻，其直径较直链藻大，但孔径比直链藻小，微孔密集，且分布均匀。而图2中的两张电子扫描图像是硅藻土原矿经930℃高温煅烧后的微观形貌，可以发现该矿样经930℃的高温处理，硅藻体的结构保持完好

6、，大小孔径基本都没有变化，说明930℃左右的高温2http://www.paper.edu.cn对其微观结构几乎没有影响，但有研究指出硅藻土经900－1200℃的热处理会使无定形SiO2转化为[1][5]方石英，亦有人研究指出，硅藻土经900℃的热处理，仍可保持非晶态。这主要与矿体形成类型和其所含杂质有关。本文未对这一过程进行研究，测试。图2硅藻土930℃煅烧样的微观图像Fig.2SEMimagesofDiatomitesinteredat930℃一般硅藻土经过400℃热处理，会失去所含的大部分水，当温度达到1100℃时，蛋白石会结[1]晶为方石英。在差热－热重测试中，在54℃

7、－120℃、170℃－220℃、470℃－540℃，为吸热峰，同时有失重[16]现象；但在300℃为放热峰，这可能是有机物的反应所致。3.硅藻土的应用由于硅藻土独特的微观结构，使得其在建材、化工、农业、环保、食品、高新技术等很多领3http://www.paper.edu.cn域有着广泛的应用价值。在日本，硅藻土的21％用于建筑材料工业，11％用于耐火材料，33％用[12][3][4][20][22]于载体、填料，目前日本将其在新型建筑材料上的开发应用已取得很好效果。概括起来硅藻土的应用主要