硅藻土選礦提純技術(shù)進(jìn)展

/硅藻土選礦提純技術(shù)進(jìn)展硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，它重要由古代硅藻的遺骸所構(gòu)成，重要分布在中國(guó)、美國(guó)、丹麥、法國(guó)、羅馬尼亞等國(guó)。其化學(xué)成分以SiO2為主，可用SiO2nH2O表示，礦物成分為蛋白石及其變種。我國(guó)硅藻土儲(chǔ)量3.2億噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)20多億噸，重要集中在華東及東北地區(qū)，其中規(guī)模較大，儲(chǔ)量較多的有吉林（54.8%）、浙江、云南、山東、四川等省，分布雖廣，但優(yōu)質(zhì)硅藻土僅集中于吉林長(zhǎng)白山地區(qū)，其他礦床大多數(shù)為3～4級(jí)土，由于雜質(zhì)含量高，不能直接深加工利用。硅藻土的密度1.92.3g/cm3，堆密度0.340.65g/cm3，比表面積4065m2/g，孔體積0.450.98m3，吸水率是自身體積的24倍，熔點(diǎn)1650C1750℃，在電子顯微鏡下可以察看到特別多孔的構(gòu)造。一般含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有機(jī)質(zhì)。SiO2通常占80%以上，最高可達(dá)94%。優(yōu)質(zhì)硅藻土的氧化鐵含量一般為1～1.5%，氧化鋁含量為3～6%。硅藻土的礦物成份重要是蛋白石及其變種，其次是粘土礦物水云母、高嶺石和礦物碎屑，礦物碎屑有石英、長(zhǎng)石、黑云母及有機(jī)質(zhì)等，有機(jī)物含量從微量到30%以上。硅藻土的顏色為白色、灰白色、灰色和淺灰褐色等，有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸水性和滲透性強(qiáng)的性質(zhì)。硅藻土的氧化硅多數(shù)是非晶體，堿中可溶性硅酸含量為50～80%。非晶型SiO2加熱到800～1000C時(shí)變?yōu)榫?，堿中可溶性硅酸可削減到20～30%。1硅藻土的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用硅藻土優(yōu)勢(shì)應(yīng)用一：PH值中性、無(wú)毒，懸浮性能好，吸附性能強(qiáng)，容重輕，吸油率115%，細(xì)度在325目———500目，混合均勻性好，在土壤中能起到保濕、疏松土質(zhì)、延長(zhǎng)藥效肥效時(shí)間，助長(zhǎng)農(nóng)作物生長(zhǎng)效果。復(fù)合肥料業(yè)：果木、蔬菜、花草等各種農(nóng)作物的復(fù)合肥。橡膠業(yè)：車輛輪胎、橡膠管、三角皮帶、橡膠滾動(dòng)、輸送帶、汽車腳墊等各種橡膠制品中的填料。能明顯加強(qiáng)產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度，沉降體積達(dá)95%，并可提高產(chǎn)品的耐熱、耐磨、保溫、抗老化等化學(xué)作用的性能。建筑保溫業(yè)：屋頂隔熱層、保溫磚、硅酸鈣保溫材料、多孔性煤餅爐、隔音保溫防火裝飾板等保溫、隔熱、隔音建筑材料、墻體隔音裝飾板、地磚、陶瓷制品等；硅藻土優(yōu)勢(shì)應(yīng)用二：硅藻土應(yīng)在水泥中作添加劑，在生產(chǎn)水泥中加5%硅藻土，可提高搞強(qiáng)度ZMP，水泥中SiO2變活性，可作為搶險(xiǎn)水泥作用。塑料業(yè)：生活塑料制品、建筑塑料制品、農(nóng)用塑料、窗門塑料、各種塑料管道、其它輕重工業(yè)塑料中制品。硅藻土優(yōu)勢(shì)應(yīng)用三：有優(yōu)良的延長(zhǎng)性，有較高的沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、質(zhì)輕軟內(nèi)磨性好、搞壓強(qiáng)度好等方面優(yōu)質(zhì)作用。造紙業(yè)：辦公用紙、工業(yè)用紙等各種紙張；體質(zhì)輕軟，細(xì)度在120目至1200目范圍內(nèi)，硅藻土加入能使紙張平滑，重量輕，強(qiáng)度好，削減因濕度變化而引起伸縮，在卷煙紙中可調(diào)整燃燒率，無(wú)任何毒性副作用，在濾紙中可提高濾液澄清度，并使濾速加快。油漆涂料業(yè)：家具、辦公用油漆、建筑涂料、機(jī)械、家電油漆、油印墨、瀝表、汽車油漆等各種油漆涂料填料。硅藻土優(yōu)勢(shì)應(yīng)用四：PH值中性、無(wú)毒，細(xì)度120目至1200目，體質(zhì)輕軟，硅藻土應(yīng)用在涂料、油漆、污水處理等行業(yè)，屬油漆中的優(yōu)質(zhì)填料。飼料業(yè)：豬、雞、鴨、鵝、魚類、鳥類、水產(chǎn)等各種飼料的添加劑。硅藻土礦粉具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)，體重輕軟，孔隙度大，吸附性能強(qiáng)，形成色澤淺淡柔和，攔入飼料中能均勻分散，并與飼料顆粒粘結(jié)混合，不易分別析出，畜禽食后促使消化，并能把畜禽腸胃道的細(xì)菌吸附后排出體外，加強(qiáng)體質(zhì)，起到強(qiáng)筋健骨作用，水產(chǎn)類投放在魚塘池內(nèi)水質(zhì)變清，透氣性好，提高水產(chǎn)成活率。拋光磨擦業(yè)：車輛中的剎車片拋光、機(jī)械鋼板、木材家具、玻璃等；應(yīng)用硅藻土優(yōu)點(diǎn)：潤(rùn)滑性能強(qiáng)。皮革人造革業(yè)：人造革制品等各種皮革。硅藻土優(yōu)勢(shì)應(yīng)用五：防曬性強(qiáng)、體質(zhì)軟輕、能除去皮革污染。容量輕、PH值屬中性、無(wú)毒，粉質(zhì)輕軟光滑、強(qiáng)度性能好、防曬抗高溫，是汽球產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)填料。2硅藻土提純工藝依據(jù)提純的原理不同，可以將硅藻土的提純方法分為物理提純、化學(xué)提純和物理化學(xué)提純，在實(shí)際的生產(chǎn)加工過(guò)程中可以依據(jù)不同類型的硅藻土選擇合適的提純工藝，不但節(jié)省投資而且可以將硅藻土品質(zhì)得到有效的提升。2.1物理提純工藝硅藻土的物理提純工藝?yán)霉柙逋僚c其伴生礦物在物理方面如密度、磁強(qiáng)度、沉降速度以及硬度等存在的差異，將其與伴生礦物分別，達(dá)到提純目的的方法。最常用的有擦洗法、浮選法等。（1）擦洗法擦洗提純是在不破壞硅藻殼的前提下將硅藻土原材料顆粒打細(xì)，使固結(jié)在硅藻殼上的粘土等礦物雜質(zhì)脫離。硅藻土中含鐵礦物、石英泥、砂顆粒大，沉降快可先分別出，而粘土雜質(zhì)蒙脫石經(jīng)攪拌擦洗分散成細(xì)小的顆粒，并帶有相同的負(fù)電荷，彼此同性相斥，所以具有良好的懸浮性和分散性。同時(shí)在料漿中加入適量的分散劑強(qiáng)化其懸浮性和分散性，蒙脫石不易沉淀，硅藻土的粒子在料漿中的沉降速度要比蒙脫石的粒子快的多，以此將蒙脫石為主的懸浮液分別出，即可得以硅藻土為主的硅藻精土。由于擦洗法較為簡(jiǎn)單，效果明顯，投資成本低，目前擦洗法在硅藻土的提純加工應(yīng)用較廣。（2）浮選法浮選是依據(jù)礦物顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同，從礦石中分別有用礦物的技術(shù)方法，在很多非金屬礦選礦工藝中被廣泛應(yīng)用。低品位硅藻土在經(jīng)過(guò)擦洗后假如還達(dá)不到高品位的硅藻土精礦，則可以通過(guò)浮選法剔除其中含鐵等礦物，提高硅藻土的含量。浮選后的硅藻土可以大大提高其白度和純度，效果較好，但是由于硅藻土有肯定的特性，目前浮選法應(yīng)用的較少，不過(guò)在除去含鐵礦物等雜質(zhì)時(shí)，浮選則是可以考慮。（3）熱浮選法采納熱浮選法進(jìn)行硅藻土提純，工藝較為簡(jiǎn)單，效果也不錯(cuò)。它是依據(jù)硅藻土中的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)炭粒與硅藻遺骸特性而討論開發(fā)的，由于結(jié)構(gòu)不同，吸水、吸熱性能也不同。在65℃以上，依據(jù)硅藻遺骸硅藻殼活性很強(qiáng)，易與黏土和炭粒分別的特點(diǎn)，將硅藻土經(jīng)陳化、干燥后粉碎至60目左右、制漿、通蒸汽悶浸，經(jīng)40～45min的浮沉，粗顆粒物和細(xì)砂沉降后，料漿便分成四層，自上而下；第二層便是含硅藻量最高的精土，將其貧流后，精土用壓濾機(jī)縮水、干燥，便得到精土。尾礦池中的粗砂及粗土可用于生產(chǎn)建筑材料，懸浮土可用于生產(chǎn)保溫隔熱等材料。（4）離旋選擇性絮凝法該方法是一種設(shè)備投資少、工藝簡(jiǎn)單、成本較低、效果較理想的一種硅藻土提純方法。它是通過(guò)離旋除去粗的碎屑礦物，然后通過(guò)加入選擇性絮凝劑，使微粒狀黏土礦物絮凝成較粗的團(tuán)塊，從而使硅藻遺骸與黏土礦物分別，達(dá)到提純的目的。這種提純方法，經(jīng)在云南某地的中品位硅藻土的提純上使用，效果很理想，通過(guò)離旋，可除去粗的碎屑礦物，然后加入選擇性絮凝劑，使微粒狀粘土礦物，絮凝為較粗的團(tuán)塊，從而使硅藻殼與粘土礦物分別。（5）干法重力層析分別法這是利用硅藻土中的碎屑礦物、黏土礦物和硅藻遺骸密度的差異，通過(guò)超聲波振動(dòng)和旋風(fēng)分別，將碎屑礦物、黏土礦物與硅藻遺骸分別開來(lái)，達(dá)到提純的目的，效果比較好，可以大幅度地降低Al2O3、Fe2O3的含量。但對(duì)原材料要求比較苛刻，水分含量要小于5%，粒級(jí)要小于80目，SiO2含量不低于20%，給其應(yīng)用帶來(lái)肯定困難。2.2化學(xué)提純工藝（1）酸浸法這是目前制備釩催化劑載體和精細(xì)化工產(chǎn)品應(yīng)用比較多的一種方法。它是以酸：硅藻土=1：1的用量，加入硫酸或鹽酸并煮沸肯定時(shí)間，使硅藻土中的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)與酸作用，生成可溶性鹽類，然后經(jīng)壓濾、洗滌、干燥，即得品位較高優(yōu)質(zhì)純硅藻土。至于酸的種類、濃度、加入量、煮沸時(shí)間、溫度、精選次數(shù)，可視用途、產(chǎn)地、硅藻土的品位、雜質(zhì)含量和種類，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行確定。但用作釩催化劑載體的硅藻土，必需用硫酸，以防帶入氯離子。其他用途，可以用鹽酸。用這種方法提純硅藻土，SiO2含量可以提高20%～42%，Al2O3，F(xiàn)e2O3含量可以降低幾倍，精選效果特別好；但其缺點(diǎn)是用酸量和洗滌用水量較大，并對(duì)環(huán)境有肯定污染，成本也比較高，只適用于生產(chǎn)附加值高的產(chǎn)品，而不適用于量大、附加值低的產(chǎn)品。（2）焙燒法這是硅藻土提純比較經(jīng)濟(jì)、有效的一種方法，特別是高燒失量型硅藻土，效果最好。它是除去有機(jī)質(zhì)最有效、最簡(jiǎn)便的一種方法。它可以單獨(dú)使用，也可以與其他方法搭配使用。硅藻土的焙燒溫度一般為600～800℃。2.3.物理化學(xué)綜合提純法物理化學(xué)綜合提純法就是將物理法與化學(xué)法進(jìn)行聯(lián)合使用，對(duì)于一些低品位難處理的硅藻土的提純就必需使用物理化學(xué)綜合提純法來(lái)進(jìn)行提純。（1）微波提純法微波是一種波長(zhǎng)很短的電磁波，具有內(nèi)外同時(shí)加熱和選擇性加熱等特性，加熱效率高，可除去傳統(tǒng)加熱的“冷中心”的問(wèn)題，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)以及家庭等領(lǐng)域正漸漸得到應(yīng)用。很多試驗(yàn)討論結(jié)果表明微波作用可以加快化學(xué)反應(yīng)。有關(guān)討論部門專門討論了微波作用下硅藻土的提純過(guò)程。依據(jù)熱力學(xué)理論討論了微波加快化學(xué)反應(yīng)速率的機(jī)理，討論了微波作用下硅藻土提純的影響因素和工藝條件，討論結(jié)果表明：隨著浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，微波功率的加添，硫酸濃度的加大，硅藻土中的Fe2O3含量削減，F(xiàn)e2O3浸出率加添。采納擦洗碎解分散分級(jí)除雜微波酸浸除鐵工藝可以獲得成分上完全合格的助濾劑產(chǎn)品。重要提純工藝如下：擦洗碎解分散分級(jí)除雜微波酸浸除鐵。（2）聯(lián)合法采納焙燒酸浸法可以用來(lái)低品位硅藻土制備國(guó)家一級(jí)硅藻土。一般的提純工藝如下：原硅藻土煅燒冷卻酸處理稀釋過(guò)濾洗滌干燥精硅藻土。其他物理化學(xué)綜合提純法還有很多，如：四川米易硅藻土，曾采納過(guò)擦洗一沉降一強(qiáng)磁選一酸浸一焙燒和搗漿一沉降一酸浸一焙燒的方法，效果很好。酸浸法經(jīng)過(guò)幾十年的進(jìn)展，方法牢靠，工藝成熟，用途廣泛。擦洗沉降強(qiáng)磁選酸浸焙燒和搗漿沉降酸浸焙燒兩種方法，效果也不錯(cuò)，只是工序略多而雜。硅藻土的緊要用途之一是作功能性填料，但往往經(jīng)過(guò)提純的硅藻土白度達(dá)不到要求，因此還要進(jìn)行化學(xué)漂白?；瘜W(xué)漂白的方法有多種，但效果較好的有酒石酸加鋁絲法、草酸法和保險(xiǎn)粉法，白度均可以達(dá)到80度以上。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前進(jìn)展硅藻土提純又進(jìn)展了酸浸法與重選、磁選、熱浮選、擦洗、等各種提純方法的新結(jié)合。3結(jié)語(yǔ)我國(guó)硅藻土資源雖然豐富，但大是中低品位的硅藻土，優(yōu)質(zhì)土較少，從品種和產(chǎn)品質(zhì)量上均不能充足市場(chǎng)需求，在很多領(lǐng)域無(wú)法充分應(yīng)用。目前國(guó)外已開發(fā)出500多種硅藻土的產(chǎn)品。其中助濾劑就達(dá)150多種，我國(guó)硅藻土助濾劑僅10多種。每年仍需進(jìn)口大量的產(chǎn)品，開發(fā)硅藻土新產(chǎn)品迫在眉睫。所以，側(cè)重討論解決硅藻土的提純問(wèn)題顯得尤為緊要，因此，依據(jù)硅藻土的礦物結(jié)構(gòu)、礦物基