孟建平 范瑾初 謝燕菊 高乃云
同濟大學

　　摘要:研究了我國三大礦區(云南、長白山和浙江嵊縣)硅藻原土和產品的化學成份和包括比表面積、真密度、視密度、孔隙率和顆粒粒徑分布等物理特性。同時，對部分硅藻土掃描電鏡攝像測定硅藻土孔徑和生物顯微鏡鏡鑒計數確定硅藻種群的組分。

引言

　　對硅藻土資源的認識和應用始于十九世紀，自從1886年德國海德爾(Heddle)等人獲得了用硅藻土作為過濾介質以來，經100多年的發展，用硅藻土加工的產品多達500多種，它廣泛應用于水處理、食品、釀造、飲料、制糖、油類加工、染料、農藥、合成橡膠、塑料、化工合成、炸藥等領域。全世界每年耗用硅藻土高達160萬我國是硅藻土富產國之一，自1935年中國首次發現硅藻土礦以來，已有吉林(長白、華甸、海龍和撫松)、浙扛(嵊縣)、云南(尋甸)、四川(米易)、湖北(隨縣)、山東(臨朐)、安微(蕪湖)、黑龍江、河北、江西、廣東和西藏自治區等13個省區發現礦產地近50處，迄今全國已探明的儲量1.3億t。由于我國硅藻土資源的開發研究較落后，不僅產量小而且水平低，五十年代主要用于生產保溫材料、輕質磚，爾后又用于硫酸工業作礬沼媒載體，近年來又開發用于飲料、釀酒業的助濾劑。由于沒有足夠的硅藻土利用領域，硅藻土資源無法得到合理利用重，如用硅藻土制磚等。
　　為了推廣應用硅藻土和合理利用其自然資源，我們對硅藻土過濾技術進行歷時三年的全面研究，為便于設計、運行管理人員選用濾料，并研究了國產硅藻土助濾劑理化性能。

2 概述

　　硅藻基本上是水生的，也有部分在濕地上生長，根據水域環境的劃分方法及水中含鹽量的不同，可分為海水、半咸水和淡水等三大類，我國大多數為淡水型。硅藻種類繁多，分布極廣。硅藻的細胞壁除含有果膠質外，并含有大量的硅質，高度硅質化的細胞壁構成堅硬的殼體。
　　古代硅藻遺骸，經過千萬年的成巖作用形成了一種多孔性疏松的土狀化石——硅藻土。硅藻土是硅藻的細胞壁化石形式的軀殼，以無定形二氧化硅為主要成份，還含有一些鐵、鋁、鈣、鎂等金屬氧化物。硅藻土中的二氧化硅是由生物作用從水中吸收而累積在硅藻細胞壁內，然后經成巖過程形成的。因硅藻土是一種非晶態的無定形物質，所以它沒有固定的熔點，當溫度達到一定范圍時開始熔融。

3 硅藻土的硅藻種屬門類鑒別

　　中國硅藻土礦床主要是陸相，我國按硅藻±成因劃分成十一大礦區，我們收集了其中三大礦區即浙江嵊縣、云南騰沖和吉林長白山的主要礦樣。
3.1 騰沖硅藻

　　騰沖硅藻土中的硅藻植物群，優勢種為直鏈藻(Melosira)和圓篩藻(Coscinodiscus)，常見種為脆桿藻(Fragilaria)和針桿藻(Synldrn)，另有異端藻、舟形藻、冠盤藻、明盤藻、輻環藻、四環藻、短峰藻、卵形藻、曲殼藻、橋彎藻、菱形藻和窗紋藻等17屬的37種，絕大部分屬中心網、淡水網。硅藻在礦土中占(體積比)25—70％，一般為40—50％。表1為騰沖先鋒礦硅藻土提純晶的種屬構成。圖1、圖2為騰沖先鋒礦樣電鏡照片。

3.2 浙江嵊縣硅藻土礦
　　選用經過氣浮提純過的精土，因而土樣中雜質極少，完整的硅藻占極大部分，硅藻屬中心網的顆粒直鏈藻、冰島直鏈藻、意大利直鏈藻、模糊直鏈藻、顆粒直鏈藻最窄變種等組成。用血球計數板鏡鑒計數，七次計數平均值見表2。圖3、圖4為嵊縣礦土顆粒直鏈藻電鏡照片。

3.3 吉林長白山縣馬鞍山硅藻土礦
　　吉林省長白山縣馬鞍山硅藻土礦是品位較高的礦藏之一。硅藻土含二氧化硅量達90％，硅藻主要為圓篩藻、小環藻，約占體積的90％，其次為直鏈藻，另外還有一些輻環藻、半盤藻獨球藻以及少量雜質。圖5為圓篩藻電鏡照片。

4 硅藻土助濾劑物理化學特性

　　不同和礦土的地區不同而不同，基本上與二氧化硅真密度一致，約在2.o～2.58／cm3范圍內。研究結果表明：除嵊縣原土(比重為1.95g／cm³)以外，其余的硅藻土產品的真密度大多在2.20～2.30g／cm³之間，經煅燒或助熔煅燒后的產品因有機物及一些無機灰分被燒去，其真密度較原土有所提高，但相互間變化不大。
　　視密度(即堆密度)：各產品的視密度相差很大，煅燒和助熔煅燒的產品也不完全一致。由于煅燒時可能使部分微孔被煅燒熔融破壞，所以視密度較原土有明顯提高，助熔煅燒的熔融程度較煅燒的熔融程度要大些，所以助熔煅燒產品的視密度在產品中最大。
4.2 孔隙率

　　藻土是一種多孔性物質，孔隙率>75％，即3／4以上的部分是孔隙，因而它是一種天然的良好濾料。硅藻土產品的孔隙率與視密度的變化成反比，孔隙率變化的主要原因也是由于煅燒和助熔煅燒使硅藻土部分熔融而堵塞了部分孔洞。表3為國產硅藻土助濾劑的物理性能。
4.3 粒度分布
　　測定結果表明，嵊縣原土的顆粒分布比較集中，約67％粒徑在3.43-8.34μm范圍之間；寧波硅藻土產品顆粒粒徑比較分散；騰沖硅藻土除了兩種較粗的產品粒徑(Mh-1粗、Mm-2粗)分布較分散外，其余比較集中，這與產品的加工工藝有關，粒徑集中的產品是不加助熔劑的煅燒產品。測定結果表明12種礦土和產品的平均顆粒粒徑(μm)為：DEl01為14.66，DE201為17.66，DE203為15.71，DE40l為20.57，嵊縣原土為7.709，DE821為8.998，騰沖產品為lL 08，Mh—l粗為25.66，Mh一1細為6.77.Mm一2粗為24.8l，Mm一1細為7.95；

4.4比表面積
　　硅藻土的比表面積通常在20一80m／s之間。對9種硅藻土助濾劑的比表面積測定結果(見表4)表明，硅藻土的比表面積在l0～30m²／8之間，比資料報導的要小得多，這可能與硅藻土的樣品來源有關。
4.5硅藻土助濾劑的化學成分
　　表5示國產10種硅藻土礦、硅藻土助濾劑和進口的三種產品化學成分。化驗分析結果顯示，國產硅藻土中二氧化硅的含量在77～89％之間，其次含量最高的是Al₂O₃在4～11％之間，Fe₂O₃含量較少在0.59～5.82％之間，還含有一些CaO.MgO₃

4.6硅藻土加工對理化性能的影響
　　硅藻土經過煅燒后，一部分物質被燒失，二氧化硅含量明量提高。
　　煅燒使硅藻土一些微孔被熔合，表面被熔化而變得圓滑。如電鏡照片圖3硅藻土輪廓清晰、外形完整，圖4大部分微孔被熔合。助熔煅燒是獲得大粒徑助濾劑的一種有效方法。經助熔煅燒加工后，硅藻土細粒被燒結在一起，使其粒徑比原土的粒徑大1～l0倍。助熔煅燒產品必須經粉碎分篩，以取得粒度一致的助濾劑。

5 參考文獻

1.我國陸相硅藻土的分布及基本特征，《科學通報》，地質部海洋地質研究所.
2.我國硅藻土工業現狀和發展對策，中國非金屬礦工業公司.
3.吉林省硅藻土資潭、工業現狀及發展意見，吉林省建材局.
4.硅藻土過濾技術在自酒生產中的應用，《醇酒》88.5吉林市江城酒廠.

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作者通訊處：200092　 上海同濟大學環境工程學院