硅藻土选矿提纯技术进展

/硅藻土选矿提纯技术进展硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，它重要由古代硅藻的遗骸所构成，重要分布在中国、美国、丹麦、法国、罗马尼亚等国。其化学成分以SiO2为主，可用SiO2nH2O表示，矿物成分为蛋白石及其变种。我国硅藻土储量3.2亿吨，远景储量达20多亿吨，重要集中在华东及东北地区，其中规模较大，储量较多的有吉林（54.8%）、浙江、云南、山东、四川等省，分布虽广，但优质硅藻土仅集中于吉林长白山地区，其他矿床大多数为3～4级土，由于杂质含量高，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，比表面积4065m2/g，孔体积0.450.98m3，吸水率是自身体积的24倍，熔点1650C1750℃，在电子显微镜下可以察看到特别多孔的构造。一般含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。SiO2通常占80%以上，最高可达94%。优质硅藻土的氧化铁含量一般为1～1.5%，氧化铝含量为3～6%。硅藻土的矿物成份重要是蛋白石及其变种，其次是粘土矿物水云母、高岭石和矿物碎屑，矿物碎屑有石英、长石、黑云母及有机质等，有机物含量从微量到30%以上。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质。硅藻土的氧化硅多数是非晶体，碱中可溶性硅酸含量为50～80%。非晶型SiO2加热到800～1000C时变为晶型，碱中可溶性硅酸可削减到20～30%。1硅藻土的优势应用硅藻土优势应用一：PH值中性、无毒，悬浮性能好，吸附性能强，容重轻，吸油率115%，细度在325目———500目，混合均匀性好，在土壤中能起到保湿、疏松土质、延长药效肥效时间，助长农作物生长效果。复合肥料业：果木、蔬菜、花草等各种农作物的复合肥。橡胶业：车辆轮胎、橡胶管、三角皮带、橡胶滚动、输送带、汽车脚垫等各种橡胶制品中的填料。能明显加强产品的刚性和强度，沉降体积达95%，并可提高产品的耐热、耐磨、保温、抗老化等化学作用的性能。建筑保温业：屋顶隔热层、保温砖、硅酸钙保温材料、多孔性煤饼炉、隔音保温防火装饰板等保温、隔热、隔音建筑材料、墙体隔音装饰板、地砖、陶瓷制品等；硅藻土优势应用二：硅藻土应在水泥中作添加剂，在生产水泥中加5%硅藻土，可提高搞强度ZMP，水泥中SiO2变活性，可作为抢险水泥作用。塑料业：生活塑料制品、建筑塑料制品、农用塑料、窗门塑料、各种塑料管道、其它轻重工业塑料中制品。硅藻土优势应用三：有优良的延长性，有较高的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、质轻软内磨性好、搞压强度好等方面优质作用。造纸业：办公用纸、工业用纸等各种纸张；体质轻软，细度在120目至1200目范围内，硅藻土加入能使纸张平滑，重量轻，强度好，削减因湿度变化而引起伸缩，在卷烟纸中可调整燃烧率，无任何毒性副作用，在滤纸中可提高滤液澄清度，并使滤速加快。油漆涂料业：家具、办公用油漆、建筑涂料、机械、家电油漆、油印墨、沥表、汽车油漆等各种油漆涂料填料。硅藻土优势应用四：PH值中性、无毒，细度120目至1200目，体质轻软，硅藻土应用在涂料、油漆、污水处理等行业，属油漆中的优质填料。饲料业：猪、鸡、鸭、鹅、鱼类、鸟类、水产等各种饲料的添加剂。硅藻土矿粉具有独特的孔隙结构，体重轻软，孔隙度大，吸附性能强，形成色泽浅淡柔和，拦入饲料中能均匀分散，并与饲料颗粒粘结混合，不易分别析出，畜禽食后促使消化，并能把畜禽肠胃道的细菌吸附后排出体外，加强体质，起到强筋健骨作用，水产类投放在鱼塘池内水质变清，透气性好，提高水产成活率。抛光磨擦业：车辆中的刹车片抛光、机械钢板、木材家具、玻璃等；应用硅藻土优点：润滑性能强。皮革人造革业：人造革制品等各种皮革。硅藻土优势应用五：防晒性强、体质软轻、能除去皮革污染。容量轻、PH值属中性、无毒，粉质轻软光滑、强度性能好、防晒抗高温，是汽球产品的优质填料。2硅藻土提纯工艺依据提纯的原理不同，可以将硅藻土的提纯方法分为物理提纯、化学提纯和物理化学提纯，在实际的生产加工过程中可以依据不同类型的硅藻土选择合适的提纯工艺，不但节省投资而且可以将硅藻土品质得到有效的提升。2.1物理提纯工艺硅藻土的物理提纯工艺利用硅藻土与其伴生矿物在物理方面如密度、磁强度、沉降速度以及硬度等存在的差异，将其与伴生矿物分别，达到提纯目的的方法。最常用的有擦洗法、浮选法等。（1）擦洗法擦洗提纯是在不破坏硅藻壳的前提下将硅藻土原材料颗粒打细，使固结在硅藻壳上的粘土等矿物杂质脱离。硅藻土中含铁矿物、石英泥、砂颗粒大，沉降快可先分别出，而粘土杂质蒙脱石经搅拌擦洗分散成细小的颗粒，并带有相同的负电荷，彼此同性相斥，所以具有良好的悬浮性和分散性。同时在料浆中加入适量的分散剂强化其悬浮性和分散性，蒙脱石不易沉淀，硅藻土的粒子在料浆中的沉降速度要比蒙脱石的粒子快的多，以此将蒙脱石为主的悬浮液分别出，即可得以硅藻土为主的硅藻精土。由于擦洗法较为简单，效果明显，投资成本低，目前擦洗法在硅藻土的提纯加工应用较广。（2）浮选法浮选是依据矿物颗粒表面物理化学性质的不同，从矿石中分别有用矿物的技术方法，在很多非金属矿选矿工艺中被广泛应用。低品位硅藻土在经过擦洗后假如还达不到高品位的硅藻土精矿，则可以通过浮选法剔除其中含铁等矿物，提高硅藻土的含量。浮选后的硅藻土可以大大提高其白度和纯度，效果较好，但是由于硅藻土有肯定的特性，目前浮选法应用的较少，不过在除去含铁矿物等杂质时，浮选则是可以考虑。（3）热浮选法采纳热浮选法进行硅藻土提纯，工艺较为简单，效果也不错。它是依据硅藻土中的粘土矿物和有机质炭粒与硅藻遗骸特性而讨论开发的，由于结构不同，吸水、吸热性能也不同。在65℃以上，依据硅藻遗骸硅藻壳活性很强，易与黏土和炭粒分别的特点，将硅藻土经陈化、干燥后粉碎至60目左右、制浆、通蒸汽闷浸，经40～45min的浮沉，粗颗粒物和细砂沉降后，料浆便分成四层，自上而下；第二层便是含硅藻量最高的精土，将其贫流后，精土用压滤机缩水、干燥，便得到精土。尾矿池中的粗砂及粗土可用于生产建筑材料，悬浮土可用于生产保温隔热等材料。（4）离旋选择性絮凝法该方法是一种设备投资少、工艺简单、成本较低、效果较理想的一种硅藻土提纯方法。它是通过离旋除去粗的碎屑矿物，然后通过加入选择性絮凝剂，使微粒状黏土矿物絮凝成较粗的团块，从而使硅藻遗骸与黏土矿物分别，达到提纯的目的。这种提纯方法，经在云南某地的中品位硅藻土的提纯上使用，效果很理想，通过离旋，可除去粗的碎屑矿物，然后加入选择性絮凝剂，使微粒状粘土矿物，絮凝为较粗的团块，从而使硅藻壳与粘土矿物分别。（5）干法重力层析分别法这是利用硅藻土中的碎屑矿物、黏土矿物和硅藻遗骸密度的差异，通过超声波振动和旋风分别，将碎屑矿物、黏土矿物与硅藻遗骸分别开来，达到提纯的目的，效果比较好，可以大幅度地降低Al2O3、Fe2O3的含量。但对原材料要求比较苛刻，水分含量要小于5%，粒级要小于80目，SiO2含量不低于20%，给其应用带来肯定困难。2.2化学提纯工艺（1）酸浸法这是目前制备钒催化剂载体和精细化工产品应用比较多的一种方法。它是以酸：硅藻土=1：1的用量，加入硫酸或盐酸并煮沸肯定时间，使硅藻土中的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等杂质与酸作用，生成可溶性盐类，然后经压滤、洗涤、干燥，即得品位较高优质纯硅藻土。至于酸的种类、浓度、加入量、煮沸时间、温度、精选次数，可视用途、产地、硅藻土的品位、杂质含量和种类，通过试验来进行确定。但用作钒催化剂载体的硅藻土，必需用硫酸，以防带入氯离子。其他用途，可以用盐酸。用这种方法提纯硅藻土，SiO2含量可以提高20%～42%，Al2O3，Fe2O3含量可以降低几倍，精选效果特别好；但其缺点是用酸量和洗涤用水量较大，并对环境有肯定污染，成本也比较高，只适用于生产附加值高的产品，而不适用于量大、附加值低的产品。（2）焙烧法这是硅藻土提纯比较经济、有效的一种方法，特别是高烧失量型硅藻土，效果最好。它是除去有机质最有效、最简便的一种方法。它可以单独使用，也可以与其他方法搭配使用。硅藻土的焙烧温度一般为600～800℃。2.3.物理化学综合提纯法物理化学综合提纯法就是将物理法与化学法进行联合使用，对于一些低品位难处理的硅藻土的提纯就必需使用物理化学综合提纯法来进行提纯。（1）微波提纯法微波是一种波长很短的电磁波，具有内外同时加热和选择性加热等特性，加热效率高，可除去传统加热的“冷中心”的问题，在工业、农业、医学以及家庭等领域正渐渐得到应用。很多试验讨论结果表明微波作用可以加快化学反应。有关讨论部门专门讨论了微波作用下硅藻土的提纯过程。依据热力学理论讨论了微波加快化学反应速率的机理，讨论了微波作用下硅藻土提纯的影响因素和工艺条件，讨论结果表明：随着浸出时间的延长，微波功率的加添，硫酸浓度的加大，硅藻土中的Fe2O3含量削减，Fe2O3浸出率加添。采纳擦洗碎解分散分级除杂微波酸浸除铁工艺可以获得成分上完全合格的助滤剂产品。重要提纯工艺如下：擦洗碎解分散分级除杂微波酸浸除铁。（2）联合法采纳焙烧酸浸法可以用来低品位硅藻土制备国家一级硅藻土。一般的提纯工艺如下：原硅藻土煅烧冷却酸处理稀释过滤洗涤干燥精硅藻土。其他物理化学综合提纯法还有很多，如：四川米易硅藻土，曾采纳过擦洗一沉降一强磁选一酸浸一焙烧和捣浆一沉降一酸浸一焙烧的方法，效果很好。酸浸法经过几十年的进展，方法牢靠，工艺成熟，用途广泛。擦洗沉降强磁选酸浸焙烧和捣浆沉降酸浸焙烧两种方法，效果也不错，只是工序略多而杂。硅藻土的紧要用途之一是作功能性填料，但往往经过提纯的硅藻土白度达不到要求，因此还要进行化学漂白。化学漂白的方法有多种，但效果较好的有酒石酸加铝丝法、草酸法和保险粉法，白度均可以达到80度以上。随着科学技术的不断向前进展硅藻土提纯又进展了酸浸法与重选、磁选、热浮选、擦洗、等各种提纯方法的新结合。3结语我国硅藻土资源虽然丰富，但大是中低品位的硅藻土，优质土较少，从品种和产品质量上均不能充足市场需求，在很多领域无法充分应用。目前国外已开发出500多种硅藻土的产品。其中助滤剂就达150多种，我国硅藻土助滤剂仅10多种。每年仍需进口大量的产品，开发硅藻土新产品迫在眉睫。所以，侧重讨论解决硅藻土的提纯问题显得尤为紧要，因此，依据硅藻土的矿物结构、矿物基