２０１ １年第６期 中国非金属矿工业导刊 总第９３期 【开发利用】 厂一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一１ Ｌ…………………………．． ｆ 王 （吉林大学环境与资源学院，吉林长春【摘１ ３００１２） 要】本文简述了对长白硅藻土综合开发利用之浅见，其中重点介绍了二级土的提纯和三级土在农业领域的应用。 【关键词】硅藻土，综合开发利用；吉林长白 【中图分类号】Ｐ６１９．２５；ＴＤ９８５ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００７—９３８６（２０１１）０６—０００７—０４ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ Ｄｉａｔｏｍｉｔｅ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈａｎｇｂａｉ Ⅵ ＮＧ Ｚｅ．ｍｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｎｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄ ｏｎ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆＣｈａｎｇｂａｉ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ，ｆｏｒ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｓｅｃｏｎｄ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ， ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｔ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐａｒｅ ｅｎｅｒｇｙ ｉｆｅｌｄ ｏｆｔｈｉｒｄ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉａｔｏｍｉｔｅ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；Ｊｉｌｉｎ Ｃｈａｎｇｂａｉ １ 长白硅藻土资源及开发现状 年硅藻土企业已发展￣ｌＪ３１家，其中规模以上的１８家， １．１资源简况 最具化表性的是硅藻土助滤剂工业的发展，现已形成 长白硅藻土矿是目前我国发现的唯一特大型优质 约１５￣ｔ／ａ的生产能力，其中规模大的有长白县年产 矿床，硅藻土矿分布在吉林白朝鲜族自治县和临 １．５７ｉｔ生产线和临江年产３万ｔ生产线，可以满足国内 江市一带，至２００８年已探明资源储量２亿ｔ以上，远景 市场的需求并可出口外销，标致我国硅藻上助滤剂工 资源储量４亿ｔ以上。该矿区矿层顶、底板为玄武岩， 业已初步形成，随着应用的扩大，产品需要标准化。 马鞍山组共见矿两层，矿体保存完好，一层为主矿 ２综合开发利用 层，厚度３．４５～１６．５ｍ，一般９ｍ，矿层中部矿石质 长白硅藻土矿是一座高中低品位齐全的矿床，应 优为一级土。该矿硅藻以园筛藻和小环藻为优势种， 当综合开发利用，即优质优用，低质低用，物尽其 占９０％以上，硅藻颗粒直径多在３～１０ ｍ，比表面积 用，综合利用。充分利用资源特点，开拓应用领域， １９～２０ｍ ／ｇ，一级土容量３．２ｇ／ｃｍ ，该矿高中低品 生产社会需要的多种产品。 位矿石均有，一、二级土储量约占６０％，其余为三级 ２．１助滤剂 土，长白硅藻土等级划分标准，见表１…。 从硅藻土的结构、性能和几十年的实用结果来 表１ 长白硅藻土等级标准 看，在ｌ０余种过滤材料中硅藻土助滤剂性能是最好 等 化学成分 ：％） 堆密度 矿物成分（％） 的，消费量也是最大的。以美国为例硅藻土产量近７０ 级 ＳｉＯ２ Ａ１２Ｏ３ Ｆｅ２０３ Ｃａ０ Ｌ０Ｉ （ｇ／ｃｍ ） 粘土 碎屑 万ｔ／ａ，其中约７０％用于生产助滤剂。可见硅藻土最 ｌ ≥８５ ≤５ ≤２ ≤０．５ ≤５．５ ０．５～０．６ ３～５ ０～１ 适合加工助滤剂产品。 ２ ≥８０ ≤８ ≤３ ≤１．２ ≤７ ０．５６～０．６３ １５～２０ ２～３ ３ ≥７５ ≤ｌ２ ≤５ ≤１．５ ≤７ ０．６３～０．６５ ２５～４０ ５～８ 随着社会发展和进步对助滤剂的需求会有较大幅 度的提升。如在水过滤净化方面，２０世纪５０年代美国 Ｉ．２开发利用现状 在纽约州北部的小城市安装了硅藻土过滤设备，解决 ２０世纪５０年代已小规模开采，用于生产保温砖等 城市生活和工业供水紧张问题，８０年代增至１２５～ 耐火材料，７０年始研制助滤剂并小批量生产，同 １５０套，其中最大设备日滤水量３．７５万ｍ ，通过在小 时加工催化剂载体材料，进入９０年发利用工作日 城市的应用实践为在大中城市应用取得经验 。 。我 渐活跃，开始小批量生产微孔硅酸钙制品，生产钒催 国目前现状更需要采取这种办法解决城市供水紧张的 化剂，研制硅藻土杀虫剂、改陛沥青等项目，至２０１０ 问题。 ２０１ １年第６期 中国非金属矿工业导刊 总第９３期 再如一些发达国家在开发第二水资源（中水）方面 酸、节能，成本低符合环保要求。旋流器设备构造简 已进行了多年工作，即将城市生活污水和工业废水处 单、设备费用低、占地面积小、处理能力大，可以得 理后再深度净化作为第二水资源重复利用，目前日本 Ｎｓｉｏ２＞９０％，Ｆｅ２Ｏ ３＜１％的精土。但操作稳定性 这种中水的利用率在７３％以上，美国已达１００％Ｍ 。 差，进料浓度和流量的变化易影响分级提纯效果，因 目前我国城市废水已经进行处理，但深度处理还 此，应控制好进料浓度和流量。 不多，重复利用率不高。我国是水资源短缺的国家， 目前提纯土规模已达Ｎ２万ｔ／ａ精土，既保护了 有些地区水污染严重，据报导我国６００个城市有３００个 资源，又延长了矿山的开采寿命，有利于可持续发 缺水（吉林省县级以上城市４５个，其中３５个严重缺 展，利在当代，功在后世。 水），因缺水每年影响产值２００多亿元，所以开发第二 ２．２．２提纯精土的应用 水资源对国计民生十分重要，是一项很现实的工作。 （１）塑料制品中的应用。 我国已进行城市生活污水和工业废水深度处理工艺的 目前我国塑料制品产量Ｉ ５００万ｔ／ａ以上，使用非 研究，并在试验。助滤剂可在精滤工序发挥作用。助 金属矿物材料２５０万ｔ／ａ以上，主要用碳酸钙、滑石 滤剂可截流细菌和粒径大于０．Ｉ ｐｍ的固体微粒，还 粉、云母、高岭土等 。加工的硅藻土主要用途是做 有一定脱色等作用。 低密度聚乙烯薄膜的防结块剂，并用于粘合剂和聚氨 以上供水和废水的精滤工程需要助滤剂量比较 基甲酸酯、环氧树脂、聚酯树脂及硅橡胶中，在酚醛 大，要及时掌握信息，主动参与，早介入这方面的试 树脂中填充可提高其耐热性和电性能。硅藻ＳｉＯ 颗粒 验工作，力争及时进入市场。 具有一种独特的性质，即含有３０％～４０％孤立的亚微 随着社会的发展进步，人民对生活质量要求高 非聚结的颗粒，引起研究者的注意，认为这一独特性 了，更关心自身的健康，对食品的要求是“绿色”、 质，可使其成为一种真正的填料。 无公害、安全，此方面的开发前景广阔。石油、化工 （２）涂料中的应用。 是一个潜在的市场有待逐步开发。 世界涂料产量２ ７００万ｔ／ａ，非金属矿物用量７００ ２．２二级土的提纯和应用 万ｔ／ａ，主要用碳酸钙，滑石粉，高岭土等，硅藻土 长白二级土储量大约占总储量的３０％，高用纯度 用量约５万ｔ／ａ。硅藻土做填料主要是用做消光剂，多 不够，低用有些可惜，比较好的办法是将其一部分提 用于平光乳胶漆，清漆和底漆等。漆种为白色平光醇 纯成精土，扩大优质土的来源，加工高附加值产品。 酸面漆，Ｃ ｏ． 铁红醇酸底漆和黑色阴极电泳底漆。试 硅藻土提纯有些国家已在进行，美国虽然硅藻土储量 用企业评价：消光效果好，漆膜外观平整光滑，力学 很大，但由于多年开采，优质土日渐减少，准备利用 性质符合要求，防沉淀性优于高岭土 。 低品位矿，通过选矿扩大优质土来源，它们采用擦洗 硅藻土做涂料填料可提高涂层间粘结力，涂料固 重力沉降法和水力旋流法分级提纯 。巴西某硅藻土 含量，涂膜厚度和加快涂膜干燥速度。上述性能是生 矿ＳｉＯ，含量７１．２３％（相当长白三级土），通过擦洗、水 产“硅藻泥”的基础，用于内墙涂料，可以调节室内 力旋流分级提纯得到精土，其结果见表２。 湿度，吸附细菌，异味，具有环保功能，这种产品日 表２提纯结果（％） 益受到人们的青睐。含硅藻土填料的涂料还可用于图 项目 ＳｉＯ：ｌ Ａ１２Ｏ，ｌ Ｆｅ２Ｏ １ ＬＯＩ 精土产率 书馆、档案馆等内墙涂覆，调解湿度。 原矿 ７１．２３ Ｉ １．４６ Ｉ ｏ．４９ ｆ ２６ （３）做造纸填料。 精土 ９２ １ ０．２８ ｌ ０．３１ ｌ 一 ５ ８ 注： 煅烧后产物 目前我国纸和纸板产量约４ ３００万ｔ／ａ，白色矿物 填料，颜料用量４３０万ｔ／ａ左右，主要使用高岭土、碳 ２．２．１二级硅藻土的提纯 酸钙、二氧化钛、滑石粉等 。熔剂煅烧硅藻土可做 对吉林白、临江、抚松、桦甸和内蒙化德二 造纸涂布颜料，可使纸张平整，柔软光滑，改善纸张 级硅藻土进行了提纯试验，经两次打浆擦洗提纯均达 的外观和印刷及书写性能。硅藻土用于造纸填料是有 到一级土指标 。采用擦洗、水力旋流法对长白硅藻 开发前景的。 土矿进行二级土提纯试验，提纯精土纯度优于天然一 （４）做橡胶补强剂。 级土，由于当时认为提纯成本高等原因而未采用。实 白炭黑在橡胶中主要做补强剂或改性剂，目前我 际水力旋流法是比较理想的提纯方法，主要是用电和 国白炭黑总产能２４．１万ｔ／ａ（开工率６９．４％，总产能 水，水可以回收循环利用，提纯过程不加热，不用 １６．７￣ｔ／ａ） …。硅藻土与白炭黑有相似的结构和性 —— 邋 —— 王：长白硅藻土综合开发利用现状及前景 能，均属非晶质ＳｉＯ ，化学式相同（ＳｉＯ ・ｎＨ：Ｏ），亦 具有耐酸、耐高温及良好的电绝缘性和分散性，可在 橡胶等行业应用。 由于土壤的类型和所处的生态环境不尽相同，改 良土壤的工程和措施亦不尽相同。沸石及硅藻土多 孔、疏松（沸石具有砂性），更宜用于土壤物理性状不 良土质（粘、重、硬、板结）。耕性差的土壤改良，较 长期施用，土壤物理性状可得到改善。沸石、硅藻土 主要是改善土壤的物理ｌ生状，改土培肥必须同时施用 有机肥料，沼渣（生产沼气的残渣）是优质肥料和土壤 改良剂，其中不仅含有有机物质，还含有作物生长发育 所需要的多种活Ｉ生物质，与沸石、硅藻土配合施用改土 培肥效果更好。土壤改良剂可与秸秆还田配合施用、增 加土壤中有机质含量，提高地力、促进作物增产。 ２００８～２０１０年连续三年进行了农田实验，在种植 玉米、芸豆等农田施用沸石、硅藻土等复合土壤改良 用长白一级土加工成橡胶补强剂作鞋底胶填料试 验，多次试验结果表明，拉伸强度、拉断伸长率等项 指标均达到部颁标准，用户反映比用白炭黑硫化时间 短，分散性好，只是磨耗略高，与白炭黑配合使用可 降低磨耗，配比１：１时效果最佳。自制硅藻土橡胶补 强剂理化指标见表３。 表３ 自制硅藻土橡胶补强剂指标 项目 美国Ｃ本产品 ｅｌｉｔｅ２７０ 煅烧产品 助熔煅烧产品 堆密度（ｇ／ｃｍ ） 水分（％） Ｏ．３８ Ｏ．３ Ｏ．３７ ０．４ ０．３８ Ｏ．３ ３２５目筛余物（％） 吸油率（％） ０．７ １５０ Ｏ．６ １５０ ０．７ １４８ 剂。实验结果表明土壤改良剂施用量少，主要起保肥 作用，施用量多时可起到改土作用，连续施用５年左 右改土效果明显。 （２）在环境保护领域应用。 由于工业高速发展和城市化的加速及人口增长造 比表面积（ｍ ／ｇ） ｐＨ值 ４～６ ６．５ ４～６ ６．５ ２～３ ７．６ 折射率 颜色 １．４４ 淡红 １４０ 淡黄 １．４２ 白色 成的环境污染日益严重，所以治理三废保护环境已成 硅藻土橡胶补强剂的优势是比白炭黑价格低，较 低价格白炭黑６ ５００～８ ０００元／ｔ，硅藻土补强剂售价 可在３ ５００元／ｔ左右，适用于普通橡胶制品（尤其制鞋 业）。 ２．３三级土的开发利用 为当代人类面临的重大课题之一。随着人们环保意 识的提高，日常生活中的环境问题日益受到重视， 符合要求的新产品日益受到人们的青睐。 硅藻土可做油污清除剂，处理原油泥渣。可将用 硅藻土处理后的油泥渣与煤粉混合制成蜂窝煤做燃 料，如运距短、方便、可送至生产轻质保温砖厂做填 料。硅藻土还可以加工厨房用除油垢剂。 用硅藻土作吸附剂处理含油废水，如：抚顺石油 一低品位硅藻土可通过比较简单的加工生产有开发 前景价格比较低廉的产品。硅藻土的特性是多微孔、 体轻、隔热保温具有吸附『生等。我国已利用硅藻土生 产保温及节能产品、轻质建材，在农业、环境保护领 域的应用研究也非常活跃。 厂含油废水，含油量０．４４８ ６ｇ／Ｌ，用硅藻土０．４ｇ／Ｌ 造纸废水处理；用硅藻土复合净水剂处理以枝、ｒ 处理废水，去除率达９７．３７％。 （１）在农业领域的应用。 一些国家硅藻土主要用于化肥包衣（或添加剂）农 材为原料的和以稻草为原料的造纸废水均达到排放标 准 ；用硅藻土复合净水剂处理造纸黑液后再经生物 化学法处理达到排放标准ｕ 。 硅藻土经提纯、活化处理、粉碎分级、造粒成型 后具有较高的活性和选择性吸附的特性，可用于处理 废水、废气及有毒物质。如硅藻土改陛处理后用于吸 附水中的重金属离子或有机物“ 。硅藻土应先加工成 型，煅烧后再改性处理，以利用后回收处理，多次重 药载体，土壤改良剂，吸附剂、饲料等，也有作杀虫 剂的，化肥包衣用的比较多。丹麦用于肥料和饲料， 匈牙利将沸石和硅藻土加工成土壤改良剂，饲料添加 剂，垫圈除臭剂等产品。 我国已将硅藻土成功地用于生产化肥包衣（或添 加剂），用硅藻土做载体生产粉剂及粒剂农药等。做 粉剂农药载体，粒度要细，以免配药稀释后喷施时堵 喷咀，最好与农药粒度匹配。 做土壤改良剂国外已应用，据报道在大田施用硅 藻土、沸石土壤改良剂可提高Ｎ、Ｐ、Ｋ肥的利用 率，施用量可比通常施用量减少２０％～３０％。因硅藻 土和沸石对肥料的吸附起到了保肥作用，提高了肥料 的利用率。 复利用，以降低使用成本。 施用硅藻土沸石等土壤改良剂是一项很有效的保 护环境措施，其对化肥农药有吸附作用、提高了化 肥、农药的利用率，避免其流失污染环境。如氮肥， 作物只吸收正常施用量的３０％～５０％，其余大多流 失，不仅是浪费，又污染环境。 ２０１ １年第６期 中国非金属矿工业导刊 总第９３期 试验表明施用土壤改良剂后，化肥可比正常使用 纯化、粒度微细化、表面改性化。加大三级土开发力 量少施２０％～３０％（作物不减产），可见施用土壤改良 度，在前景广阔的节能轻质建材、环境保护和农业等 剂不仅对用户有直接的经济效益，同时具有良好的社 领域开拓应用，实现资源优质优用，低质低用，综合 会效益和环境效益。 开发及综合利用的目标。 （３）在节能产品和轻质建材领域应用。 （２）建立创新型的研发中心和新产品中试基地， 硅藻土用于生产节能产品和轻质建材早已为人们 开拓新领域，开发新产品，支撑企业可持续发展。 熟知，云南、浙江、吉林等地早有生产。由于社会和 （３）国家、省有关部门应给予支持，重点支 科学技术的发展，用户对产品性能的要求越来越高， 持该地区低品位硅藻土的开发利用。三级土在节能、 要求产品容重小、强度高。采用气泡法降低容重生产 环保和农业等领域的应用具有明显的社会效益和环境 出第二代轻质保温砖的性能指标见表４ 。 效益。开发低品位土企业经济效益低，但社会效益及 表４第二代轻质保温砖性能指标 开发前景广阔。因此，对类似于开发土壤改良剂进行 产地 容重（ｇ／ｃｍ ） 抗压强度（ＭＰａ） 热导率（Ｗ／ｍ・Ｋ） 农田试验的研究应给于及经费支持。 云南昆明 ０．４～１．Ｏ ２．５～１２．Ｏ ０．１６～０．３０ 【参考文献】 浙江嵊州 ０．７～Ｏ．８ ２．５～５．０ Ｏ．２０～０．２６ ［１］黄成彦．中国硅藻土及其应用［Ｍ】．北京：科学出版社，１９９３：５３． 吉林敦化 Ｏ．５～Ｏ．７ Ｏ．５～２．５ ０．１４～０．１８ ［２】王．我国硅藻土助滤剂工业存在的问题及解决途径初探［Ｊ］． 非金属矿，１９９３（２）：３５．３９． 从表４可以看出，云南产品强度最高、容重最 【３］王．硅藻土助滤剂在水过滤中的应用［Ｊ］．工业水处理，２０００ 小（０。４ｇ／ｃｍ ），这与硅藻土的特点有关，如云南先锋 （８）：４．８． 矿ＳｉＯ２含量５０％～６６％，Ａ１２Ｏ３最高含量２０．１ ８％（即粘 ［４】项成林．浅谈水工业的现状与展望［Ｊ】．工业水处理，１ ９９７（２）： ６—９． 土含量高）可提高产品的强度，烧失量可达３０．０６％， ［５】王，马小凡，王义，等．硅藻土提纯研究ｍ［Ｊ】．非金属矿，１９９７ 煅烧时烧掉的有机物起造孔作用，使容重降低，使产 （６）：２０．２３． 品具有强度高、容重低的优点。云南开发的硅藻土轻 ［６】刘英俊．非金属矿物填料在我国塑料工业中的应用［Ｊ】．中国非金 属矿工业导刊，ｌ９９９（４）：３—９． 质砌块，轻质墙板等列系产品投放市场受到高层建筑 ［７】杨宗志．非金属矿物填料在涂料工业中的应用［Ｊ］．无机盐工业， 业的欢迎。长白硅藻土虽然粘土含量少，但硅藻含量 １９９８（４）：１７－２０． ［８］王．硅藻土做填料、载体和包衣的应用［Ｊ】．非金属矿，１９９９ 高，容重小，可适量填加可塑性，粘结性，烧结性好 （５）：２１．２４． 的粘土（－级土提纯的付产品）以提高产品强度，同时 ［９】袁继祖．非金属矿物填料与加工技术［Ｍ】．北京：化学工业出版 采用气泡法降低容重，可以生产出性能好的产品。 社，２００７：６６． ［１０］李炳炎．白炭黑生产应用现状和趋势【Ｊ】．无机盐工业，２０００（６）： 硅藻土不仅只生产方砖大板，还可以制做为人们 ２６—２８． 送去温暖和健康的贴身小产品。如日本用硅藻土加煤 ［１ １］王，董德明，马小凡，等．利用硅藻土复合净水剂处理造纸 粉、盐和还原铁混合制成放热材料，并制成可放人衣 废水的研究［Ｊ】．非金属矿，１９９７（３）：３３－３５． ［１２］王，马小凡，孙文田，等．造纸黑液处理研究［Ｊ］．中国非金属 袋或鞋内的小型化学加热器，这种产品适用于寒冷地 矿工业导刊，１９９９（４）：２卜２３． 区以及某些病人、老年的需要。 【１３］郭晓芳，刘云国．改性新型Ｍｎ一硅藻土吸附电镀废水中的铅，锌 ３ 结语 的研究［Ｊ］．非金属矿，２００６（６）：４５—４８． ［１４】张风君．硅藻土加工与应用［Ｍ】．北京：化学工业出版社，２００６： （Ｉ）根据资源特点逐步实现产品多样化、系列 １ ５２． 化、标准化；高新产品（如功能填料等）应做到原料高 【收稿日期】２０１０－０８—１０ （上接第３页） 墨、高岭土、萤石、温石棉尾矿的利用技术主要包 展了许多研究工作：首先是对尾矿的物理性质、化学 括：回收有用的伴生矿物和有用组分技术、利用尾矿 成分、物相组成、工艺技术性能进行评价，为合理高 制造建筑材料技术等。总体而言，我国中东部经济发 效利用尾矿提供理论依据；第二针对不同性质的尾矿 展较高地区对尾矿的资源化和再利用的效果要好一 开发具有良好社会经济效益的利用途径及应用的新工 些，西部地区相对要差一些。 艺及配套技术装备。 【参考文献】 崔越昭，戎培康，章少华，等．中国非金属矿业［Ｍ】．北京：地质出 目前，我国对非金属矿尾矿的综合利用尚处于起 版社，２００８． 步阶段，而且不同地区不同矿种发展亦不平衡。对石 【收稿Ｅｔ期】２０１１—１１—１ ５
