硅藻土（diatomaceous earth）它是一種天然無機(jī)非金屬礦物材料，是由古單細(xì)胞硅藻經(jīng)過長期地質(zhì)作用形成的生物硅質(zhì)巖。硅藻土的化學(xué)成分主要是二氧化硅，含有少量的氧化鋁、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5有機(jī)物硅藻土常呈白色、灰白色、灰色或淺灰褐色，松散，質(zhì)輕，吸附性強(qiáng)，具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)特征和無定形二氧化硅成分，常用作助濾劑、功能填料、保溫材料、吸附劑、凈化劑、硅藻壁材、催化劑載體等，廣泛用于啤酒、飲料、食品、醫(yī)藥、化工、環(huán)保、建材、路面材料、涂料等領(lǐng)域，是一種食品安全、人類健康環(huán)保、與節(jié)能和現(xiàn)代高新技術(shù)新材料產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的礦產(chǎn)資源。

硅藻土早已為人所知。公元532年，羅馬人用硅藻土制作輕質(zhì)磚來建造教堂的穹頂；1836年，德國在漢諾威開采了第一個(gè)硅藻土礦；1893年，美國在加州開發(fā)了一個(gè)礦床，產(chǎn)出的硅藻土出口到法國，用作管道保溫材料。19世紀(jì)后期，諾貝爾用硅藻土作為硝化甘油液體的吸收劑制造炸藥；1899年，硅藻土助濾劑被用于生產(chǎn)過濾的粗糖溶液；1922年，許多國家已經(jīng)有了硅藻土工業(yè)。之后，硅藻土的工業(yè)規(guī)模、品種、產(chǎn)量逐步擴(kuò)大。

硅藻是單細(xì)胞植物，個(gè)體微小（1～125μm）生活在水深適宜、在特定的湖泊或淺海環(huán)境中含有可溶性硅酸。在光照溫和營養(yǎng)等一定的物理化學(xué)條件下，硅藻通過吸收水中的可溶性硅酸形成細(xì)胞壁死后，它們的遺體沉積在海底或湖底，其有機(jī)質(zhì)部分分解腐爛，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的硅質(zhì)胞殼壁殘留，從而形成硅藻土。

形成硅藻土礦的條件比較苛刻，需要同時(shí)滿足以下條件：①淺水盆地，面積廣，水體淺；②可溶性二氧化硅來源豐富；③營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)充足；④水質(zhì)好，無毒，水流穩(wěn)定性好；⑤碎屑成分少，會(huì)影響硅藻土的質(zhì)量和工業(yè)價(jià)值。目前發(fā)現(xiàn)的硅藻土礦床主要形成于第三紀(jì)和第四紀(jì)。

硅藻土資源在世界上分布廣泛，總量巨大，主要分布在美國、中國、丹麥、日本、法國、墨西哥等國。中國 美國的硅藻土資源在世界上僅次于美國，主要分布在中國東北地區(qū)、東部、四川攀西及云南省東部和西南部。在已探明的硅藻土資源中，能不經(jīng)選礦直接加工生產(chǎn)硅藻土助濾劑的只有美國加州的Rompoc礦床中國吉林省長白縣的馬鞍山礦床和西大坡礦床。這三個(gè)礦床一級(jí)原土的無定形二氧化硅含量為80%以上，是不可多得的優(yōu)質(zhì)硅藻土礦床。

礦物組成

硅藻土的化學(xué)成分主要是二氧化硅，含有少量的氧化鋁、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有機(jī)物。二氧化硅的含量通常占60%以上，優(yōu)質(zhì)硅藻土礦可達(dá)90%左右。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%。硅藻土主要含有無定形二氧化硅硅藻土越純或硅藻含量越高，無定形二氧化硅含量越高。但是硅藻土被加熱到800℃-在1000攝氏度時(shí)，其無定形二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶二氧化硅。硅藻土呈弱酸性，是固體酸。其表面的多孔性和電負(fù)性使其表現(xiàn)出明顯的表面吸附性同時(shí)，硅藻土表面存在大量的硅羥基和氫鍵，它們同時(shí)存在于硅藻土的微孔中，這也是硅藻土 吸附性能。

物理特性

純凈干燥的硅藻土呈現(xiàn)白色土壤。因?yàn)樘烊还柙逋镣醒趸F或有機(jī)物等雜質(zhì)，所以往往呈白色、灰白色、灰色和淺灰褐色等，而且有機(jī)質(zhì)含量越高、濕度越大，顏色越深。硅藻土的主要物理性質(zhì)是疏松（堆積密度0.3～0.5g/cm3），質(zhì)輕（莫氏硬度為11.5，密度2.0g/cm3），多孔（孔隙率達(dá)60%～80%孔道有序或規(guī)則分布，孔徑分布從幾納米到幾百納米，氮吸附的平均孔徑約為10納米），比表面積為10 ~ 80m2/g吸水性和滲透性強(qiáng)（能吸收自身重量1.5～4倍的水），熱穩(wěn)定性好（熔點(diǎn)1650 ~ 1750℃），化學(xué)穩(wěn)定性好（除氫氟酸外，不溶于任何強(qiáng)酸，溶于強(qiáng)堿溶液），而且是熱、電、聲的不良導(dǎo)體。

結(jié)構(gòu)特征

硅藻土是硅藻的遺骸，在微觀形態(tài)上與硅藻一致硅藻土有數(shù)百種結(jié)構(gòu)形式，主要為盤狀、圓筒藻、圓篩藻、圓環(huán)藻、球形藻、羽形藻、棒狀藻等。硅藻土表面有兩種孔結(jié)構(gòu)大孔和微孔，微孔孔徑為20-50nm，大孔孔徑100-在300nm處，硅藻土具有獨(dú)特的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)。

硅藻土礦根據(jù)各種礦物質(zhì)的含量可分為硅藻土、含黏土硅藻土、黏土質(zhì)硅藻土、硅藻泥等類型。

1、硅藻土：不同形狀的硅藻含量在80以上%，黏土含量5%左邊和右邊，礦物碎片1%～2%，干容重為0.35～0.5g/Cm3，硅藻土白色至灰白色灰綠色黃色，質(zhì)輕細(xì)多孔疏松，生物結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，細(xì)層理結(jié)構(gòu)。屬于優(yōu)質(zhì)礦石。

2、含黏土硅藻土：硅藻含量大于65%，黏土含量15%～20%，礦物碎屑2%～4%，干容重為0.5～0.6g/Cm3，其他特性與硅藻土相同。

3、黏土質(zhì)硅藻土：硅藻含量40%～65%，黏土礦物25%～40%，礦物碎屑5%左右；干體積密度為0.6～0.7g/Cm3，灰白色或灰黃色，致密，高粘性，不易粉化，塊狀結(jié)構(gòu)。

4、硅藻黏土：硅藻含量20%～40%，黏土礦物50%上圖，礦物碎片5%～10%干堆積密度大于0.7g/cm3?；尹S色至灰綠色，較致密，粘結(jié)性強(qiáng)，層狀微層狀結(jié)構(gòu)。這種類型是介于硅藻土和粘土之間的過渡類型，只有經(jīng)過選礦才能用于工業(yè)。

選礦提純

天然高純度的硅藻土礦很少，硅藻土選礦的目的是去除其中的泥砂、碎屑及鐵、鋁等雜質(zhì)豐富了硅藻。選礦工藝可分為粗選和精選。粗加工過程包括粉碎、混合、研磨和干燥，但粗產(chǎn)品可以 一般不用于過濾，所以可用作助濾劑、硅藻土作為填料和催化劑載體，需要精心加工。

硅藻土

1、對(duì)于硅藻含量較高的硅藻土，可以采用簡單的旋流分離方法（即經(jīng)過干燥或中溫煅燒和選擇性粉碎后，用旋風(fēng)分離器或空氣離心分離器進(jìn)行分選）也可以使用濕重力沉降（硅藻原土→擦洗制漿→重力沉降→過濾→干燥）或離心沉降（硅藻原土→擦洗制漿→離心沉淀→過濾→干燥）的方法進(jìn)行選別。

2、硅藻土礦床大多屬于含粘土硅藻土和粘土質(zhì)硅藻土，因此有必要對(duì)硅藻土和粘土顆粒進(jìn)行分選和分離。目前，工業(yè)上應(yīng)用的技術(shù)是：擦洗制漿→稀釋→沉淀分離→負(fù)壓脫水→熱風(fēng)干燥→精細(xì)分級(jí)→硅藻細(xì)土。首先用刷洗機(jī)將原土與水混合成稠漿，加水將漿稀釋至10%～20%將漿料送入高速分散機(jī)，加入分散劑，然后將漿料依次送入一級(jí)分離器、二次分離器、在細(xì)分離器中沉淀分離，收集濕的硅藻細(xì)土，過濾干燥，得到硅藻細(xì)土。對(duì)于純度較高的硅藻細(xì)土，物理精選后必須采用酸浸等化學(xué)方法（使用硫酸和鹽酸，或者可以加入適量的氫氟酸，加熱反應(yīng)一定時(shí)間，使硅藻土含有Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO粘土礦物雜質(zhì)與酸反應(yīng)生成可溶性鹽，然后壓濾、洗滌干燥，得到高純硅藻土）進(jìn)一步提純。

3、對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量高的粘土硅藻土，一般采用煅燒工藝來提高硅藻土的純度。

助濾劑生產(chǎn)

硅藻土助濾劑的加工生產(chǎn)主要采用焙燒法。硅藻土助濾劑的生產(chǎn)工藝如下：干燥→粉碎→分離→添加熔劑→混合→焙燒→粉碎→分級(jí)篩分。

硅藻土助濾劑根據(jù)工藝不同可分為煅燒產(chǎn)品（指硅藻土原料經(jīng)過650 C-在1000攝氏度下煅燒、粉碎、分級(jí)產(chǎn)品）和助溶煅燒品（它是指硅藻土原料加入適量的助溶劑，經(jīng)過800℃后-在1200攝氏度下煅燒、粉碎、分級(jí)產(chǎn)品）兩類。

白炭黑和納米二氧化硅的制備：與結(jié)晶二氧化硅相比，硅藻土主要含有無定形二氧化硅（石英等）更容易與NaOH反應(yīng)生成硅酸鈉（水玻璃）然后制得白炭黑?？刂扑岢梁完惢墓に嚄l件，采用合適的顆粒表面處理技術(shù)，硅藻土也可用于制備納米二氧化硅。

用于生產(chǎn)硅藻土水處理劑：硅藻土表面含有大量的硅羥基和氫鍵—OH基團(tuán)是具有表面活性的硅藻土、吸附和酸性的本質(zhì)原因。利用其電負(fù)性，硅藻土可以有效吸附水中的重金屬離子。通過復(fù)合改性技術(shù)可以進(jìn)一步提高硅藻土對(duì)有機(jī)廢水和復(fù)雜廢水的吸附性能。

制備微孔硅酸鈣：硅藻土、石棉（也可以使用硅灰石和纖維狀海泡石）石灰、硅酸鈉（水玻璃）作為主要原料，可以制備微孔硅酸鈣，其制備方法根據(jù)水合硅酸鈣的形成原理分為靜態(tài)法、動(dòng)態(tài)法和動(dòng)態(tài)-靜態(tài)聯(lián)合法三種。

納米TiO2/硅藻土復(fù)合光催化材料：硅藻土負(fù)載納米二氧化鈦制備納米二氧化鈦/硅藻土復(fù)合材料兼具吸附和捕獲性能以及光催化降解性能；它具有高比表面積和良好的透光率；它在紫外光和太陽光下具有優(yōu)異的光催化性能，具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。通過稀土元素（如鈰、釩等）非金屬元素（如氟、碳、氮等）摻雜和異質(zhì)結(jié)改性（如g-C3N4/TiO2、BiOCl/TiO2等）改性納米二氧化鈦的制備/硅藻土復(fù)合光催化材料能有效拓展負(fù)載納米二氧化鈦的光譜響應(yīng)范圍，提高其對(duì)太陽光的利用率。

硅藻土多孔陶瓷：以硅藻土為主要原料，充分利用硅藻土原有的孔隙特性，采用低溫?zé)Y(jié)（950℃以下）并且通過添加添加劑可以使孔徑變小、分布均勻、具有大比表面積和一定強(qiáng)度的多孔陶瓷材料。

硅藻土基相變儲(chǔ)能復(fù)合材料：以硅藻土為載體、有機(jī)固-在實(shí)驗(yàn)室制備了硅藻土相變儲(chǔ)能復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行了表征。

硅藻土可以通過露天開采和地下開采來開采。其開采方法取決于礦床的地理位置、礦體形狀與厚度、雜質(zhì)分布、覆蓋層厚度、生產(chǎn)規(guī)模等。其中，露天開采是一種較為經(jīng)濟(jì)的方法，主要應(yīng)用于美國和歐洲、非洲、亞洲等一些地區(qū)也采用地下開采的方法比如冰島，采用水下開采硅藻土的方法硅藻軟泥是從1米深的水中挖出來，用泵抽到工廠的。

我國硅藻土礦床一般埋藏淺，覆蓋層不厚，許多礦區(qū)采用露天開采。硅藻土大多是小規(guī)模開采的。挖掘機(jī)一般用于采礦和運(yùn)輸設(shè)備、拖拉機(jī)、推土機(jī)、汽車、風(fēng)鎬、小推車等。

在開采硅藻土礦時(shí)，由于硅藻土含有大量水分，礦床潮濕，開采時(shí)粉塵較少，對(duì)工人影響不大健康。然而，在處理硅藻土?xí)r，由于直接煅燒和溶劑煅燒過程，處理后的硅藻土中應(yīng)時(shí)的含量增加如果工人長時(shí)間接觸空氣中的二氧化硅，（硅藻土）粉塵接觸會(huì)讓矽肺更容易。硅藻土被開采露天儲(chǔ)存和運(yùn)輸、運(yùn)輸后，它在地表和大氣之間反復(fù)上升和下沉，導(dǎo)致空氣中的PM2.以5和PM10為代表的顆粒物濃度飆升會(huì)危及礦區(qū)周圍的人生態(tài)系統(tǒng)和區(qū)域環(huán)境。

助濾劑：助濾劑是硅藻土最重要的應(yīng)用產(chǎn)品，約占我國硅藻土產(chǎn)品總量的35%，約占美國硅藻土產(chǎn)品消費(fèi)量的50%硅藻土作為助濾劑，廣泛應(yīng)用于白酒行業(yè)（啤酒、白酒、果酒等）飲料行業(yè)（飲料、果汁等）醫(yī)藥（抗生素、口服液等）油脂（潤滑油、食用油等）水處理（生活用水、工業(yè)用水、廢水處理等）肥料、精細(xì)化工產(chǎn)品的過濾等。

功能性填料：硅藻土作為填料是其僅次于助濾劑的第二大用途，而且提純后的硅藻土重量輕、多孔、隔熱性好、吸附性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等可以當(dāng)涂料用、塑料、橡膠、功能特性紙張、殺蟲劑、肥皂、洗衣粉、肥料、瀝青、炸藥、涂料用顏料和填料；可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、彈性、分散等，提高產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐磨性和耐酸性等；作為功能性填料，還可以起到消光作用。

建材：硅藻土是硅藻泥裝飾材料的主要原料硅藻土可以加入其他輔料制成保溫磚、板，微孔硅酸鈣、脂膏磚、保溫混凝土等，也可用于制造泡沫玻璃、輕質(zhì)骨料、瀝青路面混合料添加劑等。

催化劑載體：硅藻土在化學(xué)反應(yīng)中呈惰性，耐高溫性能好，在工業(yè)上可用作硫酸工業(yè)中的釩催化劑、加氫過程中的鎳催化劑、石油工業(yè)磷酸催化劑的理想載體，也可用作炸藥的密度調(diào)節(jié)劑、研磨材料等；它可以在農(nóng)業(yè)上用作殺蟲劑、殺蟲劑、高效復(fù)合肥的理想載體。

吸附材料：硅藻土可以吸附其自身重量的2.5倍的水，可用于制作地毯凈化劑的液體載體、造紙中的殺蟲劑載體和顏色控制劑；硫酸磷酸等有害液體，為安全起見，可轉(zhuǎn)換成干粉、更易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。

軟質(zhì)磨料：硅藻土具有適當(dāng)?shù)挠捕群妥陨硖厥獾墓羌芙Y(jié)構(gòu)，可作為磨料使用，無劃痕，具有良好的研磨拋光效果。在牙膏中加入硅藻土可以提高可磨性和去污能力。

防結(jié)塊劑：在肥料中加入適量的硅藻土干細(xì)粉，可以防止結(jié)塊，使施肥更加均勻，保持肥效。硅藻土還可以用作炸藥的防結(jié)塊干燥劑。