大理硅藻钠米微孔的开发和利用

1大理硅藻钠米微孔材料的开发和应用前言新材料是社会进步的先导，当代文明的支柱，更是现代新技术革命的基础。目前，新材料发展的水平，已成为衡量一个国家综合实力大小的主要标志，也是判断一个国家科学技术现代化程度及生产力水平高低的重要依据。“谁掌握了新材料，谁就掌握了未来”。所以，世界各先进工业国都把大力研究和开发新材料作为21世纪的重大战略决策。新材料、信息技术、生物技术、光机电一体化是我国大力发展的四大高新技术产业。我国的新材料产业已呈迅猛发展之势。新的世纪，大理硅藻纳米微孔新材料产业已具备了跨越发展的基础，正面临跨越发展的机遇。！经过市场残酷竞争的风雨洗礼，今天的大理硅藻新材料产业更加成熟、稳重而自信，突显出,日益兴旺发达的态势。在这样新的机遇、新的起点上，在未来的发展中，我们要努力让大理硅藻纳米微孔新材料产业实现新的腾飞，在以后更为激烈的竞争中乘风破浪，全面展现大理硅藻纳米微孔新材料产业的风采，实现产业的跨越式发展和产业升级。大理市是云南省西部地区的科技桥头堡,是未来云南省的第二大城市，也是云南省参与“东盟自由贸易区”产品与市场竞争,最具发展潜力的第二产业加工区和贸易区。那么，大理的资源优势是什么？大理工业企业的龙头是什么？大理工业产品最具市场竞争力的品牌是什么？丰富的硅藻土资------在大理大理和周边地区有占全国硅藻土70%以上的资源发明国际领先的硅藻土选矿及应用专利技术人材------在大理大理的企业，经过近20年的努力，从研制硅藻土选矿试验、建设选矿厂到两个国家发明专利的诞生。从把硅藻精土用于传统市场，到研制发明把硅藻精土应用于城市污水工业废水处理和公路路面的硅改沥青。中国硅藻土基地------在大理2在大理省级高新技术产业开发区落户的企业拥有自主知识产权、具有国内外硅藻土选矿领先水平的高科技企业；是生产“硅藻纳米微孔新材料”世界唯一品牌的企业。因此，我们可以说：全世界唯一的“硅藻精土”生产基地在大理，全世界最大的“硅藻精土”生产基地在大理，大理硅藻纳米微孔新材料工业，有希望成为大理乃至云南省的新的工业“支柱”。一、天然纳米微孔材料——硅藻土基本情况(一)硅藻土的性质和用途硅藻土[DIATEMITE]是一种生物成因的含结晶水非晶体二氧化硅的蛋白石，主要由硅藻(一种单细胞的水生藻类)遗骸和软泥固结而成的沉积矿。具有孔隙度高、比表面积大、吸附性强、质轻、坚固、隔音、隔热、耐磨、耐酸和热传导性低等特性，广泛用于水处理、饮食、建材、化工、橡胶、石化、医药、冶金、油漆、化妆品、涂料、机械、能源等行列，可制水处理剂、公路路面沥青改性剂、助滤剂、填料、吸附剂、隔热材料、催化剂载体、色谱固定剂等，是近代工业不可缺少的材料，至今尚未获得令人满意的替换物质。(二)国外硅藻土开发的情况①硅藻土矿业在世界矿业中占的比例很小，约万分之一至万分之二。在一九七九年以后，硅藻土矿业增长不快，主要原因是：经济品质适合开发的硅藻土资源不多，产品受原矿土限制，即无需选矿就可以达到硅藻精土质量的矿山储量日益减少，需要选矿才能利用的低品质原矿土的利用越来越迫切，低品位原土优选为高品质精土的选矿工艺成为世界各国急需迫切解决的攻关课题，但至今难于解决，不能适应需求量越来越大的硅藻精土的来源，从而使硅藻土工业的发展受原材料的制约而难于较快发展。②由于硅藻土矿业不大，因此研究硅藻土矿业的人很少，硅藻土矿的开发，特别是低品位矿的开发，由于缺少实际经验和理论指导进展不快。③硅藻土原矿的物理性质，化学成分和极其复杂的共生杂质，因矿山不同而差异很大，这又增加了开发的困难。3④总的来说，世界硅藻土矿业增长不快的主要原因，不是需求的减退，而是高品质原矿土的供应因上述原因而产生困难。(三)我国硅藻土开发的情况①我国对硅藻土开发仅处于起步阶段，不论在基础理论研究还是在应用研究方面都远远不足，与硅藻土应用研究发达的国家相比，仅仅只是一个萌芽。②我国有的权威部门和科研单位，由于缺乏硅藻土基础知识的了解，又无实践经验，多次发生误导，甚至将其它矿种，当作硅藻土进行开发的情况，浪费大量的人力和财力。③我国忽视硅藻土基础理论研究和对国外资料、信息交流，致使研究工作长期停留在低水平，从而对一些较深的基础理论研究和较高层次的产品开发，研制成果几乎等于零。④我国对硅藻土的研究起步较晚，专业人才非常缺乏，为此有一些根本不懂硅藻土知识的学者，发表文章，组织研讨会，结果使已出现的科技成果被压抑，而纯理论甚至是谬误的技术在大量发表，至使我国硅藻土开发进退徘徊。⑤我国高档次硅藻土产品外销几乎等于零，并且不能摆脱目前仍依靠进口硅藻土成品的局面。⑥硅藻土工业的开发，对于储量丰富的我国，是迫在眉睫的重大课题，但我国的硅藻土资源，绝大多数均属中、低品位，为此，中国硅藻土开发的战略问题是解决优选工艺，只有研制经济、适用、可行的中低品位原土优选为高品质精土的选矿工艺，我国的硅藻土工业才能迅速发展，否则将继续停留在目前现状上。(四)纯物理湿法选矿工艺至今，在科学技术发达的国外，硅藻土选矿也仅能使用化学方法(即酸洗法)去除杂质，此种选矿方法不但成本高，投资大、设备复杂、管理严格，而且至命的缺点是不能去除晶体二氧化硅杂质，隋晶体二氧化硅杂质含量的多少而获得不同品质的精土，难于适应硅藻土的需求。我国在研究“植物静电位”的基础上，用静电原理优选出优质的硅藻精土，在世界上率先发明“超低品位硅藻土纯物理选矿方法及设备”，经过试验室试验、中试到建成年产万吨硅藻精土的选矿厂，大4批量工业生产实践证明了该工艺的可行性、可靠行、稳定性和适用性。创造了国内外超低品位原土优选为高品质精土的唯一记录，是世界硅藻土选矿史上前所未有的重大科技成果、重大发明，也是国外选矿文献上未曾记载并具有当代先进水平的“中草药”选矿工艺。由于我国已前没有优质硅藻精土，故所以没有精土再加工应用的专业成品厂，硅藻土工业仍然得不到发展。我国又开始了用硅藻精土改性配制成水处理剂处理污水和用硅藻精土改性沥青的研制，并获得了成功。在硅藻土选矿工艺的基础上，研制发明了“超细微粒静电分离选矿方法及其系统”，把高岭土等非金属矿，把锡尾矿、低品位氧化锌、氧化锰、氧化铜等有色金属矿富集为高品质精矿,该纯物理选矿工艺还能把贫铀矿富集为高品质富矿。二、超低品位硅藻土纯物理选矿工艺(一)工艺简介该工艺是当今世界上唯一能用物理方法把中低品位硅藻原土优选为精土的工艺，与化学法即酸洗法比较，具有投资小、效益高、无污染、耗电少、用水可循环，成本低，回收率高，操作简便，适应性强，设备结构紧凑，能连续生产，分离效率高等特点。(二)工艺要点原矿土采集后按不同品级堆放。按干料计重定量投入特制低速擦洗机中加水变细为浓矿浆。再流入高速分散机加水稀释为低浓度矿浆，此时在除粗砂设备中除去粗砂。然后进入高速搅拌机，加入硅藻土选矿专用重磁水，在叶片高速旋转下矿浆产生静摩擦，利用三氧化二铁，三氧化二铝等原土中杂质微粒带负电，重磁水带正电而二氧化硅保持中性的原理，用内摩擦产生的高压静电使杂质处于不沉降状态。由二氧化硅组成的硅藻保持中性呈自由沉降状态的原理。用不同浓度进入粗选设备，精选设备，除去晶体二氧化硅和碎屑矿物。加水稀释，不沉降的粘土和杂质向外排出，硅藻自由沉降富集为硅藻饼，从而把超低品位硅藻原土中的硅藻犹选出来为高品质精土。本选矿工艺所采集的原土品位高低，仅影响到精土的回收率高低，而不影响精土质量。因在选矿工艺流程中，仅有硅藻才能富集为饼，其余杂质均5分选出去。为此，所得精土，几乎由纯净的硅藻组成。三、硅硅藻精土的应用(一)硅藻精土处理剂处理污水的工艺1技术原理硅藻精土是由不导电的非晶体二氧化硅组成硅藻壳体和6-110钠米的超导硅藻纳米微孔使得硅藻表面形成不平衡电位。在污水处理时，硅藻精土处理剂被微量加入污水中，在高速搅拌，或抽吸污水的泵机叶片旋转下，硅藻表面的不平衡负电位能破坏污水中由负离子核形成的正电离子圈，并中和悬浮离子的带电性，导致胶体颗粒和胶团结构的ξ电位减小或为零，从而达到胶体颗粒脱离作用的目的，促使水中的污染物快速物理絮凝、沉淀。同时加上硅藻具有巨大的比表面积，巨大的孔体积和较强的吸附力,把超细微粒物质吸附到硅藻表面，形成链式结构，瞬间下沉与水体分离。在特制专用设备中，水体从由每克2.5亿个以上的硅藻形成的数公尺渣层中浸出，污水中悬浮物、重金属离子及细菌等被硅藻纳米微孔超滤去除，清水向上溢出。另外硅藻还具有自身脱水的功能，通过负压脱水机压榨脱水，沉渣成饼状装袋取走，可再生利用。2工艺优势该工艺不但具有各传统工艺的综合优点，同时弥补各处理工艺的不足，并且具有各传统工艺所做不到的，沉渣可彻底取走并回收使用的特殊优点。本工艺效果好、投资少、运行费低、占地小、自动化程度高、实用行强、无二次污染、重金属离子去除率高、不受气温影响、可建成园林景观等，可作为各类大、中、小型企业工业废水和特大型城市污水处理。优于国内外各传统工艺的具有国际先进水平的污水处理工艺。(二)硅藻精土改性沥青在沥青路面材料中添加一定量的硅藻精土可制成具有最佳附着强度和延长路面寿命的混合料。硅藻精土增加了沥青的流动阻力，并有效地使路面泛油形成车辙和挤浆现象减少到最低程度。硅改沥青压制的路面具有良好的柔性磨擦作用，等同于橡胶路面，具有良好的防滑性6和耐磨性。路面使用寿命至少为一般标准密积配比路面的二至三倍，此项技术已在云南省和其他地区高等级公路采用。(三)用硅藻精土制成“木材”硅藻精土经烘干后，具有吸水功能，按量投入特制管道，隋负压气流均匀向前。把特制树脂溶于水中，加热形成蒸气，加进管道。硅藻精土吸水的同时，把树脂同时吸至硅藻壳体表面。特制树脂在高温时没有粘结性，而在常温时才具有粘结性。表面带特制树脂的硅藻壳体在模具中加压成型，被特制树脂粘结为微孔人造石，经解板机械切为所需板材，制成硅藻精土“木材”。该新材料具有：放在强酸(氢氟酸除外)、强碱中不腐蚀，12000C以下高温不变形，防水，堆密度0.3以下，仅是木材堆密度的1/3，可钉跑钉，隔热，隔音，具有一定强度。既具有木材的一切优点又弥补了木材的一切缺点能完全代替木材的最佳轻型功能性新材料。(四)硅藻精土其它应用硅藻土目前在世界上有500多种用途。因世界上没有纯净的硅藻原土，而难于用于要求质量稳定的产品。硅藻精土的诞生，将推动硅藻土传统产业迅速发展。1硅藻精土的主要性质（1）粒径：颗粒是硅藻的基本单元，每克有2-2.5亿个硅藻，粒径在-800目以下。以均匀的粒径作为优质填料。（2）比表面：硅藻精土每克重大约有100m2以上的比表面积。作为多孔性填料，其内表面比外表面大。由孔隙结构形成活性表面，具有巨大的附着能力，增加附着强度，有效均匀地附着在物料的表面。硅藻的多孔隙结构使物料表面形成亚光。（3）、颜色：硅藻精土是白色。（4）、密度：从经济角度来说，填料的加入取代了一定体积的基体，因此必然关心所用填料的密度。硅藻精土的松散堆密度只有0.1-0.2g/cm3,紧堆密度只有0.2-0.3g/cm3，所以是最经济的填料。（5）硬度：硬度对于硅藻精土的应用有十分重要的意义。硅藻精土属软质填料，但由于它属二氧化硅组成的非晶体结构，硅藻壳壁最低莫氏硬度为4.5-5.5，莫氏硬度可达到5.6-6.0。7（6）化学组分：化学组分决定了硅藻表面的性质，其成分是非晶质二氧化硅，为此它化学稳定性极好。不怕酸碱，不易氧化，能长久地维持物料的稳定性。优良的化学组分使它在浸润性、分散性、硫化性、补强性、耐老化性等方面都表现出极为优良的品质。2硅藻精土对物料的综合效应从经济效益的角度来说，应用硅藻精土填料首先获得的效果是它降低成本。但是随着现代化的发展，不仅仅是要求价格竞争上占有优势，而且要求提供理想的物理、化学性能的材料。(1)弹性效应：硅藻精土与物料混合后很重要的一个作用是使复合材料的弹性模量增大很多倍。加入物料时容易充分分散和混合均匀。(2)强度效应：由于硅藻精土比表面积非常大，则有利于提高物料的强度。对物料的弹性体系的增强，并对物料的断裂伸长率克制，并在冲击强度上有明显的提高。(3)阻燃效应：阻