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| 国内外硅藻土选矿提纯技术研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-12-19 10:16:12 浏览次数： |
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硅藻土的主要化学成分为无定型SiO2，是一种天然多孔的硅质矿物。硅藻土原矿中，大多伴生粘土类矿物及有机质，其中赋存于硅藻颗粒孔隙内的粘土类杂质由于粒度细、比表面积大，很难用常规选矿方法除去。除有机质外，根据化学成分的不同，硅藻土原矿中的杂质可分为铝杂质和铁杂质。铝杂质通常以长石、云母和蒙脱石等粘土矿物为主。铁杂质包括：以氧化膜的形态包覆在硅藻颗粒表面；以铁矿物或含铁矿物的形式存在于原矿中；以细颗粒状态存在于粘土或高岭土化的长石中和以固溶体的状态存在于硅藻颗粒内部。
硅藻土选矿提纯的目的就是要除去硅藻土中的铝、铁杂质、碎屑及有机质，实现碎屑矿物、粘土矿物、有机质等与硅藻颗粒的分离，常见的选矿提纯方法有干法或湿法分级、重力沉降、擦洗、浮选、磁选、化学选矿等。
各种硅藻土选矿提纯工艺优缺点对比
1 干法或湿法分级
干法或湿法分级是根据硅藻与脉石密度（相对密度）的差异，采用空气分离器、旋转式干燥机或水力旋流器等进行硅藻土分选。
G. Goll]探讨了采用干法分级处理低品位硅藻土的可能性，提出了通过选择性破碎-空气分级的选矿工艺用于生产不同硅藻土产品；Suzan S. Ibrahim 等研究了一种用水力旋流器分级分选中品位硅藻土的提纯工艺，结果表明，经过提纯硅藻土纯度得到了明显提高。
王庆中采用了一种物理湿干法选矿工艺，原土通过低转速搅拌机制成浓浆，稀释时加入茶碱分散剂，经初分离器、二次分离器分离石英砂和碎屑矿物后，在精分离器中分离粘土和富集硅藻，获得湿硅藻精土，经真空泵吸水、热风烘干后进入干法分级机，通过分级获得硅藻精土。虽然分级选矿工艺成本较低、无污染，但由于硅藻本身吸附能力强，单纯的分级分选，无法除去硅藻表面及孔内的粘结性杂质和薄膜铁。
2 重力沉降分选
重力沉降分选是分散预先脱去粗砂后，根据硅藻原矿中硅藻与杂质矿物粒度、密度的差异，在水介质中沉降速度的不同进行分选的一种物理选矿方法。
艾显盛等采用擦洗分散-重力沉降分选工艺，对内蒙赤峰某低品位硅藻土进行了提纯工艺研究，原矿SiO2 含量从74.90%提高至81.24%；王庆中发明了一种通过擦洗制浆-重磁水沉降分离的工艺，通过负压爆破机进行负压爆破分离后，再采用超声波振荡装置进行分离的方法，使硅藻与其它矿物分离；郑水林等采用擦洗-磨矿-沉降分离工艺，成功制备出SiO2 含量大于90%的硅藻精土，但此工艺由于引入磨矿工艺，一定程度上会破坏硅藻壳体完整性；
杨德修等采用捣浆-分级-快速沉降-悬浮工艺，结合药剂的分散作用，利用硅藻与杂质在悬浮液中沉降性的不同，达到硅藻与粘土矿物分散的目的；Mohamed I. Al-Wakeel采用重力沉降法，对尼罗河中的硅藻土矿进行了选矿研究，精土硅藻含量达到80%以上。
重选的优点是工艺简单。重力沉降主要是利用地球万有引力场，只有颗粒较大或者颗粒与流体密度差异明显的情况下，重力沉降作用才明显。由于硅藻本身颗粒小，密度小，常规重力选矿往往分选效率较低，不利于工业化生产，且由于硅藻与粘土颗粒分散不充分，加之两者沉降性质差异不明显，沉降过程中，难免发生硅藻与粘土颗粒之间彼此夹杂沉降的问题，因此对于粘土含量较高的硅藻土矿很少得到高纯度硅藻精土。
3 擦洗法
擦洗是利用水流以及颗粒之间的机械剪切力使硅藻壳表面的铁质薄膜以及与硅藻颗粒粘结的粘土杂质和有机质与其解离。目前，主要的擦洗方式有机械擦洗、棒磨擦洗、加药擦洗等。一般来说，擦洗的次数越多，精选的效果越好，特别是对粘土矿物含量较高的硅藻土原矿。
王泽民等对吉林长白、临江Ⅱ级硅藻土进行了多次擦洗提纯研究，最终选矿精土质量达到一级土指标。但擦洗时间过长会使设备磨损加重，造成过多的能源消耗，同时增加提纯的成本。擦洗过程中，往往还需要添加分散剂，以保持擦洗矿浆中颗粒良好的分散性，从而提高后续分级分选的选择性。
丁浩研究了组合分散剂在某低品位硅藻土物理提纯中的分散作用，结果表明混合分散剂比单一药剂的分散效果更为明显；艾显盛等以内蒙赤峰低品位硅藻土为原料，研究了擦洗浓度、擦洗时间、擦洗次数、分散剂等对其物理提纯效果的影响。
擦洗的优点是工艺简单，但是单一的常规擦洗，只能实现硅藻颗粒与粘土类杂质的解离，不能将硅藻与细粒粘土类杂质实现分选，一般还需结合其它分选工艺。
4 酸浸法
酸浸提纯硅藻土是利用硅藻不溶于酸(HF除外)，而其它的矿物杂质能够遇酸溶解的特性来实现硅藻土的提纯。酸浸法是目前制备钒催化剂载体及精细化工产品应用比较多的一种方法，常用的酸为硫酸或盐酸。
王泽民等以擦洗-重选提纯的粗选精土为原料，研究了固液比、反应时间、温度等影响因素对酸法提纯效果的影响，并进行了废酸液综合利用试验；谷晋川等研究了微波作用下硅藻土酸浸提纯的影响因素及工艺条件，结果表明，微波的作用可以强化酸浸提纯的进行，有利于提高酸浸效率及选矿效果；
孟宪毅采用重选预处理-酸浸工艺，以物理选矿所得的粗精矿为原料，进行了酸浸选矿试验，得到了SiO2 含量接近90%的硅藻精土；郑水林等采用焙烧-酸浸联用工艺对硅藻土进行了提纯处理，得到了SiO2 含量在90%以上的硅藻精土；
艾显盛等采用擦洗-酸浸工艺提纯赤峰含粘土硅藻土，可制备出含SiO2 含量在90%以上的优质硅藻土精土；Guilong Zhang 等研究了酸浸对于硅藻孔结构的修饰作用，认为酸浸法不仅可以提高硅藻含量，还可以对硅藻孔结构进行修饰；OsmanSan 等研究了酸浸对硅藻土过滤性能及孔隙率的影响，并利用酸浸硅藻土制备硅藻土过滤材料与多孔陶瓷材料。
5 焙烧法
焙烧法是目前硅藻土提纯比较经济、有效的一种方法，尤其是对于高烧失量的硅藻原矿，通过煅烧（煅烧温度一般为600℃～1000℃），硅藻土原矿中的有机质及其它低沸点杂质被除去，SiO2 含量显著提高，同时表面酸强度得到增加。
硅藻土的比表面积随焙烧温度的提高而变大，450℃焙烧后达到最大值；此后随焙烧温度的升高而变小，焙烧温度达到900℃以上以后，焙烧就会对硅藻壳体孔结构有破坏作用。
吴仙花等采用焙烧工艺，通过添入NH4HSO4，可以快速清除硅藻土中的部分Al2O3、Fe2O3杂质；赵以辛等采用水洗－焙烧工艺对内蒙高烧失量低品位硅藻土进行了提纯研究，结果表明，精土SiO2 含量达到80%以上；
Nezahat Ediz 等研究了焙烧工艺对硅藻土过滤性能的影响，结果表明，煅烧温度1000℃煅烧1h 条件下制得的煅烧硅藻土较原矿过滤性能明显提高；BulentYılmaz 等研究了煅烧工艺对硅藻土在水泥添加剂应用领域的影响，结果表明，煅烧后的硅藻土与原矿相比能够显著提高水泥的机械性能。焙烧法具有一定的适用局限性，只适合高烧失量硅藻土，对粘土类杂质无去除效果，一般需要与其它方法配合使用。
6 热浮选法
热浮选法是根据硅藻壳体与粘土矿物、有机质吸水、吸热性能的不同，利用了在65℃以上硅藻活性很强而易与粘土和炭质分离的特点，硅藻土矿经陈化、破碎、制浆、通蒸汽，经40~50min 的浮沉，料浆分成四层，自上而下，其中第二层即为硅藻含量最高的精土。将其分流后，精土料浆用板框压滤机脱水、干燥得到最终精土产品。显然，这种方法虽实用但很难控制，难以得到质量稳定的硅藻精土产品。
7 选择性絮凝法
选择性絮凝法指的是通过添加选择性絮凝剂，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离。
袁鹏等研究了表面活性剂、pH等因素对硅藻土中单矿物分散性的影响，采用选择性絮凝-沉降工艺，包括擦洗预先除砂、超声分散、选择性絮凝等过程，降低了硅藻土原矿中的粘土含量；
石道民等采用选择性絮凝-磁选流程，将硅藻土原矿中的粘土质矿物及Fe2O3絮凝成聚团，然后通过磁选除去，得到SiO2含量大于86%的硅藻精土。选择性絮凝工艺的选矿效果影响因素主要包括絮凝剂种类、絮凝剂用量、絮凝时间、搅拌强度、浓度、温度等，由于影响因素较多，选矿条件较为苛刻，实际生产中难以实施。
8 综合提纯法
由于低品位硅藻土复杂的理化特性，单一的选矿提纯工艺往往得不到高纯度硅藻精土，因此有较多综合多种选矿提纯工艺的报道。
张兰英等采用热浮选-磁选-酸煮提纯工艺，对吉林某低品位硅藻土进行了提纯研究；魏存弟]采用热浮选-磁选-酸煮法提纯工艺，对吉林某中低品位硅藻土进行了提纯研究；
王泽民等采用擦洗-酸浸法，通过多次擦洗后酸浸，对吉林某中低品位硅藻土进行了提纯试验研究；王宝娴等采用捣浆分散-沉降分离-酸处理-焙烧的方法，将四川某低品位硅藻土SiO2含量由70.92%提高至81.74%；
蔡怀智等采用擦洗-沉降-强磁选-酸浸-焙烧联合工艺，将四川米易某低品位硅藻土SiO2 含量从68.17%提高到85.38%；谷晋川等采用擦洗分散-分级除杂-酸浸除铁-焙烧工艺，将四川某硅藻土矿提纯为合格的助滤剂。
展望：
过去20 年中，虽然国内外有大量硅藻土选矿提纯技术研究的报道，但目前、为止大部分硅藻土选矿技术仍停留在实验室研究阶段。
美国Imerys FiltrationMinerals Inc.作为世界上硅藻土产品主要供应商之一，其药品、食品级硅藻土产品主要采用煅烧-酸洗工艺。沟槽式重力沉降分选是一种半机械化的生产工艺，选矿区占地面积大，生产效率与回收率低，而且受气候限制明显。在云南和广东雷州半岛由于冬天气候温暖，沉降沟槽可露天建造，投资较少，然而在北方地区，尤其是吉林、内蒙等北方硅藻土矿区，这种方法不具有可行性。随着优质硅藻土资源的逐年减少及国内市场对硅藻土产品需求量的增加，低品位硅藻土产品的开发及综合利用将成为未来硅藻土产业发展的必然趋势。
硅藻土物理选矿的难点在于如何解决硅藻颗粒与微细粒杂质矿物的分散、分离以及如何提高分选效率问题上。首先，由于微细粒矿物分散后容易发生二次团聚，将会影响后续选矿作业的选择性，因此，微细粒矿粒高效分散技术的开发是提高后续硅藻土选矿选择性和分选精度的前提；其次，由于常规重力沉降选矿仅仅依靠地球万有引力，分选精度和效率较低，而且不能连续进行，选矿厂占地面积大，分选精度与分选效率低。因此，低品位硅藻土选矿必须提高分选精度和分选效率。层流离心分选是在离心力场中进行，可以强化细粒矿物的分离效果，提高分选的选择性、分选精度及分选效率。目前国内采用的工业化选矿技术主要就\是在云南、广东等南方地区有所应用的沟槽式重力沉降工艺以及北方小规模的酸洗工艺，尚无采用层流离心分选方法进行硅藻土选矿的报道。
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