我国硅藻土矿新应用及资源保障对策

李忠水，刘小楼，吴彦岭

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033）

1 前言

新材料涉及领域广泛，一般指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料，主要包括新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料，其范围随着经济发展、科技进步、产业升级不断发生变化。为突出重点，主要涵盖以下六大领域：①特种金属功能材料。具有独特的声、光、电、热、磁等性能的金属材料；②高端金属结构材料。较传统金属结构材料具有更高的强度、韧性和耐高温、抗腐蚀等性能的金属材料；③先进高分子材料。具有相对独特物理化学性能、适宜在特殊领域或特定环境下应用的人工合成高分子新材料；④新型无机非金属材料。在传统无机非金属材料基础上新出现的具有耐磨、耐腐蚀、光电等特殊性能的材料；⑤高性能复合材料。由两种或两种以上异质、异型、异性材料(一种作为基体，其他作为增强体)复合而成的具有特殊功能和结构的新型材料；⑥前沿新材料。当前以基础研究为主，未来市场前景广阔，代表新材料科技发展方向，具有重要引领作用的材料。

硅藻土作为21世纪最具生态环保的不可再生环境新材料，被誉为“孕育生命的海底草原”。在未来的十几年中，伴随全球性节能、环保要求的提高，以及我国的工业发展、人民生活水平提高和硅藻土产业自身的技术进步，将为我国硅藻土产业带来良好的发展机会，对硅藻土的需求将会越来越大，应用领域越来越宽。

2 硅藻土矿产现状

2.1 矿床类型及分布

硅藻土矿床的形成与玄武质岩浆喷发有关，成矿时代较新，均形成于古近纪—新近纪及第四纪。硅藻土的矿床成因类型有三种：

(1)玄武岩建造沉积型硅藻土矿床，陆内裂谷玄武岩浆喷发间歇期，成矿于邻近的湖盆中。矿层产于玄武质火山岩岩系中，长、宽几百至几千米，厚几米至十几米。矿石呈白色块状、书册状、微层状构造，生物结构，质轻疏松多孔。硅藻土矿床是中国的主要矿床类型，如吉林长白马鞍山、山东临朐解家沟、云南腾冲、浙江嵊州和内蒙古土贵乌拉硅藻土矿床。

(2)河湖碎屑建造型沉积硅藻土矿床，二叠纪玄武岩风化为硅藻提供了营养物质，在邻近的古近纪—新近纪湖盆中沉积成矿。矿层产于湖相碎屑堆积中，长、宽几百至几千米，厚几米至十几米，但矿石质量差，该类型矿床主要分布在四川省，如四川米易梁子田硅藻土矿床。

(3)海相沉积硅藻土矿床，产于海相沉积岩系中，矿层常与泥灰岩、白垩或粘土互层，常含磷或海绿石，有的含矿岩系中夹火山岩，矿石质量较好，矿层薄，规模大，我国未见此类型矿床。

2.2 资源储量

(1)国外硅藻土资源概况。

硅藻土在世界上分布广泛，据统计，全球约122个国家或地区存在硅藻土资源，截至2010年底初步估计储量为9.2亿t。其中，美国是世界上硅藻土储量最多的国家，储量为2.5亿t；其次分别为中国(1.03亿t)、捷克(450万t)和秘鲁(200万t)。

(2)国内硅藻土资源概况。

截止到2010年底，我国共有硅藻土矿产地66处，报资源储量4.32亿t。我国的硅藻土资源分布极不平衡，吉林省硅藻土查明资源储量为3.04亿t，占全国的70.51%；云南0.06亿t，占1.32%；浙江0.43亿t，占9.93%；河北0.28亿t，占6.48%；广东0.19亿t，占4.44%；四川0.14亿t，占3.14%；内蒙古0.13亿t，占3.03%。

2.3 优质矿床

世界硅藻土资源分布广泛，但是可供直接开发的、经济价值较高的矿床很有限。目前，全球仅有两处矿床可以不经选矿直接加工生产硅藻土助滤剂，一处是美国加利福尼亚州的罗姆波克矿床，另一处是我国吉林省白山地区的硅藻土矿床。

3 物化性能及开发利用

3.1 矿物学及物理化学性能

纯净的硅藻土呈白色、土状,含杂质时则呈灰白、黄、灰、绿以至黑色，一般轻质多孔，层理或纹理发育，硬度1～1.5，但硅藻骨架达4.5～5，密度1.9～2.3g/cm3，干燥时体积质量(体重)0.25～1.0g/cm3，软化温度1400～1600℃，熔点1610～1750℃，除氢氟酸外不溶于其他酸类，易溶于碱。它具有独特的孔结构，孔隙率高、比表面积大、隔热、耐火性好、吸附性强、化学稳定性好。

硅藻大部分生于淡水，少部分生于海水，还有过渡的半咸水硅藻。硅藻土是硅藻壳的沉积物。硅藻土的性质受硅藻种属及其所含杂质的种类、数量的影响。

硅藻根据其壳片的大小、形态和孔结构等特征，可细分为多个种属，不同种属组成的硅藻土与开发利用的优选方向有一定的关系。

中心目硅藻：壳面呈圆形、椭圆形、三角形、五角形、六角形等；壳面生的微孔或纹饰具有点对称的特点，自中心呈同心状或辐射状排列，有的呈蛛网状；没有纵沟和羽纹构造，多数只具一级孔结构。常见的有圆筛藻、小环藻、冠盘藻、蛛网藻、直链藻等。

羽纹目硅藻：壳面呈舟形、楔形、棒形、堤形等；壳面的中央自上而下有一条十分明显的沟缝，微孔或表面纹饰以沟缝为对称轴具有左右对称或近似对称的特点，多数具有二级孔和三级孔结构。常见的有脆杆藻、舟形藻、月形藻、桥穹藻等。

我国的硅藻土主要分布在吉林、云南、浙江、四川和内蒙等地，因各地硅藻土的化学成分组成、硅藻属种等不同，导致其理化性能特点等也各不相同[1]。

3.2 开发应用及发展方向

3.2.1 应用领域

硅藻土广泛用于化工、轻工、建材等领域，其主要用途如下：

(1)利用硅藻土的绝热、隔音的性能可用作水泥的轻质混合材、轻质建筑砖、防火建筑材料和轻骨料。

(2)利用其显微孔隙及吸咐性能在制糖、酿酒及其他食品工业和炼油工业中用作液体过滤剂和漂白材料

(3)在涂料、造纸、塑料、油漆、橡胶、杀虫剂等工业中用作吸咐剂、增强剂和填充剂。

(4)在环境保护上用作污水净化材料。

(5)硅藻土熔点高、热稳定性好、耐酸，故制成隔热砖和耐火石灰可广泛地用于各类窑业。

(6)用作催化剂载体。

(7)用作土壤调节剂以增强土壤保水保肥透气能力。

(8)硅藻土与含炭物质、盐水等混合可制成便于携带的固体燃料。

(9)用作防结块剂、火柴头和电焊条及水玻璃原料，柔性磨料(抛光剂)和陶瓷原料，炸药稳定剂和饲料添加剂。

(10)用以制造用于生产光学玻璃的模具(瓷盒)。(11)用于生产钒触媒载体。

(12)利用其多孔结构进行功能粒子组装，如组装具有光催化性能的TiO2颗粒，制成具有吸附、光催化、微生物降解性能的有机污染物降解材料，成本低廉，且无二次污染。

此外，劣质硅藻土(粘土质硅藻土、含硅藻粘土、硅质页岩)可用来烧制陶粒。含硅藻粘土(岩)、硅质页岩可用作水泥硅质校正原料，也有用来作酒类过滤剂与轻质保温材料的。

目前硅藻土用途结构基本未变：助滤剂占68%、吸附剂占14%、填料占12%、水泥生产等其他方面的消费占6%。美国是世界上消费硅藻土最多的国家，其硅藻土消费中，助滤剂占55%、水泥生产占23%、吸附剂占10%、填料占9%、绝热材料占2%。除美国外，其他消费国主要有法国、德国、丹麦、日本和俄罗斯等，都是传统应用占主导地位[2]。

3.2.2 发展方向

在化工领域，以硅藻土为原料或基材合成组装新型多孔材料，开发新型催化剂是提高产率和分离效果的必要手段，还需进一步加强和探索。由纳米、亚微米、微米、毫米孔径组成的多孔玻璃材料，在医疗分析、生物工程、石油化工、建筑、军工等领域其作用也是非常大。

随着生活水平的提高，人们越来越关心居室环境，在这一方面硅藻土更是大有可为。从国外的发展情况来看，利用硅藻土生产的新型瓷砖、陶瓷、涂料、吸附材料及轻型建材日新月异，而我国还处于起步阶段，其潜在市场是十分巨大的。

在环境污染治理方面，硅藻土成膜应用技术近年来也受到了广泛关注，多种硅藻土分离膜相继开发，硅藻土净化处理技术也日趋完善，现在重要的是将其积极应用在环保中。

在农业方面我国在国家“十五”粮食行业科技发展规划中明确提出了利用硅藻土防治储粮虫害技术应用的开发。如果在农业上普遍推广，不仅节约大量粮食，也为我国水土保持、生态恢复和改良起到不可小视的作用。相信在不久的将来，我国的硅藻土应用领域将越加宽广，发展前景必将更加广阔。

中国硅藻土资源优势显著，随着全球性节能、环保要求的提高以及中国工业的发展、人民生活水平的提高和硅藻土产业自身的技术进步，中国硅藻土的产品结构必将发生重大变化，其产业的市场发展方向主要在以下五大方面：①主流型产品，高质量的硅藻土助滤剂；②高效型产品，功能性填料和复合材料；③节能型产品，中高档保温隔热材料；④环保型产品，水处理剂和吸附剂；⑤潜力型产品，原土提纯系列。

4 存在的问题及对策建议

4.1 存在的问题

我国硅藻土资源丰富，是亚洲最大的硅藻土产业基地，而且该产业的发展得到了当地政府的大力支持。同时，国家把节能、环保和可持续发展作为国家的根本国策，大力鼓励环保产业和材料的发展，这有利于硅藻土净水剂、保温砖、新型健康硅藻土涂料等行业的发展，从而拉动硅藻土市场需求增加。另外，国家对硅藻土出口实行免税，适当鼓励出口。但是该产业的发展也存在一些问题：

(1)我国硅藻土资源丰富，但分布不均，优质硅藻土集中于吉林省白山地区，且查明资源储量较少；我国硅藻土开采已有70多年历史，因年头较久，矿山数量多，开采混乱，迄今尚未开展过硅藻土矿种的现状利用调查工作，其实际开采现状和保有资源储量不清。

(2)云南、浙江、四川、广东和内蒙等地区的硅藻土储量虽丰富，但其品质差，且开采、选矿方式及加工手段落后，产品附加值很低，对环境造成了较大的影响，在当地规划中已确定将逐步取消开采矿山并将硅藻土矿区(勘查区)划为风景保护区、有色金属勘查区。

(3)现有硅藻土主要产品的创新能力不足，产品的精细程度较低，加工技术研发和专业设备研发与制造能力相对于发达国家还有一定差距。

4.2 对策建议

为满足我国新材料对硅藻土的需求，工业要实现升级，必须加强硅藻土勘查工作，保障硅藻土资源，同时改善产品结构，提高技术和工艺水平，这是产业振兴的根本出路。

随着中国、印度等发展中国家经济的快速发展，硅藻土产品尤其是其新材料产品需求前景广阔，今后10～20年硅藻土产业将蓬勃发展。因此，未来5～10年也是中国发展壮大硅藻土产业的重大机遇期。为此，特提出如下发展硅藻土产业的对策和建议：

(1)加强优质硅藻土资源勘查。

我国多个省份具备硅藻土成矿地质条件，其中尤属吉林省白山地区硅藻土成矿地质条件最为优越，且矿石品质高，可供进一步工作的成矿远景区范围广阔，硅藻土资源潜力巨大。

首先，可开展硅藻土资源利用现状调查工作，以查清硅藻土资源利用现状及保有资源储量情况；在摸清家底的基础上，以大规模找矿突破战略行动为契机，有针对性的加强硅吉林省白山地区藻土资源勘查。围绕有望形成大型—特大型后备资源基地的矿集区实施整装勘查，增加优质硅藻土资源储备，形成一批资源战略接续区，奠定行业可持续发展的基础，进一步巩固我国硅藻土资源优势地位，保障中国经济社会可持续发展对硅藻土资源的需求。

(2)加强硅藻土资源保护和开采管理。

硅藻土是我国优势矿种，对硅藻土应实行合理开采，加强出口管理，调节市场供求关系，调控原料出口，促进资源合理与可持续利用。

(3)加强硅藻土矿产资源开发利用结构调整。

推进硅藻土矿产资源规模化开采。矿山开采规模与资源储量规模相适应。设立矿山最低开采规模准入条件。鼓励中小矿山企业按照市场规则，实施兼并重组，促进硅藻土企业集中化、规模化、集群化发展。

(4)加强关键技术研发与科技创新。

政府统筹安排，政策倾向，强化产学研攻关,延伸产业链条。重点围绕硅藻土选矿、加工、提纯关键性的核心技术研发，核心设备研制，细分领域应用研究，通过技术研发与科技创新，精细加工，产业升级，提高产品科技含量和附加值，建立长长的产业链，打造核心竞争优势，实现由硅藻土生产大国到硅藻土强国的新跨越。

(5)加强自主品牌建设，加强硅藻土生产企业与终端用户链接。

我国硅藻土生产企业众多，品牌众多，加强重点企业自主品牌宣传力度，扩大自主品牌国内与国际知名度，增强国内外用户对自主品牌的认知度，提升产品竞争力。

[1]邵厥年,陶维屏.矿产资源工业要求手册[M].北京:地质出版社,2010.

[2]国土资源部信息中心.世界矿产资源年评(2009-2010)[M].北京:地质出版社,2011.