探究硅藻土及其基本性能

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩。硅藻土主要用于制造保温材料、填料和滤剂等。在铸造行业主要用做砂型芯及金属型芯的保温或绝热涂料。

世界上主要硅藻土生产国有美国、德国、法国、捷克、丹麦、俄罗斯、乌克兰和日本。中国是硅藻土的生产大国,资源十分丰富,全国已在14个省(自治区)内发现了70余处硅藻上矿(点),已探明的储量为3.2亿t,远景储量超过10亿t。

(1)产状及性质 硅藻土呈疏松土状,孔隙率达80%～90%,能吸收本身质量1.5～4倍的水。硅藻土中的硅藻有许多不同的形状,如圆盘状、针状、筒状、羽状等。硅藻土松散密度为0.3～0.5g/cm³,莫氏硬度为1～1.5(硅藻骨骼微粒为4.5～5μm)。

硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等。原土中杂质少,通常呈浅色,当杂质含量增加时,则呈现出灰色、灰绿色、灰褐色等深色。

硅藻土有细腻、松散、质轻、多孔、吸水和渗透性强的特性,是热、电、声的不良导体,熔点为1650～1750℃,化学稳定性好,不溶于除氢氟酸以外的任何强酸,但能溶于强碱溶液中。

(2)矿物组成 硅藻土中的SiO₂多数是非晶质的,其主要矿物为蛋白石及其变种,其次是与其共存的各种粘土矿物(高岭石、蒙托石、水云母等)和碎屑矿物(石英、长石、黑云母等),另外还有有机质,含量从微量到30%以上。表2-44为浙江嵊县硅藻土的矿物组成。

表2-44 浙江嵊县硅藻土的矿物组成

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(3)化学组成SiO₂是硅藻土的主成分,通常都在80%以上,最高可达94%。硅藻土中SiO₂含量达到60%以上即可列入开采、利用的范围。SiO₂含量越高(指非晶质SiO₂),它的质量越好。除SiO₂外,硅藻土中还含有少量的Al₂ O₃、Fe₂ O₃、CaO、MgO、K₂ O、Na₂ O等。硅藻土的典型理化指标见表2-45。

表2-45 硅藻土的典型理化指标

(4)导热性 硅藻土密度为0.4～0.9g/m³,热导率极小,因而常用做隔热材料。密度为0.53g/m³的硅藻土块热导率在200℃时为0.0158W/(m·K),在800℃时为0.0219W/(m·K)。其热导率与温度关系较大,表2-46为松散填充的硅藻土不同温度下的热导率。

表2-46 硅藻土的热导率