九乡新闻网高达ol百式 武器配置:硅藻土
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21 硅藻土
21.1 硅藻土矿资源概述
硅藻土是一种硅质生物沉积岩，或者说是一种硅藻遗体沉积物。硅藻土的物质组分主要是硅藻，其矿物成分为一种有机成因的蛋白石，不同于一般成因的蛋白石，称之为硅藻蛋白石。硅藻中的SiO2不是纯的含水氧化硅，而是含有与之紧密伴生的其他组分的一种独特类型的氧化硅,称为硅藻氧化硅。硅藻土矿指那些具有足够质量和规模以及可采性的硅藻氧化硅的堆积物。
硅藻可划分为2个目16科，包含190个种属。不同的种属组成的硅藻土对开发利用有一定关系。硅藻土具特殊的结构和化学稳定性，因此适用于很多领域，其中应用最多的是作过滤剂。硅藻土的独特硅藻结构、低密度、高吸附能力、比表面积大、较低的磨蚀性，使之可用于油漆、纸张、橡胶、塑料等制品的填充剂，隔热材料、农药、催化剂载体，色谱固定剂、抛光剂、磨料增光剂等，在国民经济中有相当重要的作用。
硅藻土的物质组分主要为硅藻，是有益组分；其次为粘土矿物，如水云母、高岭石、蒙脱石等。还有混入的碎屑矿物，例如石英、长石、黑云母等。也常含有有机质以及盐类。这些物质则是有害组分。据上述组分含量的不同把矿石分为4种类型：
硅藻土：硅藻含量大于90%，粘土矿物含量小于5%，矿物碎屑1%左右，属于优质矿石。
含粘土硅藻土：硅藻含量75%～90%，粘土矿物5%～25%，矿物碎屑2%左右。这种类型矿石较差。
硅藻粘土：硅藻含量30%～40%，粘土矿物量大于50%，矿物碎屑3%～10%。这种类型为硅藻土与粘土的过渡类型，需经选矿方可为工业利用。
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。硬度1～1.5,但硅藻骨架达4.5～5。一般密度1.9～2.35g/cm3。折射率低，具高的液体吸附能力，大的表面积，适中的摩擦性能,对声、热、电低传导性及不溶于酸(氢氟酸除外)等性能。
硅藻土的矿物主要是硅藻蛋白石，为一种非晶质含水胶体的矿物。SiO2含量90%左右，含水1%～5%，胶体水失水温度110～250℃。硅藻蛋白石为生物成因，不是均质矿物，按内部结构不同可分为三个类型：蛋白石A，高度无序，X射线衍射谱具有模糊的α方石英的衍射峰；蛋白石CT，也称无序方石英，乃由低温方石英和鳞石英无序混层构成；蛋白石C，为有序的内部结构，具有与α方石英类似的衍射谱。
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。
硅藻土经选矿加工的终端产品称硅藻土粉、精土、焙烧级硅藻土及熔剂焙烧级硅藻土，各有一定的技术指标，用途十分广泛,产品达500余种之多。
硅藻土的重要用途是作助滤剂。用硅藻土粉制品可以滤除液体中的固体颗粒、悬浮物质、胶体粒子及细菌，起到滤清和净化液体的作用。硅藻土助滤剂的物理化学性能要求见表4.21.1。表中GZ为硅藻土经选矿、在800℃以下干燥、分级制得的助滤剂；PZ为经选矿、干燥在800～1 200℃的温度条件下焙烧、分级制得的助滤剂；ZZ乃是经选矿、干燥、加助熔剂在800～1 200℃的温度条件下焙烧、分级制得的助滤剂。
表4.21.1硅藻土助滤剂物理化学性能
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助滤剂主要应用领域有啤酒业、医药行业(用于抗菌素、血浆、维生素、合成医药、注射液等的过滤)、净水过滤、油脂工业、有机溶液、涂料和染料、肥料、酸、碱类、调味料、糖类、酒类等过滤。
硅藻土的第二大用途是作功能填料。主要应用于涂料、塑料、橡胶、医药、牙膏、磨料和化学剂等方面，例如作结构填料可以调节涂层的光泽度和辉度。此外，硅藻土作磨料可以在银抛光粉中使用，抛光金属表面。它还可作吸附剂，因为它可以吸附相当于自身重量2.5倍的水。经特殊加工的硅藻土粉甚至在加入本身重量50%的水后仍然似乎是“干”的。
硅藻土产品对几种主要用途的质量要求见表4.21.2。
表4.21.2各种用途对硅藻土的质量要求
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国外对硅藻土的认识始于19世纪。1870年在美国密苏里州西南部发现硅藻土，1872年开始开采。1892年该州的迦太基成立了美国硅藻土公司，用途逐渐扩大，成为重要的商品销售于世界各国。
中国于1935年首次发现，杨钟健先生在山东省临朐县山旺采集到精美的动、植物化石，赋存化石的岩层即为呈书页状构造的硅藻土。50年代仅有小规模的开采利用。六七十年代已发现和探查了一些硅藻土矿，80年代加快了地质勘查工作，至1987年底在14个省、自治区发现了硅藻土矿。
中国硅藻土的利用是从50年代开始生产硅藻土催化剂载体，60年代开始生产助滤剂。80年代以来，随着国民经济建设持续发展和产品结构的改变，硅藻土及其产品的需求量逐年上升，主要矿山在不断发展。
21.2 硅藻土矿资源
世界上有20多个国家产出硅藻土矿。中国硅藻土矿资源较丰富，资源量在20亿t以上。截至1996年底，全国保有硅藻土矿石储量3.9亿t(表4.21.3)，位居世界前列。其中吉林省矿床数最多(18个)，保有储量也最多，达21 119万t；其次是云南省，保有储量7 752万t。
表4.21.3 中国硅藻土保有储量表
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中国硅藻土矿分布较广，保有储量的省、自治区有10个，此外在黑龙江、山西、海南皆发现了硅藻土矿。矿床分布有一定区域性，即东部和西南地区较多，西北地区较缺乏。这除了成矿条件以外也与地质工作程度有关。
在34个保有储量的矿床中，大型矿床(矿石储量大于1 000万t)6个，中型矿床(矿石储量200～1 000万t)13个，大中型矿床占总数的56%，其分布见图4.21.1及表4.21.4。
表4.21.4中国硅藻土矿分布一览表
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图4.21.1 中国硅藻土矿分布图
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SiO2含量是硅藻土矿石中硅藻含量量度标志之一，SiO2高则质优。在大型矿床中吉林省长白县外围普查区SiO2含量较高，达到80.69%；其次是吉林省长白县西大坡详查区，SiO2 75.46%。中型矿床以吉林省长白县马鞍山Ⅱ号矿段最高，SiO2 83.46%；其次是吉林省临江市西小山矿床，SiO2 81.39%。6个大型矿床平均SiO2含量64.64%，19个大、中型矿床平均SiO2含量67.90%，即矿石质量多数属中等。
6个大型矿床共计保有储量30 320万t，占全国保有储量的79%。其中以吉林省长白县西大坡矿规模最大，详查区及外围普查区合计保有储量16 207万t；其次是云南省寻甸县先锋矿区，保有储量为7 760万t；第三位是浙江省浦义矿区，保有储量3 580万t。
硅藻土矿经常与粘土矿共生，粘土可以单独成层，也可与硅藻土相杂，形成粘土质硅藻土或硅藻质粘土。一般说粘土是有害组分，但在某些用途中则是有益组分。硅藻土矿与褐煤、泥炭层共生以云南先锋矿区最为典型。
硅藻土矿成矿时代一般较新，埋藏多数不深，因此主要是露天开采，仅部分矿床采取地下开采。有的从水下挖出，以矿泥形式泵取。
21.3 硅藻土矿资源的地质特征
硅藻土矿成矿时间分布很局限，硅藻的最老记录仅在侏罗纪早期，但含工业意义的大矿床则限于第三系及第四系。硅藻土矿在空间上分布很广泛，除寒冷的南极洲外，其他各大洲均有硅藻土矿床。硅藻种属十分多，约有12 000～16 000种。几乎各种水域都有硅藻分布，现存硅藻可生长在海草上形成凝胶状薄膜，也可附于某些种属的腹部，既可栖息于海水的浮冰块上，也可以生活于湿土壤及热泉中，因此，可以在十分广泛的空间堆积成矿。
中国主要硅藻土矿集中形成于中新世至更新世，其中以中新世为主导。云南寻甸县和吉林长白县大型硅藻土矿皆属中新世矿床。矿床分布受新生代断陷盆地控制。
中国硅藻土矿床皆为陆相湖泊沉积，尚未发现海相沉积矿床。成矿条件首先是沉积盆地。新生代以来中国东部断裂及升降运动发育，形成一系列断陷盆地，为大型湖盆提供了先决条件，湖泊为硅藻的生存及遗骸堆积准备了良好的场所。
成矿条件之二是古地理环境。气候温暖湿润，雨水较充沛，能使湖盆常保持着一定的水量。但水深度不很大，一般不超过35m。这可从硅藻土中常含有石英、长石、云母及碳质碎屑，也与黄铁矿、磷矿结核等伴生，并含丰富的动植物化石等特征得到证明。该环境下硅藻可得到必须的营养物质和日光。
成矿条件之三是物质来源。硅藻的生长、繁殖需要水中有溶融的SiO2，而且有长期稳定的来源。中国东部地区新生代广泛发育基性岩，硅藻土矿多形成于喷发间歇期，火山活动为可溶性SiO2提供了丰富的物质来源。西部地区例如云南省的硅藻土矿则与火山活动无关，而是风化分解某些湖盆外围岩石而提供可溶性硅质。
从硅藻土的生存条件出发，带入湖盆的水不能含有高浓度的酸、碱及其他有毒害的物质。高质量的硅藻矿的形成还要求带入湖盆中的碎屑矿物很少。
世界硅藻土矿床类型有海相沉积与陆相沉积两大类，中国硅藻土矿皆为陆相湖泊沉积类型。湖盆可归纳为三种，即火山盆地(如吉林省长白县、山东省临朐县、浙江省嵊县等)、断陷盆地(如云南省昆明)及山间盆地(如四川省米易县)。含矿地层沉积类型属淡水湖的生物化学沉积型，特点是有较多的动、植物化石，与碳质碎屑粉砂层、粉砂质粘土层及硅藻粘土层共生。硅藻土矿层层理发育，岩性、岩相变化不大，矿体呈层状、似层状、透镜状、扁豆状产出，产状平缓，并由四周向盆地中心倾斜。硅藻种属为淡水型，例如颗粒直链藻、中国小环藻、冰岛直链藻等。
根据SiO2来源不同，可分成两个亚类。一个是火山物源硅藻土矿床，另一个亚类是陆源沉积硅藻土矿床。前者矿床所需SiO2主要来自火山，硅藻形成于玄武质火山喷发间歇期的湖盆中，以含矿岩系中夹有玄武岩层为特征，如吉林长白、敦化，山东临朐，浙江嵊县等中国东部的一系列矿床均属此亚类。
陆源沉积硅藻土矿床的SiO2主要是岩石经风化分解、搬运提供的。矿床内含矿岩系没有玄武岩层，但周围常有时代较早的玄武岩层，它是SiO2的物源岩石。例如云南寻甸、四川米易等地的硅藻土矿床。此外，广东雷州半岛发现了半咸水型硅藻土矿床，表明除了上述淡水湖相沉积矿床外，还有沼泽相和深湖相沉积类型。
该矿属于陆相湖泊沉积硅藻土矿类型中的火山物源矿床亚类，为中国已知的最大矿床，其规模世界少见。硅藻土层与粘土层、粉砂层交替，地质剖面上位于玄武岩喷发韵律之间的间歇期，矿区地层见表4.21.5所示。
矿床空间分布受古构造格局控制。喜马拉雅期大量火山喷溢后形成的大型火山景观凹地，为硅藻的沉积提供了空间条件。古盆地不同部位及湖水盆地内的水下地形直接控制了矿床的展布。盆地边缘区由于受河流干扰，沉积环境不稳定，不利于硅藻的生存和堆积。盆地中心则由于水较深，阳光不足，因此同样也不利于硅藻生存所需的光合作用。中心与边缘过渡带阳光照度、沉积环境和水中SiO2含量均有利于硅藻的繁殖和堆积，可以形成质优的工业矿体。
含矿岩系为马鞍山组沉积层，分布面积4.2kmm2，厚度1.36～57.58m。矿层赋存于含矿岩系内，垂直方向有明显的韵律，从下向上的完整韵律序列为：硅藻粘土→粘土质硅藻土→含粘土硅藻土→硅藻土→含粘土硅藻土→粘土质硅藻土→硅藻粘土，其间为渐变关系。韵律中心硅藻含量高，单层多，厚度大，粘土含量低；韵律上、下则粘土含量递减。中部矿层有三层，下面为第一矿层，厚0.88～5.67m，平均2.83m；第二矿层厚1.20～14.71m，平均6.9m；上面为第三矿层，不稳定，厚0.7～4.5m。
表4.21.5吉林长白县西大坡矿床地层表
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矿石主要矿物成分为硅藻蛋白石，少部分有再结晶现象，向玉髓方向转化。硅藻之间有少量粘土充填，粘土以水云母居多，也有高岭石及伊利石。含少量石英、长石、黑云母、菱铁矿等碎屑矿物。石英粒有溶蚀现象。黑云母已向蛭石、绿泥石转化。矿石化学成分中SiO2 73.1%～90.86%，Fe2O3 1%～5%，Al2O3 2.30%～6.67%，CaO 0.67%～1.36%，烧失量3.58%～8.31%。矿区内已发现硅藻22个种属，68种以上，占绝对优势的是圆盘形小环藻属和圆筒形直链藻属、桅杆藻属和舟形藻属，羽纹目的棒杆藻属也常见。其次还有卵行藻属、弯杆藻属等。
该矿属于陆相湖泊沉积硅藻土矿类型中的火山物源矿床亚类，主要分布于浦桥、福泉山、崇仁、逵溪、广利、大湾、四亩岭等地，出露面积35km2，目前仅东南郊浦桥至福泉山约5km2范围进行了较详细的地质工作。
矿层赋存于玄武岩喷溢间歇期形成的河湖相沉积层中。下伏地层为下白垩统期朝川组与部分上侏罗统黄尖组，在它的剥蚀面上沉积了第三系上新统嵊县组地层，上覆第四系残坡积层。地层自上而下为：
第四系，砂砾、砂质粘土 角度不整合0～30m
第三系，上新统嵊县组：
6.第三期橄榄玄武岩。 ＞30m
5.第三沉积层玄武质砂砾岩，下部为含砾粉砂岩。
12～50m
4.第二期玄武岩上层，气孔状橄榄玄武岩，中部见0～0.7m白色含硅藻土薄层或透镜体，下部为致密块状玄武岩。 26～60m
3.第二沉积层上层，上部10～20m，中—细粒砂层、粘土质砂层；中部26～65m白、蓝及少量黑色硅藻土层；底部0～15m含植物碎屑粘土或砂砾层。20～78m
2.第二期玄武岩下层，致密块状橄榄玄武岩。 5～88m
1.第二沉积层下层，顶部为灰白色粘土质砂岩，中部为白、蓝色硅藻土层，下部为砂砾层。5～35m
不整合
白垩系下统朝川组紫红色粉砂岩。
硅藻土产于嵊县组第二沉积层中，含矿二层。出露地表部分风化为白色或灰白色，其余为蓝灰色。上矿层厚26～65m，出露面积40km2。下矿层厚度不到30m，出露面积约30km2。矿体产状近于水平，呈层状、似层状，见图4.21.2。
硅藻土含硅藻遗骸60%～80%，此外为粘土矿物及少量粉砂。蓝色硅藻土(称为蓝土)粘土矿物相对含量依次为：高岭石、埃洛石、水云母、蒙脱石；白色硅藻土(称为白土)则依次为蒙脱石、高岭石、埃洛石、水云母。
上、下两层硅藻土的主要化学成分基本相同，不同颜色硅藻土间也无明显变化，只是白土因混入粉砂、粘土，使其SiO2含量相对较低，Al2O3、Fe2O3含量相对较高。矿层中部化学成分比较均匀，平均SiO2 63.94%、Al2O3 16.16%、Fe2O3 4.07%、TiO2 0.8%～1.01%、CaO 0.39%～1.22%、MgO 0.14%～1.38%。
硅藻种属以直链属的冰岛直链藻占优势，约占95%，此外为湖沼圆筛藻、蛛网藻，见个别舟形藻和瑞士桥穹藻，可能还有短缝藻。均为淡水种群。
硅藻土堆密度：上矿层蓝土0.56 g/cm3，白土为0.70 g/cm3，原土孔体积0.6 cm3/g。比表面积46.5 m2/g。主要孔半径50～800nm。耐火度1 470～1 510℃。导热系数0.297～0.264W/(m·K)。原土脱色力33～144。
嵊县硅藻土矿的特点是矿层分布面积广、厚度大、连续性好、品位均匀、硅藻种属单一。沉积环境稳定，属淡水湖泊相生物化学沉积矿床。
图4.21.2 浙江嵊县硅藻土矿床剖面示意图
N2Sh-B1. 第二沉积层中砂砾层和植物碎屑粘土层；N2Sh-B2. 第二沉积层中硅藻土层；N2Sh-B3. 第二沉积层中灰白色粘土和砂质粘土层； N2Sh-β2.
第二期玄武岩；N2Sh-C.
第三沉积岩；N2Sh-β3. 第三期玄武岩；K4C1.下白垩统朝川组。
1残坡积物；2粘土层；3砂质粘土层；4砂岩、细砂岩；5含砾砂岩；6砂砾岩；7玄武岩；8矿层；据浙江绍兴地质队
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该矿床属于陆相湖泊沉积类型中的陆源沉积矿床亚类，位于昆明市东北60km寻甸县先锋新生代构造盆地内。盆地呈近东西向梭形，长9.5km，宽0.5～2km，面积12.5km2。含矿岩系为上第三系中新统小龙潭组，厚约1 000m，由砂质泥岩、粉砂质泥岩、泥岩、硅藻土、褐煤及透镜状砂岩组成。自下而上可分为四个岩性段：①含砾砂质泥岩段；②下含煤段；③硅藻土段；④上含煤段。含有植物化石及孢粉、硅藻等化石，与下伏地层下寒武统呈不整合接触，上覆第四系。
硅藻土赋存于上第三系中统小龙潭组第三岩性段中。矿层顶、底板为褐煤层。东西长6.5km，南北宽0.5～2km，面积10km2。但是，矿层既厚质量又优而达工业要求的仅在17勘探线以东部分，面积3.2km2。矿体自下而上分五个亚段：①N3lg1亚段，厚113.59m；由黑褐色含碳含粘土硅藻土、褐灰色含粘土硅藻土和粘土质硅藻土组成；②N3lg2亚段，厚151.09m，由灰色含粘土硅藻土和粘土质硅藻土互层组成；③N3lg3亚段，厚57.10m，由绿灰色粘土质硅藻土夹硅藻质粘土组成；④N3lg4亚段，厚105.98m，由灰绿色粘土质硅藻土夹含硅藻粘土组成，底部有一层厚1.03～1.33m的褐煤；⑤N3lg5亚段，厚110.49m，由灰绿色硅藻质粘土夹粘土质硅藻土及含硅藻砂质泥岩组成。矿层产状与围岩一致，界线清晰，但倾角有所变化，北翼倾角15°～25°，南翼倾角25°～50°，矿体埋深0～825m。
硅藻土有灰色、褐灰色、绿灰色、灰绿色等四种颜色。质地细腻、均一，孔隙度高，密度低，吸附性强，熔点高。呈硅藻遗骸堆积结构，块状或薄层状构造。矿物成分中硅藻蛋白石含量为50%～80%，粘土矿物15%～30%，有机质17%～32%。陆源碎屑有石英、白云母、玄武岩屑，由微量至5%。偶尔见电气石、白钛矿、磁铁矿和锆石等颗粒。自生矿物有方解石、菱铁矿、黄铁矿和软锰矿，局部还有三水铝石，一般含量由微量至10%。次生矿物有褐铁矿等。
硅藻土在化学成分上的特点是高烧失量，比正常硅藻土高2～4倍之多，主要由有机质引起。化学组分如表4.21.6。
表4.21.6寻甸先锋硅藻土成分
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硅藻土富含有机质,发热量3 333～5 719J/g，松散密度0.64g/cm3。孔体积1.34ml/g。比表面积23.7m2/g。硅藻孔径50～3 000nm。硅藻个体大小1～100μm，其中10～100μm占50%，可塑指数19.77，液限72.20%，塑限52.52%。吸水率18.15%～211.17%，平均69.15%。孔隙率90.2%。白度20.93%。pH值3.12～3.75。松散系数1.39。
矿石自然类型有：含粘土硅藻土、粘土质硅藻土和硅藻质粘土3种。前二类型层厚、储量大，品位达工业要求，后一类型层薄，无工业价值。
硅藻土经氧化作用后，由于有机质的氧化、淋失，硅藻相对富集，SiO2含量提高7.9%，烧失量降低3.26%，矿石质量变好。氧化带深度一般6～9m，最深达13.69m。
矿石中硅藻共有17属37种，绝大部分为中心目，淡水型。
矿石质量下部好于上部，东部好于西部。由此划分出东部富矿带，中部分叉变化带，西部不稳定薄层带，如图4.21.3所示。
图4.21.3寻甸先锋硅藻土矿矿带变化剖面示意图①
1.含硅藻粘土；2.含粘土硅藻土；3.粘土质硅藻土；4.硅藻质粘土；5.褐煤；6.石英砂岩；7.含砾泥质粉砂岩；8.粉砂质泥岩；9.泥岩；10.页岩；11.灰岩；12.白云岩；13.断层；14.不整合；15.钻孔；16.下寒武统；17.上震旦统灯影组；18.中元古界昆阳群；①据徐则达、帅正川
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东部富矿带主要是下部层位，矿层厚，矿石质量好，较稳定，宜于露天开采，又处于富煤带。
总之，矿床特点有以下四点：①矿体厚度大，储量集中，矿床规模特大。相伴褐煤亦为大型矿床；②含有机质高，为高烧失量型；③为陆相山间盆地的淡水湖泊，但还大量存在着喜盐环境里的圆筛藻，还有少量诺尔曼辐环藻盐生变种，与直链藻、桅杆藻和针杆藻共生，反映高有机质的特殊环境；④原矿石SiO2含量较低，但经煅烧后质量显著变好，易精选。
该矿位于雷州半岛，包括火山湖沉积的海康青桐洋、九斗洋，徐闻田洋等矿床及海滨沼泽相、深湖相沉积的徐闻九亩、海康卜昌等矿床。
矿层赋存于第四系，其层位如下：
下更新统湛江组(Q1Z)：灰白、灰黄、褐红等杂色砾石、砂、砂质粘土、杂色粘土互层，主要为河流相沉积，少部分为河口三角洲相或湖相沉积，其中夹有1～2层玄武岩，称湛江期火山岩。
中更新统早期石峁岭期火山岩(β3B(1)6S)：玄武岩喷发，同时沉积了河流相北海组地层。下部为砂砾层，上部为杂色粘土质砂或含砂粘土层，有淡水藻和半咸水藻发现。
中更新统晚期—晚更新统早期田洋组(Q2-3t)：为火山口塌陷形成的湖盆沉积。底板为层凝灰质角砾岩或玄武岩，顶板为有机质粘土及泥炭，再上则为粘土、砂质粘土等。该组是富集硅藻土的主要层位。
晚更新统中晚期下录组(Q3X)：为泥炭、粘土和砂质粘土层，属海滨泥炭沼泽相沉积，与田洋组连续沉积。
全新统坡残积层(Qedl4)：为深灰色淤泥，属于近代滨海、海湾相沉积，其中有咸水种属的硅藻分布。
破火山口受北西及北东向断裂交汇点控制，火山湖沉积特征见图4.21.4。
图4.21.4田洋火山湖沉积示意图①
Qedl4.全新统坡残积层；Q2-3t.中—上更新统田洋组；Q1Z下更新统湛江组；N2X.上新统下洋组；β3B(1)6S.石峁岭期火山岩；①据徐则达、帅正川
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矿体呈水平层状分布。厚层矿层除含少量硅藻的粘土外，常见夹有薄层玄武岩或崩塌堆积玄武岩角砾及砂层等。矿层厚50～200m。
矿石中除硅藻外还含有粘土，少量石英、玄武岩屑、有机质及植物残骸。矿石化学成分为：SiO2 55.57%～90.94%，Al2O3 2.09%～19.78%，Fe2O3 0.70%～10.05%，CaO 0.22%～2.93%，MgO 0.32%～0.60%，烧失量9.84%～24.59%。
硅藻以中心目为主，羽纹目次之。淡水种为主，亦有少量半咸水—咸水藻。
硅藻层内含有石油，田洋组平均含油率为TC 5.81%～6.26%。
21.4 硅藻土矿资源的开发阶段
中国尚无硅藻土矿地质勘探规范，关于勘探类型、勘探阶段等可参考其他类似矿床的规范。
中国硅藻土矿找矿方向为第三纪玄武岩发育区和新生代盆地。找矿时可采用重力物探、红外扫描及典型植物调查等方法。
勘探手段多用探槽和浅钻。硅藻土的岩心钻探要用专用设备和有经验的工人。因为硅藻土矿难以取得较长岩心，而满足实验所需的岩心要求长达10cm以上。勘探开始阶段采用大间距取样，以后的阶段进行专门取样，加大密度，并采集工厂规模试验所需的大体积矿样。
部分硅藻土矿床勘查中采用的网度见表4.21.7。
表4.21.7部分硅藻土矿床勘探工程网度
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勘探用的工业指标根据具体矿床的地质特征和经济技术条件制订。一般找矿评价时对硅藻土的工业指标可考虑为SiO2大于60%，Al2O3小于18%，Fe2O3小于7%，烧失量小于7%，可采厚度大于1m，夹石剔除厚度0.5m，剥采比5∶1。
勘探阶段除了进行SiO2、Al2O3、Fe2O3和烧失量基本分析外，组合分析应再加CaO、MgO、K2O、Na2O等项目。按矿石类型的不同需作一定数量的松散密度、孔体积、比表面积测定。其中松散密度是指粒状矿物原料的堆积密度，是硅藻土质量的一项技术指标。
硅藻土的开采方法有露天开采和地下开采。采用露天开采方法的有：吉林敦化高松树矿、吉林梅河口曲家街矿、吉林桦甸硅藻土矿等。浙江嵊县全县遍地是小规模土法开采的露天矿。云南寻甸先锋矿区与优质褐煤共生，硅藻土储量大、品位低、埋藏不深，有露天开采的可能，但应与下部的优质褐煤的开发综合考虑。采用地下开采的有：吉林长白马鞍山矿、吉林浑江六道沟矿、临江西小山矿等。
开采规模的划分，目前尚无规定，可暂将5～1万t/a原矿产量的矿山列为中型矿山。
露天开采的开拓运输，目前基本上都是公路开拓、汽车运输。
地下开采的开拓由于开采规模小通常采用平硐开拓或斜井开拓。
中国硅藻土矿矿层层理发育，产状平缓，岩性变化不大，呈层状、似层状产出，围岩多为玄武岩。硅藻土矿石硬度为1～1.5，孔隙度达80%～90%，松散密度为0.3～0.5g/cm2。其坚固性系数小，比较容易开采，目前许多矿点皆人工挖掘、土法开采，如浙江嵊县近百个矿点，都是集体或个人分散开采，回收率低，今后必须要加以整顿，走向规模化、正规化开采，以保护国家资源。
硅藻土选矿的目的是要除去其中泥砂、碎屑及铁、铝等杂质，使硅藻富集。一般是采用重力选矿方法，分为干式和湿式两种。干式分选是采用空气分离机等除掉脉石，或采用旋转式干燥机除掉有机物、易挥发物和水分，主要用于高品位矿石；湿法分选是采用水力旋流器等除掉密度较大的脉石杂质，主要用于低品位矿石。
硅藻土提纯也常采用化学选矿方法，即向矿浆中加入硫酸、盐酸及辅助药剂，除掉铁、铝等杂质。
硅藻土选矿加工流程通常为：原矿→一段磨矿及干燥→二段磨矿及干燥→预分级→旋风器分离→粉状产品(可作为最终产品)→入回转窑煅烧(或加熔剂煅烧)→磨矿冷却→分选分级→填料级或助滤剂级产品。
由于许多领域都是利用硅藻土硅壳结构的多孔性，因此在磨矿时要认真选择破碎磨矿设备，最大可能地保护骨骸的完整结构和独特形状，避免次生破碎。
破碎磨矿设备：常用雷蒙磨和气流粉碎机，湿式加工也采用搅拌擦洗机。
分级设备：干式常用空气分离机或旋风除尘器；湿式加工常采用水力旋流器等。
煅烧干燥设备：常采用回转窑和旋转式干燥机等。
1.吉林省长白县硅藻土工业公司
长白硅藻土工业公司从美国威特克公司引进了一条年产1.5万t硅藻土助滤剂的生产线，于1992年建成投产，其工艺流程(图4.21.5)是将硅藻土烘干后，与助熔剂粉末直接混合，然后进入回转窑煅烧，烧成后的半成品，经分级加工后成为最终产品。该公司处理的硅藻土原矿含SiO289.0%，Al2O32.57%，Fe2O31.20%，CaO0.24%，其他杂质6.99%。产品为硅藻助滤剂100～1 200号。除天然干燥品外，所有煅烧品硅藻土化学成分：SiO289.7%～91.1%，Al2O34.7%～4.8%，Fe2O31.3%～1.4%，CaO0.44%，烧失量0.2%～0.5%。
图 4.21.5吉林长白硅藻土工业公司助滤剂加工流程
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2.内蒙古化德硅藻土工业公司
内蒙古化德县具有丰富的优质硅藻土资源。其SiO2 81%～89%，Al2O3 3%～8%，Fe2O3 1.2%～2.2%，松散密度0.33%～0.40%。化德硅藻土工业公司于1995年建成一座年产3 000t硅藻土助滤剂加工厂，其工艺流程见图4.21.6。产品主要牌号有100#-A，100#-B，700#-A，700#-B等。
图4.21.6内蒙古化德硅藻土工业公司助滤剂加工流程
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3.云南昆明耐火材料厂
原矿为产自云南西部腾冲地区的硅藻土，品质较好，主要是舟形藻，其次是桅杆藻、月形藻、圆筛藻等。昆明耐火材料厂为提纯该硅藻土，于90年代初建成了年产3kt精土的硅藻土生产线，工艺流程见图4.21.7。原矿SiO274.62%，Fe2O31.69%，Al2O313.76%，CaO1.46%，MgO1.59%。经该工艺提纯的硅藻土，SiO287.21%，Fe2O30.57%，Al2O35.6%，CaO0.36%，MgO0.14%。尾矿废渣用于生产保温材料。
由于硅藻土的特殊结构构造，因此使其具有许多特殊的技术物理性能，如较大空隙度，较强的吸附性能，质轻、隔音、耐磨、耐热并具有一定强度，被广泛应用于轻工、化工、建材、石油、医药卫生等部门。
图4.21.7昆明耐火材料厂硅藻土提纯工艺流程图
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1.硅藻土助滤剂
主要用于酒类、油脂、涂料、肥料、酸碱、药品、水等液体的过滤。
2.硅藻土保温制品
(1)硅藻土质隔热材料(包括保温砖、保温板、保温管、保温混凝土等)广泛应用于冶金、建材、机械、能源等工业部门以及锅炉、蒸馏器、热处理炉、干燥器的保温。
(2)微孔硅酸钙保温材料广泛用于工业及民用建筑的绝热保温。
3.填料
用作颜料、油漆、纸张、沥青、塑料、橡胶等填充料和补强填料。
4.催化剂载体
用于石油氢化作用过程中镍催化剂、制造硫酸中钒催化剂、石油磷酸催化剂等的载体。
5.抛光剂
焙烧后的硅藻土可用于抛光汽车车壳、大理石、宝玉石及金银手饰等。
6.炸药密度调节剂
作为炸药硝化甘油良好的载体、稀释剂，分散硝酸铵，减少炸药结块，也是稳定乳化炸药胶体的添加剂。
21.5 硅藻土矿资源的供需形势
目前，中国有硅藻土生产矿山和群采点160余个，但一般规模较小。原矿的年平均生产能力全国为40万t左右。年产硅藻土万吨以上的矿山企业有：吉林省长白、梅河口、临江、临江县林业局；云南省腾冲、昆明；浙江省嵊州和内蒙古化德等。全国有硅藻土加工制品企业200余家，其中：助滤剂厂40余家，硅藻土制品生产能力为30余万t。
1996年中国硅藻土原矿产量为30万t以上，硅藻土加工制品年平均产量为25万t左右。
根据1996年美国《矿产品概要》资料统计，1995年世界硅藻土产量为150万t。主要生产国家和地区有：美国、中国、法国、前苏联、丹麦、韩国、德国、墨西哥等。美国是最大的生产国，其产量占世界总产量的45%，达67万t；中国位居第二位；法国和前苏联位居第三位和第四位。
中国主要硅藻土生产企业分布见图4.21.8。从图上可看出，中国硅藻土矿山企业的生产主要集中在：吉林、云南、浙江和内蒙古4省(区)，4省(区)的硅藻土产量占中国硅藻土总产量的80%以上。中国主要硅藻土矿山及应用企业见表4.21.8。
图4.21.8中国主要硅藻土矿山及应用企业分布图
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表4.21.8中国主要硅藻土矿山及应用企业
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目前世界上硅藻土的主要消费领域是助滤剂、合成填料和保温隔热材料三个方面。美国、原苏联、法国、丹麦、德国等是世界硅藻土的主要消费国。美国1995年消费量52.5万t，其消费构成是：助滤剂占73％、填料占14％、其他占13％。目前，西欧的硅藻土消费量约为65万t/a，助滤剂和工业填料用量分别占55％和45％。
中国每年的硅藻土消费量为20万t以上，主要用作隔热保温材料，但近年来作助滤剂和功能填料制品用的比例有较大增长。
中国硅藻土的供需情况，从供应量看，供大于求，尚有部分出口，但从品种上看，尚不能满足国内市场日益增长的需要，尤其是助滤剂国内已有0.5万t/a生产线10余条，产量供大于求，但质量较差，仍需从国外进口。
近年来，中国硅藻土进出口贸易量不断增长，主要出口原土和低级产品，进口加工制品。1987年以前，年平均出口量在100～300t； 1988年出口量猛增至18 051t， 1991年达37 659t，1995年增至134 300t。中国的硅藻土出口量仅次于美国，居世界第2位。主要销往日本(数量在2.4～4.2万t)、西欧诸国(1.8～2.8万t)、东南亚和韩国等地(2.4万t)，保持稳定增长的势头。
1980年前，中国基本上不进口硅藻土，随着引进助滤剂生产线中配带硅藻土的用量增加，1980～1990年开始批量进口硅藻土，年平均进口量约1 000t；1993年达到4 608t。1994年降到2 579t。中国由朝鲜进口的硅藻土大都为原土，美国是最主要向中国提供硅藻土及制品的国家，1990～1995年中国硅藻土及制品进出口情况见表4.21.9。
表4.21.9 1990～1995年中国硅藻土及制品进出口情况
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硅藻土是一种良好的过滤材料，也是良好的填料，从目前中国的情况来看，用硅藻土作填料的用量比例还很小，特别是在橡胶、颜料、造纸、农药、涂料等工业上的应用，仍处于开拓阶段，其发展前景十分可观。此外，随着冶金、建材工业的迅速发展，急需大量的高强、耐火、隔热材料，而目前中国国内保温材料产品单一，质量差，仍需用大量外汇进口解决。因此，利用硅藻土资源开发新型高强轻质硅藻土系列保温制品前景也很广阔。
21.1 硅藻土矿资源概述
硅藻土是一种硅质生物沉积岩，或者说是一种硅藻遗体沉积物。硅藻土的物质组分主要是硅藻，其矿物成分为一种有机成因的蛋白石，不同于一般成因的蛋白石，称之为硅藻蛋白石。硅藻中的SiO2不是纯的含水氧化硅，而是含有与之紧密伴生的其他组分的一种独特类型的氧化硅,称为硅藻氧化硅。硅藻土矿指那些具有足够质量和规模以及可采性的硅藻氧化硅的堆积物。
硅藻可划分为2个目16科，包含190个种属。不同的种属组成的硅藻土对开发利用有一定关系。硅藻土具特殊的结构和化学稳定性，因此适用于很多领域，其中应用最多的是作过滤剂。硅藻土的独特硅藻结构、低密度、高吸附能力、比表面积大、较低的磨蚀性，使之可用于油漆、纸张、橡胶、塑料等制品的填充剂，隔热材料、农药、催化剂载体，色谱固定剂、抛光剂、磨料增光剂等，在国民经济中有相当重要的作用。
一、 矿物原料特点
硅藻土的物质组分主要为硅藻，是有益组分；其次为粘土矿物，如水云母、高岭石、蒙脱石等。还有混入的碎屑矿物，例如石英、长石、黑云母等。也常含有有机质以及盐类。这些物质则是有害组分。据上述组分含量的不同把矿石分为4种类型：
硅藻土：硅藻含量大于90%，粘土矿物含量小于5%，矿物碎屑1%左右，属于优质矿石。
含粘土硅藻土：硅藻含量75%～90%，粘土矿物5%～25%，矿物碎屑2%左右。这种类型矿石较差。
硅藻粘土：硅藻含量30%～40%，粘土矿物量大于50%，矿物碎屑3%～10%。这种类型为硅藻土与粘土的过渡类型，需经选矿方可为工业利用。
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。硬度1～1.5,但硅藻骨架达4.5～5。一般密度1.9～2.35g/cm3。折射率低，具高的液体吸附能力，大的表面积，适中的摩擦性能,对声、热、电低传导性及不溶于酸(氢氟酸除外)等性能。
硅藻土的矿物主要是硅藻蛋白石，为一种非晶质含水胶体的矿物。SiO2含量90%左右，含水1%～5%，胶体水失水温度110～250℃。硅藻蛋白石为生物成因，不是均质矿物，按内部结构不同可分为三个类型：蛋白石A，高度无序，X射线衍射谱具有模糊的α方石英的衍射峰；蛋白石CT，也称无序方石英，乃由低温方石英和鳞石英无序混层构成；蛋白石C，为有序的内部结构，具有与α方石英类似的衍射谱。
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。
二、 用途与技术经济指标
硅藻土经选矿加工的终端产品称硅藻土粉、精土、焙烧级硅藻土及熔剂焙烧级硅藻土，各有一定的技术指标，用途十分广泛,产品达500余种之多。
硅藻土的重要用途是作助滤剂。用硅藻土粉制品可以滤除液体中的固体颗粒、悬浮物质、胶体粒子及细菌，起到滤清和净化液体的作用。硅藻土助滤剂的物理化学性能要求见表4.21.1。表中GZ为硅藻土经选矿、在800℃以下干燥、分级制得的助滤剂；PZ为经选矿、干燥在800～1 200℃的温度条件下焙烧、分级制得的助滤剂；ZZ乃是经选矿、干燥、加助熔剂在800～1 200℃的温度条件下焙烧、分级制得的助滤剂。
表4.21.1硅藻土助滤剂物理化学性能
t4-21-1.jpg助滤剂主要应用领域有啤酒业、医药行业(用于抗菌素、血浆、维生素、合成医药、注射液等的过滤)、净水过滤、油脂工业、有机溶液、涂料和染料、肥料、酸、碱类、调味料、糖类、酒类等过滤。
硅藻土的第二大用途是作功能填料。主要应用于涂料、塑料、橡胶、医药、牙膏、磨料和化学剂等方面，例如作结构填料可以调节涂层的光泽度和辉度。此外，硅藻土作磨料可以在银抛光粉中使用，抛光金属表面。它还可作吸附剂，因为它可以吸附相当于自身重量2.5倍的水。经特殊加工的硅藻土粉甚至在加入本身重量50%的水后仍然似乎是“干”的。
硅藻土产品对几种主要用途的质量要求见表4.21.2。
表4.21.2各种用途对硅藻土的质量要求
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三、 矿 业 简 史
国外对硅藻土的认识始于19世纪。1870年在美国密苏里州西南部发现硅藻土，1872年开始开采。1892年该州的迦太基成立了美国硅藻土公司，用途逐渐扩大，成为重要的商品销售于世界各国。
中国于1935年首次发现，杨钟健先生在山东省临朐县山旺采集到精美的动、植物化石，赋存化石的岩层即为呈书页状构造的硅藻土。50年代仅有小规模的开采利用。六七十年代已发现和探查了一些硅藻土矿，80年代加快了地质勘查工作，至1987年底在14个省、自治区发现了硅藻土矿。
中国硅藻土的利用是从50年代开始生产硅藻土催化剂载体，60年代开始生产助滤剂。80年代以来，随着国民经济建设持续发展和产品结构的改变，硅藻土及其产品的需求量逐年上升，主要矿山在不断发展。
21.2 硅藻土矿资源
一、 资 源 状 况
世界上有20多个国家产出硅藻土矿。中国硅藻土矿资源较丰富，资源量在20亿t以上。截至1996年底，全国保有硅藻土矿石储量3.9亿t(表4.21.3)，位居世界前列。其中吉林省矿床数最多(18个)，保有储量也最多，达21 119万t；其次是云南省，保有储量7 752万t。
表4.21.3 中国硅藻土保有储量表
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二、 地 理 分 布
中国硅藻土矿分布较广，保有储量的省、自治区有10个，此外在黑龙江、山西、海南皆发现了硅藻土矿。矿床分布有一定区域性，即东部和西南地区较多，西北地区较缺乏。这除了成矿条件以外也与地质工作程度有关。
在34个保有储量的矿床中，大型矿床(矿石储量大于1 000万t)6个，中型矿床(矿石储量200～1 000万t)13个，大中型矿床占总数的56%，其分布见图4.21.1及表4.21.4。
表4.21.4中国硅藻土矿分布一览表
t4-21-4.jpg图4.21.1 中国硅藻土矿分布图
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三、 资 源 特 点
SiO2含量是硅藻土矿石中硅藻含量量度标志之一，SiO2高则质优。在大型矿床中吉林省长白县外围普查区SiO2含量较高，达到80.69%；其次是吉林省长白县西大坡详查区，SiO2 75.46%。中型矿床以吉林省长白县马鞍山Ⅱ号矿段最高，SiO2 83.46%；其次是吉林省临江市西小山矿床，SiO2 81.39%。6个大型矿床平均SiO2含量64.64%，19个大、中型矿床平均SiO2含量67.90%，即矿石质量多数属中等。
6个大型矿床共计保有储量30 320万t，占全国保有储量的79%。其中以吉林省长白县西大坡矿规模最大，详查区及外围普查区合计保有储量16 207万t；其次是云南省寻甸县先锋矿区，保有储量为7 760万t；第三位是浙江省浦义矿区，保有储量3 580万t。
硅藻土矿经常与粘土矿共生，粘土可以单独成层，也可与硅藻土相杂，形成粘土质硅藻土或硅藻质粘土。一般说粘土是有害组分，但在某些用途中则是有益组分。硅藻土矿与褐煤、泥炭层共生以云南先锋矿区最为典型。
硅藻土矿成矿时代一般较新，埋藏多数不深，因此主要是露天开采，仅部分矿床采取地下开采。有的从水下挖出，以矿泥形式泵取。
21.3 硅藻土矿资源的地质特征
一、 矿床时空分布及成矿规律
硅藻土矿成矿时间分布很局限，硅藻的最老记录仅在侏罗纪早期，但含工业意义的大矿床则限于第三系及第四系。硅藻土矿在空间上分布很广泛，除寒冷的南极洲外，其他各大洲均有硅藻土矿床。硅藻种属十分多，约有12 000～16 000种。几乎各种水域都有硅藻分布，现存硅藻可生长在海草上形成凝胶状薄膜，也可附于某些种属的腹部，既可栖息于海水的浮冰块上，也可以生活于湿土壤及热泉中，因此，可以在十分广泛的空间堆积成矿。
中国主要硅藻土矿集中形成于中新世至更新世，其中以中新世为主导。云南寻甸县和吉林长白县大型硅藻土矿皆属中新世矿床。矿床分布受新生代断陷盆地控制。
中国硅藻土矿床皆为陆相湖泊沉积，尚未发现海相沉积矿床。成矿条件首先是沉积盆地。新生代以来中国东部断裂及升降运动发育，形成一系列断陷盆地，为大型湖盆提供了先决条件，湖泊为硅藻的生存及遗骸堆积准备了良好的场所。
成矿条件之二是古地理环境。气候温暖湿润，雨水较充沛，能使湖盆常保持着一定的水量。但水深度不很大，一般不超过35m。这可从硅藻土中常含有石英、长石、云母及碳质碎屑，也与黄铁矿、磷矿结核等伴生，并含丰富的动植物化石等特征得到证明。该环境下硅藻可得到必须的营养物质和日光。
成矿条件之三是物质来源。硅藻的生长、繁殖需要水中有溶融的SiO2，而且有长期稳定的来源。中国东部地区新生代广泛发育基性岩，硅藻土矿多形成于喷发间歇期，火山活动为可溶性SiO2提供了丰富的物质来源。西部地区例如云南省的硅藻土矿则与火山活动无关，而是风化分解某些湖盆外围岩石而提供可溶性硅质。
从硅藻土的生存条件出发，带入湖盆的水不能含有高浓度的酸、碱及其他有毒害的物质。高质量的硅藻矿的形成还要求带入湖盆中的碎屑矿物很少。
二、 矿 床 类 型
世界硅藻土矿床类型有海相沉积与陆相沉积两大类，中国硅藻土矿皆为陆相湖泊沉积类型。湖盆可归纳为三种，即火山盆地(如吉林省长白县、山东省临朐县、浙江省嵊县等)、断陷盆地(如云南省昆明)及山间盆地(如四川省米易县)。含矿地层沉积类型属淡水湖的生物化学沉积型，特点是有较多的动、植物化石，与碳质碎屑粉砂层、粉砂质粘土层及硅藻粘土层共生。硅藻土矿层层理发育，岩性、岩相变化不大，矿体呈层状、似层状、透镜状、扁豆状产出，产状平缓，并由四周向盆地中心倾斜。硅藻种属为淡水型，例如颗粒直链藻、中国小环藻、冰岛直链藻等。
根据SiO2来源不同，可分成两个亚类。一个是火山物源硅藻土矿床，另一个亚类是陆源沉积硅藻土矿床。前者矿床所需SiO2主要来自火山，硅藻形成于玄武质火山喷发间歇期的湖盆中，以含矿岩系中夹有玄武岩层为特征，如吉林长白、敦化，山东临朐，浙江嵊县等中国东部的一系列矿床均属此亚类。
陆源沉积硅藻土矿床的SiO2主要是岩石经风化分解、搬运提供的。矿床内含矿岩系没有玄武岩层，但周围常有时代较早的玄武岩层，它是SiO2的物源岩石。例如云南寻甸、四川米易等地的硅藻土矿床。此外，广东雷州半岛发现了半咸水型硅藻土矿床，表明除了上述淡水湖相沉积矿床外，还有沼泽相和深湖相沉积类型。
三、 典 型 矿 床
(一) 吉林长白县西大坡硅藻土矿
该矿属于陆相湖泊沉积硅藻土矿类型中的火山物源矿床亚类，为中国已知的最大矿床，其规模世界少见。硅藻土层与粘土层、粉砂层交替，地质剖面上位于玄武岩喷发韵律之间的间歇期，矿区地层见表4.21.5所示。
矿床空间分布受古构造格局控制。喜马拉雅期大量火山喷溢后形成的大型火山景观凹地，为硅藻的沉积提供了空间条件。古盆地不同部位及湖水盆地内的水下地形直接控制了矿床的展布。盆地边缘区由于受河流干扰，沉积环境不稳定，不利于硅藻的生存和堆积。盆地中心则由于水较深，阳光不足，因此同样也不利于硅藻生存所需的光合作用。中心与边缘过渡带阳光照度、沉积环境和水中SiO2含量均有利于硅藻的繁殖和堆积，可以形成质优的工业矿体。
含矿岩系为马鞍山组沉积层，分布面积4.2kmm2，厚度1.36～57.58m。矿层赋存于含矿岩系内，垂直方向有明显的韵律，从下向上的完整韵律序列为：硅藻粘土→粘土质硅藻土→含粘土硅藻土→硅藻土→含粘土硅藻土→粘土质硅藻土→硅藻粘土，其间为渐变关系。韵律中心硅藻含量高，单层多，厚度大，粘土含量低；韵律上、下则粘土含量递减。中部矿层有三层，下面为第一矿层，厚0.88～5.67m，平均2.83m；第二矿层厚1.20～14.71m，平均6.9m；上面为第三矿层，不稳定，厚0.7～4.5m。
表4.21.5吉林长白县西大坡矿床地层表
t4-21-4.jpg矿石主要矿物成分为硅藻蛋白石，少部分有再结晶现象，向玉髓方向转化。硅藻之间有少量粘土充填，粘土以水云母居多，也有高岭石及伊利石。含少量石英、长石、黑云母、菱铁矿等碎屑矿物。石英粒有溶蚀现象。黑云母已向蛭石、绿泥石转化。矿石化学成分中SiO2 73.1%～90.86%，Fe2O3 1%～5%，Al2O3 2.30%～6.67%，CaO 0.67%～1.36%，烧失量3.58%～8.31%。矿区内已发现硅藻22个种属，68种以上，占绝对优势的是圆盘形小环藻属和圆筒形直链藻属、桅杆藻属和舟形藻属，羽纹目的棒杆藻属也常见。其次还有卵行藻属、弯杆藻属等。
(二) 浙江嵊县硅藻土矿
该矿属于陆相湖泊沉积硅藻土矿类型中的火山物源矿床亚类，主要分布于浦桥、福泉山、崇仁、逵溪、广利、大湾、四亩岭等地，出露面积35km2，目前仅东南郊浦桥至福泉山约5km2范围进行了较详细的地质工作。
矿层赋存于玄武岩喷溢间歇期形成的河湖相沉积层中。下伏地层为下白垩统期朝川组与部分上侏罗统黄尖组，在它的剥蚀面上沉积了第三系上新统嵊县组地层，上覆第四系残坡积层。地层自上而下为：
第四系，砂砾、砂质粘土 角度不整合0～30m
第三系，上新统嵊县组：
6.第三期橄榄玄武岩。 ＞30m
5.第三沉积层玄武质砂砾岩，下部为含砾粉砂岩。
12～50m
4.第二期玄武岩上层，气孔状橄榄玄武岩，中部见0～0.7m白色含硅藻土薄层或透镜体，下部为致密块状玄武岩。 26～60m
3.第二沉积层上层，上部10～20m，中—细粒砂层、粘土质砂层；中部26～65m白、蓝及少量黑色硅藻土层；底部0～15m含植物碎屑粘土或砂砾层。20～78m
2.第二期玄武岩下层，致密块状橄榄玄武岩。 5～88m
1.第二沉积层下层，顶部为灰白色粘土质砂岩，中部为白、蓝色硅藻土层，下部为砂砾层。5～35m
不整合
白垩系下统朝川组紫红色粉砂岩。
硅藻土产于嵊县组第二沉积层中，含矿二层。出露地表部分风化为白色或灰白色，其余为蓝灰色。上矿层厚26～65m，出露面积40km2。下矿层厚度不到30m，出露面积约30km2。矿体产状近于水平，呈层状、似层状，见图4.21.2。
硅藻土含硅藻遗骸60%～80%，此外为粘土矿物及少量粉砂。蓝色硅藻土(称为蓝土)粘土矿物相对含量依次为：高岭石、埃洛石、水云母、蒙脱石；白色硅藻土(称为白土)则依次为蒙脱石、高岭石、埃洛石、水云母。
上、下两层硅藻土的主要化学成分基本相同，不同颜色硅藻土间也无明显变化，只是白土因混入粉砂、粘土，使其SiO2含量相对较低，Al2O3、Fe2O3含量相对较高。矿层中部化学成分比较均匀，平均SiO2 63.94%、Al2O3 16.16%、Fe2O3 4.07%、TiO2 0.8%～1.01%、CaO 0.39%～1.22%、MgO 0.14%～1.38%。
硅藻种属以直链属的冰岛直链藻占优势，约占95%，此外为湖沼圆筛藻、蛛网藻，见个别舟形藻和瑞士桥穹藻，可能还有短缝藻。均为淡水种群。
硅藻土堆密度：上矿层蓝土0.56 g/cm3，白土为0.70 g/cm3，原土孔体积0.6 cm3/g。比表面积46.5 m2/g。主要孔半径50～800nm。耐火度1 470～1 510℃。导热系数0.297～0.264W/(m·K)。原土脱色力33～144。
嵊县硅藻土矿的特点是矿层分布面积广、厚度大、连续性好、品位均匀、硅藻种属单一。沉积环境稳定，属淡水湖泊相生物化学沉积矿床。
图4.21.2 浙江嵊县硅藻土矿床剖面示意图
N2Sh-B1. 第二沉积层中砂砾层和植物碎屑粘土层；N2Sh-B2. 第二沉积层中硅藻土层；N2Sh-B3. 第二沉积层中灰白色粘土和砂质粘土层； N2Sh-β2.
第二期玄武岩；N2Sh-C.
第三沉积岩；N2Sh-β3. 第三期玄武岩；K4C1.下白垩统朝川组。
1残坡积物；2粘土层；3砂质粘土层；4砂岩、细砂岩；5含砾砂岩；6砂砾岩；7玄武岩；8矿层；据浙江绍兴地质队
m4-21-2.jpg
(三) 云南寻甸先锋硅藻土矿
该矿床属于陆相湖泊沉积类型中的陆源沉积矿床亚类，位于昆明市东北60km寻甸县先锋新生代构造盆地内。盆地呈近东西向梭形，长9.5km，宽0.5～2km，面积12.5km2。含矿岩系为上第三系中新统小龙潭组，厚约1 000m，由砂质泥岩、粉砂质泥岩、泥岩、硅藻土、褐煤及透镜状砂岩组成。自下而上可分为四个岩性段：①含砾砂质泥岩段；②下含煤段；③硅藻土段；④上含煤段。含有植物化石及孢粉、硅藻等化石，与下伏地层下寒武统呈不整合接触，上覆第四系。
硅藻土赋存于上第三系中统小龙潭组第三岩性段中。矿层顶、底板为褐煤层。东西长6.5km，南北宽0.5～2km，面积10km2。但是，矿层既厚质量又优而达工业要求的仅在17勘探线以东部分，面积3.2km2。矿体自下而上分五个亚段：①N3lg1亚段，厚113.59m；由黑褐色含碳含粘土硅藻土、褐灰色含粘土硅藻土和粘土质硅藻土组成；②N3lg2亚段，厚151.09m，由灰色含粘土硅藻土和粘土质硅藻土互层组成；③N3lg3亚段，厚57.10m，由绿灰色粘土质硅藻土夹硅藻质粘土组成；④N3lg4亚段，厚105.98m，由灰绿色粘土质硅藻土夹含硅藻粘土组成，底部有一层厚1.03～1.33m的褐煤；⑤N3lg5亚段，厚110.49m，由灰绿色硅藻质粘土夹粘土质硅藻土及含硅藻砂质泥岩组成。矿层产状与围岩一致，界线清晰，但倾角有所变化，北翼倾角15°～25°，南翼倾角25°～50°，矿体埋深0～825m。
硅藻土有灰色、褐灰色、绿灰色、灰绿色等四种颜色。质地细腻、均一，孔隙度高，密度低，吸附性强，熔点高。呈硅藻遗骸堆积结构，块状或薄层状构造。矿物成分中硅藻蛋白石含量为50%～80%，粘土矿物15%～30%，有机质17%～32%。陆源碎屑有石英、白云母、玄武岩屑，由微量至5%。偶尔见电气石、白钛矿、磁铁矿和锆石等颗粒。自生矿物有方解石、菱铁矿、黄铁矿和软锰矿，局部还有三水铝石，一般含量由微量至10%。次生矿物有褐铁矿等。
硅藻土在化学成分上的特点是高烧失量，比正常硅藻土高2～4倍之多，主要由有机质引起。化学组分如表4.21.6。
表4.21.6寻甸先锋硅藻土成分
t4-21-6.jpg硅藻土富含有机质,发热量3 333～5 719J/g，松散密度0.64g/cm3。孔体积1.34ml/g。比表面积23.7m2/g。硅藻孔径50～3 000nm。硅藻个体大小1～100μm，其中10～100μm占50%，可塑指数19.77，液限72.20%，塑限52.52%。吸水率18.15%～211.17%，平均69.15%。孔隙率90.2%。白度20.93%。pH值3.12～3.75。松散系数1.39。
矿石自然类型有：含粘土硅藻土、粘土质硅藻土和硅藻质粘土3种。前二类型层厚、储量大，品位达工业要求，后一类型层薄，无工业价值。
硅藻土经氧化作用后，由于有机质的氧化、淋失，硅藻相对富集，SiO2含量提高7.9%，烧失量降低3.26%，矿石质量变好。氧化带深度一般6～9m，最深达13.69m。
矿石中硅藻共有17属37种，绝大部分为中心目，淡水型。
矿石质量下部好于上部，东部好于西部。由此划分出东部富矿带，中部分叉变化带，西部不稳定薄层带，如图4.21.3所示。
图4.21.3寻甸先锋硅藻土矿矿带变化剖面示意图①
1.含硅藻粘土；2.含粘土硅藻土；3.粘土质硅藻土；4.硅藻质粘土；5.褐煤；6.石英砂岩；7.含砾泥质粉砂岩；8.粉砂质泥岩；9.泥岩；10.页岩；11.灰岩；12.白云岩；13.断层；14.不整合；15.钻孔；16.下寒武统；17.上震旦统灯影组；18.中元古界昆阳群；①据徐则达、帅正川
m4-21-3.jpg 东部富矿带主要是下部层位，矿层厚，矿石质量好，较稳定，宜于露天开采，又处于富煤带。
总之，矿床特点有以下四点：①矿体厚度大，储量集中，矿床规模特大。相伴褐煤亦为大型矿床；②含有机质高，为高烧失量型；③为陆相山间盆地的淡水湖泊，但还大量存在着喜盐环境里的圆筛藻，还有少量诺尔曼辐环藻盐生变种，与直链藻、桅杆藻和针杆藻共生，反映高有机质的特殊环境；④原矿石SiO2含量较低，但经煅烧后质量显著变好，易精选。
(四) 广东海康—徐闻硅藻土矿
该矿位于雷州半岛，包括火山湖沉积的海康青桐洋、九斗洋，徐闻田洋等矿床及海滨沼泽相、深湖相沉积的徐闻九亩、海康卜昌等矿床。
矿层赋存于第四系，其层位如下：
下更新统湛江组(Q1Z)：灰白、灰黄、褐红等杂色砾石、砂、砂质粘土、杂色粘土互层，主要为河流相沉积，少部分为河口三角洲相或湖相沉积，其中夹有1～2层玄武岩，称湛江期火山岩。
中更新统早期石峁岭期火山岩(β3B(1)6S)：玄武岩喷发，同时沉积了河流相北海组地层。下部为砂砾层，上部为杂色粘土质砂或含砂粘土层，有淡水藻和半咸水藻发现。
中更新统晚期—晚更新统早期田洋组(Q2-3t)：为火山口塌陷形成的湖盆沉积。底板为层凝灰质角砾岩或玄武岩，顶板为有机质粘土及泥炭，再上则为粘土、砂质粘土等。该组是富集硅藻土的主要层位。
晚更新统中晚期下录组(Q3X)：为泥炭、粘土和砂质粘土层，属海滨泥炭沼泽相沉积，与田洋组连续沉积。
全新统坡残积层(Qedl4)：为深灰色淤泥，属于近代滨海、海湾相沉积，其中有咸水种属的硅藻分布。
破火山口受北西及北东向断裂交汇点控制，火山湖沉积特征见图4.21.4。
图4.21.4田洋火山湖沉积示意图①
Qedl4.全新统坡残积层；Q2-3t.中—上更新统田洋组；Q1Z下更新统湛江组；N2X.上新统下洋组；β3B(1)6S.石峁岭期火山岩；①据徐则达、帅正川
m4-21-4.jpg 矿体呈水平层状分布。厚层矿层除含少量硅藻的粘土外，常见夹有薄层玄武岩或崩塌堆积玄武岩角砾及砂层等。矿层厚50～200m。
矿石中除硅藻外还含有粘土，少量石英、玄武岩屑、有机质及植物残骸。矿石化学成分为：SiO2 55.57%～90.94%，Al2O3 2.09%～19.78%，Fe2O3 0.70%～10.05%，CaO 0.22%～2.93%，MgO 0.32%～0.60%，烧失量9.84%～24.59%。
硅藻以中心目为主，羽纹目次之。淡水种为主，亦有少量半咸水—咸水藻。
硅藻层内含有石油，田洋组平均含油率为TC 5.81%～6.26%。
21.4 硅藻土矿资源的开发阶段
一、 地 质 勘 查
中国尚无硅藻土矿地质勘探规范，关于勘探类型、勘探阶段等可参考其他类似矿床的规范。
中国硅藻土矿找矿方向为第三纪玄武岩发育区和新生代盆地。找矿时可采用重力物探、红外扫描及典型植物调查等方法。
勘探手段多用探槽和浅钻。硅藻土的岩心钻探要用专用设备和有经验的工人。因为硅藻土矿难以取得较长岩心，而满足实验所需的岩心要求长达10cm以上。勘探开始阶段采用大间距取样，以后的阶段进行专门取样，加大密度，并采集工厂规模试验所需的大体积矿样。
部分硅藻土矿床勘查中采用的网度见表4.21.7。
表4.21.7部分硅藻土矿床勘探工程网度
t4-21-7.jpg勘探用的工业指标根据具体矿床的地质特征和经济技术条件制订。一般找矿评价时对硅藻土的工业指标可考虑为SiO2大于60%，Al2O3小于18%，Fe2O3小于7%，烧失量小于7%，可采厚度大于1m，夹石剔除厚度0.5m，剥采比5∶1。
勘探阶段除了进行SiO2、Al2O3、Fe2O3和烧失量基本分析外，组合分析应再加CaO、MgO、K2O、Na2O等项目。按矿石类型的不同需作一定数量的松散密度、孔体积、比表面积测定。其中松散密度是指粒状矿物原料的堆积密度，是硅藻土质量的一项技术指标。
二、 矿 山 开 采
硅藻土的开采方法有露天开采和地下开采。采用露天开采方法的有：吉林敦化高松树矿、吉林梅河口曲家街矿、吉林桦甸硅藻土矿等。浙江嵊县全县遍地是小规模土法开采的露天矿。云南寻甸先锋矿区与优质褐煤共生，硅藻土储量大、品位低、埋藏不深，有露天开采的可能，但应与下部的优质褐煤的开发综合考虑。采用地下开采的有：吉林长白马鞍山矿、吉林浑江六道沟矿、临江西小山矿等。
开采规模的划分，目前尚无规定，可暂将5～1万t/a原矿产量的矿山列为中型矿山。
露天开采的开拓运输，目前基本上都是公路开拓、汽车运输。
地下开采的开拓由于开采规模小通常采用平硐开拓或斜井开拓。
中国硅藻土矿矿层层理发育，产状平缓，岩性变化不大，呈层状、似层状产出，围岩多为玄武岩。硅藻土矿石硬度为1～1.5，孔隙度达80%～90%，松散密度为0.3～0.5g/cm2。其坚固性系数小，比较容易开采，目前许多矿点皆人工挖掘、土法开采，如浙江嵊县近百个矿点，都是集体或个人分散开采，回收率低，今后必须要加以整顿，走向规模化、正规化开采，以保护国家资源。
三、 选矿与加工
(一) 选矿加工方法
硅藻土选矿的目的是要除去其中泥砂、碎屑及铁、铝等杂质，使硅藻富集。一般是采用重力选矿方法，分为干式和湿式两种。干式分选是采用空气分离机等除掉脉石，或采用旋转式干燥机除掉有机物、易挥发物和水分，主要用于高品位矿石；湿法分选是采用水力旋流器等除掉密度较大的脉石杂质，主要用于低品位矿石。
硅藻土提纯也常采用化学选矿方法，即向矿浆中加入硫酸、盐酸及辅助药剂，除掉铁、铝等杂质。
硅藻土选矿加工流程通常为：原矿→一段磨矿及干燥→二段磨矿及干燥→预分级→旋风器分离→粉状产品(可作为最终产品)→入回转窑煅烧(或加熔剂煅烧)→磨矿冷却→分选分级→填料级或助滤剂级产品。
由于许多领域都是利用硅藻土硅壳结构的多孔性，因此在磨矿时要认真选择破碎磨矿设备，最大可能地保护骨骸的完整结构和独特形状，避免次生破碎。
破碎磨矿设备：常用雷蒙磨和气流粉碎机，湿式加工也采用搅拌擦洗机。
分级设备：干式常用空气分离机或旋风除尘器；湿式加工常采用水力旋流器等。
煅烧干燥设备：常采用回转窑和旋转式干燥机等。
(二) 选矿实践
1.吉林省长白县硅藻土工业公司
长白硅藻土工业公司从美国威特克公司引进了一条年产1.5万t硅藻土助滤剂的生产线，于1992年建成投产，其工艺流程(图4.21.5)是将硅藻土烘干后，与助熔剂粉末直接混合，然后进入回转窑煅烧，烧成后的半成品，经分级加工后成为最终产品。该公司处理的硅藻土原矿含SiO289.0%，Al2O32.57%，Fe2O31.20%，CaO0.24%，其他杂质6.99%。产品为硅藻助滤剂100～1 200号。除天然干燥品外，所有煅烧品硅藻土化学成分：SiO289.7%～91.1%，Al2O34.7%～4.8%，Fe2O31.3%～1.4%，CaO0.44%，烧失量0.2%～0.5%。
图 4.21.5吉林长白硅藻土工业公司助滤剂加工流程
m4-21-5.jpg2.内蒙古化德硅藻土工业公司
内蒙古化德县具有丰富的优质硅藻土资源。其SiO2 81%～89%，Al2O3 3%～8%，Fe2O3 1.2%～2.2%，松散密度0.33%～0.40%。化德硅藻土工业公司于1995年建成一座年产3 000t硅藻土助滤剂加工厂，其工艺流程见图4.21.6。产品主要牌号有100#-A，100#-B，700#-A，700#-B等。
图4.21.6内蒙古化德硅藻土工业公司助滤剂加工流程
m4-21-6.jpg3.云南昆明耐火材料厂
原矿为产自云南西部腾冲地区的硅藻土，品质较好，主要是舟形藻，其次是桅杆藻、月形藻、圆筛藻等。昆明耐火材料厂为提纯该硅藻土，于90年代初建成了年产3kt精土的硅藻土生产线，工艺流程见图4.21.7。原矿SiO274.62%，Fe2O31.69%，Al2O313.76%，CaO1.46%，MgO1.59%。经该工艺提纯的硅藻土，SiO287.21%，Fe2O30.57%，Al2O35.6%，CaO0.36%，MgO0.14%。尾矿废渣用于生产保温材料。
(三) 主要深加工制品品种、用途
由于硅藻土的特殊结构构造，因此使其具有许多特殊的技术物理性能，如较大空隙度，较强的吸附性能，质轻、隔音、耐磨、耐热并具有一定强度，被广泛应用于轻工、化工、建材、石油、医药卫生等部门。
图4.21.7昆明耐火材料厂硅藻土提纯工艺流程图
m4-21-7.jpg1.硅藻土助滤剂
主要用于酒类、油脂、涂料、肥料、酸碱、药品、水等液体的过滤。
2.硅藻土保温制品
(1)硅藻土质隔热材料(包括保温砖、保温板、保温管、保温混凝土等)广泛应用于冶金、建材、机械、能源等工业部门以及锅炉、蒸馏器、热处理炉、干燥器的保温。
(2)微孔硅酸钙保温材料广泛用于工业及民用建筑的绝热保温。
3.填料
用作颜料、油漆、纸张、沥青、塑料、橡胶等填充料和补强填料。
4.催化剂载体
用于石油氢化作用过程中镍催化剂、制造硫酸中钒催化剂、石油磷酸催化剂等的载体。
5.抛光剂
焙烧后的硅藻土可用于抛光汽车车壳、大理石、宝玉石及金银手饰等。
6.炸药密度调节剂
作为炸药硝化甘油良好的载体、稀释剂，分散硝酸铵，减少炸药结块，也是稳定乳化炸药胶体的添加剂。
21.5 硅藻土矿资源的供需形势
一、 生 产 现 状
目前，中国有硅藻土生产矿山和群采点160余个，但一般规模较小。原矿的年平均生产能力全国为40万t左右。年产硅藻土万吨以上的矿山企业有：吉林省长白、梅河口、临江、临江县林业局；云南省腾冲、昆明；浙江省嵊州和内蒙古化德等。全国有硅藻土加工制品企业200余家，其中：助滤剂厂40余家，硅藻土制品生产能力为30余万t。
1996年中国硅藻土原矿产量为30万t以上，硅藻土加工制品年平均产量为25万t左右。
根据1996年美国《矿产品概要》资料统计，1995年世界硅藻土产量为150万t。主要生产国家和地区有：美国、中国、法国、前苏联、丹麦、韩国、德国、墨西哥等。美国是最大的生产国，其产量占世界总产量的45%，达67万t；中国位居第二位；法国和前苏联位居第三位和第四位。
二、 生 产 布 局
中国主要硅藻土生产企业分布见图4.21.8。从图上可看出，中国硅藻土矿山企业的生产主要集中在：吉林、云南、浙江和内蒙古4省(区)，4省(区)的硅藻土产量占中国硅藻土总产量的80%以上。中国主要硅藻土矿山及应用企业见表4.21.8。
图4.21.8中国主要硅藻土矿山及应用企业分布图
m4-21-8.jpg表4.21.8中国主要硅藻土矿山及应用企业
t4-21-8.jpg
三、 供 需 形 势
目前世界上硅藻土的主要消费领域是助滤剂、合成填料和保温隔热材料三个方面。美国、原苏联、法国、丹麦、德国等是世界硅藻土的主要消费国。美国1995年消费量52.5万t，其消费构成是：助滤剂占73％、填料占14％、其他占13％。目前，西欧的硅藻土消费量约为65万t/a，助滤剂和工业填料用量分别占55％和45％。
中国每年的硅藻土消费量为20万t以上，主要用作隔热保温材料，但近年来作助滤剂和功能填料制品用的比例有较大增长。
中国硅藻土的供需情况，从供应量看，供大于求，尚有部分出口，但从品种上看，尚不能满足国内市场日益增长的需要，尤其是助滤剂国内已有0.5万t/a生产线10余条，产量供大于求，但质量较差，仍需从国外进口。
近年来，中国硅藻土进出口贸易量不断增长，主要出口原土和低级产品，进口加工制品。1987年以前，年平均出口量在100～300t； 1988年出口量猛增至18 051t， 1991年达37 659t，1995年增至134 300t。中国的硅藻土出口量仅次于美国，居世界第2位。主要销往日本(数量在2.4～4.2万t)、西欧诸国(1.8～2.8万t)、东南亚和韩国等地(2.4万t)，保持稳定增长的势头。
1980年前，中国基本上不进口硅藻土，随着引进助滤剂生产线中配带硅藻土的用量增加，1980～1990年开始批量进口硅藻土，年平均进口量约1 000t；1993年达到4 608t。1994年降到2 579t。中国由朝鲜进口的硅藻土大都为原土，美国是最主要向中国提供硅藻土及制品的国家，1990～1995年中国硅藻土及制品进出口情况见表4.21.9。
表4.21.9 1990～1995年中国硅藻土及制品进出口情况
t4-21-9.jpg
四、 展 望
硅藻土是一种良好的过滤材料，也是良好的填料，从目前中国的情况来看，用硅藻土作填料的用量比例还很小，特别是在橡胶、颜料、造纸、农药、涂料等工业上的应用，仍处于开拓阶段，其发展前景十分可观。此外，随着冶金、建材工业的迅速发展，急需大量的高强、耐火、隔热材料，而目前中国国内保温材料产品单一，质量差，仍需用大量外汇进口解决。因此，利用硅藻土资源开发新型高强轻质硅藻土系列保温制品前景也很广阔。