硅藻土（Diatomite）是一種天然無機化合物非金屬礦物材料，它是由古代單細胞硅藻經過長期地質作用形成的生物硅質巖。
硅藻土的化學成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等和有機質，硅藻土常呈白色、灰白色、灰色或淺灰褐色，松散，質輕，吸附性強，具有獨特的孔結構特性和非晶質二氧化硅成分，常作為助留劑、功能填料、保溫材料、吸附劑、凈化劑、硅藻壁材、催化劑載體等，廣泛應用于啤酒、飲料、食品、醫藥、化工、環保、建材、路面材料、涂料等領域，是一種與現代食品安全、人類健康環保、節能以及現代高技術新材料產業密切相關的礦產資源。
主要特性
礦物組成
硅藻土的化學成分以SiO2為主，含有少量Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有機質。SiO2含量通常占60%以上，優質硅藻土礦可達90%左右。優質硅藻土的氧化鐵含量一般為1%～1.5%，氧化鋁含量為3%～6%。
硅藻土所含大多為非晶質二氧化硅，硅藻土越純或硅藻含量越高，其非晶質二氧化硅含量就越高，堿中可溶性硅酸含量為50~80%。但硅藻土被加熱到800-1000°C時，其非晶質二氧化硅向晶質二氧化硅轉變，堿中可溶性硅酸含量可減少到20~30%。其表面的多孔性與負電性使其呈現明顯的表面吸附性，同時硅藻土表面還存在大量的硅羥基及氫鍵，它們同時存在于硅藻土的微孔中，這也是硅藻土具備吸附性能的重要原因。
物理特性
通常呈淺黃色或淺灰色，純凈干燥的硅藻土呈現白色土狀。由于天然硅藻土往往含有鐵氧化物或有機質等雜質，所以常常呈白色、灰白色、灰色和淺灰褐色等，隨雜質增多會呈現黃色、綠色，并且有機質含量越高、濕度越大，則其顏色越深。
硅藻土主要物理特性是松散（堆積密度0.34—0.65g/cm3），質軟，質輕（莫氏硬度為1～1.5，密度2.0g/cm3），多孔 （孔隙率達60%～80%，孔道有序或有規律分布，孔徑分布從幾納米到上百納米，氮吸附平均孔徑10nm左右），比表面積10～80m2/g，吸水率較高，是自身體積的2—4倍，熱穩定性好（熔點1650～1750℃），化學穩定性好（除氫氟酸外，不溶于任何強酸，但能溶于強堿溶液中），而且是熱、電、聲的不良導體。硅藻土的物理特性在一定程度上決定著其吸附性能，一般來說，吸附量隨著比表面積的增大而增大；吸附質在孔內的擴散速率隨著孔徑的增大而加快，而擴散速率的加快有利于吸附達到平衡。但在孔體積一定的情況下，比表面積與孔徑呈反比，孔徑越大，比表面積越低，進而導致平衡吸附量下降；當孔徑一定時，孔容的增大有利于吸附量的提高。
結構特征
硅藻土為硅藻生物的遺骸，它與硅藻生物在微觀形態上是一致的，硅藻土具有上百種的結構形態，主要有圓盤藻、圓筒藻、圓篩藻、圓環藻、球形藻、羽形藻、棒狀藻等。
硅藻土表面具有大孔和小孔兩種類型的孔結構，小孔孔徑20-50nm，大孔孔徑100-300nm，硅藻土具有獨特的多級孔道結構。
形成原因
硅藻是一種單細胞植物，其個體微小（1～125μm），生活在水深合適、含可溶性硅酸的特定湖泊或淺海環境中。硅藻在一定的光與溫和營養物質等物理化學條件下，通過吸收水中的可溶性硅酸構成細胞壁，死亡后其遺骸沉積于海底或湖底，其有機質部分分解腐爛，化學性質穩定的硅質細胞殼壁保留下來，便形成了硅藻土。
形成硅藻土礦的條件較為苛刻，需要同時滿足以下條件：①淺水盆地，區域廣，水體較淺；②具有豐富的可溶性SiO2來源；③豐富的營養物質供給；④水質好，無毒，水流穩定性好；⑤碎屑成分少，它會影響到硅藻土的品質和工業價值。
目前發現的硅藻土礦床的形成時期主要在第三紀和第四紀。
分布區域
硅藻土資源在全球分布廣泛，總量巨大，主要分布在美國、中國、丹麥、日本、法國、墨西哥等國。
中國的硅藻土資源儲量僅次于美國位居全球第二，主要分布于東北地區、東部、四川攀西以及云南省的東部和西南部。
在已探明的硅藻土資源中，可以不經選礦直接加工生產硅藻土助濾劑的，全球只有美國加利福尼亞州的羅姆波克礦床，中國吉林省長白朝鮮族自治縣的馬鞍山礦床和西大坡礦床。這三處礦床的一級品原土的非晶質SiO2含量都在80%以上，是罕見的優質硅藻土礦床。
分類
根據各種礦物含量的不同，硅藻土礦可以分為硅藻土、含黏土硅藻土、黏土質硅藻土、硅藻黏土等幾種類型。
1、硅藻土：不同形狀硅藻含量大于80%，黏土含量5%左右，礦物碎屑1%～2%，干體堆積密度為0.35～0.5g/cm3，硅藻土呈白色至灰白色及灰綠黃色，質輕，細膩，多孔隙，疏松，具有生物結構，塊狀構造及微細層理構造。屬于優質礦石。
2、含黏土硅藻土：硅藻含量大于65%，黏土含量15%～20%，礦物碎屑2%～4%，干體堆積密度為0.5～0.6g/cm3，其他特征與硅藻土相同。
3、黏土質硅藻土：硅藻含量40%～65%，黏土礦物25%～40%，礦物碎屑5%左右；干體堆積密度為0.6～0.7g/cm3，呈灰白或灰黃色，較致密，黏性較強，不易成粉狀，具塊狀構造。
4、硅藻黏土：硅藻含量20%～40%，黏土礦物50%以上，礦物碎屑5%～10%；干體堆積密度大于0.7g/cm3。呈灰黃色至灰綠色，較致密，黏結性強，具塊層狀及微層狀構造。這種類型為硅藻土與黏土的過渡類型，需經選礦方可為工業利用。
應用領域
助濾劑
助濾劑是硅藻土最主要的應用產品，約占中國硅藻土產品總量的35%，約占美國硅藻土產品消費量的50%。
作為助濾劑，硅藻土廣泛應用于造酒行業（啤酒、白酒、果酒等）、飲料行業（飲料、果汁等）、醫藥（抗生素、口服液等）、油脂（潤滑油、食用油等）、水處理（生活用水、工業用水、廢水處理等）、肥料、精細化工產品等的過濾。
功能性填料
功能性填料，即利用硅藻土無毒、無害、且在液體中沉降慢等特性將其填入其他材料或產品中，硅藻土作為填料是其僅次于作為助濾劑的第二大用途，提純后的硅藻土具有質輕、多孔、隔熱性好、吸附性強、化學性質穩定等優點，它可以用作油漆、塑料、橡膠、功能特性紙張、殺蟲劑、肥皂、洗衣粉、肥料、瀝青、炸藥、顏料及涂料的填料；能改善產品的穩定性、彈性、分散性等，提高產品的強度、耐磨性和耐酸性等；由于其較大的孔體積，還能使涂膜縮短干燥時間。作為功能性填料，還可起到消光作用。
建材
硅藻土是硅藻泥修飾材料的主要原料，硅藻土加入其他輔料，可制成保溫磚、板，微孔硅酸鈣、脂膏磚、絕熱混凝土等，另外也可以用于制作泡沫玻璃、輕質骨料、瀝青路面混合料添加劑等。
催化劑載體
硅藻土在化學反應中具有惰性，耐高溫性好，主要應用于氫化、脫氫、氧化、還原等化工反應中，在工業上可以作為硫酸工業中釩催化劑、加氫工藝中蘭尼鎳、石油工業中磷酸催化劑的理想載體，也可以作為炸藥密度調節劑、研磨材料等；在農業上可以作為農藥、殺蟲劑、高效復合肥的理想載體。
吸附材料
硅藻土可以吸附相當于自身重量2.5倍的水，可用于制作地毯凈化劑的液體載體、殺蟲劑載體和造紙中的色調控制劑；可將硫酸和磷酸等有害液體轉為干粉，以便更安全、更容易地運輸和存儲。
軟質磨料
利用硅藻土具有適當的硬度，以及自身特殊的骨架結構，作為磨料時既具有研磨作用，又不會產生劃痕，研磨和拋光效果良好。在牙膏中加入硅藻土，可提高研磨性和去污能力。
防結塊劑
在肥料中添加適量硅藻土干細粉，可以防止結塊，使施肥更均勻，保持肥效。硅藻土還可用作炸藥防結塊的干燥劑。
加工制備
選礦提純
天然高純度的硅藻土礦很少見，硅藻土選礦的目的是要除去其中泥砂、碎屑及鐵、鋁等雜質，使硅藻富集。
選礦工藝可分為粗選和精選。粗選工藝包括破碎、混合、磨碎和烘干，但是粗選產品一般不能用于過濾，用作助留劑、填料和催化劑載體的硅藻土需要精選加工。
1、對于硅藻含量較高的硅藻土，可采用簡單的旋風分離法（即在干燥或中溫煅燒和選擇性粉碎后采用旋風分離器或空氣離心分選機進行選別），也可以采用濕式重力沉降（硅藻原土→擦洗制漿→重力沉降→過濾→干燥）或離心沉降（硅藻原土→擦洗制漿→離心沉降→過濾→干燥）的方法進行選別。
2、絕大多數的硅藻土礦床屬于含黏土硅藻土和黏土質硅藻土，需要對硅藻土和黏土顆粒進行解離和分選。目前在工業上應用的工藝是：擦洗制漿→稀釋→沉淀分離→負壓脫水→熱風干燥→精細分級→硅藻精土。先用擦洗機將原土加水攪拌成濃礦漿，加水稀釋礦漿至10%～20%的濃度后給入高速分散機內，加入分散劑，然后將礦漿依次送入初分離器、二次分離器、精分離器中沉淀分離，收集濕硅藻精土進行過濾干燥后即得硅藻精土。
對于純度要求很高的硅藻精土，在用物理方法精選后還須采用化學方法如酸浸法（使用硫酸和鹽酸，也可適量添加氫氟酸，加溫反應一定時間，使硅藻土中含Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO黏土礦物雜質與酸作用，生成可溶性鹽類，然后壓濾、洗滌并干燥，即得到較高純度的硅藻精土）進一步提純。
3、對于有機質含量較高的黏土質硅藻土，一般采用煅燒工藝來提高硅藻土的純度。
生產硅藻土助濾劑
硅藻土助濾劑的加工生產主要采用焙燒法。硅藻土助濾劑的生產流程為：烘干→壓碎→分離→加助熔劑→混合→焙燒→壓碎→分級過篩。
根據工藝的不同，硅藻土助濾劑可分為煅燒品（指硅藻土原料經650°C-1000°C煅燒、粉碎、分級而得到的產品）和助溶煅燒品（指硅藻土原料加入適量的助溶劑，經800°C-1200°C煅燒、粉碎、分級而得到的產品）兩類。
制備白炭黑和納米二氧化硅
硅藻土主要含非晶質二氧化硅，比晶質二氧化硅（石英等）更易于與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉（水玻璃），進而制得白炭黑。其工藝流程如下圖所示。
控制好酸析和陳化工藝條件，同時采取適當的粒子表面處理技術還可用硅藻土制備納米二氧化硅。
生產硅藻土水處理劑
硅藻土表面含有大量的硅羥基和氫鍵，這些—OH基團是硅藻土具有表面活性、吸附性以及酸性的本質原因。利用其電負性，硅藻土可以有效吸附水中的重金屬離子。通過復配改性技術，可以進一步提高硅藻土對有機廢水與復雜廢水的吸附性能。
制備微孔硅酸鈣
硅藻土、石棉（也可用硅灰石和纖維海泡石）、生石灰、硅酸鈉（水玻璃）等作為主要原材料可以制備微孔硅酸鈣，其制備方法按C-S-H形成原理分為靜態法、動態法和動態-靜態聯合法三種。
納米TiO2/硅藻土復合光催化材料
用硅藻土負載納米TiO2制備的納米TiO2/硅藻土復合材料兼具吸附捕捉性能與光催化降解性能；具有較高的比表面積和良好的透光性；在紫外線和太陽光下都有優良的光催化性能而且穩定性和重復使用性能好。相應的生產流程如下圖所示。
通過稀土元素（如、釩等）、非金屬元素（如、碳、氮等）摻雜及異質結修飾（如g-C3N4/ TiO2、BiOCl/ TiO2等）制備改性納米TiO2/硅藻土復合光催化材料，均可以有效地拓展負載的納米TiO2光譜響應范圍，提高其對太陽光的利用率。
硅藻土質多孔陶瓷
以硅藻土為主要原料，充分利用硅藻土中原有孔道的特點，采用低溫燒結（950℃以下）和加入添加劑可制得孔徑細小、分布均勻、比表面積大和有一定強度的多孔陶瓷材料。
硅藻土基相變儲能復合材料
以硅藻土為載體、有機固-液相變物質及其復配物等為相變體硅藻土相變儲能復合材料已經進行了實驗室制備和性能表征研究。其采取的制備工藝如下圖所示。
歷史
硅藻土在很久以前就被人們所熟知。公元532年，羅馬人使用硅藻土做成輕質磚建造教堂的圓屋頂；1836年，德國在漢諾威地區開采了第一個硅藻土礦床；1893年，美國開發了位于加利福尼亞州的礦床，生產出的硅藻土出口到法國，被作為管道保溫材料。到了19世紀后期，諾貝爾利用硅藻土作為硝化甘油液體的吸收劑，用以制作炸藥；1899年，硅藻土助濾劑已用于生產過濾粗糖液；1922年，許多國家已經有了硅藻土工業。之后，硅藻土工業規模、品種、產量逐步擴大。
礦物開采
硅藻土的開采有露天開采和地下開采兩種方法。其開采方法取決于礦床的地理位置、礦體形狀與厚度、雜質分布、覆蓋層厚度、生產規模等。其中露天開采是更為經濟的方法，在美國主要采用露天開采，在歐洲、非洲、亞洲等部分地區也有采用地下開采的方法，如在冰島有采用水下開采硅藻土的方法，從1米深的水下挖取硅藻軟泥漿，用泵送至工廠。
中國的硅藻土礦床一般埋藏較淺，覆蓋層不厚，很多礦區都采用露天開采。硅藻土多數是小規模開采。開采及運輸設備一般用掘土機、拖拉機、推土機、汽車、風鎬、小推車等。
安全和環境影響
在硅藻土礦開采時，由于硅藻土中含有大量水分，礦床比較潮濕，開采時灰塵較少，對工人的健康影響較小。但在硅藻土加工時，由于進行直接煅燒和溶劑煅燒工序，經過加工的硅藻土中方石英的含量增加，工人如果長期與空氣中的二氧化硅（硅藻土）塵埃接觸，會比較容易的矽肺。
硅藻土開采后，露天存放，經過搬運、運輸后，在地表與大氣間反復揚起和沉降，導致空氣中以PM2.5和PM10為代表的顆粒物濃度飆升，會危害礦區周邊人群和生態系統及區域環境。
參考資料 >
術語在線—權威的術語知識服務平臺.術語在線.2023-06-05
GB/T 24265-2014 工業用硅藻土助濾劑.國家標準全文公開.2023-06-02