壹、概述
矽藻土俗稱山粉、化石粉或放射蟲粉，是壹種生物成因的矽質沈積巖，主要由矽藻和其他微生物的矽質遺骸所組成。英文譯名較多，見諸於報刊的有：Tripoli、Tripolite、TripoliEarth、Tripoli-Powder、Diatomite。
二、礦物性質
矽藻土的主要化學成分為矽酸鹽。SiO2的含量是矽藻土礦石中矽藻含量的量度標誌之壹，SiO2高則質優。我國主要產地矽藻土的化學成分見表2-49-1。矽藻土含水1%～5%，膠體水失水溫度110～250℃。
表2-49-1 中國矽藻土的化學成分（wB/%）
矽藻土壹般呈白色土狀，含雜質時常被鐵的氧化物或有機質汙染而成灰、白、黃、綠至黑色。大多數矽藻土質輕，易破碎，硬度1～1.5（矽藻骨架4.5～5）。矽藻土孔隙度和表面積大，密度很小，僅0.4～0.9g/cm3，能浮於水面。折射率1.40～1.46，熔融煆燒後可達1.49。質純矽藻土熔點壹般1400～1650℃。矽藻土對液體吸附能力強，摩擦性能適中。除溶於HF外，不溶於其他酸類，易溶於堿類。對聲、熱、電的傳導性極低。矽藻土礦物質組分主要為矽藻，其次為水雲母、高嶺石、蒙脫石等粘土礦物，常混入石英、長石、黑雲母等碎屑礦物。也常含有有害組分有機質及鹽類。矽藻土具有顆粒孔結構。該結構與矽藻密切相關。矽藻個體很小，壹般1～100μm。矽藻殼種類繁多，形態各異，有圓盤狀、橢圓狀、篩管狀、舟狀、針狀、棒狀、堤狀等。由於殼體上微孔密集，堆密度小，比表面積大，矽藻具有較強的吸附力和過濾性能，能吸附大量微細的膠體顆粒，濾除0.1～0.2μm以上的粒子和細菌。各地矽藻土孔結構的分布見表2-49-2。
表2-49-2 中國矽藻土孔結構的分布情況
矽藻土作為固體酸，顯微弱的酸性，可與弱堿發生反應。矽藻土表面為大量矽羥基所覆蓋，並有氫鍵存在，OH基團也在矽藻土細孔內表面分布。這些OH基團是使矽藻土具有表面活性、吸附性和酸性的本質原因。矽藻土表面有自由水和束縛水。單分子水與單個SiOH鍵合，紅外譜帶位於1627 cm-1處，為自由水；由氫鍵而形成的水分子簇與孔表面SiOH基團以氫鍵鍵合形成網狀結構，這種水位於紅外譜帶3400 cm-1處，為束縛水。自由水與SiOH結合較弱，溫度較低即可除去；束縛水與SiOH形成網狀結構，鍵合力強，高溫才能除去。矽藻土經熱處理後，孔體積增大，小孔因熔結而失去孔性質。400℃時比表面積最大，溫度大於600℃開始有熔結現象。溫度繼續升高至900～1250℃結構發生變化，無定形SiO2失水結晶為方石英。當用γ射線輻射以後，原子發生重排，有新的強度線出現。
三、用途
矽藻土具特殊的結構和化學穩定性，適用於很多領域。不同生物種屬組成的矽藻土和用途有壹定的關系。矽藻土經選礦加工的終端產品稱矽藻土粉、精土、焙燒級矽藻土及熔劑焙燒級矽藻土，各有壹定的技術指標，用途十分廣泛，產品達500余種之多。
1）助濾劑。矽藻土具有獨特的微孔結構和顆粒分布特征，可形成高度滲透性的過濾層，從而能夠截留各種雜質微粒，濾除最細小的懸浮固體，甚至可以濾除1～0.1μm大小的微粒雜質，使濾液達到高度潔凈。所以，矽藻土是壹種理想的過濾介質，將它作為助濾劑已成為其應用的新的發展方向。目前，矽藻土助濾劑廣泛應用於許多工業部門的固液分離和液體凈化。例如，用於酒類、飲料、醬油、醋、酶制劑、糖、糖漿等食品及飲料的過濾；用於潤滑油、動物油、植物油、切削油、變壓器油等油類的過濾；用於油漆、染料、甲醇、酸類、電鍍液、膠液、溶劑等化工產品的過濾；用於醫藥、註射液、鏈黴素、四環索等醫藥產品的過濾；用於處理汙水、工業廢水、飲用水、遊泳池水等水的過濾。采用低酸並添加活化劑工藝，能將矽藻土制成高效活性白土，可用於工業脫色過濾等。
2）功能填料。矽藻土的第二大用途是作功能填料。矽藻土的獨特矽藻結構、低密度、高吸附能力、大的比表面積、較低的磨蝕性，使之可用於塗料、油漆、紙張、橡膠、塑料、醫藥、牙膏、化學劑等制品的填充劑，隔熱材料、農藥、催化劑載體，色譜固定劑、拋光劑、磨料、增光劑等，例如作結構填料可以調節塗層的光澤度和輝度；作磨料可以在銀拋光粉中使用，拋光金屬表面，在國民經濟中有相當重要的作用。
3）隔熱保溫原料。矽藻土多孔、重量輕，是制造優質隔熱保溫材料的良好原料。利用矽藻土制成隔熱產品的導熱系數幾乎比粘土質和高鋁質制品低壹半。而且，工藝簡單，不需要復雜的設備，耗能量少，價格較低。矽藻土隔熱制品中氧化矽含量高，可耐1000℃左右的高溫，能滿足工業窯爐中隔熱材料的耐高溫要求，因而被廣泛用於冶金、化工、建材，電力、石油化工等部門。以矽藻土為原料生產的矽酸鈣板是極好的隔熱保溫材料，可經受650～1000℃的高溫，在高層建築等工程中使用量很大。
4）催化劑載體。天然矽藻土的多孔結構，使其具有較好的比表面積、孔隙體積、孔徑分布等特性，從而成為生產硫酸用的釩催化劑優良載體，使活性加大、熱穩定性好，能提高強度和延長使用壽命。矽藻土還是壹種不可缺少的水泥混合材料，將矽藻土粉在800～1000℃溫度下焙燒，與矽酸鹽水泥按重量以4∶1相混合，即成耐熱混合材料。用矽藻土制成的特種水泥，可供石油鉆井用作低比重水泥，或供在裂隙與多孔洞的地層中使用，以防止水泥漿漏失和避免水泥漿過重而堵塞低壓油氣層。
5）吸附劑。它還可作吸附劑，吸附相當於自身重量2.5倍的水。經特殊加工的矽藻土粉甚至在加入本身重量50%的水後仍然似乎是“幹”的。
6）改性材料。將矽藻土作為改性材料，加入瀝青路面混合料中，可改善瀝青路面混合料的強度、黏性、熱壓縮致密性等性能，造價低，施工工藝與普通瀝青路面的施工完全相同，混合料的動穩定度較大，水穩性能得到大幅度提高，抗裂性有了明顯改善，能提高瀝青路面的抗老化和疲勞性能。
幾種主要矽藻土產品對矽藻土質量的要求見表2-49-3。
表2-49-3 主要矽藻土產品對矽藻土質量的要求
四、地質特征
我國矽藻土礦經常與粘土礦***生，優質礦較少。粘土可以單獨成層，也可與矽藻土相雜，形成粘土質矽藻土或矽藻質粘土。壹般說粘土是有害組分，但在某些用途中則是有益組分。矽藻土礦與褐煤、泥炭層***生，雲南先鋒礦區最為典型。
中國矽藻土礦皆為陸相湖泊沈積類型。湖盆可歸納為3種，即火山盆地（如吉林長白、山東臨朐、浙江嵊縣等）、斷陷盆地（如雲南昆明）及山間盆地（如四川米易）。含礦地層沈積類型屬淡水湖生物化學沈積型，特點是有較多的動、植物化石，與炭質碎屑粉砂層、粉砂質粘土層及矽藻粘土層***生。矽藻土礦層理發育，巖性、巖相變化不大。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、扁豆狀，產狀平緩，並由四周向盆地中心傾斜。矽藻種屬為淡水型，例如顆粒直鏈藻、中國小環藻、冰島直鏈藻等。此外，廣東雷州半島發現了半鹹水型矽藻土礦床，表明除淡水湖相沈積礦床外，還有沼澤相和深湖相沈積類型。
根據SiO2來源的不同，可分成2個亞類。壹是火山物源矽藻土礦床，二是陸源沈積矽藻土礦床。①火山物源矽藻土礦床，SiO2主要來自火山，矽藻形成於玄武質火山噴發間歇期的湖盆中，以含礦巖系中夾有玄武巖層為特征。吉林長白、敦化，山東臨朐，浙江嵊縣等中國東部的壹系列礦床均屬此亞類。②陸源沈積矽藻土礦床，SiO2主要是由巖石風化分解、搬運提供的。礦床內含礦巖系沒有玄武巖層，但周圍常有時代較早的玄武巖層，它們是SiO2的物源巖石。例如雲南尋甸、四川米易等地的矽藻土礦床。
據礦物組分含量的不同，把礦石分為如下3種類型：①矽藻土：矽藻含量大於90%，粘土礦物含量小於5%，礦物碎屑1%左右，屬於優質礦石。②含粘土矽藻土：矽藻含量75%～90%，粘土礦物5%～25%，礦物碎屑2%左右。礦石質量較差。③矽藻粘土：矽藻含量30%～40%，粘土礦物量大於50%，礦物碎屑3%～10%。這種類型為矽藻土與粘土的過渡類型，經選礦後方可為工業利用。
表2-49-4 中國矽藻土礦分布壹覽表
五、礦床分布
我國矽藻土礦分布較廣，僅次於美國，查明資源儲量的11個省區，主要分布在我國東部地區和雲南、四川壹帶，其中吉林和雲南礦床（點）最多，資源儲量最豐富，其次是浙江、河北、廣東、四川、內蒙古、福建、黑龍江、江西、山東。在遼寧、陜西、山西、河南、海南、湖南、貴州等地也有分布（圖2-49-1）。
圖2-49-1 中國矽藻土礦床分布示意圖
矽藻土礦成礦時間分布很局限，矽藻的最老記錄僅在侏羅紀早期，但含工業意義的大礦床則限於古近紀和新近紀。矽藻土礦在空間上分布很廣泛，除寒冷的南極洲外，其他各大洲均有矽藻土礦床。矽藻種屬十分多，約有12 000～16 000種。幾乎各種水域都有矽藻分布。現存矽藻可生長在海草上形成凝膠狀薄膜，也可附於某些種屬的腹部，既可棲息於海水的浮冰塊上，也可以生活於濕土壤及熱泉中，因此，可以在十分廣泛的空間堆積成礦。
中國主要矽藻土礦集中形成於中新世至更新世，其中以中新世為主導。雲南尋甸和吉林長白大型矽藻土礦皆屬中新世礦床。礦床分布受新生代斷陷盆地的控制。
六、可供資源
我國查明51個矽藻土礦床，資源儲量42.16×108t。其中，大型礦床（資源儲量大於等於1 000×104t） 30個，中型礦床［資源儲量（200～1 000）×104t］15個，小型礦床6個。
我國30個大型礦床查明資源儲量41.40×108t，占98.19%。其中以吉林長白西大坡礦規模最大，詳查區及外圍普查區合計資源儲量15.87×108t；其次是雲南尋甸先鋒礦，資源儲量7.67×108t。資源保證程度較高。