Diatomita
1. Descripción general
La tierra de diatomeas, comúnmente conocida como polvo de montaña, polvo fósil o polvo de radiolario, es una roca sedimentaria silícea biogénica, compuesta principalmente por silicio procedente de diatomeas y otros microorganismos. de restos físicos. Hay muchas traducciones al inglés, algunas de las cuales aparecen en periódicos y publicaciones periódicas: Tripoli, Tripolite, TripoliEarth, Tripoli-Powder, Diatomite.
2. Propiedades minerales
El principal componente químico de la diatomita es el silicato. El contenido de SiO2 es uno de los indicadores del contenido de diatomeas en el mineral de diatomita. Un alto nivel de SiO2 significa alta calidad. La composición química de la diatomita de las principales zonas productoras de mi país se muestra en la Tabla 2-49-1. La diatomita contiene del 1% al 5% de agua y la temperatura de pérdida de agua coloidal es de 110 a 250°C.
Tabla 2-49-1 Composición química de la diatomita china (wB/%)
La tierra de diatomeas generalmente se encuentra en forma de tierra blanca y, cuando contiene impurezas, a menudo se oxidado por óxidos de hierro o contaminación de materia orgánica causa gris, blanco, amarillo, verde a negro. La mayor parte de la tierra de diatomeas es liviana y se rompe fácilmente, con una dureza de 1 a 1,5 (el esqueleto de diatomeas de 4,5 a 5). La diatomita tiene una gran porosidad y superficie, baja densidad, sólo 0,4-0,9 g/cm3 y puede flotar en el agua. El índice de refracción es de 1,40 a 1,46 y puede alcanzar 1,49 después de fundirse y calcinarse. El punto de fusión de la diatomita pura es generalmente de 1400 a 1650 ℃. La tierra de diatomeas tiene una fuerte capacidad de adsorción de líquidos y propiedades de fricción moderadas. Excepto por ser soluble en HF, es insoluble en otros ácidos y fácilmente soluble en álcalis. Muy baja conductividad al sonido, al calor y a la electricidad. Los componentes minerales de la diatomita son principalmente diatomeas, seguidas de minerales arcillosos como hidromica, caolinita y montmorillonita, a menudo mezclados con minerales detríticos como cuarzo, feldespato y biotita. También suele contener componentes nocivos, materia orgánica y sales. La tierra de diatomeas tiene una estructura de poros granulares. Esta estructura está estrechamente relacionada con las diatomeas. Los individuos de diatomeas son muy pequeños, generalmente de 1 a 100 μm. Hay muchos tipos de frústulos de diatomeas con diferentes formas, incluidas las de disco, ovaladas, de tubo de tamiz, de barco, de aguja, de varilla, de banco, etc. Debido a los densos microporos de la cáscara, la baja densidad aparente y la gran superficie específica, las diatomeas tienen una fuerte fuerza de adsorción y rendimiento de filtración. Pueden absorber una gran cantidad de partículas coloidales finas y filtrar partículas y bacterias por encima de 0,1 a 0,2. µm. La distribución de la estructura de los poros de diatomita en varios lugares se muestra en la Tabla 2-49-2.
Tabla 2-49-2 Distribución de la estructura de los poros de la diatomita en China
La tierra de diatomeas, como ácido sólido, es débilmente ácida y puede reaccionar con bases débiles. La superficie de la diatomita está cubierta por una gran cantidad de grupos silanol y también existen enlaces de hidrógeno en la superficie interna de los poros de la diatomita. Estos grupos OH son la razón esencial por la que la diatomita tiene actividad superficial, adsorción y acidez. Hay agua libre y agua unida en la superficie de la tierra de diatomeas. Una sola molécula de agua está unida a un solo SiOH, y la banda infrarroja se encuentra a 1627 cm-1, que es agua libre, los grupos de moléculas de agua formadas por enlaces de hidrógeno están unidos por enlaces de hidrógeno con los grupos SiOH en la superficie del poro; Forman una estructura de red. El agua se encuentra en la banda infrarroja de 3400 cm-1 y está unida al agua. El enlace entre el agua libre y el SiOH es débil y se puede eliminar a bajas temperaturas; el agua unida y el SiOH forman una estructura de red con una fuerte fuerza de unión y se puede eliminar a altas temperaturas. Después del tratamiento térmico de la diatomita, el volumen de los poros aumenta y los poros pequeños pierden sus propiedades debido a la sinterización. La superficie específica es máxima a 400°C y la sinterización comienza cuando la temperatura es superior a 600°C. A medida que la temperatura continúa aumentando hasta 900-1250°C, la estructura cambia y el SiO2 amorfo pierde agua y cristaliza en cristobalita. Cuando se irradian con rayos gamma, los átomos se reordenan y aparecen nuevas líneas de intensidad.
3. Usos
La tierra de diatomeas tiene una estructura y estabilidad química especial y es apta para muchos campos. La tierra de diatomeas compuesta por diferentes especies biológicas tiene cierta relación con sus usos. Los productos finales del procesamiento de minerales de diatomita se llaman diatomita en polvo, tierra fina, diatomita tostada y diatomita tostada fundente. Cada uno tiene ciertos indicadores técnicos y se utiliza ampliamente.
1) Coadyuvante de filtración. La tierra de diatomeas tiene una estructura microporosa única y características de distribución de partículas, que pueden formar una capa filtrante altamente permeable, interceptando así varias partículas de impureza, filtrando los sólidos suspendidos más pequeños e incluso filtrando partículas con un tamaño de 1 a 0,1 μm. haciendo que el filtrado esté muy limpio. Por lo tanto, la diatomita es un medio filtrante ideal y su uso como auxiliar de filtración se ha convertido en una nueva dirección de desarrollo para su aplicación. Actualmente, los coadyuvantes de filtración de diatomita se utilizan ampliamente en la separación sólido-líquido y la purificación de líquidos en muchos sectores industriales.
Por ejemplo, se utiliza para la filtración de alcohol, bebidas, salsa de soja, vinagre, preparaciones enzimáticas, azúcar, jarabe y otros alimentos y bebidas utilizados para la filtración de aceite lubricante, aceite animal, aceite vegetal, aceite de corte y aceite de transformador; y otros aceites utilizados para pintura, filtración de productos químicos como tintes, metanol, ácidos, soluciones de revestimiento, pegamentos y disolventes utilizados para la filtración de productos farmacéuticos como medicamentos, inyecciones, estreptomicina, tetraciclina, etc.; Tratamiento de aguas residuales, aguas residuales industriales y agua potable, agua de piscinas y otras filtraciones de agua. Utilizando un proceso bajo en ácido y con activador añadido, la diatomita se puede convertir en arcilla activada altamente eficiente, que se puede utilizar para decoloración industrial, filtración, etc.
2) Relleno funcional. El segundo uso más importante de la diatomita es como relleno funcional. La estructura única de diatomeas, la baja densidad, la alta capacidad de adsorción, la gran superficie específica y la baja abrasividad de la diatomita la hacen adecuada para su uso en recubrimientos, pinturas, papel, caucho, plásticos, medicamentos, pasta de dientes, productos químicos y otros productos. , pesticidas, portadores de catalizadores, fijadores cromatográficos, agentes de pulido, abrasivos, potenciadores de brillo, etc. Por ejemplo, como rellenos estructurales, pueden ajustar el brillo y el brillo del recubrimiento, como abrasivos, se pueden usar en polvo para pulir plata; Las superficies metálicas juegan un papel muy importante en la economía nacional.
3) Materias primas de aislamiento térmico. La tierra de diatomeas es porosa y liviana, lo que la convierte en una buena materia prima para la fabricación de materiales aislantes térmicos de alta calidad. La conductividad térmica de los productos aislantes fabricados con tierra de diatomeas es casi la mitad que la de los productos a base de arcilla y con alto contenido de aluminio. Además, el proceso es sencillo, no requiere equipos complicados, consume menos energía y es más económico. Los productos aislantes de diatomita tienen un alto contenido de óxido de silicio y pueden soportar altas temperaturas de aproximadamente 1000 °C, lo que puede cumplir con los requisitos de resistencia a altas temperaturas de los materiales aislantes en hornos industriales. Por lo tanto, se utilizan ampliamente en metalurgia, industria química, materiales de construcción y electricidad. Departamento de energía, industria petroquímica, etc. Los tableros de silicato de calcio producidos a partir de diatomita son excelentes materiales de aislamiento térmico y pueden soportar altas temperaturas de 650 a 1000 °C. Se utilizan ampliamente en edificios de gran altura y otros proyectos.
4) Portador de catalizador. La estructura porosa de la diatomita natural le confiere una buena superficie específica, volumen de poros, distribución del tamaño de los poros y otras características, lo que la convierte en un excelente portador para los catalizadores de vanadio utilizados en la producción de ácido sulfúrico, aumentando la actividad, buena estabilidad térmica y mejorando la resistencia y Vida útil extendida. La diatomita también es un material indispensable para mezclar cemento. El polvo de diatomita se tuesta a una temperatura de 800 a 1000 °C y se mezcla con cemento Portland en una proporción de 4:1 en peso para formar un material mixto resistente al calor. El cemento especial hecho de diatomita se puede utilizar como cemento de baja gravedad en la perforación petrolera o en estratos con fisuras y agujeros porosos para evitar que la lechada de cemento se filtre y evitar que la lechada de cemento excesiva obstruya las capas de petróleo y gas de baja presión.
5) Adsorbente. También puede utilizarse como adsorbente, absorbiendo agua equivalente a 2,5 veces su propio peso. El polvo de tierra de diatomeas especialmente procesado todavía parece estar "seco" incluso después de agregar el 50% de su peso en agua.
6) Materiales modificados. Agregar diatomita como material modificado a la mezcla de pavimento asfáltico puede mejorar la resistencia, la viscosidad, la densidad de compresión térmica y otras propiedades de la mezcla de pavimento asfáltico. El costo es bajo y el proceso de construcción es exactamente el mismo que el del pavimento asfáltico ordinario. la estabilidad dinámica del material es mayor, la estabilidad al agua mejora enormemente, la resistencia a las grietas mejora significativamente y se pueden mejorar las propiedades antienvejecimiento y fatiga del pavimento asfáltico.
Los requisitos de calidad de la diatomita para varios de los principales productos de diatomita se muestran en la Tabla 2-49-3.
Tabla 2-49-3 Requisitos de calidad de diatomita para los principales productos de diatomita
IV Características geológicas
Las minas de diatomita de mi país a menudo se asocian con la producción de minerales arcillosos. , y los minerales de alta calidad son menores. La arcilla se puede colocar en capas sola o mezclada con tierra de diatomeas para formar tierra de diatomeas arcillosa o arcilla de diatomeas. En términos generales, la arcilla es un componente dañino, pero en algunas aplicaciones puede ser un componente beneficioso. Los minerales de diatomita se encuentran con capas de lignito y turba, y son más típicos en el área minera pionera de Yunnan.
Las minas de diatomita de China son todas del tipo sedimentario de lagos continentales. Las cuencas lacustres se pueden clasificar en tres tipos: cuencas volcánicas (como Changbai en Jilin, Linqu en Shandong, Shengxian en Zhejiang, etc.), cuencas de falla (como Kunming en Yunnan) y cuencas entre montañas (como Miyi en Sichuan). . El tipo de sedimentación de los estratos minerales es un tipo de sedimentación bioquímica de lagos de agua dulce, que se caracteriza por una gran cantidad de fósiles de animales y plantas, que se producen junto con la capa de arena limosa detrítica carbonosa, la capa de arcilla limosa y la capa de arcilla de diatomeas. El lecho mineral de diatomita está bien desarrollado, con pocos cambios en la litología y litofacies. Los cuerpos minerales están en capas, en forma de capas, en forma de lente y en forma de lenteja, con una ocurrencia suave y una pendiente hacia el centro de la cuenca desde todos los lados. Las especies de diatomeas son tipos de agua dulce, como las algas lineales, Cyclotella sinensis y las algas lineales islandesas.
Además, se descubrieron depósitos de diatomita de agua salobre en la península de Leizhou en Guangdong, lo que indica que además de los depósitos sedimentarios lacustres de agua dulce, también hay tipos sedimentarios pantanosos y lacustres profundos.
Según las diferentes fuentes de SiO2 se puede dividir en 2 subcategorías. Uno son los depósitos de diatomita volcánica y el otro son los depósitos de diatomita sedimentarios terrestres. ① Depósitos de diatomita de fuente volcánica, el SiO2 proviene principalmente de volcanes, las diatomeas se forman en las cuencas de los lagos durante períodos intermitentes de erupciones volcánicas basálticas y se caracterizan por capas de basalto intercaladas en sistemas de rocas que contienen minerales. Una serie de depósitos minerales en el este de China, como Changbai y Dunhua en Jilin, Linqu en Shandong y Shengxian en Zhejiang, pertenecen a esta subcategoría. ② En los depósitos de diatomita sedimentarios terrestres, el SiO2 proviene principalmente de la erosión, descomposición y transporte de las rocas. No hay capas de basalto en la serie de rocas minerales dentro del depósito, pero a menudo hay capas de basalto más antiguas a su alrededor, que son las rocas fuente de SiO2. Por ejemplo, depósitos de diatomita en Xundian, Yunnan, Miyi, Sichuan y otros lugares.
Según los diferentes contenidos de componentes minerales, los minerales se dividen en los siguientes tres tipos: ① Diatomita: el contenido de diatomeas es superior al 90%, el contenido de minerales arcillosos es inferior al 5% y los desechos minerales son aproximadamente 1%. Es un mineral de alta calidad. ② Diatomita que contiene arcilla: el contenido de diatomeas es del 75% al 90%, los minerales arcillosos son del 5% al 25% y los desechos minerales son aproximadamente el 2%. La calidad del mineral es mala. ③ Arcilla de diatomeas: el contenido de diatomeas es del 30% al 40%, el contenido de minerales de arcilla es superior al 50% y los desechos minerales son del 3% al 10%. Este tipo es un tipo de transición entre diatomita y arcilla y puede usarse industrialmente después del beneficio.
Tabla 2-49-4 Lista de distribución de minerales de diatomita en China
V. Distribución de depósitos minerales
La distribución de minerales de diatomita en mi país es de ancho, solo superado por En los Estados Unidos, 11 provincias y regiones autónomas con reservas de recursos identificadas se distribuyen principalmente en la región oriental de mi país y Yunnan y Sichuan. Entre ellos, Jilin y Yunnan tienen la mayor cantidad de depósitos minerales (sitios). y las reservas de recursos más ricas, seguidas por Zhejiang, Hebei, Guangdong, Sichuan y Mongolia Interior, Fujian, Heilongjiang, Jiangxi y Shandong. También se distribuye en Liaoning, Shaanxi, Shanxi, Henan, Hainan, Hunan, Guizhou y otros lugares (Figura 2-49-1).
Figura 2-49-1 Diagrama esquemático de la distribución de los depósitos de diatomita en China
La distribución del tiempo de mineralización de la diatomita es muy limitada, y el registro más antiguo de diatomeas se encuentra sólo en el Jurásico temprano, pero los grandes depósitos con importancia industrial se limitan al Paleógeno y al Neógeno. Los minerales de diatomita están ampliamente distribuidos en el espacio, excepto en la fría Antártida, los depósitos de diatomita se encuentran en todos los demás continentes. Hay muchas especies de diatomeas, entre 12.000 y 16.000 especies. Las diatomeas se encuentran en casi todos los tipos de aguas. Las diatomeas existentes pueden crecer en pastos marinos para formar una película similar a un gel, o también pueden adherirse al abdomen de algunas especies. Pueden vivir en témpanos de hielo en el agua de mar y también pueden vivir en suelos húmedos y aguas termales. La mineralización se acumula en un espacio muy amplio.
Los principales depósitos de diatomita en China se concentraron desde el Mioceno hasta el Pleistoceno, siendo el Mioceno el dominante. Los depósitos de diatomita a gran escala en Xundian, Yunnan y Changbai, Jilin, son ambos depósitos del Mioceno. La distribución de los depósitos minerales está controlada por la cuenca del rift cenozoico.
6. Recursos disponibles
mi país ha identificado 51 yacimientos de diatomita con reservas de recursos de 42,16×108t. Entre ellos, hay 30 depósitos minerales de gran escala (reservas de recursos mayores o iguales a 1000×104t), 15 depósitos minerales de tamaño mediano [reservas de recursos (200-1000)×104t] y 6 depósitos minerales de pequeña escala.
Las reservas de recursos identificadas de 30 grandes depósitos minerales en mi país son 41,40×108t, lo que representa el 98,19%. Entre ellas, la mina Xidapo en Changbai, Jilin es la más grande, con una reserva de recursos total de 15,87×108t en el área de estudio detallado y las áreas censales periféricas, seguida por la mina Xundian Pioneer en Yunnan, con una reserva de recursos de 7,67×108t; . El grado de garantía de recursos es relativamente alto.