硅藻土矿是古代硅藻植物吸硅壳体的堆积矿物，是一种多孔性含水二氧化硅物质，原矿多与粘土、石英砂和其它杂物混生，其产品有数佰种工业用途。用于高等级硅藻土产品，如滤粉（助滤剂）、高等级填充剂、催化剂载体等要求其所含其它杂质数量有严格的限制。随着资源的消耗，可直接使用的高品位矿源已不能满足需求，因此，提供从低、中品位矿土（指主要成分：二氧化硅低于80%、三氧化二铝高于9%、三氧化二铁高于2%）中经过选矿达到合乎品质的硅藻土精土的产品，已是当今市场迫切的要求。 硅藻原矿中，大量粒度在2微米以下的细泥杂质附着在硅藻体身上。这些杂质主要是蒙托石、依利石、云母等。它们形成原矿中三氧化二铝、三氧化二铁和其它有害成分的过高含量。低、中品位硅藻土选矿的关键就是把这些微粒杂质从硅藻体上脱开分散，此工艺称为分散工艺。另外原矿中多数还含有粗颗粒的石英砂，其粒度和比重都比硅藻体大，很容易重力选除，因此不是选别的制约条件。
现在所用的硅藻土选矿方法虽然很多，如化学选法、浮选法、干粉喷射选法和强磁选法等，但由于硅藻土原矿成分组成情况复杂，不同地区矿适应的选矿方法不尽相同，上述方法不具有通用性。而且有的方法选矿成本过高或对环境造成严重的污染，而不再采用。
目前，更多研究转向用各种机械方法使矿浆中细泥和硅藻体充分分散，再利用矿浆中所含石英砂、硅藻体和细粒杂质的比量不同，进行重力选别。这是一种低成本、无污染的物理选矿方法。此法的关键工艺在于采用什么样的机械方法使细泥从硅藻体上充分分散脱离。至于让矿浆中已脱离硅藻的细泥不再重新附着，并使其在矿浆中悬浮不沉，达到进行重选分级的目的，则可用加入分散剂的方法达到。分散剂种类很多，通常使用廉价的偏硅酸钠为基料配制而成。
美国专利U.S.P.3547260和U.S.P.3752500公开过在特定原矿条件的机械磨细，加分散剂分散和用离心机或自然沉降分级重选的硅藻土选别方法。以上两个专利的共同缺点均在于分散工艺处理简单，因而专利对原矿土品质有严格要求，故只对某些含杂质量较少的、分散较为容易地矿土有效。对品位低、杂质附力强和所含砂粒很细的硅藻土矿，单纯的磨细处理达不到充分分散的要求。
本发明方法是采用螺旋运送挤碎、低浓度长时间擦洗、稀化和分石、高速细磨和高速振洗脱泥等机械处理，把含细泥杂质多且附着力强的原矿的细泥经擦、冲、振作用，使杂质从硅藻充分脱离的多段分散工艺。然后采用浅沟流动沉降粗砂，采用分隔浅池静止沉降细砂，采用分隔深池沉积精矿和溢流放走不沉泥浆的重选分级沉降法进行选别。
本发明的目的是提供一种在硅藻土矿中充分散出细泥杂质后进行重力分级选别，达到选别低、中品位硅藻土矿，且不污染环境，成本低的物理选矿方法。
现结合本发明的工艺流程图和设备原理图，详述本发明方法。
图1 为本发明的选矿工艺流程图。
图2 为螺旋运送挤碎机原理图。
图3 为擦洗机作用原理图。
图4 为擦洗机传动示意图。
图5 为稀化分石机作用原理图。
图6 为高速磨细机作用原理图。
图7 为高速振洗机作用原理图。
图8 为浅沟布置图。
图9 为分隔浅池布置图。
图10 为分隔深池布置图。
图中：1-螺旋运送挤碎机；2-擦洗机；3-稀化分石机；4-高速细磨机；5-高速振洗机；6-浅沟；7-分隔浅池；8-分隔深池；9-螺旋运送挤碎机电机-减速器组；10-螺旋轴；11-螺旋运送挤碎机筒体；12-挤出板；13-括料刀；14-螺旋运送挤碎机给水管；15-擦洗机电动机；16-擦洗机缸体；17-擦洗机带轮；18-擦洗机转轴；19-擦洗机叶片；20-擦洗机分散剂进入管；21-稀化分石机电动机；22-稀化分石机带轮；23-稀化分石机壳体；24-稀化分石机转轴；25-稀化分石机叶片；26-稀化分石机进料口；27-稀化分石机进水口；28-稀化分石机排浆口；29-排石口；30-稀化分石机分散剂进口管；31-高速细磨机电动机；32-动砂轮；33-静砂轮；34-拉回调整螺钉；35-推进调整螺纹；36-高速细磨机进料口；37-高速细磨机出料口；38-高速振洗机电动机；39-增速器；40-高速振洗机转轴；41-高速振洗机三叶式叶片；42-高速振洗机外壳；43-高速振洗机进料口；44-高速振洗机排料口；45-浅沟固定溢流挡板；46-浅沟可调挡板；47-分隔浅池进料阀门；48-分隔浅池出料阀门；49-深池进料阀门；50-深池放泥浆阀门。
本发明的工艺流程共包括送挤工序、擦洗工序、稀化分石工序、细磨工序、高速振洗工序、浅沟沉降粗砂工序、分隔浅池沉降细砂工序和分隔深池沉降精矿工序。其工艺流程为：
一定粒度的原矿和适当的水投入螺旋运送挤碎机1，进筒时和挤出时进行两次挤碎后送至串联多缸擦洗机2，进行击细和较长时间擦洗，得到第一次擦洗分散。经擦洗的原矿成一种低浓度的糕状物，经尾缸排料口推入稀化分石机3。此时向该机内加水，将矿糕均匀混合，高速旋流矿浆间的互撞和对多边形的筒边的冲击作用又使硅藻受到第二次洗涤作用。同时高速旋转稀浆中的较大的石粒受离心力作用抛向机壁，落至机底倾斜面上，存贮待排。上升浆通过排浆口，把浆送至高速细磨机4，对尚未细化的颗粒进行全部细化，此时全部矿浆均要高速通过两磨盘的狭小间隙，高速流动和擦磨作用使硅藻得到第三次擦洗。然后矿浆送至高速振洗机5进行高速冲击振动洗涤。至此经过四次的洗矿作用，即可获得分散充分的矿浆。矿浆送至浅沟内，在较长的沟中流动，依靠挡板进行分级沉降粒砂。再把矿浆分别送至分隔浅池7中进行稍长时间的静沉细砂。最后把已沉完砂的矿浆送至分隔深池8中长时间的静沉精矿。剩下的不沉物为细泥，与水一道放出后即可收集精矿。
现就上述各工序进行说明。
1.送挤工序
设备为螺旋运送挤碎机1，是一台适合于硅藻土特性的改型型螺旋运输挤出机。
由螺旋运送挤碎机电机-减速器组9带动其螺旋轴10旋转，原矿由该机筒体11上的给矿口自由落下给矿，落入部分受螺旋轴螺旋推动前进并可在进入筒体时进行一次挤碎。矿被推至出口挤出板12后，从板上的多个小孔挤出时再次受到破碎。被挤出的原矿受到板外随轴旋转的括料刀13括碎落下。水从螺旋运送挤碎机给水管14加进。
为达到工艺的要求，该机与一螺旋运输机不同点是：①采用的螺距较小，目的是控制运送原矿粒度，便于挤出和吸水破碎；②其挤出板开口的大小由原矿中所含的碎石最大直径而定，达到只挤碎矿块而不挤碎石块的目的；③在挤出板的外端设有随轴旋转的括料刀，将挤出的矿物迅速括碎落下。
使用参数：螺旋运送挤碎机输送原矿加水后浓度应控制在32%至35%之间；轴转速控制在80至100转/分之间；运送长度在2米之内时，每处理干矿0.14吨/时功率设置为一千瓦。总功率数和采用的螺旋直径由产量计算决定。
2.擦洗工序
设备是多缸型擦洗机2，该机可采用市售洗砂擦洗机，对其进口部分（接螺旋运送挤碎机）、通道尺寸、出口尺寸和叶片进行改造后使用。由于对硅藻原矿擦洗与对砂的擦洗有许多结构上和应用特点上的差异，改造工作量很大，因此根据应用特点自行设计和制造更为可靠。擦洗机缸体16数量应为偶数，从进矿起排序1、2、3、4…，分奇数缸和偶数缸。擦洗机电动机15带动该机带轮16和装有多片成螺旋状布置的叶片19的擦洗机转轴18旋转。在奇数缸内，叶片倾角与轴旋转造成矿糕向下运动，在偶数缸内叶片倾角与轴旋转造成矿糕向上运动。为加强矿糕在缸内擦洗作用，缸体壁采用多边形结构，使矿糕作多向性运动。
由送挤工序得到的含水原矿粒直接进入第一缸，在其中首先受到叶片的打击再次细化，并在叶片作用下矿糕成螺旋式向下运动。在运动中利用矿糕自身的成分，特别是利用矿中所含的多梭形的坚硬石英砂，进行对硅藻体的擦磨，使附着在硅藻体上的细泥杂质从硅藻体上脱下。矿糕下至第一缸出口时，部分矿糕从出口进入第二缸，部分则沿叶片外的筒壁向上运动，再次受叶片作用下降，往复循环擦洗。进入第二缸矿糕受倾斜叶片推力，推动向上运动，进行延时性擦洗，至出口处时部分进入第三缸，部分沿筒壁下降，再次推上往复擦洗。如此至第三缸，第四缸…，进行较长时间的擦洗作用，使绝大多数矿糕细化和细泥杂质硅藻体上擦脱。对不同类型原矿要求擦洗时间不一，需要时应设置六、八或更多的偶数擦洗缸。为保证擦下细泥不再重新粘在硅藻体上，由擦洗机分散剂进入管20加入总分散剂量的1/3至1/2。
使用参数：第一缸因肩负对矿粒击碎作用，所以动力功率消耗较大，每处理干矿0.14吨/时，功率设置为一千瓦；偶数缸推矿糕向上运动，功耗大于奇数缸，每处理干矿0.16吨/时，功率设置为一千瓦；其它奇数缸每处理干矿0.18吨/时，功率设置为一千瓦；总功率由总处理量而定。叶片直径不宜过大，以500毫米至700毫米之间为宜，过大要求叶片具有大的尺寸，否则易造成叶片的变曲；叶片外端线速取4米/秒至5米/秒之间；为使矿糕在机内有较长时间的擦洗，叶片倾角要小，可取10度左右；矿糕在机内连续擦洗时间不应低于20分钟；总体积由处理量和擦洗时间（即矿糕在机内经过时间）而定。
3.稀化分石工序
稀化工序由专门设计的搅拌式稀化分石机3完成。该机只经过一次带传动减速，转数比常规搅拌机高，以形成除稀化混合作用之外的强烈搅动和对筒边的冲击作用，达到第二次对硅藻的冲洗目的。由稀化分石机电动机21带动装在该机转轴24上的带轮22，带动转轴上的叶片25旋转，叶片平行于带轮安装。为加强矿浆在稀化分石机壳体23内的冲击作用，把壳体做成多边形，以形成多个涡流运动。壳体底边向一边倾斜，倾斜边有可开启的排石口29，使在高速离心流动而甩到边上的碎石流向排石口，定时取出。所来矿糕由稀化分石机进料口26进入，水从该机下部进水口27进入，矿浆由壳体上中部排浆口28排出。在稀化分石机中要完全加入所需要的分散剂，从该机设有的分散剂进口管30给入。
使用参数：稀化浓度以除细砂后的沉降浓度不超过10%为准，一般含硅量在60%至70%的原矿，稀化浓度取11%至12.5%之间；叶片直径应在600毫米至800毫米之间，叶片线速度应达到15米/秒至18米/秒；筒体高径比取1.2∶1，单个体积不宜过大，一般在1至1.5立方米之间，过大时在叶片设计和强度上会难以实现，单台机不够用时可采用多台；每处理干矿0.18吨/时，功率设置为一千瓦。
4.细磨工序
从稀化分石机排出的矿浆，绝大多数已成细化分散状，但仍有少量粒颗存在，因此应再加一道细磨工序。此工序除磨细原矿外，另一个作用是让矿浆高速通过磨盘狭隙，以产生再次的擦磨脱泥。同时矿浆以极大的离心力甩向磨壁，发生强烈的冲击作用，把细泥杂质再次振下或磨下。因此，此工序实际上是第三次分散的有效工序。
高速细磨机4采用对装可调间隙砂轮式磨机。由该机电动机31直接带动砂轮32，与静砂轮33配对形成相对转动磨盘。矿浆由进料口36，穿过静砂轮中进入，由排料口37排出。通过它的拉回调整螺钉34可把静砂轮拉向外，调大砂轮间隙。通过推进调整螺纹35，可调小砂轮间隙。实践证明，成粒状的硅藻土矿粒磨细并不需要把间隙调到所要求磨到细度的尺寸，只需要把间隙调到小于颗粒直径（常在1毫米至5毫米之间）0.1至0.2毫米，就能达到擦开磨细的目的。因此，磨盘间隙不宜调得过小，以免不应磨细的砂粒被磨细而增加细泥杂质。
使用参数：砂轮采用标准的200毫米直径一动一静砂轮，动砂轮转速为2800转/分；砂轮间隙一般调整到0.6至0.8毫米之间；每机功率设置为1.5千瓦；每机处理量为0.0013立方米/秒。总台数由总处理量而定。
5.高速振洗工序
此工序由小型高速振洗机5实现，是一种特殊叶轮结构的高速涡旋机。经以上工序处理矿浆中矿物已全部细化，硅藻体已得到相当充分的洗擦，对含杂质较少的原矿已基本实现分散，可进入下一道沉降分级集富工艺。但对品质较差的矿，仍可能存在分散不完全的情况，因此加一道强有力的高速振洗工序，可得到理想的效果。由高速振洗机电动机38带动增速器39加速。加速器输出转轴即为高速振洗机转轴40，其下端装有三叶式叶片41。来浆从该机外壳42的下面进料口43进入。在高速的叶片旋转下，形成来流高速上冲，叶片下迅速形成真空，产生很大的振动和冲击，作用强烈时会在机中形成气蚀。这些作用使硅藻得到强有力的振动洗刷，使细泥杂质很彻底的从硅藻身上洗下。已充分分散矿浆从机壳上部出料口44排出。该机分散效果极佳，只是在设计时难以理论定量，需进行中试定型，最好设置电动机调频变速装置现场调定最佳效果转速。机器具有高速，不宜大型化，实施例只采用了内径为250毫米，高度为350毫米的机型。由于机型小，叶片结构简单，腐蚀更换不是制约因素。
使用参数：叶片为3叶型涡旋叶片，直径为150毫米；轴转速可取3000转/分到8400转/分的范围，需实验确定；单机功率为2.2千瓦，处理量为0.0008立方米/秒。工艺需多机并列使用，并应备有备机。
6.浅沟沉粗砂工序
浅沟6是沉粗砂设备，从高速振洗工序来浆进入浅沟，一直在沟中流动，在流动中受挡板作用，对沉到挡板下的砂料关闭沉降，从而使砂粒分级沉积。浅沟一般长25米至40米，在全长中分为数段，每段从深至浅，其容量以流出矿浆满足下工序分隔浅池的1至2池容量为准。实施例中沟分为四段，第一段深150毫米，第二段深100毫米，第三段深80毫米，第四段深60毫米。第一段为沉大粒砂，挡板45不再调整，第二、三和四段挡板46随砂沉降应可调高。浅沟流量、面积决定于所需沉砂量的大小，应中试确定。所设沟数应比需要沟数多1至2条，轮流使用便于除砂。这种沉砂方法简单，沉降时间短，而且可使生产连续进行，设备量小。
7.分隔浅池沉细砂工序
细砂沉降时间稍长，本工艺设置若干分隔浅池7（深度不超过150毫米）用以沉降细砂。从浅沟流出的矿浆经分隔浅池进料阀门47进入其中一池，进行较长时间的静沉，静沉时间由细砂沉毕而定，以保证精土质量为准。沉完后矿浆由分隔浅池出料阀门48放出。在浅池中沉降时，砂粒较细需沉降一个小时左右。分隔浅池循环使用，所设个数由处理量和沉降要求时间而定。这种方法的优点是保证沉砂完全，而不会造成沉砂一次进行出现的分级混淆，同时硅藻损失较少，所用时间相对短，设备少而利用率高。
8.分隔深池沉降精土工序
本工序是选别集富的最后工序，由分隔深池8实现。硅藻体积极小，自然沉降时间长。实践证明加快硅藻沉降，不宜使沉降池过浅。小的硅藻在池中稳定下来，开始形成下降的沉流需要相当的时间，在硅藻体大小为10微米以下的矿中，这段时间几乎要4至5个小时。而这段时间对深池和浅池均是一样的，所以，在回收精矿时宜较深沉降池。但池过深操作困难，故也不宜太深，采用650毫米至750毫米左右深度较为合适。该池由深池进料阀门49进料，由其放泥浆阀门50放出未沉的细泥悬浮尾浆。沉降时间视硅藻粒度而定，一般需要24个小时左右。为形成一天的循环使用，可把深度设计为一天一个循环，其中包括给料时间和出矿时间。
本发明的一个实例是对云南省腾冲县团田硅藻土矿的精选工艺。
一种泥砂型矿源，原矿含硅藻约60%左右，粒度不大于10微米，含细石英砂约18%左右，粒度分布较大，从5微米到0.5毫米，细泥约为15%，以蒙托石为主，铝含量在13%-17%之间，铁含量在3%-5%之间。原矿多次用传统方法选别，均未达到合格要求，用本发明方法选后，选出一级品位的硅藻土精土。实施方法为：
①把原矿由螺旋运送挤碎机送入，该机螺距为100毫米，直径为200毫米，转速为100转/分，浓度调整到32%，由孔径为15毫米的挤出板孔挤出至擦洗机。
②送入350转/分，单缸0.4立方米四缸擦洗机，擦洗25分钟，同时加入0.5%的分散剂。
③把矿糕送入稀化分石机，单机容积为1.35立方米，叶片外线速为4米/秒，浓度调整到11%，再加入0.5%的分散剂。
④矿浆送入高速细磨机，转速为2840转/分，砂轮直径为200毫米。
⑤矿浆送入高速振洗机，转速为4500转/分，壳内径为250毫米，叶片直径150毫米，计算矿浆在机内时间为15秒。
⑥矿浆进入浅沟，分4段，每段容量为1立方米，连续流动给浆沉砂。
⑦矿浆进入150毫米浅池，每池容量为0.45立方米，给料、出料和静沉时间共一小时。
⑧矿浆进入深700毫米深池，每池容量为3.5立方米，静沉22小时，2小时的给矿和出精矿时间，24小时一个循环生产。
经以上工艺获得45%至52%回收率的合格精矿。