本发明涉及含硅酸锌的矿物的选矿方法，特别是用单一的操作或 传统矿物处理步骤进行的硅锌矿和异极矿选矿，所述传统步骤中的一 些包括以下步骤：制成有不同矿物学和含量组成的料堆、破碎、筛 分、储存、密相选矿(dense separation)、洗涤、均匀化、磁选、 研磨、分级、碾压(rubbing)、调节、浮选、浓缩、过滤、煅烧、 储存和废料堆集。

本发明涉及在湿法冶金加工即用湿法冶金法处理矿物的选矿以 前，硅酸锌矿物特别是硅锌矿和/或异极矿的选矿/煅烧方法。

硅锌矿为硅酸锌Zn2SiO4，它有时还含有锰，发现呈棱形晶体或颗 粒物形式，常常为浅黄绿色，有时为白色、褐色或红色。研究己发现 硅锌矿为其他次生矿：菱锌矿和异极矿变质作用生成的矿石。异极矿 (smithsonite)也称为异极矿(calamine)。发现异极矿(一种水 合的碱性硅酸锌Zn4Si2O7(OH)2H2O)呈白色硅酸盐形式，它为最重要的 锌矿之一。另一方面，菱锌矿是一种由改性的闪锌矿ZnS(已知在自 然界中呈碳酸锌(ZnCO3)形式)生成的一种矿物。

锌矿石的选矿方法是大家熟悉的。这样的方法之一称为“密相 法”，它选矿到含锌20％的硅锌矿；而另一方法称为“汽化法”，它 将异极矿转化成氧化物，由含锌12％出发转化成含锌约50％的华尔兹 (waelz)氧化物(由于使用该法华尔兹回转窑)。就产量、颗粒特性 和回收率来说，密相法都受到限制，它只能处理高含量的硅锌矿。关 于华尔兹回转窑，除了产量限制外，还因为它只能处理异极矿，所以 它是高费用的，尽管它的产量增加。

本申请人已开发了一种硅酸锌矿物的选矿/煅烧方法，它具有单 一的、独特的、新颖的特性，它使选矿稳定，而不管要处理什么矿 石，采用该方法可单独处理或是混合处理所述两种矿石，都可达到更 高的产量和效率-浮选大于85％-有较低的最终选矿费用。视处理的 硅锌矿含量而定，锌大于20％时，密相法可用作浮选法的补充。除了 结合浮选外，所述的方法还需要煅烧，以便除去在湿法冶金中生成泡 沫的浮选剂和有机材料，它造成产量和阴极的效率损失。

本申请人已开发一种硅酸锌矿物的选矿/煅烧方法，它的特征在 于包括在所附的方框图(图1、2、3和4)中所示的以下步骤：

(a)破碎(1)(2)：破碎使矿石块直径从约560mm减小到38mm(异 极矿)和从约560mm减小到15mm(硅锌矿)；或者，矿石可先通过粗筛 (scalp)。

(b)筛分(3)(7)(9)：在有破碎(crushing)的开式和闭式回路 中，优选使要处理的矿石的直径100％研磨到小于约60至约15mm。

(c)储存(4)(5)和密相选矿，任选：使用旋转鼓和筛。

(d)洗涤(6)：传统洗涤，将转鼓得到下部物流送至螺旋分级器 (10)，以及在这里得到的块状物与筛(3)(7)(9)收集的材料一起去研 磨(13)和分级(14)，细粉去脱泥(deslurry)(15)，或者进行均匀 化和磁选。

(e)研磨(13)：制得约80-100％小于210μm的颗粒材料，可将 它送去碾压或浮选，或可进行脱泥，而来自水力旋流器的块状物送去 浮选，而细粉送入槽中；或者，筛分块状物(7)可送去筛分(9)，以便进 一步破碎(8)和新的分级。

(f)脱泥：第一级脱泥(15)、第二级脱泥(16)、第三级脱泥 (17)、第四级脱泥(18)。

(g)碾压(如果需要)：对于矿浆，使用在约1500rpm下操作的 设备，操作30至约60min，50-75％(重量)固体的矿浆。

(h)调节和加添加剂(19)(20)：在浮选前矿石矿浆中加添加 剂，首先是pH值改进剂、活化剂，然后是收集剂、起泡剂以及或者 分散剂等。

(i)浮选(21)(22)(23)(24)(25)：另一方面，矿浆可在浮选以 前、过程中或以后进行一次或多次磁选，它可在传统的或塔式浮选槽 (column cell)上进行，包括一个或多个粗选(rougher)段 (21)、两个或两个以上扫选(scavenger)段(22)(23)以及一个或多 个精选(cleaner)段(24)和精选扫选(25)。

(j)浓缩(thickening)(27)：将不同矿石得到的精选矿合并 成最后的精选矿。将它泵入一个或多个浓缩器(27)，在那里加入一种 或多种絮凝剂，其数量可为约15-50g/t干精选矿。

(k)过滤(28)：浓缩器的下部物流(27)被过滤，而浓缩(29)以 后，其上部物流形成下部物流，过滤，而上部物流在细粉精选槽中沉 降。将滤饼送煅烧(31)。

(1)煅烧(31)：将湿滤饼以约500-750t/天湿饼的速率送入煅烧 炉，加热段的内部温度为约500-1000℃。

(m)储存。

正如附图1和2所示，用腭式破碎机、旋转破碎机、辊式压碎 机、锤式破碎机或其他类型破碎机进行破碎(1)(2)(8)，使1m矿石块 减小到约6.5mm。腭式破碎机、旋转破碎机、辊式压碎机、锤式破碎 机或其他类型破碎机优选用于矿石块减小到所需直径，例如由约 560mm减小到38mm(异极矿)和由约560mm减小到15mm(硅锌矿)。为 了减轻破碎机的操作，在破碎机以前可安装振动栅或固定栅作为粗 筛，用于低于所需尺寸的材料。使用有方形、圆形、长方形或椭圆形 开孔的振动筛或弯曲水平筛进行筛分(3)(7)(9)；约3-0.25英寸开孔 的方形筛是优选的。在开式或闭式回路中被破碎(1)(2)(8)和筛分 (3)(7)(9)的材料送去研磨(13)，使100％小于约38mm(异极矿)和小 于约18mm(硅锌矿)。随后，将破碎的异极矿矿石(图1)在旋转鼓(6) 和2mm筛网的传统筛(7)中洗涤，从洗涤器转鼓得到的下部物流靠 重力排放到螺旋分级器(10)，上部物流与筛分(7)收集的材料一起送 入研磨料斗(12)并研磨(13)；将2mm筛网得到的下部物流泵入洗涤器 进料。将螺旋分级器得到的细粉送至第二级脱泥(16)，将得到的块状 物送至第三级脱泥(17)，将第三级脱泥得到的块状物送至第四级脱泥 (18)。由第三级脱泥得到的细粉可与第四级脱泥(18)的细粉一起循环 或倒到淀渣槽中，以便后者再利用。异极矿矿石的脱泥可按两段或两 段以上进行，以便除去对浮选有害的细粉；可使用6”-1”水力旋流器 (hydroclone)，d50为5至约0.5μm(与矿石有关)，或可使用微孔 筛网。

同样，视矿石而定，硅锌矿通过这一相同的洗涤过程(6)和脱 泥，以便除去对浮选有害的细粉。将硅锌矿矿石(图2)在两层18mm 和2mm筛上进行湿分级，用18mm筛(9)干封闭的第三级破碎机(8)将 大于18mm的块再破碎；2mm下部物流细粉靠重力排放到螺旋分级器 (10)中，其下部物流通过带式输送器与从筛(9)得到的小于18mm的颗 粒物一起送至料堆；将上部物流泵送入第二级异极矿脱泥(16)。通常 仅进行洗涤，其细粉在第二级脱泥(16)处与异极矿的细粉结合。如果 需要，这些细粉通过研磨(13)和/或碾压(任选)，视矿石表面的 外观而定。值得注意的是，如果细粉不存在，那么可不使用洗涤管线 部分，而将矿石直接输送到干筛(7)，使用相同的再破碎机(8)筛 网平台(9)。此外，视矿石而定，可使用12-25mm网的(金属)线 筛网或塑料筛网。

为了研磨(13)矿石，在闭式或开式回路中，可使用干或湿自生 的、半自生的、或旋转的、棒和/或球、辊、振动的、塔式或立式 的、或摆式的磨，带有螺旋分级器或水力旋流器(14)，或振动筛 网，在闭式回路中带水力旋流器的旋转球磨(13)的使用是优选的。 对于硅锌矿和异极矿来说，研磨得到的材料的颗粒度为约90％小于 210μm。对于硅锌矿(图2)，研磨的产物常常直接送去碾压(任 选)或浮选(21)；对于异极矿(图1)，这一产物与水力旋流器 (14)得到的块状物脱泥，并送浮选(21)；将细粉送至槽。随后， 视粘土膜和/或氧化铁和/或其他材料在硅锌矿或异极矿表面是否存在 而定，具有约50至75％(重量)矿浆固体的矿浆用约1500rpm下操 作的碾压设备进行碾压30至约60min。对于硅锌矿和异极矿来说， 视矿石而定，如果需要可用单槽浮选机对研磨水力旋流器下部物流 (14)进行浮选操作，该浮选机用压缩空气或搅拌设备进行搅拌；在这 种情况下，试剂是相同的，将这一浮选得到的浓缩物泵送入浮选回 路，而废料循环到研磨(13)，以便生成循环料。

异极矿矿石的脱泥以2-4个段进行，除去对浮选有害的细粉；视 矿石而定，用12”-1”水力旋流器进行，d50为5至约0.5μm，或者使 用微孔筛网；4个脱泥操作的使用是优选的，对于第一段(15)、第二 段(16)、第三段(17)和第四段(18)脱泥来说，水力旋流器的直经分别 为5”或6”、4”或5”、1”或2”以及1”或2”。

同样，视硅锌矿矿石的来源而定，正如上述硅锌矿矿石先在第三 级破碎处经脱泥或洗涤(6)，以便用类似于异极矿情形的设备除去 100％小于约0.5μm的细粉。如果需要，进行密相浓缩，采用由硅铁 或磁铁矿浆液或致密液体混合物组成的中间介质，以形成硅锌矿或异 极矿颗粒物和脉石颗粒物之间的中间密度；硅铁浆液的使用是优选 的。

同样，如果需要，在浮选以前、过程中或以后，用湿法或干法 低、中或高强度磁场分选机和随抗磁矿石数量的可变的梯度将浆液进 行一段或多段磁选；湿法低强度分选机的使用是优选的。

在浮选以前，硅锌矿和异极矿矿石加入各种试剂，并视矿石而 定，在传统的搅拌罐(19)(20)中放置1-60min。以纯的硫化钠、硫化 钾、硫化钡或硫化铵或混有或没有苛性钠和/或碳酸钠的混合物形式 用作这样的pH值改进剂和活化剂；硫化物的耗量为约1500至约 4000g/t干矿石(硅锌矿)和约2500至约5000g/t干矿石(异极矿)， 其中优选消耗2000-3000g/t(硅锌矿)和3000-4500g/t(异极矿)；更 优选的是，2200-2700g/t(硅锌矿)和3400-4100g/t(异极矿)。

优选的是，碳酸钠的耗量为约800至约1500g/t硅锌矿干矿石和 约1200至约2000g/t异极矿干矿石。浆液的pH值随矿石变化，对于 硅锌矿和异极矿可为约10至12.5。

随后，视矿石而定，矿浆加入不同比例的一种或多种可为伯胺或 仲胺或其混合物的收集剂，其数量可为180-350g/t硅锌矿干矿石和 300-500g/t异极矿干矿石。随后，矿浆加入一种或多种起泡剂，它 们可为脂肪醇、优选甲基异丁基甲醇或类似物，其耗量为20-60g/t 硅锌矿或异极矿干矿石，30-50g/t硅锌矿或异极矿干矿石是优选 的。

因为异极矿浆液由细颗粒物组成，所以它加入一种或多种分散 剂，例如六偏磷酸钠或类似物，其数量为约150至约400g/t干矿 石；200-350g/t干矿石是优选的。

异极矿的浮选在传统的浮选槽或塔式浮选槽(column cell)上 进行，它包括一个粗选段(21)、两个扫选段(22)(23)和一个精选段 (24)组成。扫选浓缩物从第二扫选段循环到第一扫选段，然后到粗 选段。最后扫选得到的废料构成异极矿废料，将它送到槽中。将粗选 浓缩物送至精选槽，其废料循环到粗选进料。精选浓缩物构成异极矿 精矿。硅锌矿的浮选由两个回路组成，一个用于破碎(粗选(21)和扫 选(22))，另一个用于精选(选矿(24)和精选扫选(25))。选矿废料循 环到粗选进料中。扫选浓缩物循环到粗选进料中。精选精矿形成硅锌 矿精矿。硅锌矿浮选控制板装有PLC电子系统，用来监测两个硅锌矿 回路的浮选槽操作。

将硅锌矿和异极矿精矿都放在罐(26)中，得到可泵送到一个或多 个浓缩器(27)的最后精矿，其中加入一种或多种絮凝剂，例如它们可 为聚丙烯酰胺或类似物，其数量为约15-50g/t干精矿；浓缩器下部物 流(27)通过压滤型旋转真空鼓过滤器、盘式过滤器、台式过滤器进行 过滤(28)，旋转鼓过滤器是优选的。上部物流靠重力排放到浓缩器 (29)，可加入来自煅烧炉料堆的过滤介质洗涤水和无粉末浆液(参考 附图3)；将浓缩器下部物流(29)泵入精矿混合罐(26)，而将上部 物流循环到硅锌矿调节器(20)出口和/或在细粉槽(盆)上沉降， 以便以后再利用。过滤(28)形成两个产物：经过滤的物料，将它送 去浓缩(29)，以及送去煅烧(31)的滤饼。

正如附图3所示，煅烧过程(31)由旋转炉(31)、风扇(35) 和用于回收废气细粉的静电过滤器(32)、烟囱(33)、旋风分选机 (35)、套管过滤器(36)、冷却器(37)、破碎机(38)、BPF油 加热器组件(34)、BPF油储存/供给系统、燃烧火炬系统、蒸汽发 生系统组成。将湿滤饼(含12-16％水)以500-850t/天湿滤饼的速 率送到旋转炉(31)，加热段的内部温度为500-1200℃。燃烧后，有 机物和水在炉的另一端被吸收，通过用于回收细粉的静电过滤器到烟 囱。在放置火炬的炉另一端(31)生产的煅烧精矿靠重力排放到冷却 器(37)，并加入水使温度从约600℃下降到约80℃，然后或者到破 碎机。为了提高煅烧质量，炉排放段鼓入空气，然后用旋风分离 (35)，在那里生成两个产物：作为最后产品沉降的块状物以及与空 气一起送入套管过滤器(36)的细粉。套管过滤器的产物与来自旋风 分选机的块状物通过旋转阀合并；清洁空气用过滤器组赶走。大部分 生成的精矿通过冷却器排放到破碎机，它可为辊式压碎机、腭式破碎 机或锤式破碎机；为了减少煅烧材料中的任何条状物，锤式破碎机是 优选的。由破碎机排放的煅烧材料用料罐卷扬机送到储料库，在那里 用较低的排料重装和带式输送系统装入卡车。经煅烧精矿的湿度为约 3至7％，在整个过程的最终产物处得到。BPF型2A油用于煅烧炉， 也可使用直到7A油。视地方条件而定，也可使用可得到的其他燃 料：木炭或煤、硬质焦炭等。为了2A油的储存和使用，还提供蒸汽 发生系统，及BPF油锅炉，以便控制粘度和约65℃的温度，以及储 存维护和泵入日常储罐。随后，用电阻加热将油加热到150℃并泵压 到18kgf/cm2压力。通过设定火炬将这一温度和压力自动维持。经加 热和加压的油在火炬上与9-11kgf/cm2压力的雾化蒸汽和用主空气调 节的火焰组合物混合，所述空气分成两个入口流，即径向空气和轴向 空气。提供自动控制用于控制炉的冷热相互依赖段，所述段与烟雾室 和电过滤器出口的温度相连系，以便使电过滤器入口的温度尽可能 高。为了升高或降低风扇入口的负压(depression)，在风扇前安装 宽范围栅阀。沿炉回路装有外围操作设备，例如自动清除器、温度、 压力和其他控制。用电过滤器入口的自动控制来监测主CO和O2，它 装有安全门，以检测CO积累在安全水平。在电过滤器前，装有燃烧 气体冷却塔，如果希望提高温度，可走旁路。炉的控制板装有PLC， 以便自动控制每一操作。炉的转速通常可为0-5.0rpm，1.0rpm是最 常用的。除了主马达外，还可装有辅助柴油马达，以便保证能源供 应。

按硅酸锌精矿计，最终产物的最终水含量为约3-7％(质量)，而锌 含量为约42-47％(质量)。

以下为说明本发明的实施例，不应将它们作为对本发明的限制。

实施例1

将硅锌矿矿石以120t/h的速率送至第一级破碎机，然后送至用 2”振动筛网封闭的第二级破碎机，收集100％小于这一尺寸的矿 石，然后再送入洗涤器，加入水，然后在洗涤器出口过筛，除去已泵 送到第二级异极矿脱泥的细粉。来自洗涤器的块状物在带15mm振动 筛网的封闭回路中再次干破碎，在均质料堆上倾卸均匀化。随后，再 将它以80t/h的速率装载等分送入两个用水力旋流器操作的研磨回 路，生产95％小于65泰勒目的矿浆。在产物中固体占32％(重量)。随 后，将矿浆调节，然后将pH值活化剂和调节剂加到两个相同的浮选 线路中，其比例为1520g/t以及196g/t收集剂，所述的回路在上文 中描述，再加入另外的试剂：940g/t硫化物、40g/t起泡剂和90g/t 收集剂。含有43.5％锌的最终精矿与异极矿精矿一起送去过滤。

将异极矿矿石以120t/h的速率送至第一级破碎机，然后送至用 1”振动筛网封闭的第二级破碎机，堆集100％小于这一尺寸的矿 石，然后再以37.4t/h的速率送入洗涤器，加入水，然后在洗涤器出 口过筛，送入螺旋分级器并进行脱泥操作，正如上文所述。将来自洗 涤器(13.8t/h)和螺旋分级器(11.3t/h)的块状物送入用水力旋流器 封闭的研磨回路，使100％减小到小于65泰勒目。将螺旋分级器的细 粉(12.3t/h)和硅锌矿浆液矿泥(3t/h)送至压力为2-2.5kgf/cm2的第 二级脱泥的5”水力旋流器，将其下部物流(11.4t/h)送入调节罐，而 上部物流靠重力送至回收槽，以便在第三级和第四级脱泥操作中进一 步加工。将研磨水力旋流器上部物流(12.6t/h)在2-2.5kgf/cm2压力 下泵入第一级脱泥水力旋流器，将其上部物流送至第二级脱泥 (25.1t/h)，而其上部物流(18.3t/h)与来自第二级脱泥的产物合 并，然后将两者最后调节并加入试剂，其中277g/t分散剂、2000g/t 活化剂、150g/t收集剂和40g/t起泡剂。浮选回路如上文所述，不 同的是在这一实施例中，不使用粗选浓缩物的精选，它独自有38％ 锌。就进料锌来说，硅锌矿浮选的锌回收率为81％，而异极矿的锌回 收率为72％。随后，将两种精矿混合并过滤，得到的锌含量为42％， 产率为22.8t/h以及滤饼的水含量为15％。随后，将这一精矿与过滤 室储存的精矿一起煅烧，得到煅烧的精矿，其锌含量为44.5％，最终 的回收率为78％，水含量为5％。将这一精矿送去冶金，以便生产金属 锌。

实施例2

附图4说明简化的异极矿和/或硅锌矿选矿装置的操作。

首先，将异极矿和硅锌矿选矿装置分开。对于异极矿和硅锌矿来 说，示出破碎、洗涤、研磨和浮选段中的单一操作。由异极矿和硅锌 矿得到的浮选废料被收集并送至废料槽或沉降池，以便矿泥循环。异 极矿和硅锌矿浮选步骤的精矿在硅锌矿浮选步骤后的最后均质罐中合 并，然后将生成的混合物送至共用的过滤和煅烧段。