СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОРТИРОВКИ ДОБЫТОГО ИСКОПАЕМОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2013 года по МПК B07C5/34 G01N22/00 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для сортировки добытого ископаемого материала.

Настоящее изобретение относится, в частности, но не исключительно, к способу и устройству для сортировки добытого ископаемого материала для последующей обработки для извлечения полезного материала, такого как полезные металлы, из добытого ископаемого материала.

Настоящее изобретение относится также к способу и устройству для извлечения полезного материала, такого как полезные металлы, из добытого ископаемого отсортированного материала.

Добытый ископаемый материал может быть любым добытым ископаемым материалом, который содержит полезный материал, такой как полезные металлы, такой как полезные металлы в виде минералов, которые содержат оксиды или сульфиды металлов. Другими примерами полезных материалов являются соли.

Термин «добытый» материал понимается в данном случае как включающий в себя несортированный материал и несортированный материал, который был подвергнут до сортировки первичному дроблению или аналогичному уменьшению размера после добычи материала.

Конкретной областью интереса заявителя является добытый ископаемый материал в виде добытых руд, которые включают в себя минералы, такие как медный колчедан, который содержит полезные металлы, такие как медь, в сульфидных формах.

Настоящее изобретение применимо, в частности, хотя не исключительно, к сортировке добытого ископаемого материала низкого сорта.

Термин «низкий сорт» в данном случае понимают как означающий, что экономическая ценность полезного материала, такого как металл, в добытом ископаемом материале является только в самой малой степени больше, чем затраты на добычу, извлечение и транспортировку полезного материала потребителю.

В любой заданной ситуации концентрации, которые рассматриваются как «низкий» сорт, будут зависеть от экономической ценности полезного материала и добычи и других затрат на извлечение полезного материала в конкретный момент времени. Концентрация полезного материала может быть относительно высокой и все еще рассматриваться как «низкий» сорт. Это относится к случаю с железными рудами.

В случае полезного материала в виде минералов медного колчедана действительно рудами «низкого сорта» являются несортированные руды, содержащие меньше чем 1,0% вес., обычно меньше чем 0,6% вес. меди в рудах. Сортировка руд, имеющих такие низкие концентрации меди, от пустых частиц является сложной задачей с технической точки зрения, в частности, в ситуациях, когда существует необходимость отсортировать очень большие объемы руды, обычно, по меньшей мере, 10000 тонн в час, и когда пустые частицы представляют собой меньшую часть руды, чем руда, которая содержит экономично извлекаемую медь.

Термин «пустые» частицы, когда он используется для руд, содержащих медь, понимается как означающий частицы, не содержащие медь, или частицы с очень малым количеством меди, которое не может быть экономично извлечено из частиц.

Термин «пустые» частицы, когда он используется в более общем смысле в контексте полезных материалов, понимается как означающий частицы, не содержащие полезного материала, или количества полезного материала, которые не могут быть экономично извлечены из частиц.

Настоящее изобретение основано на понимании того, что воздействие на добытый ископаемый материал микроволновой энергией и нагрев частиц, содержащих минералы меди, до более высоких температур, чем пустые частицы (как следствие минералов меди), и впоследствии термический анализ частиц с использованием массовых средних температур частиц, которые были подвержены воздействию микроволновой энергии, как основы для анализа, является эффективным способом для сортировки частиц, содержащих медь, от пустых частиц. В этом контексте частицы, содержащие медь, могут быть описаны как частицы, которые более восприимчивы к микроволновой энергии, при этом пустые частицы могут быть описаны как частицы, которые менее восприимчивы к микроволновой энергии и не будут нагреваться до такой же степени, что и частицы, содержащие медь, когда они подвержены воздействию микроволновой энергии.

Настоящее изобретение основано также на понимании того, что использование массовых средних температур частиц, которые были подвержены воздействию микроволновой энергии, в качестве основы для сортировки частиц означает, что часто будут относительно малые разницы температур, например порядка 5-10°С, между частицами, содержащими медь, и пустыми частицами, в частности, когда низкосортные руды подвергаются обработке. Поэтому изменения в температуре между позицией, на которой частицы подвергают воздействию микроволновой энергии, и позицией, на которой происходит термический анализ частиц, за счет воздействия атмосферы на частицы могут иметь значительное влияние на целостность термического анализа. Следовательно, существует необходимость контроля профиля температуры между этими позициями. Этот результат изменения температуры, обусловленного воздействием атмосферы, является, в частности, релевантным при условии, что изменения температуры будут незамедлительно очевидными на поверхностях частиц и будут иметь непосредственное влияние на термический анализ, который сосредотачивают на поверхностях частиц.

В частности, настоящее изобретение основано на следующем заключении заявителя в отношении руд, содержащих медь:

(a) в результате высокой восприимчивости минералов меди к микроволновой энергии даже малые концентрации минералов меди в частицах добытого ископаемого материала могут вызвать обнаруживаемые или измеряемые, хотя и малые, повышения температуры частиц по сравнению с повышениями температуры в другом добытом ископаемом материале, который содержит пустые частицы и является менее восприимчивым к микроволновой энергии, и

(б) важно контролировать температуру частиц, когда частицы перемещаются между позицией, на которой частицы подвержены воздействию микроволновой энергии, и позицией, на которой происходит термический анализ частиц.

Согласно настоящему изобретению предложен способ сортировки добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, для разделения добытого ископаемого материала на, по меньшей мере, две категории, по меньшей мере, одна из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наиболее восприимчивые к микроволновой энергии, и, по меньшей мере, другая из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наименее восприимчивые к микроволновой энергии, причем способ содержит этапы:

(а) воздействие микроволновой энергией на частицы добытого ископаемого материала и нагрев частиц в зависимости от восприимчивости материала в частицах;

(б) термический анализ частиц с использованием температур частиц в качестве основы для анализа для указания разницы состава между частицами; и

(в) сортировка частиц на основе результатов термического анализа;

при этом способ также включает в себя контроль атмосферы, через которую частицы перемещаются между позицией, на которой частицы подвергают воздействию микроволновой энергии, и позицией, на которой частицы подвергают термическому анализу таким образом, чтобы контролировать температуру частиц.

Обычно целью температурного регулирования является минимизация тепловых потерь или, по меньшей мере, контроль тепловых потерь частиц, когда частицы перемещаются между позициями.

Регулирование температуры может включать в себя создание потока воздуха или другого применимого газа или газовой смеси в направлении перемещения частиц между позициями, чтобы действовать как поверхность раздела между частицами и окружающей атмосферой.

Поток воздуха или другого применимого газа или газовой смеси может иметь скорость, равную или близкую к скорости перемещения частиц между позициями.

Поток воздуха или другого применимого газа или газовой смеси может иметь температуру, которая совпадает с температурами частиц.

Основой термического анализа на этапе (б) может быть то, что добытый ископаемый материал содержит частицы, которые имеют более высокие уровни содержания полезного материала, такого как медь, которые будут термически по-другому реагировать, чем более пустые частицы, т.е. частицы, не содержащие концентраций полезного материала, или частицы, содержащие экономически невыгодные концентрации, будучи подвержены действию микроволновой энергии до такой степени, что различная тепловая реакция может быть использована в качестве основы для сортировки частиц.

Основой термического анализа на этапе (б) может быть то, что частицы добытого ископаемого материала, которые являются более восприимчивыми к микроволновой энергии, являются менее полезным материалом, чем остаток добытого ископаемого материала, который менее восприимчив к микроволновой энергии, до такой степени, что различная тепловая реакция может быть использована в качестве основы для сортировки частиц. Примером такой ситуации является уголь, который содержит нежелательные сульфиды металлов. Сульфиды металлов являются более восприимчивыми к микроволновой энергии, чем уголь.

Термический анализ на этапе (б) может быть осуществлен, например, с использованием известных систем термического анализа, основанных на инфракрасных детекторах, предназначенных для того, чтобы обозревать область анализа, такую как область, через которую проходят частицы добытого ископаемого материала. Эти системы термического анализа, как правило, используются в таких областях, как контроль температуры тела, проверка электрических соединений, таких как на подстанциях, мониторинг резервуаров и труб, и теперь имеют достаточную точность в обнаружении малых (т.е. <2°С) разниц температур.

В качестве примера в ситуации, в которой полезным материалом является медь, содержащая, например в сульфидном минерале в частицах руд, обычно частицы, содержащие медь, будут нагреваться, при этом пустые частицы совсем не будут нагреваться или нагреваться где-нибудь приблизительно до той же степени. Следовательно, в этой ситуации этап сортировки (в) содержит отделение более горячих частиц от более холодных частиц. В этом случае термический анализ заключается в непосредственном или опосредованном обнаружении температурных разниц между частицами. Отмечено, что могут быть ситуации, в которых пустые частицы нагреваются до более высоких температур, чем частицы, содержащие мель, поскольку частицы содержат другой восприимчивый материал.

Этап (в) термического анализа может содержать тепловую оценку частиц относительно фоновой поверхности и нагрев фоновой поверхности до температуры, которая отличается от температуры частиц, чтобы обеспечить тепловой контраст между частицами и фоновой поверхностью.

Посредством фона термический анализ будет включать в себя наблюдение частиц тепловым путем, что обязательно повлечет перемещение частиц мимо фоновой поверхности некоторого вида с помощью инфракрасной камеры или другого устройства теплового обнаружения, расположенного с возможностью обзора частиц и фоновой поверхности. Следовательно, термические изображения будут включать термические изображения фоновой поверхности.

Фоновой поверхностью может быть лента транспортера, на которой частицы транспортируются.

Согласно варианту осуществления фоновая поверхность может быть поверхностью, расположенной на линии луча обзора инфракрасного или другого устройства теплового обнаружения, расположенного на стороне, противоположной зоне свободного падения для частиц.

Этап (б) термического анализа может содержать нагрев фоновой поверхности с помощью любого применимого средства до любой применимой температуры. Соответствующая температура может быть легко определена в любой заданной ситуации, учитывая состав добытого ископаемого материала.

В любой заданной ситуации выбор длины волны или других характеристик микроволновой энергии будет произведен на основе содействия разной термической реакции частиц таким образом, что разные температуры частиц, которые указывают на разные составы, могут быть использованы в качестве основы для сортировки частиц.

Способ может содержать предоставление достаточного времени для передачи тепла, выработанного в частицах за счет воздействия микроволновой энергии на этапе (а), через частицы таким образом, что температура каждой частицы на поверхности частицы является мерой массовой средней температуры через частицу. Таким образом, по существу, по меньшей мере, все частицы, которые содержат минералы меди внутри частиц, могут быть обнаружены, потому что имеется достаточно времени для нагрева теплом, выработанным за счет контакта с микроволновой энергией, целиком каждую частицу.

Период времени, требуемый для передачи тепла, будет зависеть от ряда факторов, включающих, в качестве примера, состав частиц, размер частиц и участвующие температуры, включая разницы температур, необходимые, чтобы различить более восприимчивые и менее восприимчивые частицы, которые могут быть приравнены к полезным и неполезным материалам.

Например, в случае низкосортных руд, содержащих медь, с частицами размером порядка 15-30 мм, требуемый период времени составляет, по меньшей мере, 5 секунд, предпочтительно, по меньшей мере, 10 секунд, при этом требуемая разница температур составляет, по меньшей мере, 2°С, предпочтительно, по меньшей мере, 5-10°С, при этом для частиц больших размеров требуются обычно более длительные периоды времени и большие разницы температур.

Способ может содержать обработку отделенных частиц с этапа (в) для извлечения из частиц полезного материала.

Существуют ситуации, в которых весь добытый ископаемый материал, который отсортирован, является «полезным». В самом широком смысле способ по настоящему изобретению является эффективным для отделения добытого ископаемого материала на основе восприимчивостей компонентов ископаемого материала к микроволновой энергии. Воздействие микроволновой энергии нагревает материал в результате восприимчивости компонентов материала. Могут быть ситуации, в которых добытый ископаемый материал содержит «полезный» материал, восприимчивый к микроволновой энергии, и другой материал, не восприимчивый к микроволновой энергии, но являющийся, тем не менее, «полезным» материалом. Одним примером является уголь, содержащий упомянутые выше нежелательные сульфиды металлов. Сульфиды металлов могут быть нежелательными в контексте реализуемости угля на рынке, но могут быть полезными, тем не менее, будучи отделенными от угля.

Способ может содержать уменьшение размера отделенных частиц из этапа сортировки (в), которые содержат более высокие уровни содержания полезного материала для содействия улучшенному извлечению из частиц полезного материала.

Дополнительная обработка отделенных частиц может быть любым соответствующим этапом или этапами, включая, только в качестве примера, любую одну или несколько обработок выщелачиванием отвала, выщелачиванием окислением под давлением, и этапами плавления.

Способ может содержать дробление или другое применимое уменьшение размера добытого ископаемого материала, проводимое до этапа (а).

Одним вариантом осуществления этапа (а) является использование инерционных валков высокого давления.

Способ может также включать в себя просеивание или другое отделение тонкозернистых частиц от добытого ископаемого материала так, что тонкозернистых частиц нет в ископаемом материале, который подают на этап (а). В случае руд, содержащих медь, термин «тонкозернистые частицы» понимают как означающий частицы размером меньше 13 мм.

Обычно выполняемое распределение размеров частиц является распределением частиц, имеющих основой размер в диапазоне 13-100 мм.

Распределение размеров частиц может быть выбрано, как требуется. Одним фактором, относящимся к выбору распределения размеров частиц, может быть время, необходимое для того, чтобы температура поверхности частиц была мерой массовой средней температуры частиц. Другим релевантным фактором может быть степень, до которой можно «регулировать» характеристики микроволновой энергии (то есть частоту и т.д.) для конкретных распределений размеров частиц. Результат распределений размеров частиц, в частности нижняя граница распределений, особенно важен, когда рассматривают сортировку руды больших пропускных количеств руды.

Термин «микроволновая энергия» в данном случае понимают как означающий электромагнитное излучение, которое имеет частоты в диапазоне 0,3-300 ГГц.

Этап (а) может содержать использование импульсной или постоянной микроволновой энергии для нагрева добытого ископаемого материала.

Этап (а) может содержать вызов микрорастрескивания в частицах добытого ископаемого материала.

В некоторых ситуациях пока особенно желательно, чтобы на этапе (а) было вызвано микрорастрескивание частиц добытого ископаемого материала, в то же время предпочтительно, чтобы этап (а) не приводил к существенному разрушению частиц.

Этап (а) может включать в себя любой применимый этап или этапы для воздействия на ископаемую руду микроволновой энергией.

Одним вариантом является обеспечение свободного падения ископаемой руды в перегрузочный лоток за генератором микроволновой энергии, как это описано в международной публикации номер WO 03/102250 на имя заявителя.

Другим, хотя и не только другим, вариантом является пропуск ископаемый руды через СВЧ-резонатор на горизонтально расположенной ленте транспортера или другом соответствующем движущемся слое материала.

Движущийся слой может быть смешанным движущимся слоем с микроволновым генератором, расположенным с возможностью воздействовать на руду микроволновой энергией таким образом, как описано в международной публикации номер WO 03/102250 на имя заявителя.

Термин «движущийся смешанный слой» означает слой, который смешивает частицы руды, когда частицы перемещаются через зону или зоны воздействия микроволновой энергией, и за счет этого изменяет положения частиц относительно других частиц и относительно падающей микроволновой энергии, когда частицы перемещаются через зону или зоны.

Этап (в) сортировки частиц может быть любым применимым этапом или этапами для сортировки частиц на основе результатов термического анализа.

Например, этап (в) может содержать использование сильных струй текучей среды, такой как воздух или вода, для отклонения текущего вниз потока частиц.

Добытый ископаемый материал может присутствовать в виде руды, в которой полезный материал находится в минерализованном виде, таком как сульфид или оксид металла.

Для заявителя представляют интерес, в частности, руды, содержащие медь, в которых медь присутствует как сульфидный минерал.

Для заявителя представляют интерес также руды, содержащие молибден, в которых молибден присутствует в качестве сульфидного минерала.

Для заявителя представляют интерес также руды, содержащие никель, в которых никель присутствует в качестве сульфидного минерала.

Для заявителя представляют интерес также руды, содержащие уран.

Для заявителя представляют интерес также руды, содержащие минералы железа, в которых минералы железа имеют диспропорционально высокие уровни содержания нежелательных примесей.

Для заявителя представляют интерес также алмазосодержащие руды, которые содержат смесь алмазосодержащих минералов и минералов, не содержащих алмазов, таких как кварц.

Согласно настоящему изобретению предложено также устройство для сортировки добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, которое содержит позицию обработки микроволновой энергией для воздействия на частицы добытого ископаемого материала микроволновой энергией, позицию термического анализа для обнаружения тепловых различий между частицами с позиции обработки микроволновой энергией, которые указывают на различия в составе между частицами, которые могут быть использованы как основа для сортировки частиц, и сортировочное средство для сортировки частиц на основе термического анализа и систему для контроля атмосферы, через которую частицы перемещаются между позицией для обработки микроволновой энергией и позицией термического анализа, для контроля температуры частиц.

Система контроля температуры может содержать узел для создания потока воздуха или другого применимого газа или газовой смеси, проходящих по траектории движения частиц между позициями для обработки микроволновой энергией и позициями термического анализа, чтобы работать как поверхность контакта между частицами и окружающей атмосферой.

Поток воздуха или другого применимого газа или газовой смеси может иметь скорость, равную или близкую к скорости перемещения частиц между позициями.

Поток воздуха или другого применимого газа или газовой смеси может находиться при температуре, которая совпадает с температурами частиц.

Узел контроля температуры может содержать корпус для изоляции частиц, перемещающихся между позициями для обработки микроволновой энергией и позициями термического анализа, от атмосферы за пределами корпуса.

Узел контроля температуры может содержать средство для создания температурного профиля в корпусе для минимизации температурных потерь.

Средство контроля температуры может содержать насос для создания циркуляции воздуха в корпусе и через него через входное отверстие на расположенном выше по потоку конце корпуса к выходному отверстию на расположенном ниже по потоку конце корпуса и для возврата воздуха во входное отверстие.

Позиция термического анализа может быть размещена относительно позиции для обработки микроволновой энергией таким образом, что частицы имеют достаточное время для передачи тепла, выработанного в частицах за счет воздействия микроволновой энергией на позицию для обработки микроволновой энергией, через частицы таким образом, что температура каждой частицы на поверхности частицы является мерой массовой средней температуры через частицу.

Устройство может содержать узел, такой как лента или ленты транспортера, для транспортировки частиц добытого ископаемого материала от позиции для обработки микроволновой энергией к позиции термического анализа.

Позиция термического анализа может содержать тепловой детектор, расположенный для обзора частиц, движущихся мимо фоновой поверхности, и систему для нагрева фоновой поверхности до заданной температуры, чтобы обеспечить соответствующий тепловой контраст с частицами.

Согласно настоящему изобретению предложен также способ извлечения полезного материала, такого как полезный металл, из добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, который включает в себя сортировку добытого ископаемого материала согласно описанному выше способу, дальнейшую обработку частиц, содержащих полезный материал, и извлечение полезного материала.

Настоящее изобретение далее описано с помощью примера со ссылкой на приложенный чертеж, который представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую один вариант осуществления способа сортировки в соответствии с настоящим изобретением.

Вариант осуществления настоящего изобретения описан для способа извлечения полезного металла в виде меди из низкосортных руд, содержащих медь, в которых медь присутствует в качестве минерала меди, такого как медный колчедан. Обычно руда содержит 30-40 вес.% пустых частиц. Целью способа в данном варианте осуществления настоящего изобретения является отделение пустых частиц и частиц, содержащих медь. Частицы, содержащие медь, затем могут быть обработаны для извлечения меди из частиц. Отделение частиц, содержащих медь, перед этапами извлечения значительно увеличивает среднее качество материала, который обрабатывается на этих этапах.

Настоящее изобретение не ограничено этими рудами и медью как полезным материалом, который подлежит извлечению.

Как видно на чертеже, подаваемый материал в виде частиц 3 руды, которые были измельчены с помощью первичной дробилки (не показана) до частиц размером 10-25 см, подают с помощью транспортера 5 или другого применимого средства транспортировки к позиции 7 обработки микроволновой энергией и перемещают за генератор 9 микроволновой энергии, подвергают воздействию микроволновой энергии в виде импульсных микроволн.

Микроволновая энергия вызывает локализованный нагрев частиц в зависимости от состава частиц. В частности, частицы нагреваются в различной степени в зависимости от того, содержат частицы или не содержат минералы меди, такие как медный колчедан, которые являются восприимчивыми к микроволновой энергии. Как указано выше, заявитель обнаружил, что частицы, имеющие относительно малые концентрации меди, обычно менее чем 0,5 вес.%, нагревают до обнаруживаемой или замеряемой, хотя и малой, степени с помощью микроволновой энергии за счет высокой восприимчивости. Это существенное открытие в отношении низкосортных руд, потому что это означает, что относительно низкие концентрации меди в частицах могут создавать обнаруживаемые или замеряемые значительные повышения температуры. Однако, как указано выше, заявитель также обнаружил, что существует временной эффект в отношении, когда тепло, которое вырабатывается в частицах, становится определяемым с помощью термического анализа. Этот временной эффект является функцией того, находятся минералы меди на поверхности или внутри частиц, а также от размера частиц. В частности, заявитель обнаружил, что период времени, равный, по меньшей мере, 5 секундам, обычно равный, по меньшей мере, 5-10 секундам, для частиц вышеупомянутых размеров является необходимым для переноса тепла внутри каждой частицы таким образом, что является там по существу равномерным, то есть массовая средняя температура частицы (включая на поверхности частицы) и, следовательно, термический анализ обеспечивает точную информацию о частицах. Другими словами, поверхностные температуры частиц являются массовыми средними температурами частиц.

Основа термического анализа в данном варианте осуществления настоящего изобретения заключается в том, что частицы, которые содержат более высокие уровни содержания минералов меди, становятся горячее, чем пустые частицы.

Частицы могут быть образованы как относительно глубокий слой на ленте 5 транспортера, расположенной выше по ходу от позиции 7 обработки микроволновой энергией. Глубина слоя и скорость ленты, а также мощность генератора микроволновой энергии взаимосвязаны. Ключевое требование заключается в том, чтобы обеспечить достаточное воздействие микроволновой энергии на частицы для нагрева минералов меди в частицах до степени, которая требуется, чтобы эти частицы термически отличались от пустых частиц. Пока это случается не всегда, обычно пустые частицы содержат материал, который менее восприимчив, чем минералы меди, и существенно не нагревается, если совсем не нагревается, при воздействии микроволновой энергии. Вторичным требованием является создание достаточных изменений температуры внутри частиц, содержащих медь, чтобы вызвать микрорастрескивание частиц, не разрушая на этом этапе частицы совсем. Микрорастрескивание может быть особенно полезным при обработке частиц ниже по ходу. Например, микрорастрескивание делает возможным лучший доступ щелока выщелачивания в частицы при обработке выщелачиванием ниже по ходу, чтобы извлечь медь из частиц. В дополнение, например, микрорастрескивание делает возможным лучшее разрушение частицы на любом этапе уменьшения размера, находящемся ниже по ходу. Важным моментом является то, что микрорастрескивание имеет тенденцию происходить там, где температурный градиент внутри частиц является самым высоким на поверхности контакта между минералами меди и материалом пустой породы в частицах.

Когда руду впоследствии измельчают, как это обычно происходит в случае дальнейшей обработки, минералы меди отделяют от материала пустой породы более легко с точки зрения микротрещин на поверхностях контакта, получая, таким образом, изолированный минерал меди и частицы пустой породы. Это предпочтительное выделение является преимущественным для обработки ниже по ходу.

Частицы, которые проходят позицию 7 обработки микроволновой энергией, падают с конца ленты 5 транспортера на ленту 15 нижнего транспортера и переносятся на этой ленте через позицию 11 обнаружения с помощью инфракрасного излучения, на котором частицы обозреваются инфракрасной камерой 13 (или другим применимым устройством теплового обнаружения) и анализируются термическим путем. Как указано выше, основой анализа является массовая средняя температура частиц. Лента 15 транспортера движется с более высокой скоростью, чем лента 5 транспортера, чтобы позволить частицам рассыпаться вдоль ленты 15. Это помогает с точки зрения обработки частиц ниже по ходу. Пространство между позициями 7 и 11 выбирают, учитывая скорость ленты, чтобы обеспечить достаточное время, обычно, по меньшей мере, 5 секунд, для равномерного нагрева частиц внутри каждой частицы. Это обеспечивает то, что наружные поверхности частиц являются указанием массовых средних температур частиц.

Использование массовых средних температур частиц, которые подвержены воздействию микроволновой энергии, в качестве основы для сортировки частиц означает, что часто будут относительно малые отличия температур, например порядка 5-10°С, между частицами, содержащими медь, и пустыми частицами, в частности, когда обрабатывают низкосортные руды, и, следовательно, изменения в температуре, например, температурные потери между позицией 7 обработки микроволновой энергией и позицией 11 обнаружения инфракрасного излучения могут оказывать существенное влияние на целостность термического анализа, и поэтому существует необходимость контролировать температуру между этими позициями. В частности, желательно избежать ситуации, при которой массовая средняя температура частиц, содержащих извлекаемые количества минералов меди, падает до такой степени, что частицы не идентифицируются как полезный материал при термическом анализе. Это является конкретной задачей в данном варианте осуществления способа, который подразумевает обеспечение периода времени, по меньшей мере, 5 секунд для теплопередачи между частицами. Это также является конкретной задачей, когда частицы перемещаются вдоль определенной траектории, при этом окружающий воздух является неподвижным. Также является конкретной задачей, когда имеются существенные изменения в наружной температуре.

Учитывая вышесказанное, лента 15 транспортера по существу размещена внутри корпуса 25, чтобы изолировать перемещающиеся частицы на транспортере 15 от окружающей атмосферы, при этом температура внутри корпуса 25 контролируется для минимизации температурных потерь. Отмечено, что корпус сам по себе и температура частиц, перемещающихся через корпус, обеспечивают степень температурного контроля. Температурный контроль также включает в себя создание ламинарного потока воздуха при заданной температуре и заданной скорости потока в направлении перемещения частиц на ленте 15 конвейера. Поток воздуха минимизирует возбуждающую силу для конвективного теплопереноса от частиц к воздуху. Поток воздуха создается системой, которая содержит насос 27, заставляющий циркулировать воздух в корпусе 25 и через него через входное отверстие 29 на расположенном выше по потоку конце корпуса 25 и возвращать воздух к входному отверстию.

Преимущественно скорость потока воздуха выбирают, чтобы она была по существу такой же, как и скорость ленты 15 транспортера, при этом температуру контролируют, чтобы она была согласующейся с температурами частиц на ленте транспортера, с целью минимизировать тепловые потери в воздух.

В одном режиме работы термический анализ основан на отличии между частицами, которые находятся выше и ниже пороговой температуры. Эти частицы затем могут быть отнесены к категориям как «более горячие» и «более холодные» частицы. Температура частицы относится к количеству минералов меди в частице. Следовательно, частицы, которые имеют заданный диапазон размера частицы и нагреваются при заданных условиях, будут иметь рост температуры до температуры выше «х» градусов пороговой температуры, если частицы содержат, по меньшей мере, «у» вес.% меди. Пороговая температура может быть выбрана изначально на основе экономических факторов и отрегулирована при изменении этих факторов. Пустые частицы обычно не будут нагреваться при воздействии на них микроволновой энергией до температур выше пороговой температуры.

В этой компоновке лента 15 транспортера является фоновой поверхностью. Более конкретно, секция ленты 15 транспортера, которую видит инфракрасная камера 13, является фоновой поверхностью и становится частью тепловой картины камеры. Для обеспечения теплового контраста между фоновой поверхностью и частицами, которые видны инфракрасной камерой 13, ленту 15 транспортера нагревают с помощью соответствующего узла 21 нагрева до температуры, которая находится между «более горячими» и «более холодными» частицами. Тепловой контраст, обеспеченный нагретой лентой 15 транспортера, делает возможным четко идентифицировать более горячие и более холодные частицы. В частности, нагретая лента 15 транспортера делает возможным идентифицировать более холодные частицы на ленте транспортера.

Как только более горячие частицы идентифицированы с помощью термического анализа, они отделяются от более холодных частиц, и более горячие частицы после этого обрабатываются, чтобы извлечь из частиц медь. В зависимости от обстоятельств более холодные частицы могут быть обработаны на технологическом маршруте, отличном от технологического маршрута более горячих частиц, чтобы извлечь медь из более холодных частиц.

Частицы отделяют путем сбрасывания с конца ленты 15 транспортера и путем избирательного отклонения струями сжатого воздуха (или струями другой применяемой текучей струи, такими как струи воды), когда частицы перемещаются по траектории свободного падения с ленты 15 и посредством этого сортируются на два потока 17,19. В этой связи термический анализ идентифицирует положение каждой из частиц на ленте 15 транспортера, при этом струи воздуха активируются в заранее заданное время после того, как частица проанализирована как частица, которая подлежит отклонению.

В зависимости от конкретной ситуации пустые частицы могут быть отклонены струями воздуха или могут быть отклонены струями воздуха частицы, которые содержат медь выше пороговой концентрации.

Более горячие частицы становятся подающим потоком 17 концентрата и переносятся для обработки ниже по ходу, обычно включающей в себя механическое измельчение, флотацию для образования концентрата и затем дальнейшую обработку для извлечения из частиц меди.

Более холодные частицы могут становиться побочным продуктом потока 19 отходов и располагаться соответствующим образом. Однако так может быть не всегда. Более холодные частицы являются частицами, которые имеют более низкие концентрации минералов меди и могут быть достаточно полезными для извлечения. В этом случае более холодные частицы могут быть перенесены к соответствующему процессу извлечения, такому как выщелачивание.

Многие модификации могут быть произведены в варианте осуществления настоящего изобретения, описанном выше, не выходя за существо и объем настоящего изобретения. В качестве примера, хотя вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя термический анализ с использованием инфракрасной камеры, расположенной выше нагретых частиц руды на горизонтально расположенной ленте 15 транспортера, настоящее изобретение этим не ограничено и распространяется на другие возможные компоновки камеры и на использование других типов анализа термического формирования изображения. Одна подобная компоновка содержит обеспечение свободного падения вниз нагретых частиц и размещение инфракрасной камеры так, чтобы обозревать секцию траектории полета вниз. Эта компоновка предпочтительно включает в себя фоновую поверхность, обращенную в камеру. При работе камера видит перемещающиеся вниз частицы и фоновую поверхность. Фоновую поверхность нагревают избирательно, чтобы улучшить тепловой контраст между поверхностью и частицами.

Предложен способ сортировки добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, для разделения добытого ископаемого материала на, по меньшей мере, две категории, при этом, по меньшей мере, одна из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наиболее восприимчивые к микроволновой энергии, и, по меньшей мере, другая из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наименее восприимчивые к микроволновой энергии, причем способ содержит следующие этапы:

(а) воздействие микроволновой энергией на частицы добытого ископаемого материала и нагрев частиц в зависимости от восприимчивости материала в частицах;

(б) термический анализ частиц с использованием температур частиц в качестве основы для анализа для указания разницы состава частиц; и

(в) сортировка частиц на основе результатов термического анализа;

При этом способ также содержит контроль атмосферы, через которую перемещаются частицы между позицией, на которой частицы подвергаются воздействию микроволновой энергии, и позицией, на которой частицы подвергаются термическому анализу. Предложенное изобретение обеспечивает осуществление точной сортировки добытого ископаемого материала. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ сортировки добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, для разделения добытого ископаемого материала на, по меньшей мере, две категории, при этом, по меньшей мере, одна из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наиболее восприимчивые к микроволновой энергии, и, по меньшей мере, другая из которых содержит частицы добытого ископаемого материала, наименее восприимчивые к микроволновой энергии, причем способ содержит следующие этапы:
(а) воздействие микроволновой энергией на частицы добытого ископаемого материала и нагрев частиц в зависимости от восприимчивости материала в частицах;
(б) термический анализ частиц с использованием температур частиц в качестве основы для анализа для указания разницы состава частиц; и
(в) сортировка частиц на основе результатов термического анализа;
при этом способ также содержит контроль атмосферы, через которую перемещаются частицы между позицией, на которой частицы подвергаются воздействию микроволновой энергии, и позицией, на которой частицы подвергаются термическому анализу.

2. Способ по п.1, в котором контроль атмосферы включает в себя создание потока воздуха или другого применимого газа или газовой смеси в направлении перемещения частиц между указанными позициями для действия в качестве поверхности раздела между частицами и окружающей атмосферой.

3. Способ по п.2, в котором поток воздуха или другого применимого газа или газовой смеси имеет скорость, равную или близкую к скорости перемещения частиц между указанными позициями.

4. Способ по п.2, в котором поток воздуха или другого применимого газа или газовой смеси имеет температуру, совпадающую с температурами частиц.

5. Способ по п.1, используемый для полезного материала, являющегося медью, содержащейся, например, в качестве сульфидного минерала в частицах руд, в котором этап (а) содержит воздействие на добытые ископаемые руды микроволновой энергией и нагрев частиц, содержащих медь, до более высокой степени, чем пустых частиц.

6. Способ по п.1, в котором этап (б) содержит перемещение частиц мимо фоновой поверхности, при этом инфракрасная камера или другое устройство теплового обнаружения расположена с возможностью обзора частиц, и фоновая поверхность расположена на линии луча обзора устройства теплового обнаружения.

7. Способ по п.1 содержит выбор длины волны или других характеристик микроволновой энергии на основе содействия различной термической реакции частиц таким образом, что различные температуры частиц, которые являются указателями различных составов, используются в качестве основы для сортировки частиц на этапе (в).

8. Способ по п.1, содержащий обеспечение достаточного времени для передачи тепла, выработанного в частицах за счет воздействия микроволновой энергией через частицы таким образом, что температура каждой частицы на поверхности частицы является мерой массовой средней температуры через частицу.

9. Способ по п.8, используемый для низкосортных руд, содержащих медь, с размерами частиц порядка 15-30 мм, в котором период требуемого времени составляет, по меньшей мере, 5 секунд, предпочтительно, по меньшей мере, 10 секунд, при этом требуемая разница температур составляет обычно, по меньшей мере, 2°С, предпочтительно, по меньшей мере, 5-10°С.

10. Способ по п.1, содержащий обработку отделенных частиц из этапа (в) сортировки для извлечения из частиц полезного материала.

11. Способ по п.1, содержащий уменьшение размера отделенных частиц с этапа (в) сортировки, которые содержат более высокие уровни содержания полезного материала для содействия улучшенному извлечению из частиц полезного материала.

12. Способ по п.1, содержащий дробление или другое соответствующее уменьшение размера добытого ископаемого материала, проводимое до этапа (а).

13. Способ по п.1, содержащий просеивание или другое отделение тонкозернистых частиц от добытого ископаемого материала таким образом, что тонкозернистые частицы отсутствуют в ископаемом материале, который подают на этап (а).

14. Способ по п.1, в котором добытый ископаемый материал находится в виде руд, в которых полезный материал присутствует в минерализованном виде, таком как сульфид или оксид металла.

15. Устройство для сортировки добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, содержащее позицию обработки микроволновой энергией для воздействия на частицы добытого ископаемого материала микроволновой энергией, позицию термического анализа для обнаружения тепловых различий между частицами с позиции обработки микроволновой энергией, которые указывают на различия в составе между частицами, которые могут быть использованы как основа для сортировки частиц, сортировочное средство для сортировки частиц на основе термического анализа и систему для контроля атмосферы, через которую частицы перемещаются между позицией для обработки микроволновой энергией и позицией термического анализа для контроля температуры частиц.

16. Устройство по п.15, в котором система для контроля атмосферы содержит узел контроля атмосферы для создания потока воздуха или другого применимого газа или газовой смеси, проходящего по траектории движения частиц между позицией для обработки микроволновой энергией и позицией термического анализа для действия в качестве поверхности раздела между частицами и окружающей атмосферой.

17. Устройство по п.16, в котором узел контроля атмосферы содержит корпус для изолирования частиц, перемещающихся между позицией для обработки микроволновой энергией и позицией термического анализа, от атмосферы за пределами корпуса.

18. Устройство по п.17, в котором узел контроля атмосферы содержит средство контроля атмосферы для создания температурного профиля в корпусе для минимизации температурных потерь.

19. Устройство по п.18, в котором средство контроля атмосферы содержит насос для создания циркуляции воздуха в корпусе и через него через входное отверстие на расположенном выше по потоку конце корпуса к выходному отверстию на расположенном ниже по потоку конце корпуса и для возврата воздуха во входное отверстие.

20. Устройство по п.16, содержащее узел, такой как лента или ленты транспортера, для транспортировки частиц добытого ископаемого материала от позиции для обработки микроволновой энергией к позиции термического анализа.

21. Способ извлечения полезного материала, такого как полезный металл, из добытого ископаемого материала, такого как ископаемая руда, содержащий сортировку добытого ископаемого материала согласно способу по любому из пп.1-14, дальнейшую обработку частиц, содержащих полезный материал, и извлечение полезного материала.