CN100556551C - 用于粉碎材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在研磨机中粉碎材料的方法，其中来自于研磨机的经过研磨的材料根据粒度分级。研磨的材料经分级(4，24)后，对至少粒度大于期望预定粒度的那部分材料(9，25)在至少一个阶段中进行电磁能处理(5，26)。
Description
技术领域
本发明涉及用于粉碎材料的方法，诸如粉碎矿石，精矿或矿浆等，在该方法中对要粉碎材料的至少一部分在粉碎中采用电磁能。
背景技术
由于能在粉碎前使矿石产生断层和裂缝，所以诸如微波的高场强电磁能的能量有助于粉碎过程。基于S.Kingman等人在2003年9月29日至2003年10月3日在开普敦举办的第22届国际矿物处理大会年报上发表的《高电场强度微波能量在处理矿石和矿物方面的应用》论文，高场强电磁能诱发失效的机理是切向应力在晶界上发展。在该论文中，不同矿相的矿石在多模态和单模态微波腔中进行处理。
具有均一负载的多模态微波即使在规则几何形状的情况中也可提供加热。但是，多模态微波腔内部的负载显著影响该腔中的电场分布。这样，对多相不规则颗粒例如矿石施加多模态微波导致负载的某些部分加热很迅速，而其它部分接收到很少的辐射。从而，多模态微波的效率通常较差。
在单模态微波应用中，反射波和入射波的叠加产生在空间中限定得非常好且通常局限在较小体积中的驻波波型。精确了解电磁场构型能把介电材料布置在场强最大的位置，从而可以始终达到最大的加热率。这样，与多模态处理相比，矿石的单模态微波处理能够在较短的感应时间(0.1秒至1秒之间)内使矿石强度下降超过50％。较短的驻留时间允许很多吨材料通过微波腔。与多模态处理相比，单模态处理还提供了更均匀的质量。
单模态微波腔的最大直径受到电磁因素限制。采用915MHz频率的传统工业微波加热系统允许构建直径最大为27cm的腔以处理材料。现有单模态微波辅助粉碎应用的主要问题在于微波腔的尺寸。不均匀材料易于堵塞直径为27cm的腔体。这样，实践中在微波处理以前没有进一步机械弱化、调节和/或筛分的情况下，在粉碎或其它工艺以前紧接着初级破碎/弱化之后通过微波预处理矿石是不可行的。实践中，相当可靠的操作需要包括筛分在内的两-三级破碎。例如，专利申请WO03/083146指出了矿石在微波处理前机械状况/尺寸的必要性。除了由于附加设备导致的过大投资和运行成本以外，微波处理是整个过程的瓶颈。专利申请W003/083146的微波辅助粉碎工艺也对多相材料采取单模态微波处理作为粉碎前的预处理工艺。所描述的优选的微波处理时间不超过0.5秒。在该情况下，所描述的典型的功率密度大约为1012瓦/立方米或者更高，或者更优选地为1015至1016Wm-3。此外，专利申请WO03/083146致力于矿石的处理，且一个多相材料的例子给出为金属氧化物或硫化物和硅酸盐。
专利申请WO03/102250说明了矿石的一种单模态微波处理。该微波处理在粉碎或浸取步骤以前的初级破碎机之后进行，且全部矿石经过处理。该WO参考文献致力于矿石的处理。
发明内容
本发明的目的是消除现有技术的某些缺点，并通过在研磨流程的至少一个阶段中用电磁能例如微波处理至少一部分材料，而实现更有效的材料诸如矿石、精矿或矿浆的粉碎方法。本发明的必要特征在后面所附的权利要求中列出。
在本发明的方法中要进行处理的材料首先在有研磨介质的研磨机中研磨。然后，为了将颗粒分级成具有不同粒度的类别，将研磨后的的颗粒送入分级装置中。分级装置可以例如是旋风分离器，筛子等，其用于根据粒度将材料分级。从分级装置出来的粗大颗粒根据本发明被送至一个腔室中，在该腔室中用电磁能例如微波对粗大颗粒进行辐射，其中所述粗大颗粒的粒度大于颗粒进一步处理所期望的预定粒度。如果在第一次处理后粒度仍然大于期望的粒度，则采用电磁能的处理可以对这些颗粒重复一次或多次。在采用电磁能的期望处理后，这些颗粒被返回以在研磨机中粉碎。该研磨机可以是进行预研磨的相同研磨机，或者该研磨机可以是与预研磨分开的研磨机。
在本发明的一个优选实施例中，用于研磨后颗粒的分级装置是旋风分离器，其中要采用电磁能处理的粗大颗粒通过连接至旋风分离器下部的管道作为底流去除。然后粗大颗粒有利地是被传递至腔室的顶部，该腔室设有或连接至至少一个电磁能量源。要被辐射的粗大颗粒在大致垂直的方向中流过该腔室，使得经过辐射的颗粒从腔室的下部移出腔室。但是，介于垂直和水平之间的任何流动方向，甚至是大致水平的方向，对于要根据本发明由电磁能处理的材料都是可行的。然后，经过辐射的颗粒被送入研磨机中以进一步粉碎。在研磨后，颗粒进一步分级，且如果仍然有粒度大于期望粒度的颗粒，这些颗粒被引导返回，以采用诸如微波的电磁能进行辐射处理。如果需要，采用电磁能的处理可以重复两次或更多次。
根据本发明，通过用诸如微波的电磁能辐射来处理颗粒是通过采用单模态、多模态或脉冲模态的辐射进行。辐射由至少一个辐射源引起。在一个辐射源的情况中，该辐射源将采用单模态、多模态或脉冲模态的辐射。如果采用两个或更多个辐射源，则辐射源彼此排列成使得两个辐射源之间的间距优选地大致相等。辐射源可以布置成采用不同模式的辐射进行工作。
本发明中使用的电磁能优选频率为433MHz，896MHz，915MHz，或2.5GHz，在这些情况下使用微波。在电磁能影响下的操作时间处于0.01秒至1.0秒之间，优选地处于0.05和0.5秒之间。用于不同材料的能量密度处于107至109W/m3之间，优选地处于6×107至8×108W/m3之间。
在本发明的方法中，处理的材料可以是氧化物、硫化物或混合矿石或精矿。除了矿石或精矿以外，材料也可以是含水量达35％的矿浆。
当根据本发明仅处理在预研磨中没有粉碎成期望粒度的那部分材料时，现有技术中具有尺度限制的装置可以附连到分级装置上。由电磁处理造成的附加能量将仅施加到最硬的部分，因为这些在预研磨中没有粉碎的颗粒比那些在预研磨中磨碎的颗粒硬。通过以矿石中最硬的组分为目标，附加能量将最好地降低矿石的表观硬度，允许更有效地粉碎，并以较低总能耗在目标粉碎水平上提高装置生产能力。新方法还留有更多的选择，以在施加外部矿物目标能量/比能量以前选择破碎和初级粉碎，以提高粉碎效率。
附图说明
本发明在附图中更详细地说明，其中
图1作为示意流程图，表示了本发明的一个优选实施例，而
图2作为示意流程图，表示了本发明的另一个优选实施例。
具体实施方式
根据图1，要粉碎的硫化物矿石1与水混合并被送入研磨机2中进行湿磨粉碎。经过研磨的材料从研磨机2排入到料仓3中，然后被送入旋风分离器4进行分级。作为旋风分离器4下部的底流9从旋风分离器4流出的那部分材料被送至腔室5中，以采用电磁能进行处理。腔室5设有至少一个微波源6，频率为2.45GHz。腔室5为管形，且腔室5的壁设有孔，来自于微波源6的微波辐射通过该孔聚焦到腔室5的内部。传递通过腔室5内部的材料大致垂直地从腔室5上部流至腔室5下部。对腔室5测量，使得处于微波辐射影响下的材料延迟时间为0.1秒。
流出腔室5的材料接着被送入次级研磨机7中，材料在其中粉碎，并在研磨后传递通过料仓3以进一步处理或单独地传递至进一步的处理。如果需要，可以在腔室5和次级研磨机7之间布置另一个分级装置8，例如筛子，使得第二分级装置4的溢流10返回腔室5的进料流，以进行一次新的根据本发明的微波辐射处理。
在图2中，要处理的材料21被送入研磨机22中，从研磨机22出来的经过粉碎的材料排入料仓23。材料从料仓23被传递至旋风分离器24中进行分级。作为旋风分离器24底流25的颗粒流被进一步传递至具有频率为915MHz的微波源的腔室26中。该腔室26为管形，且腔室26的壁由可透过微波辐射的材料制成，从而微波透过腔室26的壁辐射。用微波辐射处理后的颗粒流27与未粉碎的材料21一起被送入相同的研磨机22中。从而初级材料21和由微波辐射过的材料27在同一初级研磨机22中进行粉碎。
例子
本发明的方法曾用在泥浆形式的硫化物矿石的实验工作中，其中使根据本发明在微波影响下进行0.1秒时间材料预处理的硫化物矿石的总能量和未经过此材料预处理的硫化物矿石的总能量保持相同。用于粉碎的总能量在两种情况中均为44kWh/t。
作为实验工作的结果，当比较相同破碎程度的实验材料时，经过预处理的材料的能量密度是6×108W/m3，而未经过预处理的材料的能量密度处于109至1014W/m3之间。从而使用本发明的方法实现了粉碎能量密度降低了至少50％。
Claims (11)
1、用于在研磨机中粉碎材料的方法，其中，来自于研磨机的经过研磨的材料根据粒度分级，其特征在于研磨的材料经分级(4，24)后，对至少粒度大于期望预定粒度的那部分材料(9，25)在材料粉碎的至少一个阶段中进行电磁能处理(5，26)，电磁能作用时间为0.01～1.0秒。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于进行电磁能处理(5，26)的材料为含湿量达35％的矿浆。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于电磁能为微波。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于电磁能的频率为433MHz或896MHz或915MHz或2.5GHz。
5、根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于电磁能以单模态提供。
6、根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于电磁能以多模态提供。
7、根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于电磁能以脉冲模态提供。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于电磁能的作用时间处于0.05秒和0.5秒之间。
9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述材料为矿石。
10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述材料为精矿。
11、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述材料为矿浆。
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