CN101068939A - 矿物的微波处理 - Google Patents

Abstract

本发明公开使用微波能处理矿物的方法和组件。该方法包括于脉冲的高能微波能下辐照矿物颗粒的移动床，优选混合移动床，以便至少大体上所有的颗粒都在微波能下接受至少一些辐照。

Description

矿物的微波处理

本发明涉及矿物的微波处理。

本发明一般涉及使用脉冲的高能量微波能以使矿物发生物理和化学变化。

术语“微波能”在本发明中应理解是指具有0.3-300GHz范围内频率的电磁辐射。

术语“高能”在本发明中应理解是指其值基本高于通常家用微波范围，即大体上高于1kW的能量。

本发明基于以下认识：通过使粒状矿物的移动床，优选移动混合床经过高能微波的脉冲束的辐照区而实施矿物有用和有效的处理，以致使所有的矿物颗粒至少一次经微波能辐照。尤其是，申请人已认识到矿物颗粒的移动床，优选移动混合床的使用，使其有可能完成所有颗粒的必要的辐照，并认识到装置的设计可比现有技术的提案简单得多，如自由落体颗粒以单一通道经过辐照区经微波能辐照。

根据本发明提供一种使用微波能处理矿物的方法，该法包括将矿物颗粒的移动床于脉冲的高能量微波能下进行辐照，致使至少大体上所有的颗粒都能接受至少一些微波能的辐照。

如上所述，在装置内使用颗粒的移动床可以简化处理装置的设计。

另外，移动床的优点在于它允许处理范围宽得多的颗粒大小，包括较大的颗粒。尤其是，移动床能克服在处理细小物质如滑石或难以制备均匀尺寸的物质以加入一个或多个微波辐照区时所遇到的难点。

优选的是，移动床是移动混合床。

术语“移动混合床”应理解是指当颗粒移动通过一个或多个微波辐照区时混合颗粒的床，并由此当颗粒移动通过一个或多个区时相对于其它颗粒和微波能改变了颗粒的位置。

术语“大体所有的颗粒”应理解指的是颗粒的80％重量。

优选的是，所述方法包括将矿物颗粒的移动床经脉冲的高能量微波能辐照，以使至少85％的粒料，更好的是至少90％的颗粒在微波能下接受至少一些辐照。

优选的是，微波能的能量至少为20kW。

更为优选的是，微波能的能量至少为50kW。

优选的是，微波能的脉冲的持续时间低于1秒钟。

更为优选的是，脉冲持续时间低于0.1秒钟。

脉冲持续时间可低于0.01秒钟。

使用脉冲的微波能使方法的能量要求减至最低值并且将矿物颗粒的热循环增至最大值。

优选的是，所述方法包括控制能量和/或微波能的脉冲的持续时间以便保证各个颗粒不过分的辐照，导致颗粒和/或装置的不希望有的加热。

不合乎要求的加热可以包括，例如，不合乎要求的颗粒的烧结/熔化和/或装置的热损坏。

优选的是，在微波能的连续脉冲之间的时间周期为10-20倍的脉冲时间周期。

如上所述，本发明不限制于操作细小的颗粒并且，通过实施例，可处理大部分粒度在5-15cm的范围内的颗粒。

按照本发明，提供一种使用微波能处理矿物的组件，其包括：

(a)脉冲的高能量微波能源；和

(b)一种装置，其用于移动矿物颗粒的床，优选混合床经过微波源的一个或多个辐照区，以便在使用时，至少大体上所有的颗粒接受至少在微波能下的一些辐照。

移动床装置可以是任何合适类型的装置。

作为实施例，移动床装置可以是流化床装置。

流化床装置可以是循环的或非循环流化床装置。

借助于另外的实施例，移动床装置可以是任意的装置，它包括螺杆或其它合适的加料装置，其以可控的向前移动速度从入口向出口端移动颗粒。

螺杆加料装置的一个实施例，包括一端装有入口而在另一端装有出口的圆柱形壳体并且螺杆加料装置位于壳体中以围绕螺杆轴旋转移动，以输送颗粒经壳体从入口至出口。

优选至少壳体的一部分是由微波能可透过的物质制成的。

另外优选的是位于壳体中的螺杆加料器部分是由微波能可穿透的物质制成。

螺杆加料器装置使其有可能有效地控制矿物在微波能下的辐照，更特殊的是，保证矿物均匀的处理。

控制可通过调节螺杆加料器的一个或多个旋转速度，脉冲微波能的能量，脉冲的持续时间，脉冲之间的时间周期，以及壳体中矿物的装填密度而进行实施。

移动床装置可以是使脉冲高能量微波能直接辐照颗粒的移动床，但不包括壳体，如上述用于螺杆加料器装置的圆柱形壳体。在这样的情况下，优选把移动床装置设计成可避免灰尘回流进入微波源。

移动床装置可以是垂直的，水平的或当对使用下降速度以控制辐照无特殊需要时的成一定角度的，如公开于加拿大专利申请2227383的以GoldenWave Resources Inc的名义的现有技术装置中的情况。

按照本发明脉冲高能量微波能的处理方法适合用于范围很宽的用途中，其中理想的是改善和/或简化矿物的后续处理。

后续的处理包括，作为实施例，从矿物回收有价值的组分。

因此，本发明提供一种由矿物回收有价值的组分，如金属的方法，该方法包括的步骤有：

(a)按照上述处理方法处理矿物和产生处理的矿物；和

(b)加工处理的矿物和从处理矿物中回收一种或多种有价值的组分。

按照本发明的一个，但不是唯一的实施例，使用其能改善和/或简化后续的处理矿物的脉冲高能量微波能方法，能引起矿物中物理和化学性能变化，导致至少部分矿物转化成气相并且其后释放矿物中的气相。

上述实施例包括使用脉冲高能量微波能以引起物理和化学变化，尤其是使矿物中的化学结合的水转化成水蒸气，以及其后释放矿物中的水蒸气。

铝土矿是一种，然而不是唯一的矿物，本实施例是值得注意的。

本实施例还涉及其它矿物，例如，铁矿石，特别是含针铁矿的矿石，以及含镍的红土矿。

使用能减少和/或简化后续的矿物处置的本发明的脉冲高能量微波能方法的其它实施例包括：

(a)矿石如滑石中的黄铁矿的反应以改变成为磁黄铁矿，之后当其磁性较黄铁矿和其它存在的矿物高得多时可使用磁性分离法选择性除去磁黄铁矿；

(b)硫化物如黄铜矿的反应以稍稍改变其化学性能，致使在浮选处理中通过化学品附着改进其后来的分离；

(c)硫化物如黄铜矿的反应以改变其化学性能足以使其在浸出的反应性更强，但没有引起在工艺过程中必须俘获和处理的含硫气体如二氧化硫或硫化氢显著的产生；

(d)矿物如滑石或铝土矿中的含碳杂质的反应以将其从矿物中除去，并且因此避免了有害的影响，如污染拜耳工厂的工艺液流和/或损害产品的性能如滑石产品的白度。

(e)蛭石的剥落；和

(f)引起矿石选择性的破裂，以进一步有助于处置，如以申请人名义的国际专利申请PCT/AU2003/000681所述的和要求保护的，该申请的公开内容作为交叉文献引入。

上述实施例(f)包括在矿石中导致物理变化，以使矿石通过微波脉冲引起不均匀的加热而产生裂纹，致使后来的处置得到增加。

上述实施例(f)还包括引起开裂，其足以引起许多的颗粒裂成碎片，由于它们的尺寸不同可使已破裂的碎片与不受微波影响的那些进行分离。

上述实施例(f)还包括引起在矿石内选择性发生开裂，使有价值的矿物暴露于裂片的表层上，因此在操作如浸出中和/或通过浮选进一步开裂之后更易于获取。

另外，虽然不是唯一的按本发明矿物的后续处理的其它实施例，其包括测量在微波能下辐照选择性加热的矿物中的物质量。

因此，本发明提供一种测量矿物中热敏物质量的方法，该法包括的步骤有：

(a)按照上述处理方法处理矿物；和

(b)测量通过微波能辐照选择性加热的矿物中的物质量。

另外，虽然不是唯一的按本发明矿物的后续处理的其它实施例，其包括基于选择性加热分离矿物中的物质。

因此，本发明提供一种分离矿物中的热敏物质的方法，该方法包括的步骤有：

(a)按上述处理方法处理矿物以及选择性加热矿物中的物质；和

(b)敏感加热物质和从矿物中选择性分离物质。

通过参考工艺流程附图的实施例进一步描述本发明，该图举例说明在处理矿石的方法中铝土矿的处理，以促进或简化从矿石中回收氧化铝。

铝土矿是用于氧化铝生产中的含铝矿石的重要来源。铝土矿含有水合形式的铝氧化物(氧化铝)，它以若干不同的结构形式存在。工业上最有用的铝土矿的矿床包括三水铝矿(氧化铝三水合物)和/或勃姆石(氧化铝一水合物)和/或水铝石。铝土矿具有大量的化学结合的水。典型的是，三水铝矿具有35重量％的水，勃姆石具有15重量％的水，而水铝石具有15重量％的水。

当从铝土矿中部分回收氧化铝时，除去铝土矿中的水是必须的。

按照本发明借助于使用高能量脉冲的微波能除去部分水，还可协助改进在后面步骤中的溶解性能并且允许在低温下溶解，例如业已发现在传统炉内产生快速煅烧的情况。

参考流程图，把铝土矿供入初级破碎机，并破碎至颗粒，其大小通常低于5mm。

之后，把破碎的铝土矿的颗粒供入微波处理组件。该组件包括高能量微波源和一种用于移动破碎的铝土矿颗粒的移动混合床通过微波辐照区的设备。

微波源产生高能量微波的脉冲，通常，对低于0.01秒的脉冲长度至少为20kW并在连续脉冲之间的时间周期为10-20倍的脉冲持续时间。

移动混合床装置是螺杆加料型的装置，其包括一端装有入口而另一端装有出口的水平或稍微倾斜的圆柱状壳体，以及位于壳体中并安排成围绕螺杆轴旋转移动的螺杆加料装置，以输送颗粒经壳体从入口到出口。

螺杆加料装置和微波源彼此相对放置，以使来自微波源的微波束与圆柱状壳体的区段相接触并且使破碎的铝土矿颗粒在辐照区内进行微波能辐照。该壳体的这一区是由能使微波能透过的物质形成。另外，位于壳体中的螺杆加料器区段是由能透过微波能的材料制成。

使用时，螺杆的旋转移动可使破碎的铝土矿颗粒以可控的移动向前途经从壳体的入口端移动到出口端，如此进行，使所述颗粒移动通过脉冲高能量微波的辐照区。旋转移动可引起颗粒取向相对于微波束进行改变并促进颗粒在壳体内混合，结果有可能使微波下辐照的颗粒具有不同的取向，并且提高了所有颗粒在微波下辐照的机会。在全部期间内，螺杆加料器装置使其有可能有效地控制破碎铝土矿颗粒的微波能辐照，更具体的说，确保颗粒的均匀处理。

另外，使用高能量脉冲的微波能可将可能有害的破碎铝土矿颗粒的过分加热的危险减少至最低程度。

破碎铝土矿颗粒处理的控制可通过调节螺杆加料器的一个或多个的旋转速度，脉冲微波能的能量，脉冲的持续时间，脉冲间的时间周期，以及壳体内矿石的装填密度而易于完成。

处理过的破碎铝土矿颗粒从壳体的出口端排出，转送至按需要进一步加工处理的下游操作。

如上所述本发明可以制成许多的改进方案。

关于工艺流程图所述的微波处理装置包括微波源的单一组件和螺杆加料装置。本发明没有如此限定并且扩大至布置，其中具有一系列的组件并且来自各个上游组件的处理物质依次转送至下游的组件。在这样的布置下，情况可以是各组件以较小比例的矿物颗粒辐照于微波能下，并且全部结果是大体全部颗粒都经微波能辐照。

Claims (22)

1.一种使用微波能处理矿物的方法，该法包括将矿物颗粒的移动床在脉冲的高能量微波能下进行辐照，致使至少大体上所有的颗粒接受至少一些微波能的辐照。

2.按权利要求1所述的方法，其中移动床是移动混合床。

3.按权利要求1或2所述的方法，其中微波能的能量至少为20kW。

4.按权利要求3所述的方法，其中微波能的能量至少为50kW。

5.按前述权利要求中的任一项所述的方法，其中微波能脉冲的持续时间低于1秒。

6.按权利要求5所述的方法，其中脉冲的持续时间低于0.1秒。

7.按权利要求6所述的方法，其中脉冲的持续时间低于0.001秒。

8.按前述权利要求中的任一项所述的方法，包括控制微波能的脉冲的能量和/或持续时间以保证各个颗粒不过分辐照导致颗粒和/或装置的不希望有的加热。

9.按前述权利要求中的任一项所述的方法，其中微波能的连续脉冲之间的时间周期为脉冲时间周期的10-20倍。

10.使用微波能处理矿物的组件，包括：

(a)脉冲高能量微波能的源；和

(b)一种装置，其用于移动矿物颗粒的床，优选混合床通过微波源的一个或多个辐照区，致使使用时至少大体上所有颗粒在微波能下接受至少一些辐照。

11.按权利要求10所述的组件，其中移动床装置是流化床装置。

12.按权利要求11所述的组件，其中流动床装置是循环的或非循环的流化床。

13.按权利要求10所述的组件，其中移动床装置是包括螺杆或其它合适的加料配置，其以可控的向前移动的速度把颗粒从入口移动到出口的装置。

14.按权利要求13所述的组件，其中螺杆加料装置包括一端有入口而另一端有出口的圆柱状的壳体，和位于壳体内用于围绕螺杆轴旋转移动的螺杆加料器，螺杆加料器输送颗粒经壳体从入口至出口。

15.按权利要求14所述的组件，其中壳体的至少一个区段是由微波能可透过的物质制成的。

16.按权利要求15所述的组件，其中位于壳体的螺杆加料器的区段是由微波能可穿透的物质制成的。

17.由矿物回收有价值组分，如金属的方法，该法包括的步骤有：

(a)按权利要求1-9中的任一项所述的方法处理矿物以及产生处理过的矿物；和

(b)加工处理过的矿物并从处理过的矿物回收一种或多种有价值的组分。

18.按权利要求17所述的方法，当用于引起矿物物理和/或化学变化时，导致至少部分矿物转化成气相，且随后气相从矿物中释放。

19.按权利要求18所述的方法，用于引起矿物物理和化学变化，矿物中的化学结合水转化为水蒸气，并随后水蒸气从矿物中释放。

20.按权利要求17所述的方法，当用于下列实施例中的任一例时：

(a)使矿物如滑石中的黄铁矿反应以变成磁黄铁矿，当磁黄铁矿的磁性比黄铁矿和其它存在的矿物大得多时使用磁分离可选择性除去；

(b)使硫化物如黄铜矿反应以稍微改变其化学性能，以在浮选操作中通过化学品附着而改进其后续的分离；

(c)使硫化物如黄铜矿反应以改变其化学的性能足以使其在浸出时的反应性更强，但不会引起含硫气体如二氧化硫或硫化氢大量产生，这些气体在工艺过程中必须俘获和处理；

(d)使矿石如滑石或铝土矿中的含碳杂质反应以使其从矿物中除去，避免有害的影响，如污染拜耳工厂的工艺液流和/或损坏产品的性能如滑石产品的白度；

(e)蛭石剥落；和

(f)引起矿石选择性的开裂。

21.测量矿物中热敏物质量的方法，该法包括的步骤有：

(a)按权利要求1-9中的任一项所述方法的处理矿物；和

(b)测量通过微波能辐照选择性加热的矿物中的物质的量。

22.分离矿物中的热敏物质的方法，该法包括的步骤有：

(a)按权利要求1-9中的任一项所述方法处理矿物并选择性地加热矿物中的物质；和

(b)敏感加热物质并选择性地由矿物中分离物质。

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