CN1020550C - 用于矿石的水流差别起电方法和设备 - Google Patents

Abstract

含金属和矿物的矿石颗粒和水的稀浆以较高速度在空气存在下沿接触电绝缘材料形成的电绝缘路径通过。这在水滴和包围的颗粒中产生正静电荷，在稀浆通过的电绝缘材料中产生负电荷。水滴和颗粒成为差别带电，因此当它们通过相反带电荷的负电场时，它们由于强的电吸引力和较弱的重力而被驱入较低的带相反电荷的电场内。如果带负电的收集器包含汞齐化物料如汞和含金的矿石，金的表面立即汞齐化。颗粒沉降之前静电荷始终保持。

Description

本发明涉及从运动的含水稀浆中富集和回收金属和矿物用的新的有用的方法和结构。更具体地说，本发明的目标指向简单、经济、快速而有效的方法，这些方法使运动的含水稀浆中的金属和矿物成为与其它矿石颗粒有差别地带正电，使得当这些金属和矿物通过带相反电荷的负电场时，它们由于强烈的电吸引力和相当弱的重力而被驱动到较低的相反电荷的电场中。如果带负电的收集器含汞而矿石（比如说）含金，那么电子被交换，金的表面立即产生汞齐化。

过去和现在都使用过各种方法，这些方法利用电荷吸引的原理从矿石中分离金属。此种方法可以分成两类：

（1）静电分离，通常利用使高速空气通过矿石的办法使干矿石中的金属带电，而后在带相反电荷的收集器上回收金属;

（2）电解分离，首先分解矿石中的金属，而后将金属电镀在带相反电荷的电极上。

（3）静电分离，其中静电场是由从外电源充电的电极产生的。

现在也使用其它方法，它们利用金属和矿物的不同密度分离的重力原理。现在还使用其它方法，它们利用汞齐化作为回收重金属用的技术。

在1900年6月15日的加拿大专利67，748号中，F、L、Mason举例说明一种倾斜的穿孔的圆筒形格筛，这种格筛旋转并将矿石沉积在汞齐台上，汞齐台上具有梯级和格条并含有汞。

在1901年11月26日的加拿大专利73，874号中，Chapin等人提出一种机械汞齐化装置用的金属罩，矿石在金属罩内通过一系列汞浴。

在1903年7月7日的加拿大专利81，761号中，JohnKlein说明一种联合富集汞齐化台，它在一个基座上包含一系列铜的沟槽，在沟槽下包含一层汞齐化金属丝滤网。

在1917年1月30日的加拿大专利174，703号中，W·P·Clifford等人显示几种带有含汞杯的梯级振动台。该振动台具有梯级形状的外形，若干区段上具有充满汞的杯状凹槽。

在1921年2月1日的加拿大专利208，210号中，R·Leickenbach利用一根涂有石油脂和橡胶的混合物的皮带，矿浆在带上流动，使得粘性的混合物选择性地粘住或滞留矿物。一个刮板刮去矿物，而粘性的表面继续重新装满。

在1966年12月27日的加拿大专利749，192号中，J·WaLKer等人提出了一种分离固体的工 艺，利用一个活动的金属丝中心电极产生一个不均匀电场，以便从石油/石蜡混合物中分离石蜡和石油。

在1969年6月24日的加拿大专利816，001号中，E·B·Ackerman显示了一种在液态金属中使固态金属溶剂化的系统，并用于回收电镀金属。

在1975年12月23日的加拿大专利980，294号中，T·StimpeL显示了利用空气流通过布料以产生具有吸引力的静电荷的原理。

在1981年11月3日的加拿大专利1，111，809号中，B·V·KneLson显示一种在其表面上具有金捕集环的离心分离器。

在1874年12月24日的美国专利157，192号中，C·H·Campfield等人显示了一种带可拆式摇床的洗矿箱。

在1881年12月6日的美国专利250，358号中，C·C·HiLL显示了一种具有筛子和汞齐化装置及循环纤维带的采矿机器。

在1885年11月3日的美国专利329，862号中，E·W·Stephens显示了一种具有圆形叶片从而形成矿石富集装置的运输机。

在1909年10月12日的美国专利937，033号中，R·LucKenbach显示了一种利用外部电源形成汞齐的直流电源汞齐方法。

在1922年9月19日的美国专利1，429，750号中，S·J·Marsh显示了一种洗矿箱，它被设计来当矿石通过洗矿箱中的摇床上面时可以利用微细金粒的汞齐化。

在1924年6月24日的美国专利1，498，911号中，H·S·Hatfield再次利用直流电源充电和液体介质如硝基苯、苯胺石蜡之类，它们不导电，或是绝缘体。

在1934年2月13日的美国专利1，947，035号中，G·L·Covington设计了一种主要用于粗金的复杂的金属研磨机。它包括行进式格筛、转向叶片和格筛棒，以及许多个装有贮金元件的冲洗床。

在1934年10月16日的美国专利1，976，856号中，A·Mclellan也利用了直流电源汞齐法。

在1935年1月22日的美国专利1，988，720号中，R·M·Coyle也利用了用于汞齐化工序的外部电源。

在1935年1月22日的美国专利1，988，932号中，C·R·Arnold利用了用于汞齐化的交流或直流外部充电车。

在1937年7月6日的美国专利2，083，322号中，C·B·Ulrich显示一种带有平台、格筛、分选机和汞捕集器的多用选矿箱。

在1938年5月10日的美国专利2，116，613号中，R·H·Belford显示了一种重力静电分离工艺，其中空气向上流过物料，使导电颗粒在电场中被吸引下来。

在1941年5月13日的美国专利2，241，392号中，H·D·Brown也利用了一种汞齐法用的外部电源。

在1949年8月23日的美国专利2，479，615号中，R·L·Guizzetti提出了一种利用电沉淀原理的通过地面或带电板的干燥系统。

在1958年3月4日的美国专利2，825，462号中，R·Hackney等人显示了一种湿矿石皮带分层装置或富集装置，其中倾斜的矿石床被分成许多个相当窄的平行沟道。

在1970年2月3日的美国专利3，493，109号中，M·Carta等人显示了通过摩擦电使颗粒带电的矿石静电分离方法，也是一种干燥系统。

因此，本发明的首要目的是提供一种在高速含水稀浆中从矿石内差别起电地回收贵重金属的简单方法。

另一个目的是提供一种利用通过差别起电分离装置的小股流体从精矿中回收汞齐、汞和金的简单方法。

按照本发明，我们提供了一种从细粒矿石中分离选定的矿石成分的方法，这种细粒矿石被破碎到足以暴露金属和（或）矿物含量的细分颗粒尺寸范围，这种方法的特征在于具有下列步骤：

（a）提供一种水中的矿石稀浆，由携带上述颗粒的水滴组成，比例约为10份重量的水对1份重量的矿石;

（b）利用使水滴及其载带的颗粒以相当高的速度通过空气并沿电绝缘路径接触电绝缘材料地通过的办法使水滴及其载带的颗粒静电起电，这种通过由于剥离电子而足以在上述水滴及其携带的颗粒 中产生正电荷，而在上述电绝缘材料中产生负电荷，由此上述颗粒的最导电的成分吸引和滞留水滴的大量静电荷，当其中的矿物和（或）金属组分具有不同的导电率和比重时，上述矿石颗粒有差别地接受上述静电电荷，从而原则上能通过有差别的电导率并在较小程度上通过重力逐个地分离其中的矿物和（或）金属。

（c）利用使带静电的稀浆通过具有捕集装置的收集器的办法捕集稀浆的成分，捕集装置具有与上述稀浆的静电电荷相反的静电电荷。

（d）从收集器分离已被上述捕集装置捕集的稀浆成分。

一般说来，本发明在下述方面是与所有这些方法显著地不相同的。

（1）矿石中的导电的金属和矿物是在含水的绝缘的稀浆中的水滴内受到静电起电的。

（2）含水稀浆利用与空气和合适的电绝缘材料高速接触的感应而获得电荷，并不是从直接的直流电源输入获得电荷的。本系统中使用外电源的唯一时机是为了抑制电场以便在应用汞时抑制汞损失，而并非用于回收金或使金汞齐化。

（3）为了产生静电电荷，矿石在比采用常规方法的任何以相比的矿石要高得多的速度和扰动得更厉害的条件下运动。

（4）回收几乎是即时的，便于极小的高速流通过系统，而不是相当大的常规工艺。

根据涉及的矿石的冶金学，一种特定的差别起电回收系统（DCRS）将特别适用于回收金和（或）其它贵重金属，而另一种差别起电回收系统将更适合于回收重矿石。DCRS系统的资金和操作费用低，在高生产速率下具有高的回收效率。这样，在某些应用中，它们可以有利地代替另一些常规方法，而在另一些应用中，它们可以用作一个总回收系统构型的补充的前端。

现在结合附图说明本发明的实施例，图中：

图1是差别起电回收系统用的移动式装置的示意图。

图2是示意表示的冲击室的截面图。

图3是带负电的自动收集器的示意的局部立体图。

图4是图3中收集盘的示意侧视图。

图5表示通过A型收集器上方的稀浆路径的局部放大侧视示意图。

图6是类似于图5的示意图，但表示稀浆路径通过另一种B型收集器。

图7A是图1所示的静电富集装置用的另一种安装皮带的收集盘系统的局部立体图。

图7B是图7A的侧视图。

图8是图7A和7B的自动静电富集装置用的安装皮带的收集盘的局部放大示意截面图。

图9是静电-电重力富集装置的侧视截面示意图。

图10是示意表示的电汞齐化装置的立体图。

图11A是图10的示意截面图。

图11B是图10的示意顶视图。

图12是水力起电放电富集装置的示意立体图。

图12A是图12的观察管的放大示意图。

图13是表示移动式试验装置用的典型装备的差别起电回收系统的示意侧视图。

图14是图13中系统的示意框图。

图15是专用于回收游离磨碎金的差别起电回收系统的示意框图。

图16是用于游离磨碎的和硫化物载带的金的差别起电回收系统的示意框图。

图17是用于游离磨碎金和硫化物精矿的差别起电回收系统的示意侧视图。

图18是用于富集低品位铅矿的差别起电回收系统的示意框图。

图19是用于富集低品位锡矿的差别起电回收系统的示意框图。

一种特定矿石用的差别起电回收系统（DCRS）涉及利用强的电荷差别和（较小程度的）弱的比重差别的联合作用以进行带电重金属或矿物颗粒的分离。为了达到这个目的，系统被设计成对金属和矿物颗粒感生出（与导电较差颗粒）有差别的正电荷，这将补充重力差别分量，而且还保持或增强此电荷，直到分离完成。可以发现，通过设置从矿石粉碎和（或）筛分设备到分离富集组元的由合适的电绝缘材料制成的含水稀浆的管道，通过对分离和富集组元采用相同材料也使它们与地绝缘，通过提供设计的感生电荷的冲击室和瀑布点，以及通过以高速流量操作的设备，在含水稀浆中的金属和矿物颗粒上将感生出合适的有利的天然正电荷。

应当注意到，本说明书和附图内提到的所有尺寸都是举例性质的，不应当被认为是限制性的。

下文说明的公开的系统是一种多组元系统的例子，设计成利用差别起电和差别比重的组合作用，它们可以依照系统进料的品位、特性和流量体积按各种变化和组合进行结合。关键的单个组元可以说明如下：

1.起电系统（图1和图2）

当一滴水高速通过空气时，电子从其主要成分氧上剥离，留下带正电的水而空气带负电。能够产生显著的带电，这正是产生大气电的方法。当一个含有粉碎矿石颗粒的正电荷水滴通过空气时，颗粒依照其分子构造有差别地带上正电荷。金属特别是金和一些矿石很容易丢失电子。如果水滴立即引入电绝缘的管道，则电荷可以被保持，而如果水滴继续在绝缘管道内通过空气，则水滴及其内含矿石上的电荷可以得到加强。同时，管道的所有暴露的电绝缘的壁可以继续从水滴剥离电子，使壁的表面带负电。

图1和图2举例说明在一个差别起电回收系统中利用的起电系统的类型，该系统通过大小合适的塑料或其它电绝缘材料装置接受从常规的粉碎和（或）湿法筛分设备（在图13-15，18，19中示意表示）来的矿石或其它物料的含水稀浆流。该系统设计用于砂矿型原料（如砂砾）以及磨细的矿物或载带金属的矿石。

诸如运输机20之类的装置将湿的稀浆供给进料斗21，料斗21可以装备一或多个筛网22，由顶部的喷射杆24来的水流23作用在筛网22上的稀浆上。

超过尺寸的筛上物料沉积在筛网端部，在这些筛网上可以提供常规的矿块捕集器25。

通过筛网22的剩余稀浆沉积到料斗21中，受到高压水流26的作用，水流26将稀浆、空气和水的混合物沉积到塑料传送管27中，图1中的这种塑料传送管27由于高速水稀浆和夹带的空气而起电荷增强室的作用。一个冲击类型的室28（图2中详细表示）采用旋流室的形状，包括具有塑料内衬30的圆筒形的箱体29，塑料内衬30对地是电绝缘的。

旋流室形成吸入空气的涡流31，空气与稀浆混合，使得扰动的稀浆和空气流向下通过出口32，同时带负离子的空气从旋流室箱体的上端和用参考编号32A表示的排出管32的下端排出。

这个冲击室28（详细示于图2中）的作用是调节稀浆进料中的浪涌冲击，并由于含水稀浆和夹带空气的拢动紊流而同时起另一个电荷感生点的作用。由于流体摩擦和造成的电子剥离，输送管和冲击室的电绝缘塑料壁30的内面上产生负电荷，而在包含夹带的金属和矿物颗粒的含水稀浆上产生更多的正电荷。稀浆的扰动和速度愈大，差别起电效应也就愈大，这使差别起电回收系统产生更高的回收效率。这一点刚与常规的重力系统相反，后者需要降低扰动和速度，以便提高只利用重力的回收效率。

2.静电富集装置或收集器（AUTOCON）（图3-8）

AUTOCON33是一种绝缘的带负电的收集器，设计来捕集和吸留流过的稀浆中具有最多正电荷的金属和矿物，其中大部分由于电学性能的原故为贵重金属。在静电塑料和绝缘胶收集器（示于图3-6）上通过的高速水是感生所需负电荷的机制。如果收集器加放小量汞，那么电子的即时交换（特别是与金的）造成金属表面的即时汞齐化，这一步增强对金属的吸留。对于含极细的金的稀浆当使用汞时能少许提高回收效率，这一点证实了后一种作用。

虽然绝缘的收集器33长约2米，但几乎全部回收都产生在带电稀浆的注入点34的几厘米范围内（见图1和图2）。

通常，常规的重力选矿箱在稀浆注入点的最初几米内捕集大的“块状”金，但是，为了以同样的效率回收细金，将需要几百米长的选矿箱，而稀浆的速度必然是大为降低。要再现AUTOCON装置对构成许多金矿的主要成分的眼睛看不见的金（小于320目）的高效率回收，只利用一个常规的重力选矿箱实际上是不可能的，因为任何游离的不可见的全都微细到能够漂浮在水上，根本不受重力的影响。因此必须利用另一种合适的力如电荷的差别，这种差别利用表面积随金的微细程度的增加而增加的特点。微细程度的增加意味着每单位重量的电荷的增加，这是将金驱入AUTOCON收集器的电力的量度。

图1、图3和图4举例说明一种固定的专门设 计的绝缘的静电收集器33的总体外形，它可以被用作差别起电回收系统的最初的和主要的富集装置。在一种每日180吨的原型DCRS移动式试验装置中，AUTOCON喉管的宽度为61cm，理想的进料速率为1300至1600升/分，原料为10份重量的水和1份筛选至颗粒尺寸最大为6.35mm的矿物。这样一种稀浆具有每升1.06kg的典型整体密度，在AUTOCON中每小时通过约9吨矿物。

图5和图6举例说明用于AUTOCON中的起电收集器的两种主要类型设计的细节。主要的精矿是利用图5中正常收集的设计生产的，而图6的设计具有更大的贮存容量，它被用于AUTOCON的下游端部，只是偶然收集一下。AUTOCON可以用任何一种防水的起预防电接地作用的电绝缘材料制成。整个装置也应当支承橡胶绝缘体上（未图示），利用具有橡胶轮胎的移动装置就可以容易地达到这一点。为了费用低廉和容易制造，一种高质量的涂敷和密封了玻璃纤维树脂的1.9cm胶合板就适合用作结构材料。

收集器框架包括一系列相当宽的台阶35，它们由相当短的垂直竖板36隔开，在每一台阶上可以啮合一个可以移动的精矿收集盘，从而沿AUTOCON的轴线在外形上形成一系列梯级，并因此促进扰动的瀑布效应，同时使空气在稀浆上再产生正电荷。下落板37从可动收集盘的前缘38正下面伸出，并延伸至叠合每一台阶的前缘并因此叠合每个收集盘的后缘，这一点如图3和图4中清楚表示的。

每个收集盘可以用一个1.9cm厚的硬木基座39制造，基座复盖了玻璃纤维或类似物，并且具有一个特殊的商售皮带装置40，后者有一个由小梨形状的橡胶杯41组成的表面，每个橡胶杯41约为2mm深、2mm宽和5mm长。一个组成1.2cm深的槽孔43的由1.27mm厚的塑料制成的约1.27cm乘1.27cm的槽板42被固定在皮带装置上，可以用螺栓通过皮带固定到胶合板基座39上。这种塑料槽板材料42为荧光灯灯具用的光线扩散槽板，是可以非常容易而便宜地买到的（见图5）。

在每小时9吨的矿物产量和塑料槽板42的上缘上方空气一稀浆的平均深度为2.5cm的情况下，通过收集盘34的稀浆的线速度为约每秒3.3米。如图5和图6中箭头44示意地表示的，这样一种速度和塑料槽板42的外形产生一部分稀浆沉入每个槽孔43的快速游涡或高速涡流或扰动的涡旋效应，通过槽孔底部41（橡胶杯状皮带装置的表面），并向上回到稀浆主体中。扰动是这样的，使得平均说来槽孔中的金属矿永远不会充满三分之一以上。应当注意到，电荷收集系统的这一方面与常规的重力收集系统相反，后者通常几乎立即完全充满。

当稀浆的摩擦性特别大时，如处理大多数砂矿时那样，在稀浆注入点处的主要收集盘上的塑料槽板42用较为耐用的4mm厚的橡胶槽板代替，槽孔的尺寸相同。这种构型的寿命非常长。

已经发现，在AUTOCON的上游端部加汞（未图示），可以稍许增强极细金至不可见金的回收。汞向下游扩散通过收集盘系统的上部1/4至1/2，并在最大稀浆流的路径中停留在皮带装置的橡胶杯41中。每操作1/2小时可以在AUTOCON的上游端部注入附加的5ml汞，以提供新鲜的汞暴露量。稀浆中带正电的金粒子撞击在汞滴的表面上，汞滴停留在带负电的收集器槽孔底部上。电子受到交换，产生汞齐化过程，增强了金的捕集。如果撞击的带正电荷的金不接触汞，它由于受到电吸引力和较小程序上受到重力的作用而被深深地吸入梨形橡胶杯41中。在那里它不受扰动的稀浆的影响，因此被有效地捕集。

当利用AUTOCON处理破碎磨细的坚硬的山金矿石时，已经发现，只需要部分游离的金，以便有足够的金的金属暴露量，使产生的电力能够起作用。这使得磨细的要求比常规的富集系统要低，后者要求金属全部游离以便有效富集，这种差别能够大大节省费用。

也已经发现，当存在铂族金属和矿物时，它们与金同时积存在橡胶杯41和塑料槽孔的底部，成为精矿。塑料槽板也易于捕集大粒的重矿物晶体。

上述AUTOCON系统需要周期性的停工，以便可以移去收集盘34并用水清洗到合适的容器内，以移去和回收精矿。

为了免去这些周期性的清洗关闭并提供更加连续的倒空效率（收集盘34愈倒空，它们的效率就愈高），已经研制了一种如图7和图8示意说明的安装传送带的系统。带电盘收集器的形状与上述固 定盘的设计相同，因此富集作用相同。

在本实施例中，在滚柱46上安装了循环的橡皮或帖布传送带45，驱动一个滚柱（未图示），使传送带的上传动面45A沿箭头47的方向运动。

包括下落板37A的单个盘子利用柔性铰链48固定在传送带的外表面上，使得当位于上传动面上时，下落板叠合下一个接续的收集盘34的后缘，叠合方式类似于图3和图4中例示的台阶式配置。

但是上面用铰链48安装了收集盘34的橡皮传送带45可以或者按选定速度连续转动，或者周期性地转动，使得从安装在上端和皮带下的喷射杆49（图7B）中喷射的水可以冲洗在最高滑轮46A处翻越过的从带负电的槽孔中来的精矿。因此系统并不必须关闭，回收的评价比较容易进行。应当注意到，为了清楚起见，只在收集盘34的一侧图示了侧板50。

也应当注意到，一根横向的挡杆51横跨AUTOCON的两个侧壁52，当收集盘翻过上滑轮46A时单个盘子碰撞挡杆51，从而有助于使精矿从塑料槽的底部松脱，更重要的是从橡皮传送带装置内的槽孔41中松脱。而后收集盘枢轴式地向上转动，直到它们通过挡杆，而后由喷射杆49继续啮合，直到它们到达传送带的下传动面45B，这些清楚地示意图示于图7B中。

图8示意地图示了安装了图7A和图7B中例示的实施例中表示的收集盘的传送带的纵向垂直截面，螺钉52将柔性皮带铰链48固定到玻璃纤维木基板39上。虽然举例说明了多槽孔的柔性的杯状橡胶皮带装置40，但可以理解，这种底板的基底可以是图6中表示的那种。

为了对任何特定的矿石按照产量和回收去提供最佳的操作条件，应当评价的四项主要调节量如下：

（1）稀浆体积量;

（2）稀浆密度或水与固体比例（约7∶1至15∶1）;

（3）传送带传动面45A的斜度（每米约13.5cm至17.5cm垂直下降）;

（4）传送带系统转动的速度和（或）频率。虽然AUTOCON的研制目标主要为回收贵重金属和密实的贵重矿物精矿，但它也可以用于从含方铅矿（铅）和锡石（锡）之类矿物的低品位矿石中制取精矿。此种精矿要求矿石只需粗碎（破碎至1cm，传动带或是连续移动，或是经常性地转动。较大的方铅矿或锡石晶体很容易由塑料槽孔捕集，槽孔很快充满，因此必须经常清洗。可以运行大体积的低品位矿石，生产大量的高品位精矿。因此，体积庞大的对于常规的富集工艺来说品位太低的矿石，可以利用AUTOCON经济地处理。参考图1，图中显示一种用参考编号53示意说明的换向瀑布装置，它从AUTOCON的下端接受稀浆，而后将稀浆向下引导并转变其方向进入用参考编号54表示的下一级，这下一级由静电电重力富集装置（AUTOMAT）组成。这种换向瀑布装置也是电绝缘的，最好衬塑料，以便仍然留在稀浆/空气/水混合物中的细粒物料继续产生正电荷。

3.静电-电重力富集装置（AUTOMAT）（图9）

差别起电回收系统的另一个组元是AUTOMAT54，它使用上述那种适用于形成AUTOCON收集盘底面的倾斜循环旋转的橡胶杯皮带面55。转动方向与用箭头56表示的稀浆流方向相反，传动带宽度为AUTOCON收集盘的两倍，从而减慢稀浆的速度，并使重力在矿物捕集中起更大的作用。传动带围绕滚柱57啮合，其中之一由电源驱动。稀浆由于从AUTOCON经过转向瀑布装置53扰动地下降而受到正电荷增强，下降到带负电的大收集盘58上（该盘帮助回收任何失落的金属），稀浆在该处被迫转向而后向外扩张，通过一个传送盘59流到较宽的AUTOMAT上。扰动稀浆通过这些电绝缘盘的运动，在其上面产生负电荷。

单独不易受电荷捕集的细碎矿物现在处于重力的强烈影响之下。这两种力将矿物有效地捕集在橡胶杯60中，在该处当传送带转动时矿物快速地从扰动稀浆中移出，并用从位于上端和AUTOMAT传动下方的喷射杆61中喷射的水冲洗出橡胶杯。精矿通过传动带55下面的斜面底盘63从AUTOMAT的V形底座62中冲洗出来，进入装置出口的四英寸塑料管64。对着稀浆流越过传送带上端通过的尺寸过小的尾矿也由位于传送带上端附近的一或多个喷射杆61从传送带下面冲洗出，并且也沿着传送带下传动面离开。这些尾矿被冲到V型底面65进入一个尾矿出口66，以便方便地处 置。送带速度和传动送带斜度。已经从高度粉碎的矿石中有效地生产出黄铁矿、方铅矿和锡石的精矿。

4.电汞齐化装置（AMTRAP）（图10和图11）

通过一个利用带正电的金的表面与悬浮在向上流动的水流中的带负电的汞滴之间的即时电汞齐化作用的差别起电回收系统，可以从矿石或精矿中提取游离的磨细的金。从AUTOCON33收集的精矿可以通过一根从接受AUTOCON33来的精矿的精矿收集器28B引来的导管，送入一个冲击室28A。

作为例子，图10和11举例说明一种多槽孔系统的单个槽孔67（AMTRAP）用的这样的设计，它可以用于有效地回收（95%至99%）以精确测位器测定的速率（例如每小时450kg）流动的在水∶矿石为10∶1（重量）的稀浆中向上载带的金。外箱体68是由电绝缘材料如塑料制成的。

图10（正交射影）和图11（侧视图）举例说明AMTRAP的操作。最初在一个与冲击箱28相似的冲击箱28A中使水预先带正电，而后使水通过绝缘的塑料软管69输入底部中心的入口70至箱体68内的塑料汞齐化槽孔71。这个入口可以与槽孔的倾斜底面72齐平或高出底面约2.5cm，当槽孔用汞74充满到入口管70的顶部时，汞的贮存池73分别为150ml和450ml。此时用注射器将另外100ml汞注入槽孔，针头插入入口70下部的塑料软管69中。因为贮存池已经充满，所以这部分汞被向上载带入槽孔的中心，悬浮成成千上万细小汞滴的雾。水流不足以将汞滴向上载带通过上出口77带出槽孔。冲过槽孔的水不仅使塑料箱体68带负电，而且在它从旁边冲过时也使相对静止的悬浮的汞滴带负电。

其次，用槽71的1.27cm的空心圆筒形金属丝网栅75和放入网栅的汞贮存池73建立一个220伏的直流电势，两者都带正电，而上出口管77中的针状电极76带负电。带负电的针极76推斥试图逸出槽外的带负电的汞滴，而带电的网栅75吸引一些汞滴离开水的主流（位于槽的中心），使汞滴能够下落到网栅之外并在槽边的下部进入汞贮存池73。这导致更多的汞在入口管70的上方溅出并在入口处进入高速水流，同时重复循环。

矿石而后被加入到冲击箱或冲击室28A中，在那里所含的游离金带上正电。当游离金进入槽的入口70时，它被迫通过带负电的汞雾。电子受到交换，而金作为“汞齐”被“捕集”（汞齐捕集器或AMTRAP）。现在，因为它是大得多的粒子的一部分并因为稀浆的速度已经在槽中剧烈减小，汞齐化的金悬浮在槽中，并由于旁边经过的稀浆而带上负电。它不仅被槽顶的负电极向下推，并被吸引到槽边的正电网栅上（使它从稀浆的主流中移出），而且现在作为汞齐，它是比汞要明显地密实得多的颗粒的一部分。因此它很容易向下落入汞贮存池，沉入斜面槽底的底部处的横向裂隙78中。它继续由于重力而通过出口79移入橡胶杯软管80中，软管80的端部用来夹子81固地夹住。这个软管的抵抗充满的汞齐的厚度经常受到检验，并通过利用另一个夹子（未图示）夹住靠近出口79的软管而松开软管端部的夹子，就很容易回收金汞齐，这需要向槽内用等量的汞置换与汞齐一起移出的汞（通常占汞齐重量的约66%），办法是利用注射器通过在入口70处插入软管的针头注入汞。另一种办法是，可以相隔一定时间就注入一定量的汞，其量决定于处理矿石的速率和矿石品位。

按照稀浆的性质和负电极76推斥全部汞和汞齐的能力，可能必须操作两个或更多个槽而下游槽用作汞捕集器。利用使出口稀浆通过AUTOCON33的办法也可以有效地控制汞的损失。因此应当注意到，虽然220伏直流电势对于有效地回收金来说并不是绝对必需的，但它显著地抑制了微细汞滴从槽中的损失。如果倒转极性，显著量的超细汞滴被迫从槽中出来。

每个AMTRAP槽67的尺寸为内部每面约9cm乘9cm，在入口管70的端部和稀浆出口77之间具有约30cm的立面差。4500kg和450kg矿石（10比1）的稀浆操作速率足以使最大颗粒尺寸（6.35mm）的稀浆不会阻塞槽孔，同时产生95%至99%范围的极好的游离金的回收。密实矿物的堆积可以通过快速打开关闭槽的前门上的出口82来消除，也可以使用基于同样分离富集原理的其它槽孔尺寸和形状。

AMTRAP69也可以与AUTOCON33同时使用，办法是将冲洗的精矿稀浆从AUTOCON33泵入冲击箱28A（见图1），加水水与矿石比例变为 20∶1，而后以每小时225kg精矿的速率操作AMTRAP67。这个较低的进料速率使AMTRAP能以较高的效率（99%）操作。

5.水力起电/放电富集装置（HCDC）（图12）

图12举例说明一种水力起电/放电富集装置83，它是差别起电回收系统（DCRS）的另一组元。它利用一个逆向水流机构和一个逆向起电/放电机构通过从其它组分中分离汞齐与尚未齐化的汞和粗金来最后净化从其它差别起电回收系统来的精矿。精矿置于内衬塑料的V形进料长槽84中，从一个方便的水源如由龙头84B控制的84A中流出的一股缓缓的水流通过长槽84。水流洗过长槽，涡旋流下塑料漏斗的入口85，流下在一个直径大约为6.35cm的隔离室87内的小塑料管86。带电的金属在接近隔离室底部处流出管子，在该处它遇到从水源84A来的由龙头88控制的水流的向上的力。隔离室87中水的向上速度可以调节到迫使按软轻的颗粒向上回去并流出隔离室87，同时允许重得多的带电金属通过透明的塑料观察管89落入汞齐贮存池90。大的金汞齐和汞颗粒容易落入贮存池，而同样的较小颗粒几乎完全停止，被水流悬浮。这造成一种情况，就是这些原来带正电的颗粒现在可以从旁边向上通过的水中剥离电子，从而两者都放电，并允许它们合在一起。在汞和汞齐的情况下，形成大得多的颗粒，它们很容易落入较低的汞齐室中。

从隔离室87的出口91出来的带正电荷的溢流流到带负电的收集盘92上，在那里任何与轻的成分一起通过溢流偶然逸失的金属将被有效地捕集，并可以通过水力起电/放电富集装置再循环。

本装置可以处理每小时100kg至200kg之间的富精矿。水力起电/放电富集装置在从精矿中分离密实的矿物时也非常有效。

c.应用和差别起电回收系统（DCRS）的构型

1.配套的移动式差别起电回收系统试验装置（图13和14）

一种其主要组元配置示于图1中的配套的金属和矿物富集和提取装置DCRS已经建在一部2.7吨卡车93中，安装在一个长4.95米宽2.29米高2.37米的封闭车箱里。该移动式装置包括连接在一起操作的一个AUTOCON33.两个AUTOMAT54、一个四槽AMTRAP67和一个HCDC83。此外，它包括一个小型化验和控制实验室、蒸馏设备和一个大型通风橱，以及一个贮存冲击箱、泵、软管、发电机、燃料箱和化学品用的区域（未图示）。

这个移动式装置可以在矿石试验地点驰驱，如果传送10∶1（水∶矿石）稀浆中的尺寸小于6.35mm的矿石颗粒所需的设备运行的话，该移动式装置能够在几分钟之内以每天高达180吨的速率处理（三个操作人员）。这样，它适用于砂矿矿藏、废料堆或合适的尾矿池的大型样品试验。因为从砂矿砾石筛选尺寸小于6.35mm的矿物通常只构成现场总砂砾的1/5至1/3，所以，这样的处理速率代表每天相应地对此种矿藏试验900至540吨。

另一种情况是，移动式差别起电回收系统（DCRS）装置或其按比例放大的定做的改型，可以用于处理用常规的回收系统不可能经济地利用的小型或边运矿藏中得来的矿石。

2.从砂矿、废弃岩石或尾矿中回收游离的磨细的金

此种应用要求使用一台AUTOCON33作为差别起电回收系统的主要富集组元，随后由一台AMTRAP67处理富精矿。如图13和14中举例说明的，生产的精矿将用一台HCDC83提高品位。如此得到的汞齐而后进行蒸留，使汞能够返回到系统中，并产生金属锭产品。

在图14中，示意表示了处理各种原料如砂矿砾石、矿山废料堆物料和尾矿池物料的系统。

在砂矿砾石的情况下，它从94进入，先通过栅筛95，而后通过湿筛96形成稀浆，然后经过传送带20输送到喷射杆和水流喷嘴入口24和26，从那里输送到通入冲击室28的管子27。

对于在97处进入的矿山废料堆物料，它可以通过用98示意表示的破碎机，从那里通过栅筛，以稀浆形成通到传送带20上。

对于在99处进入的尾矿池物料，它通过栅筛95，从那里通到湿筛96上，再一次引向通到差别起电回收系统的入口。

3.从脉矿回收游离磨碎的金（图15）

图15表示利用一排AMTRAP67来处理粉碎到游离尺寸的高品位矿石的稀浆（用框图）。或者 是可以提高低品位矿石的品位，办法为首先通过AUTOCON33处理粗碎的稀浆，而后通过一排AMTRAP67处理粉碎到游离尺寸的生产的精矿。因为使矿石中所含的金暴露部分表面只需粗碎，这就满足了从AUTOCON33生产高效率矿的全部要求，所以矿石富集的资金和操作费用可以是相当庞大和较为复杂的以重力或浮选为基础的常规工厂流程的几分之一。而且因为DCRS系统生产产品的滞留时间仅为几秒钟，所以AMTRAP67也可以以汞齐化或氰化物为基础的较复杂的常规工厂流程的资金和操作费用的几分之一来获得可以接受的回收效率，常规流程生产产品需要几小时至几天。常规系统的这种后一方面问题也需要利用庞大的存放容器以及大得多的（或许多较小的）生产装置来获得DCRS的生产能力。

有一些矿石含有妨碍用常规的氰化物系统来成功地经济地提取金的成分。使用AMTRAP67证明对这些矿石中的一些是有效的。而且，证明由于金的表面覆盖层如（氧化物、磁铁矿和有机物）而难以通过常规汞齐化流程处理的矿石，可以很容易地用AMTRAP处理。

4.混合矿石的提取：游离磨细和硫化物载带的金（图16）

图16用框图举例说明使用AUTOCON33、AMTRAP67、AUTOMAT54及HCDC83来处理此种矿石。混合矿石必须比直接游离磨细矿石粉碎得更细，以便从脉石物料中释放含金的硫化物。带正电的磨细的稀浆混合物首先流过AUTOCON33，在那里游离的金属金被吸引入带负电的收集盘24，被自动洗出，然后通过AMTRAP67处理，在AMTRAP67中金成为汞齐除去。带电的稀浆而后从AUTOCON33通到AUTOMAT54上，在那里比非载带的硫化物和矿物更带正电的含金硫化物被捕集在负的橡胶杯41内，并被快速地洗出和收集。这种硫化物精矿与从常规的泡沫浮选流程生产的硫化物精矿不同的地方是，它倾向于只包含含金的硫化物，而不是倾向于包含矿石中所有硫化物的浮选精矿。取决于矿石的性质，这种较富的精矿可以用下述两种方法之一处理：如果金被络合在硫化物内部，那么金矿应当用图17的常规氰化物流程处理，而如果金附着在硫化物表面上，那么它应当被传入冲击破碎机，在两者上而加小量商售白剂，沿沾污了金属的两个脆弱的晶体平面产生冲击震裂及PH冲击，它们合在一起使金得到游离，如图16所示。这种游离的金现在可以通过使它的稀浆带电并进入AUTOCON33再循环来收集，消除了费用昂贵的相当庞大的氰化物流程的必要性。已经发现，这种差别起电回收系统构型对金和硫化物的混合矿石工作良好，它们在世界上总数非常多。

5.黑砂提取：含铂砂矿精矿中的金（图17）

图17举例说明再次使用AUTOCON33作为主要组元以从砂矿矿藏中生产富金和（或）富铂的精矿。通常刚巧通过常规选矿箱的超细金属铂，可以容易地带正电和易于捕集在AUTOCON的负电收集盘中。同时常规的选矿箱将收集显著的含金黑磁铁矿;相反，AUTOCON从磁铁矿剥离下金，允许大部分磁铁矿流出进入尾矿，同时将金捕集在较富的（通常含铂的）黑砂中。使精矿通过一台AMTRAP67可以容易地回收金，同时可能富铂的精矿尾矿应当送到合适的冶炼厂去进行评价。应当注意到，因为DCRS装置在捕集金属铂方面是高效的，而生产的精矿数量通常为常规重力系统生产的精矿的几分之一，所以用于有经济价值的铂精矿的潜力是十分高的。

6.方铅矿提取：低品位表层矿石或废料堆（图18）

图18（用框图）举例说明了使用一套DCRS从容易接近的低品位表层矿石或废料堆中生产有经济价值的铅精矿。该系统由一个冲击箱和一或多个AUTOCON33串联组成，每天可以处理900吨1.25cm的破碎物料。通过每种矿石的实验，确立了自动出料的速率。精矿批料是由较大的方铅矿晶体组成的，效率大于40%。但是因为工艺流程很快速，运行费用很低，因为生产的精矿品位很高，所以即使常规系统不能考虑的矿石利用DCRS装置也可以变得吸引力很大。基本的先决条件是需要丰富的容易得到的廉价矿石。同时，方铅矿中存在银可以提高效率。

7.锡石提取：低品位锡矿（图19）

图19（用框图）举例说明了使用一套DCRS系统从低品位锡矿中生产精矿。该系统由一个冲击箱和一或多个AUTOMAT54串联组成。每套装置中橡胶杯形传动带的转动速率是由每种特定矿石的 实验确定的。对精细粉碎的矿石已经获得了大于70%的效率。小型的DCRS系统代替了相当庞大和资金密集的常规WiLfLey台系列，后者合在一起能以无可比拟的效率生产精矿。

可以相信，按照环境和设计参数，可以制造构成差别起电回收系统的各种组元的其它组合，来使物料得到处理。

Claims (20)

1、一种从细粒矿石中分离选定的矿石成分的方法，这种细粒矿石被破碎到足以暴露金属和(或)矿物含量的细分颗粒尺寸范围，这种方法的特征在于具有下列步骤：

(a)提供一种由携带上述颗粒的水滴组成的水中矿石稀浆；

(b)利用使水滴及其载带的颗粒以相当高的速度通过空气并沿电绝缘路径接触电绝缘材料地通过的办法使水滴及其载带的颗粒静电起电，这种通过由于剥离电子而足以在上述水滴及其携带的颗粒中产生正电荷，而在上述电绝缘材料中产生负电荷，由此上述颗粒的最导电的成分吸引和滞留水滴的大量静电荷，当其中的矿物和(或)金属组分具有不同的电导率和比重时，上述矿石颗粒有差别地接受上述静电电荷，从而原则上能通过有差别的电导率并在较小程度上通过重力逐个地分离其中的矿物和(或)金属。

(c)利用使带静电的稀浆通过具有捕集装置的收集器的办法捕集稀浆的成分，捕集装置具有与上述稀浆的静电电荷相反的静电电荷。

(d)从收集器分离已被上述捕集装置捕集的稀浆成分。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，使稀浆静电起电的步骤还包括使稀浆沿电绝缘的路径以扰动的流体形式通过。

3、根据权利要求1所述的方法，其中包括利用使稀浆高速通过收集器的捕集装置的办法使收集器的捕集装置静电起电，而后在上述稀浆中产生高速涡流或扰动的旋涡。

4、根据权利要求2所述的方法，其中，捕集上述稀浆的上述成分的步骤包括使带正电的稀浆向上通过带负电的汞滴的雾，上述汞滴通过从向上运动而使汞滴悬浮并经过汞滴旁边的水剥离电子而带上负电。

5、根据权利要求1所述的方法，其中，捕集稀浆成分的步骤包括从稀浆的高速流收集稀浆的颗粒成分，使上述稀浆的颗粒成分在其中具有颗粒收集结构的静电起电表面上方通过，由此稀浆的颗粒成分由于重力和静电吸引而离开高速流沉降到表面上，由此相当强的电力场在上述液滴内起作用并受到其中的较弱的重力协助时，这些力将带正电的金属和物料向下吸引到上述静电起电的表面上。

6、如权利要求5所述的方法，其中，捕集稀浆成分的步骤包括在稀浆中与收集器内汞齐化剂的接触。

7、从细粒矿石分离成分的设备，包括用于产生水滴内矿石的稀浆的稀浆产生装置，其特征在于，提供了包括由电绝缘材料限制的电绝缘路径的起电装置;和用于通过路径时产生高速稀浆流以便在稀浆内感生静电电荷的流体产生装置;以及用于从起电装置接受带电稀浆并包括具有与稀浆的电荷相反的静电电荷的捕集装置的收集器装置，用于使稀浆与捕集装置接触以捕集稀浆成分的装置，及用于使稀浆的未收集成分放电的放电装置。

8、根据权利要求7所述的设备，其中，起电装置包括一个用于产生扰动的流动稀浆和空气的冲击室装置，该冲击室装置的所有表面都接触稀浆，由电绝缘材料制成。

9、根据权利要求7或8所述的设备，其中，捕集装置包括用于在与捕集装置接触的稀浆中产生高速的涡流或扰动的旋涡的装置。

10、根据权利要求9所述的设备，其中，产生涡流的装置包括一个电绝缘材料制成的格栅和用于使稀浆通过顶面格栅上方的装置，上述捕集装置还包括安置在格栅下面用于接受和滞留离开涡流的稀浆成分的滞留装置。

11、根据权利要求10所述的设备，其中，滞留装置包括一层电绝缘材料，其两个表面之一上形成有杯子。

12、根据权利要求10所述的设备，其中，滞留装置包括一层电绝缘编织品，具有从编织品的顶面伸出的纤维。

13、根据权利要求7所述的设备，其中，收集器装置包括用于从高速流体收集稀浆成分的第一收集器，用于从第一收集器接受稀浆并产生较低速度流体的装置，以及接受较低速度稀浆流体以便从中收集稀浆的成分的第二收集器。

14、根据权利要求13所述的设备，其中，第二收集器包括一个具有在其中形成的口袋的电绝缘表面。

15、根据权利要求14所述的设备，其中，第二收集器的电绝缘表面包括一个运动传动带的表面。

16、根据权利要求7所述的设备，其中，捕集装置包括一种位于收集器装置中的汞齐化剂。

17、根据权利要求16所述的设备，其中，汞齐化剂在收集器装置内悬浮，同时其中的放电装置包括溢流管。

18、根据权利要求7所述的设备，它包括在水中的细粒物料稀浆上产生静电电荷的装置，该装置包括：

用于在空气中产生高速的扰动稀浆流的流体产生装置;

冲击室装置，用于从流体产生装置中接受扰动的稀浆并接受大气空气，使稀浆和空气混合，并使混合的稀浆和空气呈扰动的流体形式排出，冲击室具有一个用于在稀浆中感生静电电荷的电绝缘材料制成的内表面，以及用于从冲击室排出电离空气的装置。

19、根据权利要求7所述的设备，其中，上述捕集装置包括一个用于当稀浆流沿收集器表面通过时从上述静电起电的稀浆中收集成分的收集器，该收集器包括：

在上述收集器表面的顶部上的高速涡流或扰动旋涡产生装置，用于在其上方通过的稀浆流中产生高涡流或扰动旋涡;以及

位于涡流产生装置下方的成分滞留装置，用于接受和滞留离开高速涡流的稀浆成分，该滞留装置由电绝缘材料组成，该成分滞留装置包括一种瀑布构造，该瀑布构造使上述水滴和颗粒重新产生静电电荷。

20、根据权利要求7所述的设备，其中，上述捕集装置包括用于从静电起电的颗粒稀浆或水中的稀浆中分离成分的装置，它包括：

一个室;

用于使汞齐化剂在室中产生悬浮的装置;

用于使稀浆能够进入室内的稀浆入口装置;

用于在室内产生向上的液体流的装置;

用于从室的底部邻近处回收汞的装置;以及

用于从室的顶部邻近处引出尾矿的装置。

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