CN102892521A - 基于两个或更多材料性质分选开采的材料 - Google Patents

Abstract

一种用于分选开采的材料的方法和设备，其基于使用一系列选择以逐个碎屑的方式感测开采的材料的多个性质，然后分析多个类型的数据，并决定每一碎屑的分类，然后基于该分析分选碎屑。多个感测选择包括碎屑对电磁辐射的响应。其他感测选择包括观察开采的材料的碎屑对声波或磁场的响应的传感器或评估碎屑的纹理或其他表面性质的光学传感器。

Description

基于两个或更多材料性质分选开采的材料

本发明涉及一种分选开采的材料的方法和设备。

本发明特别涉及，尽管非排它性地，一种用于分选开采的材料的方法和设备，用于进行后续处理，以从开采的材料中获取例如贵金属的有价值材料。

本发明还涉及一种从如上所描述已经分选的开采的材料中获取例如贵金属的有价值材料的方法和设备。

本发明涉及使用电磁辐射在开采的材料的碎屑中引起变化，该变化提供了关于碎屑中开采的材料的性质的信息，该信息在对碎屑进行分类，以对碎屑进行分选和/或下游处理方面有用，该变化可被一个或多个传感器感测。该信息可包括成分、矿物学、硬度、多孔性、结构完整性和纹理中的一个或多个。

更一般地，本发明使用一系列选择以逐个碎屑的方式(与大批量材料的测量相对，即多个碎屑一起)感测开采的材料的多个性质，然后分析多个类型的数据，并作出关于每个碎屑分类的决定，然后基于该分析分选碎屑。如上所描述的，多个感测选择包括碎屑对电磁辐射的响应。其他感测选择可包括观察开采的材料的碎屑对声波或磁场的响应的传感器，或评估碎屑纹理或其他表面特征的光学传感器，所有这些能在对碎屑进行分类，以进行碎屑的分选和/或下游处理方面提供有用信息。

本发明不限定为任一特殊类型的电磁辐射。申请人目前专注于电磁辐射频谱的微波能带。然而，射频辐射和X射线辐射是电磁辐射频谱中的其他两种选择。

开采的材料可为包括例如贵金属的有价值材料的任何开采的材料。有价值材料的示例是矿物中的贵金属，例如包含金属氧化物和金属硫化物的矿物。包含金属氧化物的有价值材料的具体示例是铁矿石和红土镍矿石。包含金属硫化物的有价值材料的具体示例是含铜矿石。有价值材料的另一个示例是盐。

术语“开采的”材料这里应理解为包括(a)原矿材料和(b)在材料被开采后、分选之前已经经过至少初步粉碎或类似的尺寸减小的原矿材料。

申请人的、尽管非排他的、特别感兴趣的区域是开采的矿石形式的开采的材料，其包括硫化物形式的含铜矿物，例如，黄铜矿。

本发明尤其，尽管非排他性地，可应用于分选低等级的开采的材料。

术语“低”等级这里应被理解成指的是开采的材料中的例如金属的有价值材料的经济价值仅略大于开采、获取和将该有价值材料运输到顾客的成本。

在任一给定的情况下，被认为是“低”等级的含量将取决于有价值材料的经济价值和开采以及在一特定时间点从开采的材料中获取有价值材料的其他成本。有价值材料的含量可以相当高，但仍被认定为“低”等级。这是铁矿石的情况。

在有价值材料为铜硫化物矿物形式的情况下，普遍的“低”等级矿石是矿石中铜的含量低于1.0％重量百分比，通常低于0.6％重量百分比的原矿石。从贫瘠碎屑分选含有这样低含量的铜的矿石从技术角度来讲是一个挑战性的任务，尤其在需要分选非常大量的矿石，通常为至少10,000吨每小时的情况下，其中贫瘠碎屑代表比含有可经济地获取铜的矿石更小的比例的矿石。

当在含铜矿石的情况下使用时，术语“贫瘠”碎屑在这里被理解为指的是不含有铜，或者含有非常少量的、不能从该碎屑中经济地获取的铜的碎屑。

当在有价值材料的环境下，在更通常意义上使用时，术语“贫瘠”碎屑在这里应被理解为指的是不具有有价值材料或者有价值材料的量不能从碎屑中经济地获取的碎屑。

上面的说明将不被理解为对澳大利亚或别的地方的公知常识的认可。

根据本发明，提供了一种分选开采的材料的方法，开采的材料例如为开采的矿石，包含如下步骤：

(a)将开采的材料的单个碎屑暴露于电磁辐射，其中例如辐射类型和暴露时长和辐射的能量的暴露参数的选择是基于关于开采的材料的已知信息和开采的材料的下游处理选择；

(b)使用用于电磁辐射的位于暴露室内部和/或下游的多个传感器，感测提供关于碎屑的信息的每一碎屑的至少两个不同的性质(例如，成分、矿物学、硬度、多孔性和纹理)，并产生与感测的性质相关的数据；

(c)处理每一碎屑的数据，并将碎屑分类以进行碎屑的分选和/或下游处理，例如堆浸和熔炼；以及

(d)基于分类评估对碎屑进行分选。

术语“碎屑”在这里被理解为指的是开采的材料的任一合适尺寸，考虑了用于实施该方法的设备的处理和加工能力以及与检测足够的信息以对碎屑中的开采的材料做准确的评估相关的事项。

在步骤(a)中使用的电磁辐射可为任一种合适的辐射。例如，辐射可为X射线、微波和射频辐射。

步骤(a)可以包括使用脉冲的或连续的电磁辐射。

步骤(c)中对每一碎屑的分类可以基于碎屑中有价值材料的等级。步骤(c)中对每一碎屑的分类可以基于其他一种性质或多个性质，例如硬度、纹理、矿物学、结构完整性，和多孔性。一般而言，分类的目的是利于碎屑的分选和/或碎屑的下游处理。依据一个矿体的特定环境，性质的特定组合可以在为碎屑的分选或/或碎屑的下游处理提供有用信息的方面或多或少有帮助。

就此而言，应当注意并不总是这样的情况：需要下游处理，分选步骤能够生产可市场化的产品。

还应当注意的是，当需要下游处理时，可以有多于一个的处理选择，分选步骤(d)可包括将碎屑分选为两个或多个类别，其中每一个适于一种不同的下游处理选择。

步骤(b)可包括检测每一碎屑对电磁辐射暴露的热响应。

步骤(c)可包括使用一个考虑了检测的数据的算法处理每一碎屑的数据，为碎屑的分选和/或下游处理对碎屑进行分类。

步骤(c)可包括热分析该碎屑以确定碎屑中的有价值材料。

步骤(b)不限定于感测开采的材料的碎屑对电磁辐射的响应，其可扩展为感测材料的其他性质。例如，步骤(b)可扩展为使用下列传感器中的任意一个或多个：(i)近红外光谱(“NIR”)传感器(用于成分)，(ii)光学传感器(用于尺寸和纹理)，(iii)声波传感器(用于过滤和磨制尺寸的内部结构)，(iv)激光诱导光谱(“LIBS”)传感器(用于成分)，和(v)磁性传感器(用于矿物学和纹理)；(vi)X射线传感器，用于测量非硫化物的矿物和脉石成分，例如铁或页岩。这些传感器中每一个均能提供关于碎屑中被开采物质的性质的信息，例如在传感器的名称后的括号内所提到的。

本方法可包括下游处理步骤，粉碎从步骤(d)分选的材料，作为从开采的材料中获取有价值的矿物的下游选择的预处理步骤。

本方法可包括下游处理步骤，混合从步骤(d)分选的材料，作为从开采的材料中获取有价值的矿物的下游选择的预处理步骤。

本方法包括将每一碎屑的感测数据用作下游处理选择的前馈信息，例如浮选和粉碎，和用作上游开采和处理选择的反馈信息。

上游开采和处理选择可包括钻探和爆炸操作，开采的定位操作，和破碎操作。

根据本发明，还提供了一种用于分选开采的材料的设备，开采的材料例如为开采的矿石，其包括：

(a)电磁辐射处理站，用于将开采的材料的碎屑逐个地暴露于电磁辐射；

(b)多个传感器，用于检测每一碎屑对电磁辐射的响应，例如热响应，和用于检测碎屑的其他性质；以及

(c)处理器，用于分析每一碎屑的数据，例如，使用考虑了检测的数据的算法，和用于为碎屑的分选和/或下游处理，例如堆浸和熔炼，对碎屑进行分类；以及

(d)分选器，用于基于热分析对碎屑进行分选。

该设备可包括组件，例如一个或多个传送带，用于将开采的材料的碎屑传送通过电磁辐射处理站，到分选器。

根据本发明，还提供了一种从开采的材料，例如开采的矿石，获取例如贵金属的有价值材料的方法，其包括根据上面描述的方法分选开采的材料，然后，处理含有有价值材料的碎屑，并且获取有价值材料。

本方法可包括将碎屑分选为两个或多个类别，它们每一种适于不同的下游处理选择，然后，以不同的下游处理选择处理碎屑。

分选后的碎屑的处理选择可为任一合适的选择，例如熔炼和过滤选择。

以实例的方式，本方法可包括将碎屑分选为三个类别，其中一个类别包括低的或无有价值碎屑，第二类别包括含有有价值材料的碎屑，其适于堆浸处理以获取有价值材料；和第三类别，其包括含有具有有价值材料的碎屑，适于熔炼处理以获取有价值材料，然后堆浸第二类别的碎屑，和熔炼第三类别的碎屑。

下游的堆浸和熔炼操作可在矿区实施或者可将碎屑运输到其他地点以进行堆浸和熔炼操作。

本发明进一步以示例的方式参考附图进行说明，其中：

图1是描述了根据本发明的分选方法的一个实施例的示意图，其具有两个分选仓；以及

图2是描述了根据本发明的分选方法的第二实施例的示意图，其具有三个分选仓。

实施例是在从低等级含铜矿石中获取铜形式的贵金属的方法的情形下描述的，其中铜以含铜矿物存在，例如黄铜矿，矿石还含有无价值脉石。这个实施例的方法的目的在于确定开采的材料中含有高于某一等级的含铜矿物数量的碎屑，将这些碎屑从其他碎屑中分选出，并使用最有效和可行的选择处理这些含铜碎屑，以从碎屑中获取铜。

应当注意，当下面的描述不专注于下游处理选择时，这些选择可为从熔炼到堆浸中的任一合适选择。

还应当注意，本发明不限定于含铜矿石和将铜作为待获取的有价值材料。一般而言，本发明提供了一种分选当暴露于电磁辐射时呈现不同的热响应的任意矿物的方法。

还应当注意，本发明不限定于以使用等级阈值为唯一的基础来分选碎屑，本发明扩展为考虑其他的性质，这些性质指示了碎屑对下游获取处理的适宜性。

还应当注意，这里所使用的术语“碎屑”应被本领域技术人员较好地描述为“颗粒”。目的是将两个术语作为同义词使用。

参考附图，已经被初步破碎机(未示出)破碎为10-25cm的碎屑尺寸的矿石碎屑3形式的输入材料经由传送带5(或其他合适的传送装置)被提供到微波辐射处理站7，并被移动经过暴露室，并被以逐个的方式暴露于微波辐射，微波辐射或者是连续的辐射形式，或者是脉冲的辐射形式。微波辐射可以以低于在碎屑中引起微小裂痕的功率密度施加。在任一情况下，微波处理站7的微波频率和微波强度和碎屑暴露时间和其他操作参数在已经考虑了需要的信息的基础上选择。需要的信息是在为碎屑的分选和/或下游处理对特定的开采的材料分类方面有帮助的信息。在任一给定的情况下，可以有性质的特定组合，例如，等级、矿物学、硬度、纹理、结构完整性和多孔性，这将提供必需的信息以作出关于碎屑的分选和/或下游处理的正确决定，例如，适合特定的下游处理选择的分选标准。

当穿过微波处理站7，沿着下游传送带15时，从碎屑发出的辐射被高分辨率、高速红外成像器13检测，该成像器捕获碎屑的热图像。虽然一个热成像器足够，但可使用两个或多个热成像器以完全覆盖碎屑的表面。

另外，一个或多个可见光相机(未示出)捕获碎屑的可见光图像，以允许确定碎屑尺寸。从检测的热点(像素)的数目、温度、它们的分布图案以及它们的累积区域，相对于碎屑的尺寸，可作出关于被观察的岩石碎屑的等级的评估。通过将该数据与特定等级和尺寸的岩石碎屑的微波诱导的热性质之间的预先建立的关系进行比较，该评估可得到支持和/或更多的矿物含量可被量化。

应注意，根据为了分选和/或下游处理选择对碎屑进行分类所需要的信息，可有一系列传感器(未示出)布置于微波暴露室内和/或下游。这些传感器可包括下列传感器中的一个或多个：(i)近红外光谱(“NIR”)传感器(用于成分)，(ii)光学传感器(用于尺寸和纹理)，(iii)声波传感器(用于过滤和磨制尺寸的内部结构)，(iv)激光诱导光谱(“LIBS”)传感器(用于成分)，和(v)磁性传感器(用于矿物学和纹理)；(vi)X射线传感器，用于测量非硫化物的矿物和脉石成分，例如铁或页岩。

例如，使用配备有图像处理软件的计算机9可以处理由热成像器和可见光传感器(和任意其他传感器)收集的图像。软件被设计来处理感测的数据以为分选和/或下游处理选择对碎屑进行分类。在任一给定的情况下，软件可被设计成基于与数据相关的性质的相对重要性，衡量不同的数据。

在一种操作模式中，热分析是基于高于和低于阈值温度的碎屑之间的区别。碎屑可被分类为“较热”和“较冷”。碎屑的温度与碎屑中的铜矿物的量有关。因此，具有给定尺寸范围、在特定条件下被加热的碎屑，如果碎屑含有至少“y”重量％的铜，则将具有上升到高于温度阈值“x”度的温度。阈值温度可最初根据经济因素选定，并随着这些因素的变化而调整。贫瘠的碎屑在暴露于射频辐射时大体上不被加热到高于阈值温度的温度。

一旦计算机9完成热和可见光分析，且每一碎屑被分类，则碎屑被分为两个(或可能的多个)类别中的一个。

在本例中，初步分类标准是碎屑中铜的等级，高于阈值等级的碎屑分入一个收集仓19，低于阈值等级的碎屑分入另一仓17中。然后仓19中的有价值碎屑被处理以从碎屑中获取铜。例如，传送仓19中的有价值碎屑以进行下游处理，其中包括碾磨和浮选以形成浓缩物，然后，处理该浓缩物以获取铜。

应注意，本发明使具有一种比例如碎屑中的铜的等级的简单的一个性质更复杂的分类标准成为可能。本发明使得考虑一系列性质成为可能，例如等级、纹理、矿物学、结构完整性、多孔性和硬度，以基于在一个或多个下游处理选择中处理碎屑的适宜度，对碎屑进行分类。例如，有对熔炼和堆浸最佳的材料性质的不同组合。本发明使得基于在矿区和其他地点可用的下游处理操作对碎屑进行选择成为可能。依据另外的示例，本发明使得基于对混合来自同样的或不同的矿区的碎屑的适宜度，对碎屑进行分类成为可能。

碎屑被以以下的方式分开：其被从传送带15的一端投射，当从带15以自由落体的轨迹移动时，选择性地由压缩空气喷射(或其他合适的液体喷射，例如水喷射)偏转，然后分选进入在仓17、19收集的两个流中。热分析确定传送带15上的每一碎屑的位置，并且在碎屑被分析为待偏转的碎屑后，空气喷射被激活预定的时间。

仓17中的碎屑可成为副产品废流，被以合适的方式处置。但不总是这样的情况。碎屑具有较低的铜矿物含量，且对于获取而言有足够的价值。在那种情况下，较冷的碎屑可被传送到合适的获取处理，例如堆浸。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对上面描述的本发明的实施例可做许多改进。

上面所描述的实施例将碎屑分入仓17、19，其中，仓19包括有价值碎屑，该碎屑之后被处理以从碎屑中获取铜。本发明也扩展为这样的配置，在这些配置中，分选步骤将碎屑分入一个分类，该分类是实质上可市场化的产品。例如，在铁矿石的情况中，磁或其他传感器的使用可提供足够的信息以从脉石中分选出磁石，该磁石被作为可市场化的产品出售，不需要任何进一步处理。

虽然不是唯一的其他可能性，图2描述的本发明另一个实施例，其包括将碎屑分选为三个类别，一个类别包括低的或无价值碎屑(仓17)，第二类别包括含有有价值材料的碎屑，其适于第一矿物获取技术，例如堆浸处理以获取有价值材料(仓19)，第三类别包括含有有价值材料的碎屑，其适于第二矿物获取技术，例如熔炼处理，以获取有价值材料(仓20)。在分选入各自的仓后，碎屑可被送到料堆，以进行后续堆浸、熔炼或作为废弃物存储。可使用相对于传送带15以不同的角度和/或不同的压力和/或不同的流速操作的两个或多个压缩空气喷射，以将材料分选入三个仓。

另外，当实施例包括将待分选的碎屑暴露于微波辐射时，本发明并不被如此限定，其扩展为使用其他适合的电磁辐射。合适的电磁辐射可包括X射线和射频辐射。

Claims (18)

1.一种分选开采的材料的方法，所述开采的材料例如为开采的矿石，所述方法包括步骤：

(a)将开采的材料的单个碎屑暴露于电磁辐射，其中例如辐射类型和暴露时长和辐射的能量的暴露参数的选择是基于关于开采的材料的已知信息和开采的材料的下游处理选择；

(b)使用用于电磁辐射的位于暴露室内部和/或下游的多个传感器，感测提供关于碎屑的信息的每一碎屑的至少两个不同的性质(例如成分、矿物学、硬度、多孔性和纹理)，并产生与感测的性质相关的数据；

(c)处理每一碎屑的数据，并将碎屑分类以进行碎屑的分选和/或下游处理，例如堆浸和熔炼；以及

(d)基于分类评估对碎屑进行分选。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电磁辐射包括X射线、微波和射频辐射。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤(a)包括使用脉冲的或连续的电磁辐射。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中步骤(b)包括检测每一碎屑对电磁辐射暴露的热响应。

5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中步骤(c)包括使用考虑了检测的数据的算法处理每一碎屑的数据，并为碎屑的分选和/或下游处理对碎屑进行分类。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中步骤(c)包括热分析碎屑以确定碎屑中的有价值材料。

7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中步骤(b)不限定于感测碎屑对电磁辐射的响应，并扩展为感测材料的其他性质。

8.根据权利要求7所述的方法，其中步骤(b)扩展为使用下列传感器中的任意一个或多个来感测碎屑的性质：(i)非红外光谱(“NIR”)传感器，(ii)光学传感器，(iii)声波传感器，(iv)激光诱导光谱(“LIBS”)传感器，和(v)磁性传感器。

9.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括下游处理步骤，粉碎从步骤(d)中分选的材料，作为从开采的材料中获取有价值的矿物的下游选择的预处理步骤。

10.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括下游处理步骤，混合从步骤(d)分选的材料，作为从开采的材料中获取有价值的矿物的下游选择的预处理步骤。

11.根据前述任一项权利要求所述的方法，包括使用每一碎屑的感测数据作为下游处理选择的前馈信息并作为上游开采和处理选择的反馈信息，所述下游处理选择例如为浮选和粉碎。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述上游开采和处理选择包括钻探和爆炸操作，开采的定位操作和压碎操作。

13.一种用于分选开采的材料的设备，所述开采的材料例如为开采的矿石，所述设备包括：

(a)电磁辐射处理站，用于将开采的材料的碎屑逐个地暴露于电磁辐射；

(b)多个传感器，用于检测每一碎屑对电磁辐射的响应，例如热响应，并用于检测碎屑的其他性质；以及

(c)处理器，用于分析每一碎屑的数据，例如，使用考虑了检测的数据的算法，和用于为碎屑的分选和/或下游处理，例如堆浸和熔炼，对碎屑进行分类；以及

(d)分选器，用于基于热分析对碎屑进行分选。

14.根据权利要求13所述的设备，包括组件，例如一个或多个传送带，用于将开采的材料的碎屑传送经过电磁辐射处理站，并且传送到分选器。

15.一种用于从开采的材料，例如开采的矿石，获取例如贵金属的有价值材料的方法，包括根据权利要求1-12任一项权利要求所述的方法分选开采的材料，然后处理含有有价值材料的碎屑，并获取有价值材料。

16.根据权利要求15所述的方法，包括将碎屑分选为两个或更多个类别，每一类别适于不同的下游处理选择，然后以不同的下游处理选择处理碎屑。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，用于分选的碎屑的处理选择包括熔炼和过滤处理选择。

18.根据权利要求15-17任一项权利要求所述的方法，包括将碎屑分选为三个类别，一个类别包括低价值或无价值碎屑，第二类别包括含有有价值材料的碎屑，其适于堆浸处理以获取有价值材料，以及第三类别，其包括含有有价值材料的碎屑，适于熔炼处理以获取有价值材料，然后堆浸第二类别的碎屑，且熔炼第三类别的碎屑。

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