CN103052451A - 对开采的原材料进行分选 - Google Patents

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Abstract

一种用于对开采的原材料诸如开采的矿石分选的设备，所述设备包括：施加器，所述施加器用于将原材料的碎片暴露于电磁辐射下；以及组件，所述组件用于分配来自所述施加器的碎片，使得这些碎片从所述组件的上入口向下且向外移动，并且作为相互不接触的单个独立碎片从所述组件的下出口排出。所述设备还包括：检测和评估系统，所述检测和评估系统用于检测和评估这些碎片的一个或多于一个的特性；以及呈分离器形式的分选装置，所述分选装置用于响应于所述评估，将这些碎片分离成多个流。

Description

对开采的原材料进行分选
技术领域
本发明涉及一种用于对开采的原材料进行分选的方法及设备。
背景技术
术语“开采的”原材料在本文中应理解为包括金属原材料和非金属原材料。含铁和含铜矿石是金属原材料的例子。煤是非金属原材料的例子。术语“开采的”原材料在本文中应理解为包括但不限于：（a）原矿原材料；以及（b）在原材料已经被开采之后且在分选之前已至少经过初级粉碎或类似破碎的原矿原材料。开采的原材料包括在料堆中开采的原材料。
本发明具体但非排他地涉及一种用于对开采的原材料进行分选用于随后处理以从开采的原材料回收贵重原材料诸如贵重金属的方法及设备。
本发明还涉及一种用于从如上文所描述的已被分选的开采的原材料中回收贵重原材料诸如贵重金属的方法及设备。
本发明涉及使用电磁辐射以导致在开采的原材料的碎片中的变化，所述变化提供了关于在所述碎片中的开采的原材料的特性的信息，所述信息对于碎片的分选和/或下游处理是有帮助的并且可以由一个或多于一个的传感器检测到。所述信息可以包括组分、矿物学、硬度、孔隙率、结构完整性以及纹理特性中的任一个或多个。
本发明具体但非排他地涉及一种用于以高吞吐量对低等级的开采的原材料进行分选的方法和装置。
申请人正在研发一种用于开采的原材料的自动化分选方法和设备。
概括地讲，由申请人研发的对开采的原材料进行分选的方法包括下列步骤：
（a）将开采的原材料的碎片暴露于电磁辐射下，
（b）基于这些碎片的组分（包括等级）或纹理或另一特征，检测并且评估这些碎片，以及
（c）基于在步骤（b）中的评估，物理地分离这些碎片。
对申请人来说已知的自动化矿石分选系统被限制于低吞吐量系统。在这些低吞吐量分选系统中使用的一般方法是传送矿石碎片通过在水平带上的分选机。而水平传送带在高达大约200t/h的吞吐量下对于大于10mm的碎片来说是已经证实且有效的方法，传送带无法满足更大的吞吐量500-1000t/h，所述更大的吞吐量需要用于实现在诸如对具有大于10mm的颗粒尺寸的低等级矿石进行分选的矿业中的许多应用所需的规模经济。
申请人的技术发展路径的问题涉及高吞吐量地检测低含量的矿化作用。矿化作用的低含量的检测可以通过使用电磁辐射选择性地激励目标矿物来解决。所述方法需要使用以受控方法对碎片施加电磁辐射的“施加器”。
上文的描述不应被理解为对在澳大利亚或其它地方的普通常识的承认。
发明内容
概括地讲，本发明提供了一种对开采的原材料诸如矿石进行分选的设备，所述设备包括：施加器，其用于将原材料的碎片暴露于电磁辐射下；碎片分配组件，其用于分配来自施加器的碎片，使得这些碎片从所述组件的上入口向下并且向外移动并且作为相互不接触的单个独立碎片从所述组件的下出口排出；检测和评估系统，其用于检测和评估这些碎片的一个或多于一个的特性；以及呈分离器形式的分选装置，其用于响应于评估，将这些碎片分成多个流。
根据本发明，还提供一种用于对开采的原材料诸如开采的矿石进行分选的设备，所述设备包括：
（a）用于将原材料的碎片暴露于电磁辐射下的施加器，所述施加器具有入口和出口，
（b）组件，所述组件用于分配从所述电磁辐射施加器排出的碎片，使得所述碎片作为相互不接触的单个独立碎片从所述组件排出，所述组件具有上入口和下出口以及向下且向外延伸的分配表面，碎片在所述分配表面上能够从所述上入口移动至所述下出口，并且所述分配表面允许在所述碎片到达所述下出口时，将所述碎片分配成单个独立的碎片；
（c）检测及评估系统，所述检测及评估系统用于检测和评估这些碎片的一个或多于一个的特性，以及
（d）呈分离器形式的分选装置，所述分选装置用于响应于检测和评估系统的评估，将这些碎片分离成多个流。
术语“碎片”在本文中理解为意指如下任何适当尺寸的开采的原材料，所述开采的原材料与用于实施所述方法的设备的原材料处理和加工能力以及与检测充分的信息以对在碎片中的开采的原材料作出精确评估相关联的问题有关。还应注意，如在本文中使用的术语“碎片”要是更好地描述为“颗粒”，可以被本领域中的一些技术人员理解。意图是使用两个术语作为同义词。
在使用中，馈送的开采的原材料诸如开采的矿石被供应至电磁辐射施加器的入口并且移动通过施加器到施加器的出口端。将碎片暴露于在施加器中的电磁辐射下。将来自施加器的出口的矿石供应至碎片分配组件的上入口。矿石例如通过沿着组件的分配表面向下滑动和/或滚动而移动。矿石在分配表面上从组件的上入口向下且向外移动至下出口。分配表面允许碎片分散成散布状态，在所述散布状态下，这些碎片不与其它碎片接触并且作为单个独立碎片移动并且在所述散布状态下从组件排出。
所述设备可以包括用于电磁辐射施加器的电磁辐射源。
电磁辐射施加器可以适于在逐个碎片基础上将开采的原材料的碎片暴露于电磁辐射下。
电磁辐射施加器可以适于在成批基础上将开采的原材料的碎片暴露于电磁辐射下。电磁辐射施加器和碎片分配组件的所述特定组合，即，适于在成批基础上将开采的原材料的碎片暴露于电磁辐射下的电磁辐射施加器与适于将成批处理的碎片分配成独立的碎片流用于检测和评估然后在逐个碎片基础上进行分选的所述特定组合具有以高吞吐量处理原材料方面的优势。
电磁辐射施加器可以适于通过使原材料的床暴露于电磁辐射下而适于在成批基础上处理原材料，在所述原材料的床中，这些碎片相互接触。在这样的布置的使用中，下游碎片分配组件的分配表面允许碎片从床状态分散成这些碎片与其他碎片相互不接触的散布状态，并且在所述散布状态下从组件排出。
原材料的床可以是填充床。
原材料的床可以是向下移动床。
原材料的床可以是向下移动填充床。
电磁辐射施加器可以包括两端开口的溜槽。所述布置很适合于形成原材料的向下移动床，特别地，原材料的向下移动填充床。
溜槽可以被竖直地或以与竖直方向成角度地布置。
溜槽可以对准碎片分配组件以将碎片从溜槽直接供应至组件。
电磁辐射施加器可以包括阻塞件，所述阻塞件用于防止电磁辐射从施加器经入口和出口泄漏。
在电磁辐射施加器的出口中的阻塞件可以呈旋转阀诸如可旋转星形轮的形式，用于控制从施加器的原材料排出。
电磁辐射施加器可以适于在分批基础上利用在任何时间点在施加器内被暴露于电磁辐射下的每一批开采的原材料进行操作。
电磁辐射施加器可以适于在连续基础上利用连续地移动通过施加器并且随着它移动通过施加器而被暴露于电磁辐射下的开采的原材料进行操作。
电磁辐射施加器可以适于利用任何适当的电磁辐射操作。例如，辐射可以是X射线、微波和射频辐射。
电磁辐射可以是脉冲或连续电磁辐射。
在电磁辐射施加器中，对暴露参数诸如辐射的类型和暴露时长以及辐射能量的选择可以基于关于开采的原材料的已知信息以及针对开采的原材料的下游处理的选项。
当电磁辐射施加器适于利用微波辐射操作时，施加器可以包括用于将微波辐射导引至施加器的角波导管。
波导管相对于电磁辐射施加器的壁可以被以布鲁斯特角（Brewsterangle）定位。
术语“布鲁斯特角”，也称为偏振角，在本文中应理解为意指具有特定偏振的电磁辐射被极佳传输通过表面而无反射的入射角。
进一步举例来说，当电磁辐射施加器适于利用微波辐射操作时，施加器可以包括：环形主线，所述环形主线被定位成环绕施加器的周边用于将电磁辐射供应至施加器；以及在施加器与环形主线之间的一系列微波可穿透窗户或开口，所述窗户或开口允许微波辐射从环形主线传输到施加器中。
分配组件的分配表面可以是向下且向外延伸的锥形表面或锥形表面段。
分配表面可以是被布置成向下且向外延伸的锥形构件或锥形构件段的上表面，或截锥形构件或截锥形构件段的上表面。
锥形表面可以限定任何适当的圆锥角，即，相对于水平轴线的任何适当的角度。
锥形表面可以限定相对于水平轴线至少30°的角度。
锥形表面可以限定相对于水平轴线至少45°的角度。
锥形表面可以限定相对于水平轴线小于75°的角度。
分配组件的分配表面可以是角板诸如角平板的上表面。
分配组件的分配表面可以是向外且向下彼此远离地延伸的一对板诸如一对平板或一对弯板的上表面。
分配组件可以包括部分地由分配表面限定的腔。
所述腔可以是锥形或截锥形腔。
分配组件可以适于作为第二电磁辐射施加器操作，以用于在碎片移下分配表面时将碎片暴露于电磁辐射下。在那种情况下，所述设备可以包括用于腔的电磁辐射源。在这样的布置的使用中，在两个施加器中，即在呈施加器的形式的该腔和上游（就原材料的移动的方向而言）电磁辐射施加器中将开采的原材料暴露于电磁辐射下。
可以在所述两个施加器中使用相同或不同的暴露条件，这取决于在任何给定情形下的要求。例如，在电磁辐射施加器中的电磁辐射可以被选择成致使碎片的微破裂以将碎片分解成较小的尺寸，并且在分配组件中的电磁辐射可以被选择以促进碎片的分选。在该布置中，在电磁辐射施加器中与开采的原材料的特性相关的操作条件可以被选择成使得碎片在电磁辐射施加器中破裂成较小的碎片，和/或使得随着碎片移动通过分配组件和/或在下游处理步骤诸如常规粉碎步骤中将碎片破裂成较小的碎片。进一步举例来说，在一个施加器中的电磁辐射可以被选择成允许对一个特性检测和评估，并且另一个施加器可以被选择成允许对碎片的另一个特性检测和评估。
检测和评估系统可以包括传感器，所述传感器用于检测每个碎片对电磁辐射的响应，诸如热响应。
检测和评估系统可以包括用于检测碎片的其它特性的传感器。传感器可以包括下列传感器中的任一个或多于一个：（i）近红外光谱（“NIR”）传感器（针对组分），（ii）光学传感器（针对尺寸和纹理），（iii）声波传感器（针对浸出和磨碎尺度的内部结构），（iv）激光诱导光谱（“LIBS”）传感器（针对组分），以及（v）磁性传感器（针对矿物学和纹理）；（vi）用于非硫化矿物和脉石成分诸如铁或页岩的测量的X射线传感器。这些传感器中的每一个都能够提供关于在碎片中的开采的原材料的信息，例如在传感器的名称后面的括号中所提及的。
检测和评估系统可以包括处理器，所述处理器用于例如使用将感测的数据考虑进去的算法来分析每个碎片的数据，并且用于归类碎片以用于对碎片进行分选和/或下游处理，诸如堆浸和熔炼。
对碎片的评估可以基于在碎片中的贵重金属的等级。碎片的评估可以基于另一个特性（其可以被描述为性质），诸如碎片的硬度、纹理、矿物学、结构完整性和孔隙率中的任一个或更多个。概括地讲，评估碎片的目的是有利于碎片的分选和/或碎片的下游处理。取决于矿山的特定情况，性质的特定组合在提供对于碎片的分选和/或碎片的下游处理有用的信息上可以是或多或少有帮助的。
检测和评估系统可以适于产生控制信号以响应于碎片评估，选择性地激活分离器。
分配组件的下出口可以适于作为碎片向下坠落的幕状物（curtain）排出碎片。原材料的幕状物是用于碎片的高吞吐量分析的便利形式。
用于响应于检测和评估系统的评估而将碎片分离成多个流的分离器可以是任何适当的分离器。举例来说，分离器可以包括多个空气喷射器，所述多个空气喷射器可以被选择性地致动以使碎片移位形成运动路径。
所述设备可以适于以任何适当的吞吐量对开采的原材料进行分选。在任何给定的情形下所需的吞吐量取决于如下一系列因素，所述一系列因素包括但不限于上游和下游操作的操作要求。
所述设备可以适于每小时对至少100吨的开采的原材料进行分选。
所述设备可以适于每小时对至少500吨的开采的原材料进行分选。
开采的原材料可以是包含贵重原材料诸如贵重金属的任何开采的原材料。贵重原材料的例子是在矿物诸如包括金属氧化物或金属硫化物的矿物中的贵重金属。包含金属氧化物的贵重原材料的特定例子是铁矿石和镍红土矿石。包含金属硫化物的贵重原材料的特定例子是含铜矿石。贵重原材料的其它例子是盐和煤。
申请人所感兴趣的具体但非排他的领域是呈如下形式的开采的原材料：（a）包括含铜矿物诸如呈硫化物形式的黄铜矿的矿石，以及（b）铁矿石。
本发明具体但非排他地可应用于对低等级的开采的原材料进行分选。
术语“低”等级在本文中应理解为意指在开采的原材料中的贵重原材料诸如金属的经济价值仅勉强大于开采和回收贵重原材料并且将贵重原材料运输至客户的成本。
在任何给定的情形中，被认作是“低”等级的含量将取决于贵重原材料的经济价值以及在特定时间点从开采的原材料回收贵重原材料的开采和其它成本。贵重原材料的含量可能是相对高但仍被认作是“低”等级的。这是具有铁矿的情况。
在呈硫化铜矿物形式的贵重原材料的情况下，当前的“低”等级矿石为在矿石中包含的铜小于重量的1.0％、典型地小于重量的0.6％的原矿石。从贫瘠碎片中分选出具有这样低含量的铜的矿石从技术观点来看是很有挑战性的任务，尤其是在需要对很大量的矿石、典型地每小时至少10,000吨的矿石进行分选的情形中，以及在与包含经济上可回收的铜的矿石相比贫瘠碎片代表更小的矿石比例的情形中。
在本文中术语“贫瘠”碎片当在含铜矿石的背景中使用时应当理解为意指碎片没有铜，或有不能从碎片中经济地回收的很少量的铜。
在本文中术语“贫瘠”碎片当在贵重原材料的背景中以更为普遍的意义使用时应理解为意指碎片没有贵重原材料，或有不能从碎片中经济地回收的少量贵重原材料。
根据本发明，提供了一种对开采的原材料诸如开采的矿石进行分选的方法，所述方法包括如下步骤：
（a）将开采的原材料的碎片暴露于在电磁辐射施加器中的电磁辐射下，
（b）将已经暴露于电磁辐射下的碎片供应至分配组件并且允许碎片在组件的分配表面上从上入口向下且向外移动到下出口，使得碎片被分配成单个独立的碎片并且作为单个独立碎片被从组件排出，
（c）检测碎片的一个或多于一个的特性，
（d）评估碎片的所述特性，以及
（e）响应于对碎片的所述特性的评估，将碎片分选成多个流。
所述方法可以包括：随着碎片在分配组件的分配表面上方向下且向外移动，将碎片暴露于电磁辐射下。
检测步骤（c）可以包括检测每个碎片暴露于电磁辐射下的响应，诸如热响应。
评估步骤（d）可以包括分析每个碎片的响应以识别在碎片中的贵重原材料。
检测步骤（c）并不限于感测开采的原材料的碎片对电磁辐射的响应，而是扩展至感测碎片的附加特性。例如，步骤（c）也可以扩展至对下列传感器中的任一个或多于一个的使用：（i）近红外光谱（“NIR”）传感器（针对组分），（ii）光学传感器（针对尺寸和纹理），（iii）声波传感器（针对浸出和磨碎尺度的内部结构），（iv）激光诱导光谱（“LIBS”）传感器（针对组分），以及（v）磁性传感器（针对矿物学和纹理）；（vi）用于非硫化矿物和脉石成分诸如铁或页岩的测量的X射线传感器。这些传感器中的每一个都能够提供关于在碎片中的开采的原材料方面的信息，例如如在传感器的名称后面的括号中所提及的。
所述方法可以包括粉碎已分选的原材料的下游处理步骤，该下游处理步骤作为用于从开采的原材料回收贵重矿物的下游选项的预处理步骤。
所述方法可以包括混合已分选的原材料的下游处理步骤，该下游处理步骤作为用于从开采的原材料回收贵重矿物的下游选项的预处理步骤。
所述方法可以包括使用每个碎片的感测的数据，所述感测的数据作为用于下游处理选项诸如浮选和粉碎的前馈信息并且作为上游开采和处理选项的反馈信息。
上游开采和处理选项可以包括打眼操作和放炮操作、开采操作的定位以及粉碎操作。
根据本发明，还提供了一种用于从开采的原材料诸如开采的矿石回收贵重原材料诸如贵重金属的方法，所述方法包括：根据上文描述的方法对开采的原材料进行分选，并且之后，对包含贵重原材料的碎片进行处理并且回收贵重原材料。
用于已分选的碎片的处理选项可以是任何适当的选项，诸如熔炼和浸出选项。
进一步通过示例参照附图来描述本发明，所述附图用图解法图示出根据本发明的分选设备的关健部件的一个实施例的垂直截面。
所述实施例在使用微波能量作为电磁辐射的背景下被描述。然而，应注意的是，本发明不限于使用微波能量，并且扩展至使用其它类型的电磁辐射诸如射频辐射和X射线辐射。
所述实施例在用于从低等级含铜矿石回收呈铜的形式的贵重金属的方法和设备的背景下被描述，在所述含铜矿石中，铜存在于含铜矿物诸如黄铜矿中，并且所述矿石也包含非贵重脉石。在这个实施例中所述方法的目的是：识别开采的原材料中包含含铜矿物的量在某一等级以上的碎片，将这些碎片从其它碎片分选出来，以及根据需要处理含铜碎片以从这些碎片回收铜。
应注意的是，虽然下列描述的重点未放在下游处理选项上，但是这些选项是范围从熔炼碎片到浸出碎片的任何适当的选项。
还应注意的是，本发明不限于含铜矿石并且不限于作为将被回收的贵重原材料的铜。概括地讲，本发明提供了一种对当暴露于电磁辐射时展现出不同的加热响应的任何矿物进行分选的方法。
具体实施方式
参考附图，已经由初碎机（未示出）粉碎成10-25cm尺寸的碎片的呈含铜矿石的碎片的形式的给料物质经竖直传送溜槽3（或其它适当的传送装置，诸如将原材料供应至进料斗的传送带）供应到大体上以由数字2标识的微波辐射处理组件。
微波辐射处理组件2包括竖直溜槽4，所述竖直溜槽4限定微波施加器。随着碎片在床优选地填充床中从溜槽4的上入口6通过溜槽4向下移动到下出口8，矿石在成批基础上暴露于微波辐射下。用于防止微波辐射从溜槽4泄漏的阻塞件14、16被定位在溜槽4的入口6和出口8中。阻塞件14、16在所述实例中呈旋转阀的形式，所述旋转阀呈可旋转星形轮的形式（如在所述图中以图解法示出的），阻塞件14、16控制矿石到溜槽4中的供应以及从溜槽4的矿石排出。
微波辐射处理组件2还包括微波辐射源（未示出）和一对用于将微波辐射导引到溜槽4中的对置的波导管18。波导管18相对于溜槽4的壁被以布鲁斯特角定位。应注意的是，波导管18是用于将微波辐射引入到溜槽4中的多个选项中的一个。一个其它选项但非唯一的其它选项是经由允许将微波辐射传输到溜槽4的环形主线以及在溜槽4和环形主线中的一系列微波可穿透的窗户或开口引入微波辐射，所述环形主线被定位成环绕溜槽4的周边。开口的尺寸和数量选择成在溜槽4中提供均匀的即一致的场。
溜槽4的出口8与碎片分配组件的入口竖直地对准。分配组件大体上由数字7标识。出口8将已经暴露于在溜槽4中的电磁辐射下的碎片直接供应至分配组件7。
分配组件7包括用于碎片的分配表面11。碎片在分配表面11上向下且向外典型地以滑动和/或翻滚动作从分配组件7的上中心入口23移动至组件7的下环状出口25。分配表面11允许碎片从填充床状态分散成散布状态并且作为单个独立碎片被从出口25排出，在所述填充状态下，碎片在溜槽4中相互接触，在所述分配状态下，碎片相互不接触并且作为单个独立碎片移动。
分配组件7包括内壁，所述内壁具有形成分配表面11的锥形表面。所述锥形表面是圆锥状构件的上表面。
分配表面11由具有同心的第二外锥形表面15的外壁覆盖。分配组件7还包括在组件7的上入口23和下出口25中的阻塞件31、33。因此，如果从操作观点需要的话，组件7可以用作第二施加器用于进一步将碎片暴露于电磁辐射下。电磁辐射可以是微波辐射或任何其它适当的类型的辐射。根据情况，除了形成微波辐射处理组件2的部分的电磁辐射源之外，设备还可以包括另一电磁辐射源。在该背景下，在射频带中的电磁辐射的情况下，设备的所述构造具有特定优势。当利用射频辐射操作时，分配表面11和外锥形表面15被电绝缘并且被构造成形成射频施加器的平行电极。这些电极在图中由数字27、29标识。
当碎片移动通过分配组件7时，通过检测和评估系统检测和评估碎片。
更具体地，在穿过分配组件7时，来自碎片的辐射更具体地热辐射作为（a）暴露于在微波辐射处理组件2处并且可选地在分配组件7中的微波能量的结果，以及（b）碎片的特性（诸如组分和纹理）的结果，被捕捉碎片的热图像的呈高分辨率、高速红外线成像器（未示出）形式的热成像器检测到。虽然一个热成像器是足够的，但是可以使用两个或更多个热成像器以完全覆盖碎片表面。应注意的是，本发明并不限于使用这样的高分辨率高速红外线成像器。还应注意的是，本发明并不限于检测碎片对微波能量的热响应而是扩展至检测其它类型的响应。
根据检测到的热点（像素点）的数量、温度、它们的分布图案以及它们的累积区域，相对于碎片的尺寸，可以作出对碎片的等级的估计。通过将数据与先前在特定等级和尺寸的碎片的微波诱导热性质之间建立的关系相比较，所述估计可以被支持，和/或更多矿物含量可以被量化。
此外，一个或更多个例如呈可见光摄像机（未示出）形式的光学传感器捕捉碎片的可见光图像以允许对碎片尺寸的确定。
本发明也扩展至使用其它传感器以用于检测碎片的其它特性，诸如纹理。
由热成像器和可见光摄像机收集的图像（以及来自可以被使用的其它传感器的信息）在检测和评估系统中由装备有图像处理和其它相关软件的计算机（在所述图中由词语“控制系统”指示）处理。软件被设计成处理感测到的数据以评估碎片从而用于分选和/或下游处理选项。在任何给定的情形下，软件可以被设计成对不同的数据加权，这取决于与数据相关联的性质的相对重要性。
检测和评估系统产生控制信号以响应于碎片评估而选择性地激活分选装置。
更具体地，碎片从分配组件7的出口25自由落体并且由分选装置分离到环状收集箱17、19中，所述分选装置包括压缩空气喷射器（或其它适当的流体喷射器，诸如喷水器，或任何适当的机械装置，诸如机械鳍状件），随着碎片从分配组件7的出口25以自由落体轨迹移动，所述喷射器选择性地使碎片偏转。空气喷射器喷嘴由数字13标识。空气喷射器选择性地使碎片偏转到自由落体到收集箱17、19中的碎片的两个环形幕状物中。热分析识别每一个碎片的位置，并且空气喷射器在碎片被分析为要偏转的碎片之后的预设时间被激活。
可以根据需要选择热成像器以及其它传感器、计算机、空气喷射器的位置。在这一点上，应认识到附图不旨在不同于本发明的一个实施例的一般图示。
微波辐射可以为连续或脉冲辐射的形式。在下文中微波辐射可以在电场下被施加，所述电场是必须在碎片中诱导微裂纹的电场。在任何情况下，微波辐射处理组件2的微波频率和微波强度和碎片暴露时间以及其它操作参数的选择与所需的信息相关。所需的信息是用以评估特定开采的原材料以用于碎片的分选和/或下游处理所需的信息。在任何给定的情形下，存在诸如等级、矿物学、硬度、纹理、结构完整性以及孔隙率的特性的特定组合，所述特定组合将提供必要的信息以作出关于碎片的分选和/或下游处理的知情决定，例如，适合特定下游处理选项的分选标准。
如上文所指出的，可能存在不同于上文所提及的定位在微波辐射处理组件2和分配组件7内和/或下游的热成像器和可见光摄像机的一系列其它传感器（未示出），以根据所需的信息检测碎片的其它特性从而对碎片归类用于分选和/或下游处理选项。
在一个操作模式下，热分析基于在阈值温度以上和以下的碎片之间的区别。碎片可以因此被归纳为“较热”和“较冷”碎片。碎片的温度与在碎片中的铜矿物的量有关。因此，如果碎片包含至少“y”%重量的铜，则具有给定尺寸范围并且在给定条件下被加热的碎片将具有增加到阈值温度“x”度以上温度的温度。阈值温度最初可以基于经济因素被选择并且随着那些因素变化被调节。在暴露于射频辐射下时，贫瘠碎片将通常不被加热到阈值温度以上的温度。
在本实例中，主要归类标准是在碎片中铜的等级，且在阈值等级以上的碎片被分离到收集箱19中，而在阈值等级下方的碎片被分离到收集箱17中。在箱19中的贵重碎片然后被处理以从这些碎片回收铜。例如，在箱19中的贵重碎片被传送用于包括磨碎和浮选的下游处理以形成精矿然后处理所述精矿以回收铜。
在收集箱17中的碎片可以成为副产品废物流并且被以适当的方式处置。情况可能并不总是这样。碎片具有较低的铜矿物含量并且对于回收可能是十分贵的。在那种情况下，较冷的碎片可以被传送至适当的回收过程，诸如浸出。
本发明的优点包括下列优点。
●与具有单层开采的原材料的水平带布置相比，在微波辐射处理组件2处理呈成批形式的矿石碎片已经被证实显著地提高能量输送的效率。
●就最小化在碎片之间的可能对碎片分析的精度具有影响的传导而言，将来自微波辐射处理组件2的成批处理的矿石在分配组件7中分离成矿石的独立碎片流具有优点。
●碎片取向在碎片于分配组件7中向下和向外地滑动移动期间改变（许多矿石具有如下取向，在所述取向内，特定矿物作用能够使所述矿石不受电磁辐射影响）。基于带的系统通过向下滑动的碎片以固定的碎片取向来特征化，内锥将改变取向，因此使得不易受取向效果的影响。
●分散。较高的固体负载改善施加器的操作。然而，在常规带系统中，这受到下游要求的危害。为了最小化分离误差，碎片需要被以分散的方式（典型地距相邻碎片一个碎片直径的距离）呈现给检测和分离单元。在水平带系统中，这产生强度约束，因为带宽和速度具有限制。在本发明中，沿着分配组件7的分配表面11向下滑动和/或翻滚的碎片被不断地加速，因此，能够在分配表面11的顶部处具有高强度（对电磁辐射暴露有益）并且具有（由于锥形表面的增加的直径而水平地以及由于重力加速度而竖直地）分散的分布以用于检测和分离站。
●处理强度（吨/时/平方米平面面积）。为了是可行的，高吞吐量的分选设备需要高强度。不像带系统，本发明能够具有较高的原材料吞吐量，因为本发明不受像带速度和加载那样的机械问题的约束。大部分主场所受到平面区域可用性的约束，因此竖直处理增加可行性。可以将施加器、加速站、呈现站、检测站、分离站合并到单个装置/空间中。
●在机械上和在电磁上较简单。本发明整体上提供较少的移动部件并且在施加器中无移动部件，并且提供较简单的电磁和机械设计。
●规模经济。可以容易地将本发明按比例调整到非常大的规模以创造高能力模块。常规的基本带的系统实际上不具备规模经济可能性，并且在单个带宽度上也存在实用性限制。
●灵活性-分站处理。用于通过电磁辐射诱导的分选的温度标记可以被保存许多秒。竖直取向的同心的锥形构件的实施例非常适合于堆叠（层叠），并且因此，可以采用多个检测分离站使用单个施加器来最小化分选误差。
●封闭性：通过上文描述的实施例的微波辐射处理组件2的溜槽4与分配组件7的共轴的分配表面11的组合，使得灰尘、噪音和电磁辐射的封闭更容易，其中所有的活动在溜槽的圆柱形空间以及共轴的分配组件的环形空间中发生。该布置也更加有助于所识别的环境控制以促进所述过程。在以微波频率的电磁辐射的情况下，沿着给料管向下到所述实施例的锥形表面的顶端的塞流将用作有效的活动阻塞件。
●一旦碎片在被从溜槽4排出之后进入自由落体，沿分配组件7的分配表面11向下滑动的碎片的旋转就给予碎片扭转运动。由于检测通常利用在自由落体中的碎片完成，所以通过为检查提供更多的表面面积，所述实施例的锥形表面方法以及所给予的扭转可以增强所述步骤的质量。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对上文描述的本发明的实施例作出许多修改。
举例来说，虽然开采的原材料在成批基础上在微波辐射处理组件2中被处理，但是本发明不限于此而是扩展至如下布置：在所述布置中，开采的原材料在逐个碎片基础上在微波辐射处理组件2中被处理。
进一步举例来说，虽然所述实施例的分配组件7的分配表面11是锥形表面，本发明不限于此，并且分配表面可以是向下且向外地延伸的任何适当的表面。例如，分配表面可以是锥形段，或截锥形表面或截锥形表面段，或一个或多于一个的角板。

Claims (33)

1.一种用于对开采的原材料诸如开采的矿石进行分选的设备，所述设备包括：
（a）施加器，所述施加器用于将原材料的碎片暴露于电磁辐射下，所述施加器具有入口和出口，
（b）组件，所述组件用于分配从所述电磁辐射施加器排出的碎片，使得所述碎片作为相互不接触的单个独立的碎片被从所述组件排出，所述组件具有上入口和下出口以及向下且向外延伸的分配表面，碎片在所述分配表面上能够从所述上入口移动至所述下出口，并且在所述碎片到达所述下出口时，所述分配表面允许碎片被分配成单个独立的碎片，
（c）检测及评估系统，所述检测及评估系统用于检测和评估所述碎片的一个或多于一个的特性，以及
（d）分选装置，所述分选装置呈分离器的形式用于响应于所述检测系统的评估而将所述碎片分离成多个流。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述施加器被布置成在逐个碎片的基础上将开采的原材料的碎片暴露于电磁辐射下。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述施加器被布置成在成批基础上将开采的原材料的碎片暴露于电磁辐射下。
4.根据权利要求3所述的设备，其中通过适于使所述原材料的床暴露于电磁辐射下而使所述施加器适于在成批基础上处理原材料，在所述原材料的床中，所述碎片相互接触。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述原材料的床是填充床。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述电磁辐射施加器包括溜槽，在所述溜槽的上端中具有入口、而在所述溜槽的下端中具有出口。
7.根据权利要求6所述的设备，其中在所述溜槽的所述下端中的出口与所述碎片分配组件的入口相对准，以将碎片从所述溜槽直接向下供应至所述组件。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述电磁辐射施加器的入口和出口包括阻塞件，所述阻塞件用于防止电磁辐射从所述施加器经所述入口和所述出口泄漏。
9.根据权利要求8所述的设备，其中在所述电磁辐射施加器的所述出口中的阻塞件呈旋转阀诸如可旋转星形轮的形式，用于控制原材料从所述施加器的排出。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述电磁辐射施加器适于利用X射线辐射、微波辐射以及射频辐射中的任一种操作。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述电磁辐射施加器适于利用微波辐射操作并且包括用于将微波辐射导引到所述施加器中的一个或多于一个的波导管。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述电磁辐射施加器包括环形主线以及在所述施加器和所述环形主线中的一系列开口，所述环形主线被定位成环绕所述施加器的周边用于向所述施加器供应电磁辐射，所述一系列开口允许将微波辐射从所述环形主线传输到所述施加器中。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述碎片分配组件适于作为第二电磁辐射施加器操作，所述第二电磁辐射施加器用于随着所述碎片沿所述分配表面向下移动而将碎片暴露于电磁辐射下。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述电磁辐射施加器和所述第二电磁辐射施加器适于在相同或不同的暴露条件下操作。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述电磁辐射施加器适于操作成致使所述碎片微破裂以将所述碎片分解成较小的尺寸，并且所述第二电磁辐射施加器适于操作成促进所述碎片的分选。
16.根据权利要求13或14所述的设备，其中所述电磁辐射施加器适于促进一个特性的检测和评估，并且所述第二电磁辐射施加器适于允许对所述碎片的另一个特性的检测和评估。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述碎片分配组件的所述分配表面包括向外且向下延伸的锥形表面或锥形表面段。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述锥形表面限定了相对于水平轴线至少30°的角度。
19.根据权利要求17所述的设备，其中所述锥形表面限定了相对于水平轴线至少45°的角度。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的设备，其中所述分配表面是被布置成向下且向外延伸的锥形构件或锥形构件段的上表面、或是截锥形构件或截锥形构件段的上表面。
21.根据权利要求1至16中的任一项所述的设备，其中所述分配组件的分配表面是角板诸如角平板的上表面。
22.根据权利要求1至16中的任一项所述的设备，其中所述分配组件的分配表面是向外且向下彼此远离地延伸的一对板诸如一对平板或一对弯板的上表面。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述碎片分配组件包括部分地由所述分配表面限定的腔。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述检测和评估系统包括传感器，所述传感器用于检测每个碎片对电磁辐射的响应，诸如热响应。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述检测和评估系统包括下列传感器中的任一个或多于一个：（i）近红外光谱（“NIR”）传感器（针对组分），（ii）光学传感器（针对尺寸和纹理），（iii）声波传感器（针对浸出和磨碎尺度的内部结构），（iv）激光诱导光谱（“LIBS”）传感器（针对组分），以及（v）磁性传感器（针对矿物学和纹理）；（vi）用于非硫化矿物和脉石成分诸如铁或页岩的测量的X射线传感器。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述检测和评估系统包括处理器，所述处理器用于例如使用将感测到的数据考虑进去的算法来分析每个碎片的数据，并且所述处理器为了对所述碎片的分选和/或下游处理，诸如堆浸和熔炼，而对所述碎片进行归类。
27.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述检测和评估系统适于产生控制信号以响应于所述碎片评估而选择性地激活所述分离器。
28.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，所述设备适于将所述碎片从所述分配组件的下出口作为碎片的向下坠落幕状物而排出。
29.一种用于对开采的原材料诸如开采的矿石进行分选的方法，所述方法包括如下步骤：
（a）将开采的原材料的碎片暴露于电磁辐射施加器中的电磁辐射下，
（b）将已经暴露于电磁辐射下的所述碎片供应至分配组件，并且允许所述碎片在所述组件的分配表面上方从上入口向下且向外地移动到下出口，使得所述碎片被分配成单个独立的碎片并且作为单个独立碎片被排出所述组件；
（c）检测所述碎片的一个或多于一个的特性，
（d）评估所述碎片的所述特性，以及
（e）响应于对所述碎片的所述特性的评估，将所述碎片分选成多个流。
30.根据权利要求29所述的方法，所述方法包括：随着所述碎片在所述分配组件的所述分配表面上方向下且向外地移动，而将所述碎片暴露于电磁辐射下。
31.根据权利要求29或权利要求30所述的方法，其中所述检测步骤（c）包括检测每个暴露于电磁辐射下的碎片的响应，诸如热响应。
32.根据权利要求29至31中的任一项所述的方法，其中评估步骤（d）包括：分析每个碎片的响应以识别在所述碎片中的贵重原材料。
33.一种用于从开采的原材料诸如开采的矿石中回收贵重原材料诸如贵重金属的方法，所述方法包括：根据权利要求29至32中的任一项所述的方法对开采的原材料进行分选，并且之后，对包含贵重原材料的碎片进行处理并且回收贵重原材料。
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