CN112135677A - 按比重分离矿物 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于按比重分离矿物的离心机。所述离心机旋转以使浆体跨收集区域循环，并使收集区域内的浆体受到向心力，所述向心力促进按浆体的矿物组分比重在收集区域内的分层。能量，例如声能，与所述收集区域耦合，并且增强所述收集区域内的按比重分层。

Description

按比重分离矿物

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年4月4日提交的申请号为62/652,494、发明名称为“SEPARATION OF MINERALS BY SPECIFIC GRAVITY”的美国专利申请的优先权。上述申请的全部内容通过引用并入在本文中。

发明领域

本公开涉及用于从较低比重的物质中分离或浓缩较高比重的物质，例如从流体或浆体中分离出的重金属的系统和方法。

背景技术

通常期望从其周围的物质中提取特定的物质，例如重金属，但是所期望的物质相对于其周围的物质可能以低浓度存在，因此难以提取。例如，采矿作业产生混合物质流，从中浓缩并提取所期望的物质。然而，由于用于从矿山产生的混合物质流中浓缩和提取特定物质的技术的限制，采矿作业通常不能提取所有所期望的物质。许多历史悠久的矿山还利用了低劣的提取技术，从而使尾矿中包含相当大量有价值的物质。此外，历史悠久的矿山产生的尾矿含有大量物质，例如稀土金属，由于技术或经济因素(例如，考虑到当时可用的技术，提取此类物质的成本可能高于可回收物质的价值)，这些物质在矿山作业期间未被提取。现代采矿作业也在不断寻求更便宜、更有效的技术来回收所期望的物质。类似地，工业过程可能会产生含有有害元素的废料，出于环境、监管或安全原因应对其进行提取。

本公开涉及用于从周围物质中回收低浓度目标物质(例如重金属)的系统和方法。

发明内容

公开了用于从混合物质中回收目标物质的方法和设备的各种示例。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将简要描述本公开的一些显著特征。

本公开技术的一方面为一种用于将第一比重的第一矿物与至少第二比重的第二矿物分离的装置，所述第二比重小于所述第一比重。所述装置包括离心机，所述离心机被配置为绕轴旋转。至少一个收集区域被配置为当所述离心机绕所述轴旋转时，受到向心加速度。至少一个能量注入模块耦合至所述收集区域，并且被配置为向所述收集区域中提供振荡能。所述收集区域和所述能量注入模块被配置为对所述第一和第二矿物进行分层。

在一些实施例中，所述能量注入模块被配置为向所述收集区域中提供声能。所述能量注入模块可被配置为以亚音速频率提供声能。所述能量注入模块可被配置为同时以多个频率提供声能。

在一些实施例中，所述能量注入模块被配置为向所述收集区域中提供振荡压力波。所述能量注入模块可被配置为向所述收集区域中提供振荡能，使得所述振荡能沿基本平行于所述收集区域的所述向心加速度的方向传播至所述收集区域中。

在一些实施例中，所述装置还包括膜，所述膜位于所述收集区域和所述能量注入模块之间。

在一些实施例中，所述离心机被配置为接收浆体中的所述第一和第二矿物。所述离心机也可被配置为当所述离心机绕所述轴旋转时，使所述浆体跨所述收集区域循环。

在一些实施例中，所述装置还包括至少一个弹簧，所述至少一个弹簧作用于所述能量注入模块，并且所述至少一个弹簧抵消所述能量注入模块上至少部分的所述向心加速度。

在一些实施例中，所述装置还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器测量所述收集区域中存在的物质的量。例如，所述装置可包括至少一个传感器，所述至少一个传感器测量在所述收集区域内收集的物质的所述质量。

本公开技术的另一方面为一种用于将第一比重的第一矿物与至少第二比重的第二矿物分离的方法，所述第二比重小于所述第一比重。所述方法包括获得流化浆体，所述流化浆体包含所述第一和第二矿物。所述浆体在离心机中转动，使得所述浆体在所述离心机内及跨至少一个收集区域循环。在所述收集区域中接收至少部分浆体，所述收集区域由于所述离心机绕所述轴的所述旋转受到向心力。产生能量波并将其注入所述收集区域。所述第一和第二矿物在所述收集区域中被分层。

在一些实施例中，产生所述能量波包括产生声波。例如，产生所述声波可包括产生亚音速波。产生所述声波还可包括同时以多个频率产生声波。

在一些实施例中，产生所述能量波包括产生压力波。

在一些实施例中，产生所述能量波包括在所述收集区域产生至少一个驻波。

在一些实施例中，获得所述流化浆体包括研磨所述第一和第二矿物，使得所述第一和第二矿物具有100微米的最大粒径，以及向所述第一和第二矿物添加流体。

在一些实施例中，所述方法还包括，当所述离心机旋转时，称量在所述收集区域内收集的物质。

在一些实施例中，产生所述能量波包括使用能量注入模块产生所述能量波，所述能量注入模块通过可移动膜与所述收集区域分离，并且所述方法还包括，当所述离心机旋转时，基于所测得的所述可移动膜的挠度和所述离心机的旋转速率，确定在所述收集区域内收集的物质的重量。

附图说明

图1A示意性地示出了物质分离系统的示例。

图1B示意性地示出了按比重对物质进行分层的能量注入模块和收集区域的示例。

图2示出了用于按比重分离物质的离心机的剖面侧视示意图。

图3是图2的离心机中的径向安装的能量注入模块和收集区域的特写示意图。

图4是使用物质分离系统的方法示例的工艺流程图。

在整个附图中，数字标记可被重复使用以指示所标记元件之间的关联。提供这些图仅仅是为了说明本公开所描述的示意性实施例，并不旨在限制本公开的范围。

具体实施方式

现在将参考附图，其中相同的数字标记始终表示相同的部分。除非另有说明，否则附图是示意性的，不一定按比例绘制。

图1A示出了使用离心机108按比重分离矿物的系统100。

在图1A中，合适的进料源102与流体104结合以形成浆体106。在一些实施例中，可以将浆体进料到离心机108中。在一些实施例中，可以由分开的干燥物质(例如，粉末)和流体(例如，液体)的进料，在离心机内形成浆体。在一些实施例中，进料源102可以是来自矿山的尾矿、工业废料或包含不同比重的矿物的其他物质。在一些实施例中，进料源102可以包括来自海底火山口的物质、来自河流的冲积扇、来自小行星或其它天体的物质，或包含不同比重矿物的任何其他物质源。

在至少一些实施例中，离心机108可以在重力降低或零重力的环境中运行，例如在天体周围的轨道中或在地球以外的自然或人造物体的表面上。如果需要，可以改进离心机108以在低重力下运行，例如通过密封离心机108的其他开口部分(例如顶部)。作为另一个示例，离心机108可以集成至移动处理单元(mobile processing unit，MPU)，该移动处理单元能够将离心机108运输至地球以外的自然或人造物体上的理想位置。MPU可能能够收集和预处理物质(例如，MPU可以包括破碎机和/或旋转筛装置，以预处理风化层或其他来源的物质至所期望的粒径)。此外，MPU和/或离心机108可以包括螺旋推进器或桨板，以辅助物质移动通过离心机108和相关组件(例如，输入料斗、输出料斗等)，这在不能依靠重力移动物质的低重力环境中可能是特别有益的。在一些实施例中，MPU可包括内部和/或外部存储器，用于存储有价值的物质，例如精矿116。作为特定的示例，MPU可包括用于从离心机中自动去除饱和收集单元(例如，收集区域144和收集区域210a、210b)的机构，以及存储饱和收集单体以备后续收集的机制。

在各种实施例中，离心机108可以在温度变化的环境中运行(例如，地球、太空，或地球以外的经受极端寒冷、极端高温或两者兼具的物体表面上的环境)。如果需要，可以改进离心机108以在不同温度的环境下运行，例如极端寒冷或极端高温。作为一个示例，当离心机108在地球或太空中的寒冷环境中运行时，耐冷流体例如氨可以用作流体104。作为另一个示例，可以使用耐冷材料(例如，在低温下不过度易碎并且保持足够的结构强度的材料)形成离心机108的结构。作为又一个示例，离心机108可包括加热离心机108、流体104、浆体106和/或离心机108的其他组件的加热元件。在例如月球的环境中，例如风化层的被开采物质在表面处可能过热，在表面以下可能过冷。在这样的环境中，可以向离心机108进料表面风化层和地下风化层的选择性混合物，以达到工作物质的期望温度(例如，使得进料源102在合适的温度范围内)。

如果需要，可以使用流体104的替代物作为分离物质的介质。特别地，可以用由球状物或颗粒形成的固体介质代替流体104，该固体介质可具有比通过离心机108分离的进料源102更大的尺寸，并且这种固体载体介质可以用旋转筛或其他回收机构回收。流体104的固体介质替代物在克服恶劣温度和/或低压或真空条件下的流体问题方面可能是有益的。本文所描述的实施例特别适合于地外应用典型的低重力或零重力和寒冷环境，并且可以在没有人工干预的情况下运行。

在一些实施例中，进料源102可包括尾矿或已被研磨至合适的粒径或合适的粒径范围的其他类似物质。作为示例，进料源102可包括已被研磨或以其他方式处理的物质，使得进料源102中的标称最大粒径在约50微米至200微米的范围内，例如，约100±15微米。在一些实施例中，进料源102可与流体104，例如水或氨结合，以形成浆体106(例如，流化浆体106)。流体104可包括任何合适的流体，并且如果需要，可包括有助于在离心机108内按比重分层的化学物质。作为示例，流体104可包括润滑剂、表面活性剂，以及促进或加速在离心机108内按比重分层的其他化学物质。作为另一个示例，流体104可包括降低流体的凝固点的防冻添加剂，当离心机108在寒冷环境，例如地外环境中运行时，有助于防止流体104的冻结。如上所述，在各种实施例中，可通过将流体104和进料源102分别添加至离心机108中而在离心机108内产生浆体106。

浆体106可以由离心机108处理以产生精矿116和尾矿114。如图1A所示，离心机108可转动(如箭头112所示)以产生向心力(例如，向心加速度)，该向心力显著高于由于重力引起的加速度。这些向心力可促进浆体106的组分按这些组分的不同比重分离。换句话说，在加速度场(例如重力或例如在离心机中具备的径向方向的场)中，浆体106中具有较大比重的矿物可能趋于“掉落”，而浆体106中具有较低比重的矿物可能趋于“上升”。通过使用提供相当大向心力的离心机，可以加速物质按比重的分离。

在一些实施例中，浆体106可以由串联耦合在一起的多个离心机108处理，其中每个离心机处理来自先前离心机的排出物质或尾矿116。在这类实施例中，串联耦合在一起的多级离心机可以被配置为从浆体106中分离出多种物质。作为示例，由一个或多个离心机形成的初始级可以分离出第一比重的第一物质，由一个或多个附加离心机形成的第二级可以接收来自初始级的尾矿，并且可以分离出第二比重的第二物质，第二比重小于第一比重，由一个或多个附加离心机形成的第三级可以接收来自第二级的尾矿，并且可以分离出第三比重的第三物质，第三比重小于第二比重，并且按需要如此持续多级。这类实施例可以允许处理来自特定进料源的从高到低比重范围的许多物质。

在一些实施例中，多个离心机108可以并联耦合在一起以增加处理速度和/或处理量。在其他实施例中，提供了串联和并联耦合的配置。作为示例，系统100可包括并联耦合在一起的一个或多个离心机108形成的第一级，并且第一级可至少与第二级串联耦合，第二级由并联耦合在一起的一个或多个离心机形成。在这类示例中，第一级可以分离出具有相对重的比重的第一矿物，而第二级可以分离出具有比第一矿物低的比重的第二矿物。通常，每级不必由串联耦合在一起的相同数量的离心机形成。作为示例，第一级可以由单个离心机形成，而第二级可以由并联耦合在一起的两个或更多离心机形成。通常，在本公开中涉及的离心机不限于单个离心机，而是包括单个离心机和串联、并联或以串联及并联连接的组合耦合在一起的多个离心机的组合。

如声波110所示，可通过将振动或振荡能耦合至离心机108中的流体以辅助离心机108。在实施例中，能量可以在声学范围内，并且离心机可以被称为声学辅助离心机108，尽管可以理解的是，在一些实施例中，所期望的能量可以在声学范围外振荡。作为示例，离心机108可以包括一个或多个声学模块，其向离心机108内的浆体106中提供声能110。作为示例，能量110可以代表亚音速声波。作为示例，能量110可以在0.5Hz至9Hz的范围内，并且可以随时间在0.5Hz至9Hz之间变化。作为另一个示例，能量110可以随时间在0.5Hz至40Hz之间变化。

在各种实施例中，声能100可包括同时提供的多个频率的振荡，有时称为复音能。例如，能量100可以包括多个声频的能量。在一些实施例中，不同频率的能量100可以产生不同的期望效果。作为示例，可以调谐第一频率(或一组频率)以增加第一矿物的移动性，同时可以调谐第二频率(或一组频率)以增加第二矿物或离心机108中浆体的流体组分的移动性。作为另一个示例，可以提供第一频率(或一组频率)以减少颗粒间的摩擦或粘附，同时可以提供第二频率(或一组频率)以推动比重低于所期望比重的矿物离开收集区域。

如果需要，声能100可以包括这种能量，其用于抵消、最小化或减少不期望的环境能，或由系统的组件产生的能量。作为示例，可能存在环境声能或离心机108运行产生的声能，其减慢了离心机中的分层速率，这取决于受关注的物质和离心机的尺寸。在这类示例中，声能100可以包括抵消这种不期望的声能的能量。

在一些实施例中，能量110的一个或多个频率可以被配置为增加浆体106的组分的流化。特别地，声能110可以帮助减少浆体106的组分之间的摩擦，从而在加速力(例如由离心机108产生的向心力)下加速物质按比重分离。在各种实施例中，能量110可以增加收集区域内的浆体106中的润滑，可以在收集区域内诱导超空化，可以在收集区域内产生一个或更多个驻波。

如果需要，可以通过除声波110所示类型的振荡能以外的手段辅助离心机108。作为示例，在一些实施例中，系统100可以包括能量注入模块，该能量注入模块将空气或流体注入到离心机108中，并且特别地，将空气或流体注入到收集区域(例如图1B的区域144)中。将空气或流体注入收集区域中可帮助扰动沉积物、减少浆体106的组分之间的摩擦和/或也有助于在收集区域内物质按比重分层。在一些实施例中，所注入的空气或流体比被浓缩的矿物具有更低的比重，并且可具有从收集区域中冲洗出较低比重的矿物的作用。

图1B示出了可以产生图1A的能量110的能量注入模块140类型的示例。能量注入模块140可以通过膜142与收集区域144分离。如图1B所示，由于转动的离心机108的向心力150，并且在来自能量注入模块140的能量110的辅助下，收集区域144内的浆体可以按比重分层。特别地，浆体106的具有最高比重的组分可能趋向于向离心机108的外部迁移(例如，图1B所示的向心力150的方向)，而具有较低比重的组分则可能向内迁移。能量注入模块140可以振动(例如，在平行于向心力150的方向上并且以亚音速范围内的合适的频率)，并且能量注入模块140的振动可以作为能量110经由膜142被传送到收集区域144中。作为示例，能量注入模块140可以产生平行于图1B所示的向心力150的方向传播的能量。能量110可以减少浆体106的颗粒之间的摩擦，从而在收集区域144内增加根据比重分层的速度。

膜142可以由促进将能量从模块140耦合至收集区域144中的材料形成。作为示例，膜142可以由Kevlar、石墨烯、钢、钛、氮化钛、橡胶、合成橡胶、金属、塑料、其他合适的材料，或这些和其他合适的材料的组合形成。在一些实施例中，膜142可以是柔性膜。

再次参考图1A，精矿116可以由一个或多个离心机108产生，其可以串联、并联或以包括并联和串联组合的配置耦合在一起。在各种实施例中，精矿116可以代表浆体106的具有最高比重的组分。类似地，尾矿114可以由离心机108产生，并且可以代表浆体106的具有较低比重的组分。尽管尾矿有时被称为废料，在一些实施例中，尾矿114可以是期望的产品(例如，其中精矿116代表不期望的污染物的示例)。

如路径118所示，可以从尾矿114中提取多余的流体，并且作为进料流体104再利用，从而对物质进行循环处理，以逐渐提取出更多的矿物。

离心机200的剖面侧视图在图2中示出。图2的离心机200可以是结合图1A和1B讨论的离心机108的示例。如图2所示，离心机200可具有侧壁202，该侧壁沿方向204绕轴206旋转，产生向心力207。向心力207可以显著大于重力加速度，向心力207可以增加由离心机200处理的浆体按组分比重分层的速度。离心机200可能以一定的速度(例如，每分钟转数或RPM)绕轴206旋转，该速度结合离心机200的半径足以产生所需大小的向心力207。作为示例，离心机200可能以大约500RPM旋转。离心机200可以由合适的材料形成。如果需要，离心机200的壁和内部组件可以涂覆高耐磨涂层，例如氮化钛、陶瓷、金属等，这可以帮助防止浆体208的快速磨损。如果需要，离心机200可以包括控制电路，该控制电路阻止离心机200的运行，除非在运行数小时之后更换、修理或以其他方式翻新一个或多个磨损物品，运行时间可以是预定的或可以是基于所观察的运行条件确定的。

如图2所示，浆体208可在离心机200内循环。特别地，可以通过向心力207将浆体208压在侧壁202上。侧壁202的顶部可以向内弯曲，使得向上迁移到侧壁上的浆体208被向下抛回到离心机的底部。结果，浆体可以按照图2所示的方式循环。如果需要，离心机200可包括在侧壁202顶部的定子(例如，不随离心机旋转或以较低速度旋转的固定元件)。这种定子可以引导到达侧壁202的顶部的浆体的动量，使得浆体被引导回到离心机的底部，从而改善了浆体208在离心机内的循环。在一些实施例中，这种定子可以弯曲以辅助将浆体208从侧壁202处的离心机顶部向下和向内引导至离心机200的中央底部。定子向浆体的向下方向在地面和地外(低或零重力)环境中都是有用的。在一些实施例中，离心机200可以被密封。此外，离心机200可以包括例如阀门和可移动门之类的机构，其驱动以促进浆体208的添加以及浆体和/或精矿的去除。以密封配置运行的离心机200对于重力降低环境下的运行可能是有益的。

循环浆体208可以经过包括收集区域210a的收集区域。当浆体208经过例如区域210a的收集区域时，具有较大比重的颗粒可能被捕获在收集区域内。在至少一些实施例中，收集区域210a可以可移除地耦合至离心机200的侧壁202。

图2还示出了机壳214，其可以包括能量注入发生器，例如示出的发生器218a，其将能量212注入到收集区域，例如区域210a中，该能量212可以是压力波、声能或其他形式的能量。在至少一些实施例中，机壳214可以可移除地耦合至离心机。如结合图1和2所讨论的，能量注入发生器，例如发生器218a，可以增强和加速在收集区域内浆体208中的矿物按比重分层。此外，能量注入发生器可以通过促进收集区域内的浆体与经过该收集区域的浆体的混合以帮助防止收集区域的堵塞。特别地，能量注入发生器可以促进具有较低比重并且位于收集区域的“顶部”(例如，在向心力207的导向上径向向内)的分层矿物与通过收集区域流动的混合浆体的交换。以这种方式，浆体208中具有最大比重的矿物可能趋于在收集区域的“底部”收集或浓缩(例如，在向心力207的导向上径向向外)。

在一些实施例中，离心机200可以包括废料排放口216。在这类实施例中，当需要可以从离心机200中排出浆体208时，可以打开废料排放口216。作为示例，在具有最高比重的矿物在收集区域中浓缩后，剩余的浆体208可以几乎不含这些矿物，并且可以打开废料排放口216。如果需要，可以在离心机200仍在旋转时(例如，存在或不存在使离心机208从其典型运行速度减慢)打开废物排放口216。在经由废料排放口216排出废料浆体之后，可以将新鲜的浆体208添加到离心机200中以进行进一步处理。

图3中示出了图2的能量注入模块218和收集区域210的特写图。如图3所示，浆体208可以经过收集区域210a、210b等，并且向心力207(来自离心机200的转动)可以将浆体208压入收集区域。

如图3所示，机壳214可包含一个或更多个收集区域210a、210b等，每个收集区域可与能量注入模块218a、218b等相关联。另外，机壳214可以可移除地耦合至离心机侧壁202。如结合图1A、1B和图2所讨论的，能量注入模块，例如模块218a、218b，可以通过膜，例如膜222a、222b与收集区域分离。将能量注入模块从收集区域分离的膜，例如膜222a、222b，可以由促进将能量从模块140耦合至收集区域144中的材料形成。作为示例，膜可以由Kevlar、石墨烯、钢、钛、氮化钛、橡胶、合成橡胶、金属、塑料、其他合适的材料，或这些和其他合适的材料的组合形成。在一些实施例中，膜可以是柔性膜。

在至少一些实施例中，能量注入模块218a、218b等可以通过弹簧220a、220b等抵靠收集区域210a、210b等。弹簧220a、220b可以提供对向心力207的反作用力，使得能量注入模块218a、218b保持与收集区域210a、201b连通，以便其可以将能量耦合至收集区域中而不必克服向心力207。在至少一些实施例中，弹簧220a、220b可提供可变的弹力，该可变的弹力可关于离心机200的旋转速度以及关于收集区域210a、210b中的矿物的质量而变化。作为示例，由弹簧220a、220b提供的弹力可以随着离心机200的旋转速度的增加而增加，并且可以随着具有较高比重的矿物在收集区域中收集而增加。在一些实施例中，弹簧220a、220b可以由气室形成，并且可以通过将空气泵入或泵出气室以增大或减小弹力。

如果需要，离心机200可以包括传感器，该传感器测量收集区域210a、210b内的物质的质量。作为一个示例，弹簧220a、220b可以包括传感器，该传感器检测收集区域(受到向心力207)内的质量对弹簧施加了多少力。收集区域210a、210b内的物质质量可用于确定离心机是否适当平衡、是否需要增加弹簧的刚度(例如，通过将更多的空气泵入合适的气室)，或者特定的收集区域是否充满或堵塞。在至少一些实施例中，离心机200可以包括控制电路，该控制电路被配置为使用来自这种传感器的信息以平衡离心机(例如，通过选择性地禁用一个或多个能量注入模块以减少那些模块中的质量积累速率)，以确定浆体的处理何时完成(例如，何时将具有最大比重的所期望物质适当地浓缩在收集区域中)，或用于其他目的。

如图3所示，根据比重，收集区域210a、210b内的浆体208可以分层，最重比重的矿物积聚在收集区域的“底部”(例如，离心机200的外部)。此外，较轻比重的矿物可能会逸出收集区域，并使新鲜的浆体进入收集区域。结果，随着时间的推移，最重比重的矿物可能会积聚在更远离离心机轴的收集区域部分。

图4是示例方法400的工艺流程图，该方法使用将能量耦合至其上以增强分层的离心机来按比重分离矿物。方法400可以例如通过本文所述的离心机执行。

在框402，可以获得用于在离心机中处理的物质。如本文所讨论的，物质可以是矿山尾矿或其他物质流，其包括具有不同比重的矿物的混合物。此外，可以对物质进行研磨、筛选或其他处理，以准备在离心机中分离。作为示例，可以将物质处理至具有合适的粒径。

在框404，可以将物质与合适的流体混合成浆体。在一些实施例中，浆体可被添加至离心机。在至少一些实施例中，离心机可以在添加浆体的期间转动。在其他实施例中，离心机可以在引入浆体之后起转。在其他实施例中，可以通过分别添加干燥物质，例如粉末，以及流体，在离心机内形成浆体。

在框406，可以转动离心机，并且可以激活模块以将能量引入至离心机的收集区域中。如关于图1A-3所讨论的，由离心机的旋转产生的向心力和耦合至收集区域的润滑能(例如，由能量注入模块产生的声能，该能量注入模块可以是声学模块)，均可以增强并加速离心机收集区域中具有高比密度的矿物的浓缩和分层。作为示例，由能量注入模块注入的能量可以增加浆体中颗粒之间的润滑，可以减少浆体中的摩擦，可以在收集区域内产生驻波以减少浆体中颗粒之间的摩擦，和/或可以诱导超空化以减少浆体中颗粒之间的摩擦。

在框408，可以将废料浆体从离心机中去除或排出。在一些实施例中，可以在离心机中的传感器确定收集区域已充满、接近充满、填充到期望容量，或者收集区域的质量已经稳定(例如，指示浆体中任何较高比重的矿物已被包含入收集区域中，并且循环浆体应被丢弃)之后，执行框408。如箭头410所指出的，在框408中排出废料浆体之后，可以将额外的浆体添加到离心机中。换句话说，可以根据需要重复框404、406和408。在一些实施例中，可以重复框404、406和408，直到离心机中的传感器指示收集区域已充满或几乎充满具有高比重的物质。

在框412，可以从离心机中提取重物质或具有高比重的物质。在一些实施例中，框412可以包括停止离心机，并且物理地移除和清空收集区域，该收集区域此时包含浓缩的高比重矿物。

除非上下文清楚地另外要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应以包括性含义来解释，而不是排他性或唯一性；也就是说，在“包括，但不限于”的意义上。如本文中通常使用的，术语“耦合”是指两个或更多个元件，其可以直接彼此耦合，或通过一个或更多个中间元件耦合。类似地，如本文中通常使用的，术语“连接”是指两个或更多个元件，其可以直接连接，或通过一个或更多个中间元件连接。此外，当在本申请中使用时，词语“本文”、“以上”和类似含义的词语应整体上指本申请，而不是本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，在以上具体实施方式中使用单数或复数的词也可以分别包括复数或单数。在上下文允许的情况下，涉及两个或更多个项目的列表中的“或”一词旨在涵盖该词的以下所有解释：该列表中的任何项目、该列表中的所有项目，以及该列表中项目的任意组合。

另外，本文中使用的条件语言，例如包括“可”、“可以”、“可能”、“能够”、“如”、“例如”、“诸如”等，除非另外说明或在所使用的上下文中另外理解，旨在表达当其他实施例不包括时，特定实施例包括特定的特征、元件和/或状态。因此，这样的条件语言通常不旨在暗示一个或多个实施例以任何方式都要求这些特征、元件和/或状态。

尽管已经描述了特定实施例，这些实施例已经通过示例的方式给出，并且不旨在限制本公开的范围。实际上，本文描述的新颖的方法、设备和系统可以以多种其他形式实施。此外，在不脱离本公开的本质的情况下，可以对本文所述的方法、设备和系统的形式进行各种省略、替换和改变。例如，本文描述的设备组件可以被删除、移动、添加、细分、组合和/或修改。这些设备组件中的每一个都可以以各种不同的方式实现。所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入本公开的范围和本质内的任何此类形式或修改。

以上描述旨在说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。例如由本领域的普通技术人员重新考虑以上描述之后，可以使用其他实施例。提供摘要以允许读者快速地确定本技术公开的本质。提交本文时应理解为不会将其用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在以上具体实施方式中，各种特征可以被组合在一起以精简本公开。这不应该被解释为意图指未要求的未公开特征对于任何权利要求是必不可少的。而是，发明主题可以在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求据此被结合到具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例。本发明的范围应参考所附权利要求书以及这些权利要求书所赋予的等同物的全部范围以确定。

Claims (21)

1.一种用于将第一比重的第一矿物与至少第二比重的第二矿物分离的装置，所述第二比重小于所述第一比重，所述装置包括：

离心机，所述离心机被配置为绕轴旋转；

至少一个收集区域，当所述离心机绕所述轴旋转时，所述至少一个收集区域受到向心加速度；以及

至少一个能量注入模块，所述至少一个能量注入模块耦合至所述收集区域，并且被配置为向所述收集区域中提供振荡能，其中，所述收集区域和所述能量注入模块被配置为对所述第一和第二矿物进行分层。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述能量注入模块被配置为向所述收集区域中提供声能。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述能量注入模块被配置为以亚音速频率提供声能。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述能量注入模块被配置为同时以多个频率提供声能。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述能量注入模块被配置为向所述收集区域中提供振荡压力波。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述能量注入模块被配置为向所述收集区域中提供振荡能，使得所述振荡能沿基本平行于所述收集区域的所述向心加速度的方向传播至所述收集区域中。

7.根据权利要求1所述的装置，还包括膜，所述膜位于所述收集区域和所述能量注入模块之间。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述离心机被配置为接收浆体中的所述第一和第二矿物。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述离心机被配置为接收浆体中的所述第一和第二矿物，并且被配置为当所述离心机绕所述轴旋转时，使所述浆体跨所述收集区域循环。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括至少一个弹簧，所述至少一个弹簧作用于所述能量注入模块，并且所述至少一个弹簧抵消所述能量注入模块上至少部分的所述向心加速度。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器测量所述收集区域中存在的物质的量。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述收集区域内收集物质，其中所述物质具有质量，并且其中所述装置还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器测量在所述收集区域内收集的物质的所述质量。

13.一种用于将第一比重的第一矿物与至少第二比重的第二矿物分离的方法，所述第二比重小于所述第一比重，所述方法包括：

获得流化浆体，所述流化浆体包含所述第一和第二矿物；

离心机绕轴旋转，所述离心机内包含所述浆体，使所述浆体在所述离心机内以及跨至少一个收集区域循环；

在所述收集区域中接收至少部分浆体；

由于所述离心机绕所述轴的所述旋转，使所述收集区域受到向心力；

产生能量波，并将所述能量波注入所述收集区域；以及

对所述收集区域中的所述第一和第二矿物进行分层。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，产生所述能量波包括产生声波。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，产生所述声波包括产生亚音速波。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，产生所述声波包括同时以多个频率产生声波。

17.根据权利要求13所述的装置，其中，产生所述能量波包括产生压力波。

18.根据权利要求13所述的装置，其中，产生所述能量波包括在所述收集区域中产生至少一个驻波。

19.根据权利要求13所述的装置，其中，获得所述流化浆体包括研磨所述第一和第二矿物，使所述第一和第二矿物具有100微米的最大粒径，以及向所述第一和第二矿物添加流体。

20.根据权利要求13所述的装置，还包括：

当所述离心机旋转时，称量在所述收集区域内收集的物质。

21.根据权利要求13所述的装置，其中，产生所述能量波包括使用能量注入模块产生所述能量波，所述能量注入模块通过可移动膜与所述收集区域分离，所述方法还包括：

当所述离心机旋转时，基于所测得的所述可移动膜的挠度和所述离心机的旋转速率，确定在所述收集区域内收集的物质的重量。

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