CN1863603A - 原材料的热像块状物分离法(变量)及其实现装置(变量) - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于原料的块状物分离的方法和设备，并能用于分离含铁和非铁金属矿石、矿物和化学原料的提炼、加工二次原料和工业废料。本发明的方法和设备基于：块状物包含有用组分和废物，且将这样的块状物暴露于超高频率(UHF)电磁场。该选择的频率使得电磁波穿透深度将超过块状物在电磁波最大衰减条件下时块状物的最大线性尺寸，该电磁波衰减取决于这种块状物的性质。被块状物吸收的UHF电磁辐射的能量引起块状物组分的加热。在同样时段里，具有较高导电性的组分将会比具有较低导电性的组分吸收更多UHF。结果，离开UHF场后，有价值的成分和废物将会加热到不同温度。块状物温度廓线将取决于在该块状物中具有不同性质的组分的质量比，且该温度廓线通过热像系统记录。本发明可以在同等的条件和载荷下增加有价值的成分的含量从6％－10％至18％－25％，使有用组分的重量％增加至4.5％而降低其在废弃物中的含量至3％时，并由于提炼原料中废物含量的减少而使整体能量消耗降低5％。

Description

原材料的热像块状物分离法(变量)及其实现装置(变量)

技术领域

本发明涉及分离块状给料的方法和设备，并能用于分离含铁和非铁金属矿石、矿物和化学原料、可利用的废物和加工废料。

背景技术

现有技术中已知用于研究所研究物体的结构和外来微粒的热像法。该方法包括如下。在将该物体进行热像分析之前，用感应电流对其加热。因此，结构基础和外来微粒要求高温。利用热力成像器，建立该物体的平均温度廓线，并从传感器产生构造参考信号。

基于高温限定的位置，限定了结构基础和外来微粒。(M.M.Miroshnikov，G.A.Padalko及其他.Thermal Imager-Defectoscope“Stator-1”：Optical-Mechanical Industry，1979，#12，p.17-18)。

该方法的缺点在于其不能对结构基础和外来微粒进行定量评价。

与本发明非常接近的方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质(USSR发明人证书(inventor′scertificate)No.1 570 777，Int.Cl.⁵ B03B 13/06，1990)。

此方法的缺点在于其低选择性。用电磁离子化(γ)射线照射一块原料，从该块状物反射时该射线的强度与该块状物的平均密度成正比，并且不能直接限定该块状物的重量和该有价值的成分在该块状物中的重量分数。结果，块状物的分离质量变得很差，这导致分离过程中有用的集合体的污染。有价值的成分在废弃物中的含量增加，且最终也增加了其进一步加工的费用。

现有技术中已知一种热像设备，其能发现所研究物体中结构的不完整性和外来微粒(M.M.Miroshnikov，G.A.Padalko and others.ThermalImager-Defectoscope“Stator-1”：Optical-Mechanical Industry，1979，#12，p.17-18)。该现有技术设备包括带有控制系统的微波产生器、感应辐射传感器、带有输入接口的处理装置、以热力成像器为形式的温度记录仪，该温度记录仪用于形成目标样品的平均温度廓线并产生构造参考信号。

此设备的缺点在于它不能对所研究物体中结构的不完整性和外来微进行定量评价。

与本发明非常接近的用于热像分离块状原料的设备包括原料块状物进料器(包括接收仓)、电动进料器、电动传送带、带有控制系统的微波产生器、感应辐射传感器和带有输入接口的处理装置(USSR发明人证书No.1570777，Int.Cl.⁵ B03B 13/06，1990)。

此机械装置的缺点在于其低选择性。辐射的密度将会仅由有效成分的存在进行限定，但该设备不会确定块状物中有效成分的量。结果，分离质量变差，这总体上导致原料损耗、费用增加和进一步浓缩加工效力的降低。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术中分离块状原料的方法和现有技术中实现该方法的设备，其通过如下步骤实现：产生用于限定原料中有价值的成分的定量特征的条件、考虑调整的块状物的几何形状和将它们曝露于控制的微波辐射。为实现此目的，进行下述程序。用微波电磁场照射块状物，该块状物包括有价值的成分和无用物质，这二者具有不同的电、磁和热物理性能。选择的辐射频率使得电波穿透的深度大于该块状物在最大电波衰减时的最大线性尺寸，其取决于该块状物质的性能。已经被该块状物质吸收的该微波电磁辐射的能量将会使该块状组分加热至由该组分的电、磁和热物理性能引起的温度。此外，对于同一个时间间隔，具有较高导电性的组分将会比具有较低导电性的组分吸收更多微波能量。结果，该有价值的成分和无用物质的加热温度将会不同于完成的微波辐射。电磁辐射效应结束后，有一段时间，发生了从较热组分到较不热组分的热能传输。同时，块状物温度改变的特征将会取决于这些组分与该块状物中各种电、磁和热物理性能的权重关系。块状物温度随时间改变的特征可用热像系统记录。该热像系统是这样一种装置，其能够将分离的相邻位置的热辐射实时转换成表示加热模式的相应信号，该信号能被输入处理装置中用于进一步处理。该热像系统的例子可以是热力成像器。处理获得的该靶块状物的加热模式可以确定这些组分与该调整的块状物中的各种电、磁和热物理性能的分布关系。

这将会保证更准确的确定该调整的块状物的性能，并因此可以提高分离效力和进一步浓缩加工以及处理矿物和化学原料、可利用的废物和加工废料的效力。

根据本发明的第一方面，其目的通过热像分离块状原料的方法而实现，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块状物中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其中将原料中的每个块曝露于微波辐射，其中在目标块状物的成分之间的热交换过程正减缓(being damped)时曝露中断时，记录该目标块状物的加热模式，从而首先测量出该目标块状物的平均温度，然后根据下面公式得到该目标块状物中有价值的成分的重量分数：

$Q=\frac{(T_U-T_O)c}{U_O{c}_r-T_U(c_r-c)-T_{O}c},$

其中

Q是块状物中有价值的成分的重量分数(％)；

T_U是目标块状物的稳定状况温度(К)；

T_O是无用物质的加热温度(К)；

U_O是有价值的成分加热的温度(К)；

c_r是有价值的成分的热容(J/K·kg)；

c是无用物质的热容(J/K·kg)；

然后条件

                        Q≥Q_nop，

其中

Q_nop是块状物中有价值的成分的重量分数的阈值，已核对(％)。

其后，根据有价值的成分的重量分数的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于相同阈值的量存在的块状物。

本发明的第一方面基于在微波电磁场中特定加热该目标块状物的成分并基于在块状物的成分之间热交换过程减缓所需要的一定时间后记录该块状物的平均稳定状况温度，该温度与目标块状物中的成分的重量比成正比。该方法可在分离块状物中成分的物理关系为任何结构的块状原料时使用。该方法表征为由于块状物的成分之间热交换过程的减缓时间的低工作速度。

本发明的第一方面可用于热像分离包含块状物的块状原料，该块状物包括特定粒度的组合物且块状物中成分相的物理关系具有任何结构。

根据本发明的第二方面，其目的通过热像分离块状原料的方法而实现，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其中将原料中的每个块曝露于微波辐射，其中在曝露中断时且在块状物的成分之间的热交换过程减缓(beingdamped)之前，记录该块状物的加热模式，从而测量出该块状物的平均温度，然后根据下面公式得到该块状物中有价值的成分的体积浓度因子：

$v=\frac{{2T}_C-\frac{U_O\·T_O}{T_C}-{2T}_O+U_O}{3(U_O-T_O)},$

其中

v是有价值的成分的体积浓度因子；

Tc是目标块状物的记录的平均温度(К)；

U_O是有价值的成分的加热温度(К)；

T_O是无用物质的加热温度(К)；

然后条件

                       v＞v_nop，

其中

是有价值的成分的体积浓度因子的阈值，已核对。

其后，根据有价值的成分的体积浓度因子的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于相同阈值的量存在的块状物。

本发明的第二方面基于在微波电磁场中特定加热该目标块状物并基于在对该电磁场的曝露停止后且在该块状物的成分之间的热交换过程减缓之前的任意非零时间记录该块状物的平均温度，该温度与目标块状物中的成分的体积比成正比。

该方法可在分离块状物中成分的物理相关关系具有均质(准各向同性)结构的块状原料时使用。该方法的工作速度取决于块状物的成分在微波电磁场中的加热时间。

本发明的第二方面可用于热像分离包含块状物的块状原料，该块状物包括特定粒度的组合物且块状物中成分的体积的物理相关关系具有均质结构。

根据本发明的第三方面，其目的通过热像分离块状原料的方法而实现，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阂值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其中在由如下表达式得到的时间期间将原料中的块曝露于微波辐射：

$t_H=\frac{\mathrm{\ΔT}{c}_r{\mathrm{\ρ}}_r}{f{\mathrm{\π\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{E}_m^2\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r},$

其中

t_H是该目标块状物曝露于微波辐射的时间(秒)；

ΔT是在加热有价值的成分时需要的温度升高(K)；

c_r是有价值的成分的热容(J/K·kg)；

ρ_r是有价值的成分的密度(kg/m³)；

f是微波频率(Hz)；

ε₀是电常数(electric constant)，等于8,8541878·10^-12(F/m)；

ε_r是有价值的成分的相对电容率(relative permittivity)；

E_m是微波辐射的电强度(V/m)；

tgδ_r是有价值的成分介电损耗的正切。

其中在曝露中断时且在块状物的成分之间的热交换过程减缓之前，记录该块状物的加热模式，从而测量出该块状物的平均温度，然后根据下面公式得到目标块状物中有价值的成分的重量分数：

$Q=\frac{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}}{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}-{\mathrm{\ρAe}}_r},$

其中

$\mathrm{Ae}={\mathrm{\πfE}}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵtg}{\mathrm{\δt}}_H-\mathrm{\Δ}{T}_C\mathrm{\ρc}$ 是无用物质的故障鉴定变量；

${\mathrm{Ae}}_r={\mathrm{\πfE}}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r{t}_H-\mathrm{\Δ}{T}_C{\mathrm{\ρ}}_r{c}_r$ 是有价值的成分的故障鉴定变量；

Q是目标块状物中有价值的成分的重量分数；

ΔTc是目标块状物的平均过热(K)；

ρ是无用物质的密度(kg/m³)；

ε是无用物质的相对电容率；

tgδ是无用物质介电损失的正切；

然后条件

                      Q＞Q_nop；

其中

Q_nop是块状物中有价值的成分的重量分数的阈值，已核对。

其后，根据有价值的成分的重量分数的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于其阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于其阈值的量存在的块状物。

本发明的第三方面基于在微波电磁场中加热该目标块状物并基于在对该电磁场的曝露停止后且在该块状物的成分之间的热交换过程减缓之前的任意非零时间记录该块状物的平均温度，该温度与目标块状物中的成分的体积比成正比。

该方法可在分离块状物中成分的物理相关关系具有均质(准各向同性)结构的块状原料时使用。该方法的工作速度取决于块状物的成分在微波电磁场中的加热时间。

本发明的第三方面可用于热像分离包含块状物的块状原料，该块状物包括特定粒度的组合物且块状物中成分相的体积的物理相关关系具有均质结构。

根据本发明的第四方面，其目的通过热像分离块状原料的方法而实现，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其中将原料的每个块曝露于微波辐射，该微波辐射的频率由下面公式得到：

$f\≤\frac{1}{\mathrm{\π}\·X_m\·\sqrt{{2\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_r(\sqrt{1+{\mathrm{tg}}^2{\mathrm{\δ}}_r}+1)}}\left(\mathrm{Hz}\right),$

其中

X_m是块状物的最大线性尺寸(m)；

∈0＝8,85418782·10^-12是电常数(F/m)；

∈_r是有价值的成分的相对电容率；

μ₀＝1,25663706·10^-6是磁性常数(H/m)；

μ_r是有价值的成分的相对电容率；

tgδ_r是有价值的成分介电损失的正切。

加热时间由下面公式计算得到：

$t_i=\frac{{\mathrm{\ΔTc}}_r{\mathrm{\ρ}}_r}{{\mathrm{f\π\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{E}_m^2\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r};\left(s\right),$

其中

ΔT是在加热有价值的成分时需要的温度升高(К)；

c_r是有价值的成分的比热(specific heat capacity)(J/К·g)；

ρ_r是有价值的成分的密度(kg/m³)；

ε_r是有价值的成分的相对电容率；

E_m是电磁场的强度(V/m)。

其后，在曝露中断时且在块状物的成分之间的热交换过程停止之前，记录该块状物的加热模式，从而测量出该块状物的平均温度，根据这些测量值，形成一系列等式：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_0=X_1+X_2{t}_0+X_3{t}_0^2+X_4{t}_0^3\\ T_1=X_1+X_2{t}_1+X_3{t}_1^2+{X_{4}t}_1^3\\ T_2=X_1+X_2{t}_2+X_3{t}_2^2+X_4{t}_2^3\\ T_3=X_1+X_2{t}_3+X_3{t}_3^2+X_4{t}_3^3\end{array}\right.,$

其中

T₀，T₁，T₂，T₃表示该块状物的平均温度，在时间t₀，t₁，t₂，t₃时得到。

该等式系列解出X₁，X₂，X₃，X₄，从而有价值的成分的体积比由下面公式确定：

$\mathrm{Kv}=\frac{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+3X_2{k}_r)}{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+3X_2{k}_r)-3X_2{c}_r{\mathrm{\ρ}}_{r}k},$

其中

c是无用物质的热容(J/К·kg)；

ρ是无用物质的密度(kg/m³)；

a是有价值的成分的粒径(m)；

k_r是有价值的成分的传热系数(W/К·m²)；

k是无用物质的传热系数(W/К·m²)。

然后条件

                      Kv＞Kv_nop，

其中

Kv_nop是有价值的成分的体积比的阈值，已核对。

其后，根据有价值的成分的体积比的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于相同阈值的量存在的块状物。

本发明的第四方面基于在微波辐射中加热该目标块状物并基于从该曝露中断到在该块状物的成分之间的热交换过程停止之前的期间内在不连续的瞬间重复记录该块状物平均温度。从作为重复记录的结果获得的数据来看，确定了该块状物成分的相的体积比。该方法可在分离块状物中成分的物理关系为各种结构的块状原料时使用。该方法的工作速度取决于块状物成分在微波电磁场中的加热时间和该块状物温度的重复记录时间。

本发明的第四方面可用于热像分离包含块状物的块状原料，该块状物包括特定粒度的组合物且块状物中成分相的体积的物理关系具有均质和多相结构。

根据本发明的第五方面，其目的通过热像分离块状原料的方法而实现，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其中将原料的每个块曝露于微波辐射直到该块状物的成分加热，在曝露中断时并在块状物的成分之间的热交换过程停止所需时间之后，通过热像系统记录目标块状物的加热模式，且该块状物的最高和最低温度之间的差异根据记录的加热模式进行确定，根据最高和最低温度之间的差异以及从曝露中断到记录块状物的加热模式的已知时间，该块状物中有价值的成分的重量分数由下面公式得到：

$Q=\frac{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)-\frac{{6k}_{r}c{t}_K}{{\mathrm{a\ρ}}_r}}{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)+\frac{6({\mathrm{kc}}_r-k_{r}c)t_K}{{\mathrm{a\ρ}}_r}},$

其中

Q是目标块状物中有价值的成分的重量分数；

U_O是有价值的成分加热到的温度(К)；

T_O是无用物质加热到的温度(К)；

ρ_r是有价值的成分的密度(kg/m³)；

c_r是有价值的成分的热容(J/K·kg)；

c是无用物质的热容(J/K·kg)；

k_r是有价值的成分的传热系数(W/K·m²)；

k是无用物质的传热系数(W/K·m²)；

t_K是从曝露中断到记录块状物加热模式的时间(秒)；

a是目标块状物中有价值的成分的粒径(m)；

ΔT(t_K)是在记录同一块状物的加热模式时确定的块状物的最低和最高温度之间的差异(K)。

然后条件

                      Q≥Q_nop，

其中

Q_nop是有价值的成分的重量分数的阈值，已核对。

其后，根据有价值的成分的重量分数的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于相同预定阈值的量存在的块状物。

本发明的第五方面基于用微波辐射加热目标块状物并基于在从曝露中断到块状物的成分之间的热交换过程停止之前的间隔中的特定瞬时记录块状物最高和最低温度之间的差异。得到的温度之间的差异与块状物成分的重量比成正比。该方法可用于分离包含块状物的块状原料，其中该块状物成分的物理关系是不同的均匀分布的结构。该方法的工作速度取决于块状物的成分在微波电磁场中的加热时间。

本发明的第五方面可用于热像分离包含块状物的块状原料，该块状物包括特定粒度的组合物且块状物中成分相的物理关系为不同的均匀分布的结构。

根据本发明的第六方面，其目的通过热像分离块状原料的设备而实现，该设备包括用于原料块状物进料的装置，包括接收仓、电动进料器、电动传送带、带有控制系统的微波产生器、感应辐射传感器和带有输入接口的处理装置，其中该设备还包括连接于微波产生器的微波加热腔、用于处理来自能检测感应热辐射的温度敏感性元件的信号的热像系统、用于进料器电驱动的控制系统、转动机械手、用于传送带电驱动的控制系统、窄束光发射器和光电探测器、位置传感器，热像系统的出口与输入接口的第一入口相连，输入接口的出口通过处理装置与输出接口的入口相连，输出接口的第二出口与用于进料器电驱动的控制系统相连，输出接口的第三出口通过微波产生器控制系统与其入口相连，输出接口的第四出口与传送带电驱动的控制系统相连，在其轴上安装位置传感器并与输入接口的第二入口相连，其中输出接口的第一出口通过比较器、时间延迟单元和控制(control)脉冲形成器与电磁铁操纵的气压阀相连，其中安置该气压阀使其与分离器相互作用用于将其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的原料块状物送入容器，和将其中有价值的成分以不少于相同预定阈值的量存在的原料块状物送入容器。

本发明的第六方面基于：

1.形成用于分离的单层股块状原料。

2.通过高能微波电磁场激发目标块状原料中的热辐射。

3.传感来自每个块状物的感应热辐射。根据获得的数据，确定分离参数值(例如，尺寸、位置、重量、有价值的成分的含量等)。

4.根据预定阈值，作为从传感步骤获得的分离参数值的比较结果，产生分离行为用于改变目标块状物的路径。

本发明的第六方面可用于热像分离包含块状物的块状原料，该块状物包括作为有价值的成分的相的多相系统的特定粒度的组合物和该块状物的成分的物理关系具有多相、随机分布结构的无用物质。

根据本发明的第七方面，其目的通过热像分离块状原料的设备而实现，该设备包括用于原料块状物进料的装置，包括接收仓、电动螺杆进料器、电动传送带、带有控制系统的微波产生器、感应辐射传感器和带有输入接口的处理装置，该设备还包括通过用于传输微波光谱中电磁能量的元件连接于微波产生器的微波加热腔，并安装由耐热介电材料制成的辊组成的转动机械手和排列在辊之间的齿间隔等于微波辐射波长的的减速梳，微波加热腔的排出单元带有具有1/4波长反射镜的微波陷波器，该设备还包括用于处理信号的热像系统、用于螺杆进料器电驱动的控制系统、窄束光发射器和光电探测器、位置传感器，热像系统的出口与输入接口的第一入口相连，输入接口的出口通过处理装置与输出接口的入口相连，输出接口的第二出口与用于螺杆进料器电驱动的控制系统相连，输出接口的第三出口通过微波产生器控制系统与其入口相连，输出接口的第四出口与传送带电驱动的控制系统相连，在其轴上安装位置传感器并与输入接口的第二入口相连，其中输出接口的第一出口通过比较器、时间延迟单元和控制脉冲形成器与电磁铁操纵的气压阀相连，其中安置该气压阀使其与分离器相互作用用于将其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的原料块状物送入容器，和将其中有价值的成分以不少于相同预定阈值的量存在的原料块状物送入容器。

本发明的第七方面基于：

1.形成用于分离的单层股块状原料。

2.通过高能微波电磁场目标块状原料中激发集中且均匀的热辐射。

3.通过应用减速系统的梳结构加热目标块状物材料。

4.传感来自每个块状物的感应热辐射。根据获得的数据，确定分离参数值(例如，尺寸、位置、重量、有价值的成分的含量等)。

5.根据预定阈值，作为从传感步骤获得的分离参数值的比较结果，产生分离行为用于改变目标块状物的路径。

本发明的第七方面可用于热像分离包含块状物的块状原料，该块状物包括特定粒度的组合物和该块状物的成分的物理关系具有多相、随机分布的结构。

附图说明

参考附图进一步描述本发明，其中：

图1是一个实施方案中用于热像分离块状原料的第一设备的示意图。

图2是另一个实施方案中用于热像分离块状原料的第一设备的示意图。

图3是用于热像分离块状原料的第二设备的示意图。

图4是代表两成分块状物中热交换过程的时间-温度差异图，其中该块状物中的成分是多相分布的。

图5是代表两成分块状物中热交换过程的时间-温度图，其中该块状物中的成分是多相分布的。

图6是有价值的成分的体积容量作为目标块状物中有价值的成分的重量分数的函数的系数图。

具体实施方式

第一方法可通过提选含金属原料、含铁和非铁金属的矿石来实现。提议的方法提供了原料分离方法，其通过两股实现：一股包含有价值的成分的含量超过预定值的块状物，另一股包含有价值的成分的含量低于预定值的块状物。进行分离的原料可以是在选矿操作过程中直接在沉浆后得到的原料以及形式为岩体的原料，将其进行额外的打碎至中等块状物的预定尺寸。

原料从定量装料机移至传送带上。处理装置通过输出接口形成用于从块状物剂量进料装置至传送带的控制信号和用于传送带电驱动控制系统的控制信号。该传送带传送该块状物至微波电磁场加热区域中。在该区域中，所需的电磁辐射源在处理装置的要求下产生。

正常情况下的物质的电磁辐射波长根据如下表达式得到：

                  λ＝2πX_m，(M)(1)，

其中

λ-正常情况下的物质的波长(m)；

X_m-电磁波在该物质中的穿透深度(m)。

另一方面，物质的波长可根据下面表达式得到：

$\mathrm{\λ}=\frac{V}{f};\left(M\right)---\left(2\right),$

其中

V-电磁波在给定物质中的相速度(phase speed)(m/s)；

f-电磁辐射频率(Hz)。

根据(1)和(2)，我们可写出下式：

${2\mathrm{\πX}}_m=\frac{V}{f}---\left(3\right),$

或者，解出表达式(3)，我们将得到下式：

$X_m=\frac{V}{2\mathrm{\πf}}\left(M\right)---\left(4\right).$

电磁波在给定环境中的相速度可根据下式得到(参考[1]p.167)：

其中

ε₀是电常数，等于8,8541878.10^-12(F/m)；

是物质的相对电介质电容率(relative dielectric permittivity)；μ₀是磁性常数，等于1,25663706·10^-6(H/m)；

是物质的相对磁性传导率；

是物质的介电损失的正切。

用表达式(5)代替表达式(4)，并进行转化，我们将会得到：

解出表达式(6)用f表示，我们将会得到：

表达式(7)给出电磁波频率，其电场强度的振幅在该波经过给定物质中的传输线路的距离为Xm时变弱2,71倍。

微波电磁场频率必须保证在受控块状物的特定深度时微波辐射电磁波的穿透。考虑(7)，此频率可从下面不等式得到：

$f\≤\frac{1}{\mathrm{\π}\·X_m\·\sqrt{2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_r(\sqrt{1+{\mathrm{tg}}^2{\mathrm{\δ}}_r}+1)}}\left(\mathrm{Hz}\right)---\left(8\right),$

其中

ε_r-有价值的成分的相对电容率；

μ_r-有价值的成分的相对磁性传导率；

tgδ_r-有价值的成分的介电损失的正切。

在微波能量的作用下，原料块状物的加热由于该块状物吸收微波电磁场能量而发生。

被物质吸收的电磁场的体积功率密度根据下面不等式得到：

其中

E_m-微波电场强度(V/m)；

-微波电磁辐射对物质作用的时间(s)。

物质的单元体积的温度升高由下式得到：

${\mathrm{\ΔT}}_{\hat{a}}=\frac{W}{c_{\hat{a}}{\mathrm{\ρ}}_{\hat{a}}}\left(\hat{E}\right)---\left(10\right),$

其中

-物质的所需温度升高(K)；

-物质的热容(J/К kg)；

-物质的密度(kg/m³)。

考虑(9)和(10)，将有价值的成分的加热温度升高所需的量所需要的时间可由下式计算：

$t_H=\frac{\mathrm{\ΔT}\·c_r{\mathrm{\ρ}}_r}{{\mathrm{f\π\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{E}_m^2{\mathrm{tg\δ}}_r}---\left(11\right),$

其中

ΔT-有价值的成分的加热温度的所需升高(K)；

t_H-受控块状物在微波电磁辐射场中的加热时间(s)；

c_r-有价值的成分的热容(J/К kg)；

ρ_r-有价值的成分的密度(kg/m³)。

在加热时间tH期间，原料块状物中的有价值的成分将会加热至温度：

$U_O=\frac{{\mathrm{f\π\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{E}_m^2\·{\mathrm{tg\δ}}_r}{c_r{\mathrm{\ρ}}_r}\·t_H\left(K\right)---\left(12\right),$

其中

U_O-有价值的成分在微波电磁辐射场中经过时间t_H的加热温度(К)；

c_r-有价值的成分的热容(J/К kg)；

ρ_r-有价值的成分的密度(kg/m³)。

原料块状物中的无用物质组分将加热到温度：

$T_O=\frac{{\mathrm{f\π\ϵ}}_0\mathrm{\ϵ}{E}_m^2\·\mathrm{tg\δ}}{\mathrm{c\ρ}}\·t_H\left(K\right)---\left(13\right)$

其中

T_O-无用物质在微波电磁辐射场中经过时间t_H的加热温度(К)；

c-无用物质的热容(J/К kg)；

ρ-无用物质的密度(kg/m³)；

ε-无用物质的相对电容率；

tgδ-无用物质的介电损失的正切。

在电磁场作用结束时，有价值的成分和无用物质之间的热交换过程由联合等式描述，其中原始条件为Uo和To：

$\left\{\begin{array}{c}{m}_r{c}_r\frac{\mathrm{dU}}{\mathrm{dt}}=S_O{k}_r(T-U)\\ \mathrm{mc}\frac{\mathrm{dT}}{\mathrm{dt}}=S_{O}k(U-T)\end{array}\right.,---\left(14\right),$

其中

m_r-有价值的成分在受控块状物中的重量(kg)；

m-无用物质在受控块状物中的重量(kg)；

-加热后有价值的成分的温度改变的速度(K/s)；

-加热后无用物质的温度改变的速度(K/s)；

U-有价值的成分的当前温度(K)；

T-无用物质的当前温度(K)；

S_O-有价值的成分和无用物质之间的热交换面积由该式计算。

有价值的成分和无用物质之间的热交换面积由下式计算：

$S_O=\frac{{6m}_r}{a{\mathrm{\ρ}}_r}\left(m^2\right),$

其中

a-有价值的成分的粒径(m)；

k-无用物质的发热系数(W/К·m²)；

k_r-有价值的成分的发热系数(W/К·m²)。

块状物中有价值的成分和无用物质之间的热交换的联合微分等式如下解出：

$U\left(t\right)=A_0{e}^{p_{0}t}-\frac{{\mathrm{mk}}_{r}c}{m_{r}k{c}_r}{A}_1{e}^{p_{1}t}---\left(15\right),$

$T\left(t\right)=A_0{e}^{p_{0}t}+A_1\·e^{p_{1}t}---\left(16\right),$

其中

A₀，A₁，-常系数，由下列公式进行计算：

$A_0=\frac{{\mathrm{mk}}_{r}c{T}_O+m_r{\mathrm{kc}}_r{U}_O}{m_r{\mathrm{kc}}_r+{\mathrm{mk}}_{r}c}\left(K\right)---\left(17\right).$

$A_1=\frac{m_r{\mathrm{kc}}_r(T_O-U_O)}{m_r{\mathrm{kc}}_r+{\mathrm{mk}}_{r}c}\left(K\right)---\left(18\right).$

特征等式：

$p\·(p+\frac{{6\mathrm{km}}_r}{{\mathrm{ac\ρ}}_{r}m}+\frac{{6k}_r}{a{c}_r{\mathrm{\ρ}}_r})=0---\left(19\right).$

该特征等式的根p₀，p₁

                    p₀＝0(20)；

$p_1=-\frac{6}{{\mathrm{a\ρ}}_r}\·(\frac{m_{r}k}{\mathrm{mc}}+\frac{k_r}{c_r})\left(\frac{1}{s}\right)---\left(21\right),$

最后，联合微分等式(14)的解将会是：

$U\left(t\right)=A_0-\frac{{\mathrm{mk}}_{r}c}{m_{r}k{c}_r}{A}_1{e}^{p_{1}t}---\left(22\right),$

$T\left(t\right)=A_0+A_1\·e^{p_{1}t}---\left(23\right).$

在体积中的组分为多相分布的块状物中的热交换过程，有价值的成分的温度时间行为U(t)(曲线56)和无用物质的温度时间行为T(t)(曲线57)的图表示于图4中。

加热的块状物的温度的预定值由下式给出：

$T_U=A_0=\frac{U_O+\frac{m}{m_r}\·\frac{k_{r}c}{{\mathrm{kc}}_r}\·T_O}{1+\frac{m}{m_r}\·\frac{k_{r}c}{{\mathrm{kc}}_r}}\left(K\right)---\left(24\right),$

其中

T_U-块状物的组分之间的热交换过程结束后该受控块状物的温度(该受控块状物的稳态加热温度)(К)。

考虑到在平衡的热交换k＝k_r时，我们将解出等式(24)表示为

我们得到：

$\frac{m}{m_r}=\frac{(U_O-T_U)c_r}{(T_U-T_O)c}.$

对于已知的比率

块状物中的组分的重量分数从下面表达式得到：

$Q=\frac{1}{\frac{m}{m_r}+1}.$

将比率

的值代入给定的表达式，我们将得到一个表达式，基于该表达式可以确定该块状物中有价值的成分的量：

$Q=\frac{(T_U-T_O)c}{U_O{c}_r-T_U(c_r-c)-T_{O}c}\·100\%---\left(25\right),$

其中

Q-受控块状物中有价值的成分的重量分数(％)。

为确定该块状物温度的稳态值，将该温度通过热像系统在该块状物加热后的特定时间段内进行控制。该时间段通过有价值的成分和无用物质之间的热交换转变过程的持续时间确定。微波能量辐射结束和该块状物的稳态温度控制时刻之间的延迟时间通过下面通式计算：

${\mathrm{\Δt}}_k=\frac{4}{\left|p_1\right|}=\frac{{\mathrm{a\ρ}}_r{c}_r(U_O-T_{\mathrm{Unop}})}{\mathrm{1,5}{k}_r(U_O-T_O)}---\left(26\right),$

其中

$T_{\mathrm{Unop}}=\frac{U_O{c}_r{Q}_{\mathrm{nop}}+T_{O}c(1-Q_{\mathrm{nop}})}{c_r{Q}_{\mathrm{nop}}+c(1-Q_{\mathrm{nop}})}---\left(27\right),$

其中

Δt_k-控制的延迟时间；

Q_nop-块状物中有价值的成分的重量分数的阈值；

T_Unop-具有有价值的成分的重量分数的阈值的块状物的稳态温度。

确定有价值的成分的重量分数后，检验条件：

                      Q＞Q_nop。

根据得到的结果，将块状物进料至设备的有效区域，其在处理系统的要求下根据有价值的成分含量的定量指数进行原料的分离。

方法实施例1

将包含两种主要组分-磁铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用1秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表1中。

                        表1

参数	测量单位	物质
				磁铁岩	石英岩
		相对电容率	-			68	0,1
介电损失的正切	-			0,4	0,009
		密度	kg/m3			4700	3720
热容	J/(K·kg)			600	920
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			283,5173	273,0003
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			1
		粒径	m			0,000075

有价值的成分的阈值含量为33％的块状物的稳态温度值通过下面表达式(27)来计算：

$T_{\mathrm{Unop}}=\frac{U_O{c}_r{Q}_{\mathrm{nop}}+T_{O}c(1-Q_{\mathrm{nop}})}{c_r{Q}_{\mathrm{nop}}+c(1-Q_{\mathrm{nop}})}=$

$=\frac{\mathrm{283,5173}\·600\·\mathrm{0,33}+\mathrm{273,0003}\·920\·(1-\mathrm{0,33})}{600\·\mathrm{0,33}+920\·(1-\mathrm{0,33})}=\mathrm{275,5572}K.$

在控制时间Δt_k结束时，其由下面表达式(26)给出：

${\mathrm{\Δt}}_k=\frac{4}{\left|p_1\right|}=\frac{{\mathrm{a\ρ}}_r{c}_r(U_O-T_{\mathrm{Unop}})}{\mathrm{1,5}{k}_r(U_O-T_O)}=$

$=\frac{\mathrm{0,000075}\·4700\·600\·(\mathrm{283,5173}-\mathrm{275,5572})}{\mathrm{1,5}\·10\·(\mathrm{283,5173}-\mathrm{273,0003})}\≈11c.$

块状物的稳态温度由热像系统确定。让稳态温度为Tu＝275,9K。

我们通过通式(25)计算块状物中有价值的成分含量的重量分数：

$Q=\frac{(T_U-T_O)\·c}{U_O\·c_r-T_U\·(c_r-c)-T_O\·c}=$

$=\frac{(\mathrm{275,9}-\mathrm{273,0003})\·920\·100\%}{\mathrm{283,5173}\·600-\mathrm{275,9}\·(600-920)-\mathrm{273,0003}\·920}=\mathrm{36,87}\%.$

核对条件：Q＞Q_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是满足的(36,87％＞33％)，且该受控块状物与含有有价值的成分的块状物的工艺股有关。

方法实施例2

将包含两种主要组分-赤铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用2秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表2中。

                          表2

参数	测量单位	物质
				赤铁岩	石英岩
		相对电容率	-			48	6,8
介电损失的正切	-			0,2	0,009
		密度	kg/m3			5100	2660
热容	J/(K·kg)			630	850
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			279,5159	273,0590
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			2
		粒径	m			0,000075

有价值的成分的阈值含量为42％的块状物的稳态温度值通过下面表达式(27)来计算：

$T_{\mathrm{Unop}}=\frac{U_O{c}_r{Q}_{\mathrm{nop}}+T_{O}c(1-Q_{\mathrm{nop}})}{c_r{Q}_{\mathrm{nop}}+c(1-Q_{\mathrm{nop}})}=$

$=\frac{\mathrm{279,5159}\·630\·\mathrm{0,42}+\mathrm{273,059}\·850\·(1-\mathrm{0,42})}{630\·\mathrm{0,42}+850\·(1-\mathrm{0,42})}=\mathrm{275,3142}K.$

在控制时间Δt_k结束时，其由下面表达式(26)给出：

${\mathrm{\Δt}}_k=\frac{4}{\left|p_1\right|}=\frac{{\mathrm{a\ρ}}_r{c}_r(U_O-T_{\mathrm{Unop}})}{\mathrm{1,5}{k}_r(U_O-T_O)}=$

$=\frac{\mathrm{0,000075}\·5100\·630\·(\mathrm{279,5159}-\mathrm{275,3142})}{\mathrm{1,5}\·10\·(\mathrm{279,5159}-\mathrm{273,059})}\≈10c,$

块状物的稳态温度由热像系统确定。让稳态温度为Tu＝275,2K。

我们通过通式(25)计算块状物中有价值的成分含量的重量分数：

$Q=\frac{(T_U-T_O)\·c}{U_O\·c_r-T_U\·(c_r-c)-T_O\·c}=$

$=\frac{(275,2-\mathrm{273,029})\·850\·100\%}{\mathrm{279,5159}\·600-275,2\·(600-850)-\mathrm{273,059}\·850}=40,09\%.$

核对条件：Q＞Q_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是不满足的(40,09％＜42％)，且该受控块状物与含有无用物质的块状物的工艺股有关。

本发明的方法可用于含铁和非铁金属矿石、矿物和化学原料以及含有块状物的特定粒度组合物的二次原料提炼时原料块状物分离的工艺过程。

块状物的内部组合物可以是二元的(由两个相组成)或准二元的，并能给出统计混合物类型的多相基质系统或多相系统，具有各向同性(准各向同性)或各向异性的宏观结构。

本发明的方法可用于提炼工艺的初始阶段(初步提炼)和块状物原料的制备以用于进一步分离，例如，用于在开采地点(采掘面末端)直接在地下采矿的条件下完全粉碎的块状物的初步分离，用于在加工人类产生的废弃物时原料的初步块状物分离，并且用于这些工艺中提炼的最后阶段，其中提炼的终产物是具有预定物理化学性质的块状物(例如，爆炸炉块状物、敞开炉膛的块状物等)。

第二方法可通过提炼含金属原料、含铁和非铁金属的矿石的实施例来实现。该方法提供了以两股进行的原料分离：一股包含其中有价值的成分的含量大于预定值的块状物，而另一股包含其中有价值的成分的含量少于预定值的块状物。进行分离的原料可以是在选矿操作过程中直接在沉浆后得到的原料和形式为岩体的原料，将其进行额外的打碎至中等块状物的预定尺寸，以及人类产生的原料。

原料从定量装料机移至传送带上。处理装置通过输出接口形成送至将块状物进料至传送带的装置的控制信号和传送至传送带电驱动控制系统的控制信号。

该传送带传送该块状物至微波电磁场加热区域中。在该区域中，预定加热时间和所需的电磁辐射源在处理装置的要求下产生。

受控块状物在微波电磁场终加热后，该块状物组分根据它们的不同电、磁和热物理性能被加热至不同温度。

将在微波电磁场终加热的受控块状物的中温视作两相统计混合物的广义参数，并知道受控块状物中的相的体积浓度的情况下，受控块状物的中温可由下面表达式确定：

$\mathrm{Tc}=\frac{(3v-1)U_O+[3(1-v)-1]T_O}{4}+\sqrt{{\left\{\frac{(3v-1)U_O+[3(1-v)-1]T_O}{4}\right\}}^2+\frac{U_O{T}_O}{2}}---\left(28\right),$

其中

v-有价值的成分的体积浓度因子；

Tc-受控块状物的测量的中温(К)；

U_O-有价值的成分的加热温度(К)；

T_O-无用物质的加热温度(К)；

两相统计混合物的体积浓度因子由下面表达式确定：

$v=\frac{m_r}{m_r+m\frac{{\mathrm{\ρ}}_r}{\mathrm{\ρ}}}---\left(29\right),$

其中

m_r-受控块状物中由价值的成分相的重量(kg)；

m-受控块状物中无用物质相的重量(kg)；

ρ_r-受控块状物中有价值的成分相的密度(kg/m³)；

ρ-受控块状物中无用物质相的密度(kg/m³)。

解通式(28)用V表示将会得到下面通式：

$v=\frac{{2T}_c-\frac{U_0{T}_0}{T_c}-{2T}_0+U_0}{3(U_0-T_0)}---\left(30\right).$

测量有价值的成分和无用物质的加热温度和受控块状物的中温后，受控块状物中有价值的成分的体积浓度因子可由表达式(30)计算。

块状物在微波电磁场中加热后，处理系统形成控制信号使电驱动将块状物进料至热像装置的有效区域。热像装置的输出信号通过输入接口进入处理系统。处理系统根据通式(30)计算受控块状物中有价值的成分的体积浓度因子值。然后核对条件：

                    v＞v_nop(31)，

其中

-有价值的成分的体积浓度因子的阈值。

有价值的成分的体积浓度因子的阈值由下面表达式确定：

$v_{\mathrm{nop}}=\frac{{2\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}-\frac{U_O\·T_O}{{\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}}-{2T}_O+U_O}{3(U_O-T_O)},---\left(32\right),$

其中

Tc_nop-具有有价值的成分的重量分数的阈值的块状物温度的平均值，其由下面通式计算：

${\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}=\frac{U_O+\frac{(1-Q_{\mathrm{nop}})}{Q_{\mathrm{nop}}}\·\frac{k_{r}c}{{\mathrm{kc}}_r}\·T_O}{1+\frac{(1-Q_{\mathrm{nip}})}{Q_{\mathrm{nip}}}\·\frac{k_{r}c}{{\mathrm{kc}}_r}}.---\left(33\right).$

当满足条件(31)，即受控块状物中有价值的成分的量等于或超出阈值，且伴有将块状物进料至分离装置的有效区域所必需的延时的情况下，处理系统通过输出接口启动分离装置。分离装置改变含有有价值的成分的块状物的下落路线并将原料分别分成两种工艺股：含有有价值的成分的一股和不含它的一股。

方法实施例1

将包含两种主要组分-磁铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用1秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表3中。

                        表3

参数	测量单位	物质
				磁铁岩	石英岩
		相对电容率	-			68	0,1
介电损失的正切	-			0,4	0,009
		密度	kg/m3			4700	3720
热容	J/(K·kg)			600	920
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			283,5173	273,0003
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			1
		粒径	m			0,000075

有价值的成分的阈值含量为Q_nop＝33％的受控块状物的中温通过下面通式(33)给出：

${\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}=\frac{U_O+\frac{(1-Q_{\mathrm{nop}})}{Q_{\mathrm{nop}}}\·\frac{k_{r}c}{{\mathrm{kc}}_r}\·T_O}{1+\frac{(1-Q_{\mathrm{nip}})}{Q_{\mathrm{nip}}}\·\frac{k_{r}c}{{\mathrm{kc}}_r}}=$

$=\frac{\mathrm{283,5173}+\frac{(1-\mathrm{0,33})}{\mathrm{0,33}}\·\frac{10\·920}{10\·600}\·\mathrm{273,0003}}{1+\frac{(1-\mathrm{0,33})}{\mathrm{0,33}}\·\frac{10\·920}{10\·600}}=\mathrm{275,5572}K.$

有价值的成分的阈值为33％的有价值的成分的体积浓度因子的阈值v_nop通过下面表达式(32)确定：

$v_{\mathrm{nop}}=\frac{{2\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}-\frac{U_O{T}_O}{{\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}}-{2T}_O+U_O}{3(U_O-T_O)}=$

$=\frac{2\·\mathrm{275,5572}-\frac{\mathrm{283,5173}\·\mathrm{273,0003}}{\mathrm{275,5572}}-2\·\mathrm{273,0003}+\mathrm{283,5173}}{3\·(283,5173-\mathrm{273,0003})}=\mathrm{0,24546483}.$

微波辐射作用结束后，通过热像系统，计算受控块状物的温度的平均值Tc。在给定的实施例中，其是：

                      Tc＝275,9К。

通过通式(30)可以计算给定受控块状物的有价值的成分的体积浓度因子值v：

$v=\frac{{2T}_C-\frac{\mathrm{Uo}\·\mathrm{To}}{T_C}-2\mathrm{To}+\mathrm{Uo}}{3(\mathrm{Uo}-\mathrm{To})}=$

$=\frac{2\·275,9-\frac{\mathrm{283,5173}\·\mathrm{273,0003}}{275,9}-2\·\mathrm{273,0003}+\mathrm{283,5173}}{3\·(283,5173-\mathrm{273,0003})}=\mathrm{0,27949039}.$

然后核对条件：

                    v＞v_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是满足的(0,27949039＞0,24546483)，且该受控块状物与含有有价值的成分的块状物的工艺股有关。

方法实施例2

将包含两种主要组分一赤铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用2秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表4中。

                      表4

参数	测量单位	物质
				赤铁岩	石英岩
		相对电容率	-			48	6,8
介电损失的正切	-			0,2	0,009
		密度	kg/m3			5100	2660
热容	J/(K·kg)			630	850
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			279,5159	273,0590
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			2
		粒径	m			0,000075

有价值的成分的阈值含量为Qnop＝42％的受控块状物的中温通过下面表达式(33)确定：

${\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}=\frac{U_O+\frac{(1-Q_{\mathrm{nop}})}{Q_{\mathrm{nop}}}\·\frac{k_{r}c}{{\mathrm{kc}}_r}\·T_O}{1+\frac{(1-Q_{\mathrm{nop}})}{Q_{\mathrm{nop}}}\·\frac{k_{r}c}{{\mathrm{kc}}_r}}=$

$=\frac{\mathrm{279,5159}+\frac{(1-0,42)}{0,42}\·\frac{10\·850}{10\·630}\·\mathrm{273,059}}{1+\frac{(1-\mathrm{0,33})}{\mathrm{0,33}}\·\frac{10\·920}{10\·600}}=\mathrm{275,3142}K.$

有价值的成分的阈值委42％的有价值的成分的体积浓度因子的阈值v_nop由表达式(32)给出：

$v_{\mathrm{nop}}=\frac{{2\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}-\frac{U_O{T}_O}{{\mathrm{Tc}}_{\mathrm{nop}}}-2T_O+U_O}{3(U_O-T_O)}=$

$=\frac{2\·\mathrm{275,3142}-\frac{\mathrm{279,5159}\·\mathrm{273,059}}{\mathrm{275,3142}}-2\·\mathrm{273,059}+\mathrm{279,5159}}{3\·(\mathrm{279,5159}-\mathrm{273,059})}=\mathrm{0,35103759}.$

微波辐射作用结束后，通过热像系统，计算受控块状物的温度的平均值Tc。在给定的实施例中，其是：

                    Tc＝275,2К

通过通式(30)可以计算给定受控块状物的有价值的成分的体积浓度因子值v：

$v=\frac{{2T}_C-\frac{U_O\·T_O}{T_C}-{2T}_O+U_O}{3(U_O-T_O)}=$

$=\frac{2\·\mathrm{275,2}-\frac{\mathrm{279,5}\·\mathrm{273,1}}{\mathrm{275,2}}-2\·\mathrm{273,1}+\mathrm{279,5}}{3\·(\mathrm{279,5}-\mathrm{273,1})}=\mathrm{0,33243976}.$

然后核对条件：

                     v＞v_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是不满足的(0,33243976＜0,35103759)，且该受控块状物与含有无用物质的块状物的工艺股有关。

本发明的方法可用于含铁和非铁金属矿石、矿物和化学原料以及含有块状物的特定粒度组合物的二次原料提炼时原料块状物分离的工艺过程。

块状物的内部组合物可以是二元的(由两个相组成)或准二元的，并能给出统计混合物类型的多相基质系统或多相系统，具有各向同性(准各向同性)或各向异性的宏观结构。

本发明的方法可用于提炼工艺的初始阶段(初步提炼)和块状物原料的制备以用于进一步分离，例如，用于在开采地点(采掘面末端)直接在地下采矿的条件下完全粉碎的块状物的初步分离，用于在加工人类产生的废弃物时原料的初步块状物分离，并且用于这些工艺中提炼的最后阶段，其中提炼的终产物是具有预定物理化学性质的块状物(例如，爆炸炉块状物、敞开炉膛的块状物等)。

第三方法可通过提选含金属原料、含铁和非铁金属的矿石来实现。提议的方法提供了原料分离方法，其通过两股实现：一股包含有价值的成分的含量超过预定值的块状物，另一股包含有价值的成分的含量低于预定值的块状物。进行分离的原料可以是在选矿操作过程中直接在沉浆后得到的原料以及形式为岩体的原料，将其进行额外的打碎至中等块状物的预定尺寸，以及人类产生的原料。

原料从定量装料机移至传送带上。处理装置通过输出接口形成用于从块状物剂量进料装置至传送带的控制信号和用于传送带电驱动控制系统的控制信号。该传送带传送该块状物至微波电磁场加热区域中。在该区域中，所需的电磁辐射源在处理装置的要求下产生。

来自传送带速度传感器的信号通过输入接口进入处理装置。该处理装置通过输出接口形成用于传送带电驱动控制系统的控制信号，其提供用于在由通式(11)计算的预定时间期间在用电磁场进行辐射和加热的区域中发现块状物所需的传送带的速度。

传送带所需的线性速度Vk可通过下面通式计算：

$V_{\mathrm{\&Kgr;}}=\frac{L_H}{t_H}\left(\frac{m}{s}\right)---\left(34\right),$

其中

L_H-微波电磁场辐射区域在传送带的速度向量线上的等量线性尺寸(m)；

t_H-微波电磁场作用在受控块状物上所需的时间，由通式(11)计算(s)。

包含有价值的成分和无用物质的原料块状物用微波电磁场进行辐射。

由于被块状物吸收的微波能量，在加热时间的块状物的中温将会升高，其升高值由下面表达式得到：

$\mathrm{\Δ}{T}_C=\frac{\mathrm{f\π}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{cp}}\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{cp}}}{c_{\mathrm{cp}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cp}}}\·t_H\left(K_O\right)---\left(35\right),$

其中

ρ_cp-块状物的平均密度(kg/m³)；

c_cp-块状物的平均比热(J/K·kg)；

ε_cp-块状物的平均相对电容率；

tgδ_cp-块状物的介电损失的正切的平均值。

块状物的平均密度由下面表达式得到：

其中

M-块状物的重量(kg)；

-块状物的体积(m³)。

此外

                M＝m_r+m(kg)，

其中

m_r-块状物中有价值的成分的重量(kg)；

m-块状物中无用物质的重量(kg)。

块状物体积是

其中

v_r-块状物中有价值的成分的体积(m³)；

v-块状物中无用物质的体积(m³)。

块状物中有价值的成分和无用物质的体积可通过它们的重量和密度进行计算：

$v_r=\frac{m_r}{{\mathrm{\ρ}}_r};v=\frac{m}{\mathrm{\ρ}}.$

考虑所有上述内容，块状物的平均密度由下面表达式确定：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{cp}}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{\ρ}(\frac{m_r}{m}+1)}{\mathrm{\ρ}\frac{m_r}{m}+{\mathrm{\ρ}}_r}\left(\frac{\mathrm{kg}}{m^3}\right)---\left(37\right).$

块状物的平均热容由下面表达式确定：

                  c_cpM＝c_rm_r+cm

其中

$c_{\mathrm{cp}}=\frac{c_r{m}_r+\mathrm{cm}}{m_r+m}\left(\frac{J}{\hat{E}\·\mathrm{kg}}\right)---\left(38\right).$

单位时间加热受控块状物单位体积的物质所消耗的微波电磁场能量由下面表达式确定：

$p_{\mathrm{cp}}=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{cp}}\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{cp}}\left(W\right)---\left(39\right).$

单位时间加热受控块状物的全部体积的有价值的成分所消耗的微波电磁场能量由下面表达式确定：

$P_r=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{r}g{\mathrm{\δ}}_r{v}_r=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r\frac{m_r}{{\mathrm{\ρ}}_r}\left(W\right).$

单位时间加热受控块状物的全部体积的无用物质所消耗的微波电磁场能量由下面给出：

$P_o=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵtg\δv}=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵtg\δ}\frac{m}{\mathrm{\ρ}}\left(W\right).$

单位时间加热受控块状物的全部体积的物质所消耗的微波电磁场能量由下面给出：

$P=P_r+P_o=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0({\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r\frac{m_r}{{\mathrm{\ρ}}_r}+\mathrm{\ϵtg\δ}\frac{m}{\mathrm{\ρ}})\left(W\right).$

然后，单位时间加热受控块状物单位体积的物质所消耗的微波电磁场能量由下面表达式确定：

$P_{\mathrm{cp}}=\frac{P}{v_r+v}=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\·\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r\frac{m_r}{{\mathrm{\ρ}}_r}+\mathrm{\ϵtg\δ}\frac{m}{\mathrm{\ρ}}}{\frac{m_r}{{\mathrm{\ρ}}_r}+\frac{m}{\mathrm{\ρ}}}\left(W\right);$

或者

$p_{\mathrm{cp}}=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\·\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r\frac{m_r}{m}\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵtg\δ}{\mathrm{\ρ}}_r}{\frac{m_r}{m}\mathrm{\ρ}+{\mathrm{\ρ}}_r}\left(W\right)---\left(40\right).$

比较表达式(39)和(40)，我们可以假定：

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{cp}}\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{cp}}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r\frac{m_r}{m}\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵtg}{\mathrm{\δ\ρ}}_r}{\frac{m_r}{m}\mathrm{\ρ}+{\mathrm{\ρ}}_r}---\left(41\right).$

表达式(41)是受控块状物的物质损失系数，通过受控块状物中有价值的成分的损失因子ε_rtgδ_r和无用物质的损失因子εtgδ和有价值的成分和无用物质之间的重量关系

计算。

用表达式(37)和(41)取代通式(35)并进行转换，我们会得到受控块状物温度平均升高的表达式：

${\mathrm{\ΔT}}_C=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{t}_H\·\frac{{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r\frac{m_r}{m}\mathrm{\ρ}+\mathrm{\ϵtg}{\mathrm{\δ\ρ}}_r}{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{\ρ}(c_r\frac{m_r}{m}+c)}---\left(42\right).$

根据表达式(42)的受控块状物的中温(medium temperature)，其中该块状物在微波电磁场中进行初步加热，可以计算比率mr/m-该块状物中有价值的成分的重量对无用物质的重量。

离开电磁场辐射区域时，该块状物进入热像系统的有效区域，其中加热的块状物的中温通过其热辐射定像进行确定。

热像装置的输出信号通过输入接口进入处理装置。

当利用热像装置控制温度时，该加热的受控块状物的热辐射的定像表示多个热点的曲线图。热辐射的定像的每个点与受控块状物的更小(基本)区域是一致的。因此，基本区域的温度可以认为是相同的。

接着上述内容，整个块状物的温度的平均升高可由下面表达式确定：

${\mathrm{\ΔT}}_C=\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔS}}_i}\·\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔT}}_i\·{\mathrm{\ΔS}}_i,$

其中

ΔS_i-对应于加热的受控块状物的热辐射的定像点的基本区域的面积；

ΔT_i-加热的受控块状物的热辐射的定像点的温度升高；

N-加热的受控块状物的热辐射的定像点的数量。

或者，如果ΔS_i与受控块状物的同样小的基本区域是一致的，整个块状物的中温可由下面表达式确定：

${\mathrm{\ΔT}}_C=\frac{1}{N}\·\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔT}}_i---\left(43\right).$

解表达式(42)表示为

我们得到：

$\frac{m_r}{m}=\frac{\mathrm{\πf}{E}_m^2{t}_H{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵtg}{\mathrm{\δ\ρ}}_r-\mathrm{\Δ}{T}_C{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{\ρc}}{T_C{\mathrm{\ρ}}_r{\mathrm{\ρc}}_r-\mathrm{\πf}{E}_m^2{t}_H{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r\mathrm{\ρ}}.---\left(44\right).$

受控块状物中有价值的成分的含量(重量分数)由下面给出：

$Q=\frac{\frac{m_r}{m}}{\frac{m_r}{m}+1}---\left(45\right).$

用表达式(45)取代表达式(44)并进行转换，我们会得到用于确定受控块状物中有价值的成分的重量分数的通式：

$Q=\frac{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}}{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}+{\mathrm{\ρAe}}_r}---\left(46\right),$

其中

$\mathrm{Ae}=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵtg}{\mathrm{\δt}}_H-{\mathrm{\ΔT}}_C\mathrm{\ρc}$ -无用物质的附加参数；

${\mathrm{Ae}}_r=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{{\mathrm{\δ}}_{r}t}_H-{\mathrm{\ΔT}}_C{\mathrm{\ρ}}_r{c}_r$ -有价值的成分的附加参数。

实际上，根据有价值的成分和无用物质的特定性质和它们的关系、受控块状物的参数、用于控制温度的装置的敏感性和快速、选择频率和微波电磁场的强度、辐射时间、控制策略(一点、两点及多点控制)，我们可得到一股中原料块状物分离所需的准确度。

当满足条件Q≥Q_nop，且具有进料块状物至有效区域所需的延时时，该处理装置通过输出接口启动分离装置试验器。该试验器改变含有有价值的成分的块状物的机械路线，从而将块状物分成含和不含有价值的成分的股。

方法实施例1

将包含两种主要组分-磁铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用1秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表5中。

                      表5

参数	测量单位	物质
				磁铁岩	石英岩
		相对电容率	-			68	0,1
介电损失的正切	-			0,4	0,009
		密度	kg/m3			4700	3720
热容	J/(K·kg)			600	920
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			283,5173	273,0003
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			1
		粒径	m			0,000075

使有价值的成分的阈值等于Q_nop＝33％。

块状物的中温由热像系统确定。使受控块状物的中温等于Tc＝275,9K。因此，加热温度的升高是：

          ΔT_C＝T_C-T_H＝275,9-273＝2,9К，

其中

T_H-受控块状物的初始温度(见表5)。

块状物中有价值的成分含量的重量分数通过通式(46)计算：

$Q=\frac{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}}{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}-{\mathrm{\ρAe}}_r},$

其中

$\mathrm{Ae}=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵtg}{\mathrm{\δt}}_H-{\mathrm{\ΔT}}_C\mathrm{\ρc}=$

$=\mathrm{\π}\·\mathrm{2,45}\·{10}^9\·{4000}^2\·\mathrm{8,85419}\·{10}^{-12}\·\mathrm{0,1}\·\mathrm{0,009}\·1-\mathrm{2,9}\·3720\·920=$

$=-\mathrm{9923978,643}$ -无用物质的附加参数；

${\mathrm{Ae}}_r=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{{\mathrm{\δ}}_{r}t}_H-{\mathrm{\ΔT}}_C{\mathrm{\ρ}}_r{c}_r=$

$=\mathrm{\π}\·\mathrm{2,45}\·{10}^9\·{4000}^2\·\mathrm{8,85419}\·{10}^{-12}\·\mathrm{0,1}\·\mathrm{0,009}\·1-\mathrm{2,9}\·3720\·920=$

$=\mathrm{21480799,89};$ -有价值的成分的附加参数；

$Q=\frac{4700\·(-\mathrm{9923978,64}3)\·100\%}{4700\·(-\mathrm{9923978,64}3)-3720\·\left(\mathrm{21480799,8}9\right)}=\mathrm{36,86}\%$

核对条件：Q＞Q_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是满足的(36,86％＞33％)，且该受控块状物与含有有价值的成分的块状物的工艺股有关。

方法实施例2

将包含两种主要组分-赤铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用2秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表6中。

                       表6

参数	测量单位	物质
				赤铁岩	石英岩
		相对电容率	-			48	6,8
介电损失的正切	-			0,2	0,009
		密度	kg/m3			5100	2660
热容	J/(K·kg)			630	850
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			279,5159	273,0590
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			2
		粒径	m			0,000075

使有价值的成分的阈值等于Q_nop＝33％。

块状物的中温由热像系统确定。使受控块状物的中温等于Tc＝275,2K。因此，加热温度的升高是：

          ΔT_C＝Tc-T_H＝275,2-273＝2,2К，

其中

T_H-受控块状物的初始温度(见表6)。

块状物中有价值的成分含量的重量分数通过通式(46)计算：

$Q=\frac{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}}{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}-{\mathrm{\ρAe}}_r},$

其中

$\mathrm{Ae}=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵtg}{\mathrm{\δt}}_H-{\mathrm{\ΔT}}_C\mathrm{\ρc}=$

$=\mathrm{\π}\·\mathrm{2,45}\·{10}^9\·{4000}^2\·\mathrm{8,8541878}\·{10}^{-12}\·6,8\·\mathrm{0,009}\·2-2,2\·2660\·850=$

$=-\mathrm{4840735,4}.$ -无用物质的附加参数；

${\mathrm{Ae}}_r=\mathrm{\πf}{E}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{{\mathrm{\δ}}_{r}t}_H-{\mathrm{\ΔT}}_C{\mathrm{\ρ}}_r{c}_r=$

$=\mathrm{\π}\·\mathrm{2,45}\·{10}^9\·{4000}^2\·\mathrm{8,8541878}\·{10}^{-12}\·48\·0,2\·2-2,2\·5100\·630=$

$=\mathrm{13867023,45}.$ -有价值的成分的附加参数；

$Q=\frac{5100\·(-\mathrm{4840725,4})\·100\%}{5100\·(-\mathrm{4840725,4})-2660\·\left(\mathrm{13867023,4}5\right)}=\mathrm{40,09}\%.$

核对条件：Q＞Q_nop。

根据得到的值，可以看到该条件是满足的(40,09％＜42％)，且该受控块状物与含有有价值的成分的块状物的工艺股有关。

本发明的方法可用于含铁和非铁金属矿石、矿物和化学原料以及含有块状物的特定粒度组合物的二次原料提炼时原料块状物分离的工艺过程。

块状物的内部组合物可以是二元的(由两个相组成)或准二元的，并能给出统计混合物类型的多相基质系统或多相系统，具有各向同性(准各向同性)的宏观结构。

本发明的方法可用于提炼工艺的初始阶段(初步提炼)和块状物原料的制备以用于进一步分离，例如，用于在开采地点(采掘面末端)直接在地下采矿的条件下完全粉碎的块状物的初步分离，用于在加工人类产生的废弃物时原料的初步块状物分离，并且用于这些工艺中提炼的最后阶段，其中提炼的终产物是具有预定物理化学性质的块状物(例如，爆炸炉块状物、敞开炉膛的块状物等)。

第四方法可通过提选含金属原料、含铁和非铁金属的矿石来实现。提议的方法提供了原料分离方法，其通过两股实现：一股包含有价值的成分的含量超过预定值的块状物，另一股包含有价值的成分的含量低于预定值的块状物。进行分离的原料可以是在选矿操作过程中直接在沉浆后得到的原料以及形式为岩体的原料，将其进行额外的打碎至中等块状物的预定尺寸，以及人类产生的原料。

原料从定量装料机移至传送带上。处理装置通过输出接口形成用于从块状物剂量进料装置至传送带的控制信号和用于传送带电驱动控制系统的控制信号。该传送带传送该块状物至微波电磁场加热区域中。在该区域中，预定加热时间和所需的电磁辐射源在处理装置的要求下产生。

用微波电磁场频率f，其与通式(8)条件一致，强度Em将受控块状物加热由表达式(11)确定的时间tH。微波电磁场的频率f、强度Em和微波电磁场作用时间tH可从其他技术或技术条件选择。

对于该加热时间，有价值的成分将会加热至由表达式(12)确定的温度Uo，且无用物质组分将会加热至由表达式(13)确定的温度To。

在电磁场作用结束时，有价值的成分和无用物质之间的热交换过程由联合微分等式(14)描述，其中原始条件为Uo和To：

块状物加热的联合微分等式解出表示为(16)，如下：

$T\left(t\right)=A_0+A_1\·e^{p_{1}t}.$

将指数函数扩展至幂系列并将我们自己限定为次方N(例如，三次方)，我们将解出该等式，如下：

$T\left(t\right)=A_0+A_1+A_1{p}_{1}t+\frac{A_1{p}_1^2}{2}{t}^2+\frac{A_1{p}_1^3}{6}{t}^3---\left(47\right),$

或

        T(t)＝X₁+X₂t+X₃t²+X₄t³(48)，

其中

A₀，A₁，p₁，-常系数，根据表达式(17)，(18)和(21)限定。或者，通过该组分的相应的体积和密度表达重量，我们将会得到：

                  A₀＝T_O-A₁(49)，

$A_1=\frac{T_O-U_O}{1+\frac{{\mathrm{c\ρk}}_r(V-v)}{c_r{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{kv}}}---\left(50\right),$

$p_1=-\frac{6}{a}\·(\frac{\mathrm{kv}}{\mathrm{c\ρ}(V+v)}+\frac{k_r}{c_r{\mathrm{\ρ}}_r})---\left(51\right).$

由于等式(48)包括四个要得到的组分，对于四个不同时刻写出四个联合等式(52)：

$\left\{\begin{array}{c}T\left(t_1\right)=X_1+X_2\·t_1+X_3\·t_1^2+X_4\·t_1^3\\ T\left(t_2\right)=X_1+X_2\·t_2+X_3\·t_2^2+X_4\·t_2^3\\ T\left(t_3\right)=X_1+X_2\·t_3+X_3\·t_3^2+X_4\·t_3^3\\ T\left(t_4\right)=X_1+X_2\·t_4+X_3\·t_4^2+X_4\·t_4^3\end{array}\right.---\left(52\right),$

其中

T(t₁)，T(t₂)，T(t₃)，T(t₄)-块状物的中温，在时刻t₁，t₂，t₃，t₄时确定。

将联合等式(52)解出为X₁，X₂，X₃，X₄并考虑这样的事实比率

$\frac{{2X}_3}{X_2}=p_1$ 并知道特征等式的方根的表达式，我们计算受控块状物的有价值的成分的体积填充系数：

$\mathrm{Kv}=\frac{\mathrm{c\ρ}(X_{3}a{c}_r{\mathrm{\ρ}}_r+{3X}_2{k}_r)}{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+{3X}_2{k}_r)-{3X}_2{c}_r{\mathrm{\ρ}}_{r}k}---\left(53\right)$

并核对条件：

                   Kv＞Kv_nop(54)，

其中

-有价值的成分的体积填充系数的阈值。

根据得到的结果，将块状物进料至设备的有效区域，其在处理系统的要求下根据有价值的成分含量的定量指数进行原料的分离。

受控块状物中有价值的成分的体积填充系数对有价值的成分的重量分数的曲线图示于图6中，第59行。点60对应于有价值的成分的体积填充系数的阈值，和点61对应于有价值的成分的体积填充系数的当前值。

方法实施例1

将包含两种主要组分一磁铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用1秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表7中。

                         表7

参数	测量单位	物质
				磁铁岩	石英岩
		相对电容率	-			68	0.1
介电损失的正切	-			0,4	0,009
		密度	kg/m3			4700	3720
热容	J/(K·kg)			600	920
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			283,5173	273,0003
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	S			1
		粒径	m			0,000075

对于有价值的成分含量的阈值等于Q_nop＝33％，我们确定：

有价值的成分的重量-m_r＝M·Q_nop＝1·0,33＝0,33kg。

无用物质的重量-m＝M·(1-Q_nop)＝1·(1-0,33)＝0,67kg。

${\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}=\frac{{\mathrm{mk}}_{r}c{T}_O+m_r{\mathrm{kc}}_r{U}_O}{{\mathrm{mk}}_{r}c+m_r{\mathrm{kc}}_r}=$

$=\frac{\mathrm{0,67}\·10\·920\·\mathrm{273,0003}+\mathrm{0,33}\·10\·600\·\mathrm{283,5173}}{\mathrm{0,67}\·10\·920+\mathrm{0,33}\·10\·600}=\mathrm{275,557224}K;$

$A_{1\mathrm{nop}}=\frac{m_r{\mathrm{kc}}_r(T_O-U_O)}{{\mathrm{mk}}_{r}c+m_r{\mathrm{kc}}_r}=$

$=\frac{\mathrm{0,33}\·10\·600\·(\mathrm{273,0003}-\mathrm{283,5173})}{\mathrm{0,67}\·10\·920+\mathrm{0,33}\·10\·600}=-\mathrm{2,556937};$

${p1}_{\mathrm{nop}}=-\frac{6}{a{\mathrm{\ρ}}_r}\·(\frac{m_{r}k}{\mathrm{mc}}+\frac{k_r}{c_r})=$

$=-\frac{6}{\mathrm{0,000075}\·4700}\·(\frac{\mathrm{0,33}\·10}{\mathrm{0,67}\·920}+\frac{10}{600})=-\mathrm{0,374814}\frac{1}{s}.$

在微波辐射作用完成后的某四个特定时刻t₁，t₂，t₃，t₄，受控块状物的温度T(t_i)的平均值通过热像系统确定。在给定实施例中，它们是：

-控制时间的时刻-t₁＝1s；t₂＝2s；t₃＝3s；t₄＝4s；

-温度的平均值-T(t₁)＝273,98K；T(t₂)＝274,64K；

T(t₃)＝275,09K；T(t₄)＝275,39K。

对于相同时刻t₁，t₂，t₃，t₄，我们计算具有有价值的成分含量的阈值的块状物的温度值：

$T_{\mathrm{nop}}\left(t_1\right)={\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}+A_{1\mathrm{nop}}{e}^{{p1}_{\mathrm{nop}}\·t_1}=$

$=\mathrm{275,5572239}-\mathrm{2,55693713}\·e^{-\mathrm{0,37481418}\·1}=\mathrm{273,80}K;$

$T_{\mathrm{nop}}\left(t_2\right)={\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}+A_{1\mathrm{nop}}{e}^{{p1}_{\mathrm{nop}}\·t_2}=$

$=\mathrm{275,5572239}-\mathrm{2,55693713}\·e^{-\mathrm{0,37481418}\·2}=274,35K;$

$T_{\mathrm{nop}}\left(t_3\right)={\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}+A_{1\mathrm{nop}}{e}^{{p1}_{\mathrm{nop}}\·t_3}=$

$=\mathrm{275,5572239}-\mathrm{2,55693713}\·e^{-\mathrm{0,37481418}\·3}=274,72K;$

$T_{\mathrm{nop}}\left(t_4\right)=A{o}_{\mathrm{nop}}+A_{1\mathrm{nop}}{e}^{{p1}_{\mathrm{nop}}\·t_4}=$

$=\mathrm{275,5572239}-\mathrm{2,55693713}\·e^{-\mathrm{0,37481418}\·4}=274,99K;$

根据得到的值T_nop(t_i)，我们写出联合等式：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{nop}}\left(t_1\right)=X_{1\mathrm{nop}}+X_{2\mathrm{nop}}\·t_1+X_{3\mathrm{nop}}\·t_1^2+X_{4\mathrm{nop}}\·t_1^3\\ T_{\mathrm{nop}}\left(t_2\right)=X_{1\mathrm{nop}}+X_{2\mathrm{nop}}\·t_2+X_{3\mathrm{nop}}\·t_2^2+X_{4\mathrm{nop}}\·t_2^3\\ T_{\mathrm{nop}}\left(t_3\right)=X_{1\mathrm{nop}}+X_{2\mathrm{nop}}\·t_3+X_{3\mathrm{nop}}\·t_3^2+X_{4\mathrm{nop}}\·t_3^3\\ T_{\mathrm{nop}}\left(t_4\right)=X_{1\mathrm{nop}}+X_{2\mathrm{nop}}\·t_4+X_{3\mathrm{nop}}\·t_4^2+X_{4\mathrm{nop}}\·t_4^3\end{array}\right.,$

解出这些等式，我们确定值X_2nop和X_3nop

      X_2nop＝0,90545；X_3nop＝-0,13955

和表达式(53)，我们将计算有价值的成分的体积填充系数的阈值：

${\mathrm{Kv}}_{\mathrm{nop}}=\frac{\mathrm{c\ρ}(X_{3\mathrm{nop}}{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+3X_{2\mathrm{nop}}{k}_r)}{\mathrm{c\ρ}(X_{3\mathrm{nop}}{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+{3X}_{2\mathrm{nop}}{k}_r)-{3X}_{2\mathrm{nop}}{c}_r{\mathrm{\ρ}}_{r}k},$

         Θ1_nop＝cρ(X_3nopac_rρ_r+3X_2nopk_r)＝

 ＝920·3720·((-0,13955)·7,5·10^-5·600·4700+3·0,90545·10)＝

                           ＝-8049246,77；

                        Θ2_nop＝3X_2nopc_rρ_rk＝

                 ＝3·0,90545·600·4700·10＝76601070,9；

${\mathrm{Kv}}_{\mathrm{nop}}=\frac{{\mathrm{\Θ}1}_{\mathrm{nop}}}{{\mathrm{\Θ}1}_{\mathrm{nop}}-{\mathrm{\Θ}2}_{\mathrm{nop}}}=\frac{-\mathrm{8049246,77}}{-\mathrm{8049246,77}-\mathrm{76601070,9}}=\mathrm{0,095088}.$

对于计算值T(t_i)，我们写出联合等式：

$\left\{\begin{array}{c}T\left(t_1\right)=X_1+X_2\·t_1+X_3\·t_1^2+X_4\·t_1^3\\ T\left(t_2\right)=X_1+X_2\·t_2+X_3\·t_2^2+X_4\·t_2^3\\ T\left(t_3\right)=X_1+X_2\·t_3+X_3\·t_3^2+X_4\·t_3^3\\ T\left(t_4\right)=X_1+X_2\·t_4+X_3\·t_4^2+X_4\·t_4^3\end{array}\right.,$

解出这些等式，将会确定值X₂和X₃

              X₂＝1,11727；X₃＝-0,17949；

和表达式(53)，我们将会计算受控块状物的有价值的成分的体积填充系数值：

$\mathrm{Kv}=\frac{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+3X_2{k}_r)}{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+{3X}_2{k}_r)-{3X}_2{c}_r{\mathrm{\ρ}}_{r}k},$

                   Θ1＝cρ(X₃ac_rρ_r+3X₂k_r)＝

    ＝920·3720·((-0,17949)·7,5·10^-5·600·4700+3·1,11727·10)＝

                             ＝-15212483,49；

                            Θ2＝3X₂c_rρ_rk＝

    ＝3·1,11727256113，855072·600·4700·10＝1172139091,2；

$\mathrm{Kv}=\frac{\mathrm{\Θ}1}{\mathrm{\Θ}1-\mathrm{\Θ}2}=\frac{-\mathrm{15212483,49}}{-\mathrm{15212483,49}-\mathrm{94521258,62}}=\mathrm{0,138631}.$

核对条件：Kv＞Kv_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是满足的(0,138631＞0,095088)，且该受控块状物与含有有价值的成分的块状物的工艺股有关。

方法实施例2

将包含两种主要组分-赤铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用2秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表8中。

                       表8

参数	测量单位	物质
				赤铁岩	石英岩
		相对电容率	-			48	6,8
介电损失的正切	-			0,2	0,009
		密度	kg/m3			5100	2660
热容	J/(K·kg)			630	850
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			279,5159	273,0590
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			2
		粒径	m			0,000075

对于有价值的成分含量的阈值等于Q_nop＝42％，我们计算：

有价值的成分的重量-m_r＝M·Q_nop＝1·0,42＝0,42kg。

无用物质的重量-m＝M·(1-Q_nop)＝1·(1-0,58)＝0,58kg。

${\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}=\frac{{\mathrm{mk}}_{r}c{T}_O+m_r{\mathrm{kc}}_r{U}_O}{{\mathrm{mk}}_{r}c+m_r{\mathrm{kc}}_r}=$

$=\frac{\mathrm{0,58}\·10\·850\·\mathrm{273,059}+\mathrm{0,42}\·10\·630\·\mathrm{279,5159}}{\mathrm{0,58}\·10\·850+\mathrm{0,42}\·10\·630}=\mathrm{275,314165}K;$

$A_{1\mathrm{nop}}=\frac{m_r{\mathrm{kc}}_r(T_O-U_O)}{{\mathrm{mk}}_{r}c+m_r{\mathrm{kc}}_r}=$

$=\frac{0,42\·10\·630\·(\mathrm{273,059}-\mathrm{279,5159})}{\mathrm{0,58}\·10\·850+\mathrm{0,42}\·10\·630}=-\mathrm{2,255136}K;$

${p1}_{\mathrm{nop}}=-\frac{6}{a{\mathrm{\ρ}}_r}\·(\frac{m_{r}k}{\mathrm{mc}}+\frac{k_r}{c_r})=$

$=-\frac{6}{\mathrm{0,000075}\·5100}\·(\frac{\mathrm{0,42}\·10}{\mathrm{0,58}\·850}+\frac{10}{630})=-\mathrm{0,382624}\frac{1}{s}.$

在微波辐射作用完成后的某四个特定时刻t₁，t₂，t₃，t₄，受控块状物的温度T(t_i)的平均值通过热像系统确定。在给定实施例中，它们是：

-控制时间的时刻-t₁＝1s；t₂＝2s；t₃＝3s；t₄＝4s；

-温度的平均值-T(t₁)＝273,67K；T(tx)＝274,10K；T(t₃)＝274,40K；T(t₄)＝274,60K。

对于相同时刻t₁，t₂，t₃，t₄，我们计算具有有价值的成分含量的阈值的块状物的温度值：

$T_{\mathrm{nop}}\left(t_1\right)={\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}+A_{1\mathrm{nop}}{e}^{{p1}_{\mathrm{nop}}\·t_1}=$

$=275,3141651-\mathrm{2,255136074}\·e^{-\mathrm{0,382624089}\·1}=\mathrm{273,78}K;$

$T_{\mathrm{nop}}\left(t_2\right)={\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}+A_{1\mathrm{nop}}{e}^{{p1}_{\mathrm{nop}}\·t_2}=$

$=275,3141651-2,255136074\·e^{-\mathrm{0,382624089}\·2}=274,27K;$

$T_{\mathrm{nop}}\left(t_3\right)={\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}+A_{1\mathrm{nop}}{e}^{{p1}_{\mathrm{nop}}\·t_3}=$

$=275,3141651-2,255136074\·e^{-\mathrm{0,382624089}\·3}=274,60K;$

$T_{\mathrm{nop}}\left(t_4\right)={\mathrm{Ao}}_{\mathrm{nop}}+A_{1\mathrm{nop}}{e}^{{p1}_{\mathrm{nop}}\·t_4}=$

$=275,3141651-2,255136074\·e^{-\mathrm{0,382624089}\·4}=274,83K;$

根据得到的值T_nop(t_i)，我们写出联合等式：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{nop}}\left(t_1\right)=X_{1\mathrm{nop}}+X_{2\mathrm{nop}}\·t_1+X_{3\mathrm{nop}}\·t_1^2+X_{4\mathrm{nop}}\·t_1^3\\ T_{\mathrm{nop}}\left(t_2\right)=X_{1\mathrm{nop}}+X_{2\mathrm{nop}}\·t_2+X_{3\mathrm{nop}}\·t_2^2+X_{4\mathrm{nop}}\·t_2^3\\ T_{\mathrm{nop}}\left(t_3\right)=X_{1\mathrm{nop}}+X_{2\mathrm{nop}}\·t_3+X_{3\mathrm{nop}}\·t_3^2+X_{4\mathrm{nop}}\·t_3^3\\ T_{\mathrm{nop}}\left(t_4\right)=X_{1\mathrm{nop}}+X_{2\mathrm{nop}}\·t_4+X_{3\mathrm{nop}}\·t_4^2+X_{4\mathrm{nop}}\·t_4^3\end{array}\right.,$

解出这些等式，我们确定值X_2nop和X_3nop

        X_2nop＝0,812867；X_3nop＝-0,127169；

和通过表达式(53)，我们将计算有价值的成分的体积填充系数的阈值：

${\mathrm{Kv}}_{\mathrm{nop}}=\frac{\mathrm{c\ρ}(X_{3\mathrm{nop}}{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+3X_{2\mathrm{nop}}{k}_r)}{\mathrm{c\ρ}(X_{3\mathrm{nop}}{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+{3X}_{2\mathrm{nop}}{k}_r)-{3X}_{2\mathrm{nop}}{c}_r{\mathrm{\ρ}}_{r}k},$

           Θ1_nop＝cρ(X_3nopac_rρ_r+3X_2nopk_r)＝

   ＝850·2660·((-0,127169)·7,5·10^-5·630·5100+3·0,812867·10)＝

                       ＝-14150810,03；

                   Θ2_nop＝3X_2nopc_rρ_rk＝

          ＝3·0,812867·630·5100·10＝78352249,63；

${\mathrm{Kv}}_{\mathrm{nop}}=\frac{{\mathrm{\Θ}1}_{\mathrm{nop}}}{{\mathrm{\Θ}1}_{\mathrm{nop}}-{\mathrm{\Θ}2}_{\mathrm{nop}}}=\frac{-\mathrm{14150810,03}}{-14150810,03-\mathrm{78352249,63}}=\mathrm{0,152977}.$

对于计算值T(t_i)，我们写出联合等式：

$\left\{\begin{array}{c}T\left(t_1\right)=X_1+X_2\·t_1+X_3\·t_1^2+X_4\·t_1^3\\ T\left(t_2\right)=X_1+X_2\·t_2+X_3\·t_2^2+X_4\·t_2^3\\ T\left(t_3\right)=X_1+X_2\·t_3+X_3\·t_3^2+X_4\·t_3^3\\ T\left(t_4\right)=X_1+X_2\·t_4+X_3\·t_4^2+X_4\·t_4^3\end{array}\right.,$

解出这些等式，将会确定值X₂和X₃

         X₂＝0,693136；X₃＝-0,104161；

和通过表达式(53)，我们将会计算受控块状物的有价值的成分的体积填充系数值：

$\mathrm{Kv}=\frac{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+3X_2{k}_r)}{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+{3X}_2{k}_r)-{3X}_2{c}_r{\mathrm{\ρ}}_{r}k},$

              Θ1＝cρ(X₃ac_rρ_r+3X₂k_r)＝

   ＝850·2660·((-0,104161)·7,5·10^-5·630·5100+3·0,693136·10)＝

                     ＝-9736303,468；

                     Θ2＝3X₂c_rρ_rk＝

          ＝3·0,693136·630·5100·10＝66811414,71；

$\mathrm{Kv}=\frac{\mathrm{\Θ}1}{\mathrm{\Θ}1-\mathrm{\Θ}2}=\frac{-\mathrm{9736303,468}}{-\mathrm{9736303,468}-\mathrm{66811414,71}}=\mathrm{0,127193}.$

核对条件：Kv＞Kv_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是不满足的(0,127193＜0,152977)，且该受控块状物与含有无用物质的块状物的工艺股有关。

本发明的方法可用于含铁和非铁金属矿石、矿物和化学原料以及含有块状物的特定粒度组合物的二次原料提炼时原料块状物分离的工艺过程。

块状物的内部组合物可以是二元的(由两个相组成)或准二元的，并能给出统计混合物类型的多相基质系统或多相系统，具有各向同性(准各向同性)或各向异性的宏观结构。

本发明的方法可用于提炼工艺的初始阶段(初步提炼)和块状物原料的制备以用于进一步分离，例如，用于在开采地点(采掘面末端)直接在地下采矿的条件下完全粉碎的块状物的初步分离，用于在加工人类产生的废弃物时原料的初步块状物分离，并且用于这些工艺中提炼的最后阶段，其中提炼的终产物是具有预定物理化学性质的块状物(例如，爆炸炉块状物、敞开炉膛的块状物等)。

第五方法可通过提选含金属原料、含铁和非铁金属的矿石来实现。提议的方法提供了原料分离方法，其通过两股实现：一股包含有价值的成分的含量超过预定值的块状物，另一股包含有价值的成分的含量低于预定值的块状物。进行分离的原料可以是在选矿操作过程中直接在沉浆后得到的原料以及形式为岩体的原料，将其进行额外的打碎至中等块状物的预定尺寸，以及人类产生的原料。

原料从定量装料机移至传送带上。处理装置通过输出接口和控制系统形成用于从块状物剂量进料装置至传送带的控制信号和用于传送带电驱动控制系统的控制信号。该传送带传送该块状物至微波电磁场加热区域中。在该区域中，所需的电磁辐射源在处理装置的要求下产生。

用微波电磁场频率f，强度E_m将受控块状物加热由表达式(11)确定的时间t_H。

在电磁场作用结束时，有价值的成分和无用物质之间的热交换过程由联合微分等式(14)描述，其中原始条件为Uo和To。

联合微分等式(14)通过表达式(15)和(16)解出。

分别在左和右侧从表达式(15)减去表达式(16)，并用系数A₁(表达式(18))和特征等式P1的根(表达式(21))的值取代，我们将会得到电磁场作用结束后，受控块状物中有价值的成分对于无用物质温度的温度升高的时间函数(见图5，曲线58)。时间函数由下面表达式确定：

$\mathrm{\ΔT}\left(t\right)=(U_O-T_O)e^{-\frac{6}{a{\mathrm{\ρ}}_r}\·(\frac{m_{r}k}{\mathrm{mc}}+\frac{k_r}{c_r})t}---\left(55\right).$

解出等式(55)表示为

我们将会得到用于确定对于受控块状物的电磁场作用结束时任何时刻的 的值的表达式：

$\frac{m_r}{m}=\frac{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t\right)}\right)-\frac{6}{{\mathrm{a\ρ}}_r}{\mathrm{ck}}_{r}t}{\frac{6}{{\mathrm{a\ρ}}_r}{c}_r\mathrm{kt}}---\left(56\right).$

通过热力成像器在时刻t_K制成的受控块状物的热像记录后，受控块状物的最高温度T_max(t_K)和最低温度T_min(t_K)根据时刻tK确定。

在时刻t_K受控块状物中的值

可由表达式确定：

$\frac{m_r}{m}=\frac{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)-\frac{6}{{\mathrm{a\ρ}}_r}{\mathrm{ck}}_r{t}_K}{\frac{6}{{\mathrm{a\ρ}}_r}{c}_{r}k{t}_K}---\left(57\right).$

其中

                 ΔT(t_K)＝T_max(t_K)-T_min(t_K)(58)。

在已知比率

块状物中有价值的成分的重量分数由下面给出：

$Q=\frac{\frac{m_r}{m}}{\frac{m_r}{m}+1}---\left(59\right).$

将表达式(57)和(58)的值带入表达式(59)中我们会得到下面表达式，根据该表达式可以计算块状物中有价值的成分的量：

$Q=\frac{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)-\frac{6k_r{\mathrm{ct}}_K}{{\mathrm{a\ρ}}_r}}{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)\frac{6({\mathrm{kc}}_r-k_{r}c)t_K}{{\mathrm{a\ρ}}_r}}---\left(60\right).$

确定有价值的成分的重量分数后，我们核对条件：

                      Q＞Q_nop。

根据得到的结果，将块状物进料至设备的有效区域，其在处理装置的要求下根据有价值的成分含量的定量指数分离原料。

方法实施例1

将包含两种主要组分-磁铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用1秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表9中。

                        表9

参数	测量单位	物质
				磁铁岩	石英岩
		相对电容率	-			68	0,1
介电损失的正切	-			0,4	0,009
		密度	kg/m3			4700	3720
热容	J/(K·kg)			600	920
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			283,5173	273,0003
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			1
		粒径	m			0,000075

使有价值的成分含量的阈值等于Q_nop＝33％。

在已知时段结束时，例如t_k＝2秒，受控块状物的热像通过热像系统记录。最高和最低温度的差值ΔT(t_k)根据热像确定。

使最高和最低温度的差值ΔT(t_k)＝4,8K。

通过通式(60)可以计算有价值的成分含量的重量分数：

$Q=\frac{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)-\frac{6\·k_r\·{c\·t}_K}{{a\·\mathrm{\ρ}}_r}}{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)\frac{6\·({k\·c}_r-k_r\·c)\·t_K}{{a\·\mathrm{\ρ}}_r}}=$

$=\frac{600\·920\·\ln \left(\frac{\mathrm{283,5173}-\mathrm{273,0003}}{\mathrm{4,8}}\right)-\frac{6\·10\·920\·2}{\mathrm{0,000075}\·4700}}{600\·920\·\ln \left(\frac{\mathrm{283,5173}-\mathrm{273,0003}}{\mathrm{4,8}}\right)+\frac{6\·(10\·600-10\·920)\·2}{\mathrm{0,000075}\·4700}}\·100\%=\mathrm{36,97}\%.$

核对条件：Q＞Q_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是满足的(36,97％＞33％)，且该受控块状物与含有有价值的成分的块状物的工艺股有关。

方法实施例2

将包含两种主要组分-赤铁岩和石英岩的块状物进行微波电磁场作用2秒钟。在辐射和微波场作用下的块状物的物理参数列于表10中。

                      表10

参数	测量单位	物质
				赤铁岩	石英岩
		相对电容率	-			48	6,8
介电损失的正切	-			0,2	0,009
		密度	kg/m3			5100	2660
热容	J/(K·kg)			630	850
		发热系数	W/(K·m2)			10	10
加热温度	K			279,5159	273,0590
		初始温度	K			273
微波场的电强度	V/m			4000
		微波场频率	Hz			2450000000
加热时间	s			2
		粒径	m			0,000075

有价值的成分的阈值Q_nop＝42％。

在已知时段结束时，例如t_k＝2秒，受控块状物的热像通过热像系统记录。最高和最低温度的差值ΔT(t_k)根据热像确定。

使最高和最低温度的差值ΔT(t_k)＝3,1K。

通过通式(60)可以计算有价值的成分含量的重量分数：

$Q=\frac{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)-\frac{6\·k_r\·{c\·t}_K}{{a\·\mathrm{\ρ}}_r}}{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)\frac{6\·({k\·c}_r-k_r\·c)\·t_K}{{a\·\mathrm{\ρ}}_r}}=$

$=\frac{630\·850\·\ln \left(\frac{\mathrm{279,5159}-\mathrm{273,059}}{3,1}\right)-\frac{6\·10\·850\·2}{\mathrm{0,000075}\·5100}}{630\·850\·\ln \left(\frac{\mathrm{279,5159}-\mathrm{273,059}}{3,1}\right)+\frac{6\·(10\·630-10\·850)\·2}{\mathrm{0,000075}\·5100}}\·100\%=\mathrm{38,98}\%.$

核对条件：Q＞Q_nop。

根据得到的值，我们可以看到该条件是满足的(38,98％＜42％)，且该受控块状物与含有有价值的成分的块状物的工艺股有关。

本发明的方法可用于含铁和非铁金属矿石、矿物和化学原料以及含有块状物的特定粒度组合物的二次原料提炼时原料块状物分离的工艺过程。

块状物的内部组合物可以是二元的(由两个相组成)或准二元的，并能给出统计混合物类型的多相基质系统或多相系统，具有各向同性(准各向同性)或各向异性的宏观结构。

本发明的方法可用于提炼工艺的初始阶段(初步提炼)和块状物原料的制备以用于进一步分离，例如，用于在开采地点(采掘面末端)直接在地下采矿的条件下完全粉碎的块状物的初步分离，用于在加工人类产生的废弃物时原料的初步块状物分离，并且用于这些工艺中提炼的最后阶段，其中提炼的终产物是具有预定物理化学性质的块状物(例如，爆炸炉块状物、敞开炉膛的块状物等)。

第一设备包括用于进料原料块状物1的装置，其包含(见图1和图2)接收仓2、带有电驱动4的螺杆进料器3、进料器电驱动控制系统5和转动机械手6，带有电驱动7的传送带9，和传送带电驱动控制系统8；带有控制系统11的微波产生器10，和微波加热腔26；带有热感装置13的热像系统12；输入接口14，处理装置15，输出接口16；控制脉冲形成器17，电磁铁操纵的气压阀18，时间延迟单元19，比较器20；窄束光发射器21，光电探测器22，位置操纵器23；带有无用物质接收仓和提炼物接收仓25的分离装置24。此外，热像系统12的出口连接至输入接口14的第一入口。输入接口14的出口通过处理装置15连接至输出接口16的入口；输出接口16的第一出口连接至比较器20的第一入口。比较器20的第二入口连接至窄束光发射器21的光电探测器22的出口，且出口通过时间延迟单元19和控制脉冲形成器17连接至电磁铁操纵的气压阀18的入口。输出接口16的第二出口连接至原料剂量进料装置的进料器电驱动控制系统5。输出接口16的第三出口通过控制系统连接至微波产生器10的入口，该微波产生器连接至微波加热腔。输出接口16的第四出口连接至用于传送带9的电驱动7的传送带8的控制系统。在传送带9的辊上安装有位置传感器23，其连接至输入接口14的第二入口。

包含有价值的成分和无用物质的原料块状物在微波加热腔中照射时间tH，其中该加热腔具有通过通式(8)计算的电磁场频率f和强度Em。在加热期间，原料块状物中有价值的成分的将会加热至温度Uo，通过表达式(12)计算，无用物质将会加热至温度To，通过表达式(13)计算。

在电磁场作用结束时，将会在有价值的成分和无用物质之间的温度水平进行有价值的成分和无用物质之间的热交换过程。此过程的特征及其参数由有价值的成分和无用物质的性质以及它们的重量分数的关系确定。

通过热感装置和热像系统测量热交换过程的参数，我们可以确定受控块状物中有价值的成分的重量分数并将其与阈值比较。

根据比较结果，对受控块状物产生了合适的分离作用。

设备实施例1

第一设备的流程图示于图1。作为实施例变体(variant)该设备工作如下。

处理装置15通过输出接口16和传送带电驱动控制系统8启动传送带9的电驱动7。到达传送带的预定速度时，该速度根据通过输入接口14来自传送带的位置传感器23的数据计算，处理装置15通过输出接口16和进料器电驱动控制系统5启动进料器3的电驱动4。通过进料器3将来自接收仓2的原料块状物1进料至转动机械手6。启动转动机械手，将原料块状物在转动机械手的表面上分布为一层。这提供了传送带9的一层进料。同时，处理装置15通过输出接口16和微波装置的控制系统11启动微波产生器10并预先设定所需的微波辐射源。

来自微波产生器的微波能量进入置于传送带9上的微波加热腔26，这样在传送带9上移动的原料块状物进入微波加热腔26并进行微波电磁场作用。在微波加热腔26中时，该原料块状物被加热至由块状物性质和微波电磁场作用时间确定的温度。在给定设备中微波电磁场对原料块状物的作用时间可通过下面表达式得到：

${\mathrm{\Δt}}_H=\frac{l_H}{V_{\mathrm{\&Kgr;}}}\left(s\right),$

其中

Δt_H-微波电磁场对受控块状物的作用时间(秒)；

l_H-根据传送带的速度向量微波电磁场对受控块状物作用的区域的长度(m)；

V_К-传送带速度(m/s)。

在微波电磁场对原料块状物作用结束时的特定非零时间t_КtK，该块状物进入热感装置13的控制区域。在该控制区域，受控块状物的热像由热像系统12定形。热像装置12的输出信号通过输入接口14进入处理装置15，其根据通式(60)确定受控块状物中有价值的成分的重量分数：

$Q=\frac{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)-\frac{6\·k_r\·{c\·t}_K}{{a\·\mathrm{\ρ}}_r}}{{\mathrm{cc}}_r\ln \left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)+\frac{6\·({k\·c}_r-k_r\·c)\·t_K}{{a\·\mathrm{\ρ}}_r}}$

核对条件：Q≥Q_nop。

在给定设备中的控制时间t_К可通过下面给出：

${\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{\&Kgr;}}=\frac{l_{\mathrm{\&Kgr;}}}{V_{\mathrm{\&Kgr;}}}\left(s\right),$

其中

l_К-微波电磁场有效区域末端到热像装置的热像定形区域的距离(m)。

在具有预定阈值的受控块状物中有价值的成分的重量分数提高时，在块状物达到离开传送带9的下落点后，这由位置传感器23控制，处理装置15通过输出接口16向比较器20给出可行信号，其中该处理装置具有略少于块状物从传送带下落点至窄束光发射器21的窄束的交叉点的下落时间的延迟。块状物与窄束光发射器21的窄束相交时，在光电探测器22的出口处形成信号，其被送至比较器20的第二入口。当比较器20的两个入口的信号一致时，在比较器的出口处形成信号。根据块状物从窄束光发射器21至电磁铁操纵的气压阀18的轴的飞越时间确定并通过时间延迟单元19预定的延迟，通过控制脉冲形成器17，该信号打开电磁铁操纵的气压阀18。在电磁铁操纵的气压阀开口时，在喷嘴出口处形成气流。在气流作用下，改善块状物的机械路线因此它落入提炼物接收仓25。

在受控块状物中有价值的成分的重量分数不超过预定阈值时，处理装置15不会向比较器20给出可行信号，且当块状物与窄束光发射器21的窄束相交时，在其出口处不会出现信号。结果，电磁铁操纵的气压阀不会打开且块状物不会改变其机械路线，因而使得块状物落入无用物质接收仓24。

设备实施例2

第一设备的流程图示于图2。作为实施例变体(variant)该设备工作如下。

处理装置15通过输出接口16和传送带电驱动控制系统8启动传送带9的电驱动7。同时，处理装置15通过输出接口16和微波装置的控制系统11启动微波产生器10并预先设定所需的微波辐射源。来自微波产生器的微波能量进入微波加热腔26，其置于接收仓出口(滑槽)处使得来自接收仓的原料块状物，其在传送带9上移动，进入微波加热腔26并进行微波电磁场作用。

达到传送带的预定速度后，该速度根据通过输入接口14来自传送带23的位置传感器的数据计算，处理装置15通过输出接口16和进料器电驱动控制系统5启动进料器3的电驱动4，通过进料器3将来自接收仓2出口(滑槽)的由微波场加热的原料块状物进料至转动机械手6。启动转动机械手，将加热的原料块状物在转动机械手的表面上分布为一层。这提供了传送带9的一层进料。

在微波加热腔26中，原料块状物被加热至由块状物性质和微波电磁场作用时间确定的温度。在给定设备中微波电磁场对原料块状物的作用时间可通过下面表达式得到：

$t_H=\frac{l_T}{V_T}\left(s\right),$

其中

t_H-微波电磁场对受控块状物的作用时间(s)；

l_T-在接收仓出口(滑槽)中微波电磁场对原料块状物作用的区域的长度(m)；

V_T-原料块状物在接收仓出口(滑槽)中移动的平均速度(m/s)。

微波电磁场对原料块状物作用结束一段时间后，该原料块状物进入热感装置控制区域13，其中受控块状物的热像通过热像系统12定形。根据该热像，可确定该受控块状物的中温。

微波电磁场作用停止时刻到热像定形时刻之间的时间间隔值不必少于由表达式(26)确定的^tK。

热像装置12的输出信号通过输入接口14进入处理装置15，其根据通式(25)确定受控块状物中有价值的成分的重量分数：

$Q=\frac{(T_U-T_O)c}{U_O{c}_r-T_U(c_r-c)-T_{O}c}$

核对条件：Q≥Q_nop。

在具有预定阈值的受控块状物中有价值的成分的重量分数提高时，在块状物达到离开传送带9的下落点后，这由位置传感器23控制，处理装置15通过输出接口16向比较器20给出可行信号，其中该处理装置具有略少于块状物从传送带下落点至窄束光发射器21的窄束的交叉点的下落时间的延迟。块状物与窄束光发射器21的窄束相交时，在光电探测器22的出口处形成信号，其被送至比较器20的第二入口。当比较器20的两个入口的信号一致时，在比较器的出口处形成信号。根据块状物从窄束光发射器21至电磁铁操纵的气压阀18的轴的飞越时间确定并通过时间延迟单元19预定的延迟，通过控制脉冲形成器17，该信号打开电磁铁操纵的气压阀18。在电磁铁操纵的气压阀开口时，在喷嘴出口处形成气流。在气流作用下，改善块状物的机械路线因此它落入提炼物接收仓25。

在受控块状物中有价值的成分的重量分数不超过预定阈值时，处理装置15不会向比较器20给出可行信号，且当块状物与窄束光发射器21的窄束相交时，在其出口处不会出现信号。结果，电磁铁操纵的气压阀不会打开且块状物不会改变其机械路线，因而使得块状物落入无用物质接收仓24。

本发明的设备包含通用工业应用的分离单元和专用装置，其通过工业发行并可在市场上得到。

为制造本发明的设备，无需开发和发行专为制造本方面设备设计的新装置。为制造本发明的设备，需要设备操作、用于处理装置的软件和通用工业和专门功能的单元连接的合理工程设计。

第二设备示于图3中。该设备包括原料块状物的剂量进料装置26，其包含接收仓27、带有电驱动29的螺杆进料器28和螺杆进料器电驱动控制系统30；带有电驱动32的传送带34和传送带电驱动控制系统33；包括转动机械手31的微波加热腔51，其中该转动机械手包含耐热介电辊54，在辊之间有减速梳55的元件；带有微波能量入口元件52的的微波产生器35，微波加热腔的块状物排出单元53，微波产生器控制系统36；带有热感装置38的热像系统37；输入接口39，处理装置40，输出接口41；用于电磁铁操纵的气压阀43的控制脉冲形成器42，时间延迟单元44，比较器45；窄束光发射器46，光电探测器47，位置操纵器48；带有无用物质接收仓49和提炼物接收仓50的分离装置。

此外，热像系统的出口连接至输入接口39的第一入口，输入接口39的出口通过比较器40连接至输出接口41的入口；输出接口41的第一出口连接至比较器45的第一入口，比较器45的第二入口连接至窄束光发射器46的光电探测器47的出口，且比较器45的出口通过时间延迟单元44和控制脉冲形成器42连接至电磁铁操纵的气压阀43的入口；输出接口41的第二出口连接至剂量进料装置的进料器电驱动控制系统30，输出接口41的第三出口通过微波装置36连接至微波产生器35，且其出口通过微波能量入口元件52连接至微波加热腔51；输出接口41的第四出口连接至传送带34的电驱动32的传送带电驱动控制系统33。在传送带的辊上安装有位置传感器48，其连接至输入接口39的第二入口。

为排除微波能量泄漏至外部区域的可能性，块状物排出单元53的尺寸的选择使得排出单元具有过截止波导(below-cutoff waveguide)的性质。此外，为提高块状物从微波产生器35排出时微波能量泄漏，该块状物排出单元53含有四分之一波长反射元件。

为了使块状物从各个侧面均匀加热，在微波加热腔51中提供较高波级的奇数谐波(odd harmonics)。这通过选择可由非整数波长分割的微波加热腔几何结构而提供。为增加该场的强度并降低电能损失，将带有梳结构的减速系统55用于微波加热腔中。该系统位于转动机械手31的辊54之间。减速梳55的所有元件具有等于微波长度的高度并且彼此的间距也等于微波能量波长。

设备实施例

第二设备的流程图示于图1。作为实施例变体该设备工作如下。

处理装置40通过输出接口41和传送带电驱动控制系统33启动传送带34的电驱动32和转动机械手31。到达传送带的预定速度时，该速度根据通过输入接口39来自传送带的位置传感器48的数据计算，处理装置40通过输出接口41和进料器电驱动控制系统30启动进料器28的电驱动29。同时，处理装置40通过输出接口41和微波装置控制系统36启动微波产生器35并预先设定所需的微波辐射源。将来自接收仓27的原料块状物进料至转动机械手31。启动转动机械手，将原料块状物在转动机械手的表面上分布为一层。这提供了传送带34的一层进料。同时，该块状物进行微波电磁场能作用，其通过微波能入口元件52来自微波产生器35进入微波加热腔51。

在微波电磁场有效区域中时，该原料块状物被加热至由块状物性质和微波电磁场作用时间确定的温度。在给定设备中微波电磁场对原料块状物的作用时间根据原料块状物所需加热水平的条件预先设定并由与进料器28的进料容量一致的传送带34的速度确定。

来自传送带位置传感器48的信号通过输入接口39进入处理装置40，该处理装置40通过输出接口41形成用于传送带电驱动控制系统33的控制信号和用于进料器电驱动控制系统30的相应控制信号，其提供传送带电驱动32和进料器电驱动29匹配的速度，这使得原料块状物在微波加热腔51中存在预定时间。

传送带所需线性速度V_К可由下面通式确定：

$V_{\hat{E}}=\frac{L_{\stackrel{\′}{I}}}{t_{\stackrel{\′}{I}}}(m/s),$

其中

t_H-由通式(11)确定的微波电磁场对受控块状物的作用时间(秒)；

L_H-沿块状物移动的速度向量的微波电磁场辐射区域的当量线性尺寸(m)。

经过块状物排出单元53后，加热的块状物进入热感装置有效区域38，受控块状物的热像通过热像系统37定形。热像系统37的输出信号通过输入接口39进入处理装置40，其根据块状物的热像确定块状物的中温，然后根据通式(46)确定受控块状物中有价值的成分的重量分数。

$Q=\frac{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}}{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}-{\mathrm{\ρAe}}_r}$

核对条件：Q≥Q_nop。

在具有预定阈值的受控块状物中有价值的成分的重量分数提高时，在块状物达到离开传送带34的下落点后，这由位置传感器48控制，处理装置40通过输出接口41向比较器45给出可行信号，其中该处理装置具有略少于块状物从传送带下落点至窄束光发射器46的窄束的交叉点的下落时间的延迟。块状物与窄束光发射器46的窄束相交时，在光电探测器47的出口处形成信号，其被送至比较器45的第二入口。当比较器45的两个入口的信号一致时，在比较器的出口处形成信号。根据块状物从窄束光发射器46至电磁铁操纵的气压阀43的轴的飞越时间确定并通过时间延迟单元44预定的延迟，通过控制脉冲形成器42，该信号打开电磁铁操纵的气压阀43。在电磁铁操纵的气压阀开口时，在喷嘴出口处形成气流。在气流作用下，改善块状物的机械路线因此它落入提炼物接收仓50。在受控块状物中有价值的成分的重量分数不超过预定阈值时，处理装置40不会向比较器45给出可行信号，且当块状物与窄束光发射器46的窄束相交时，在其出口处不会出现信号。结果，电磁铁操纵的气压阀不会打开且块状物不会改变其机械路线，因而使得块状物落入无用物质接收仓49。

本发明的热像块状物分离的方法和设备可以显著改善原料提炼的工艺行为。

正如研究和试验已经显示，本发明的块状物分离设备可以在同等的条件和载荷下增加有价值的成分的含量从6％-10％至18％-25％，在有价值的成分在废弃物中的含量降低至3％时有价值的成分的重量分数增加4，5％，并由于原料损耗在提炼过程中的减少而使整体能量消耗降低5％。

本发明的设备包含通用工业应用的分离单元和专用装置，其通过工业发行并可在市场上得到。

为制造本发明的设备，无需开发和发行专为制造本方面设备设计的新装置。为制造本发明的设备，需要设备操作、用于处理装置的软件和通用工业和专门功能的单元连接的合理工程设计。

Claims (7)

1.一种热像分离块状物原料的方法，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其特征在于将原料中的每个块曝露于微波辐射，其中在目标块状物的成分之间的热交换过程正减缓时曝露中断时，记录该目标块状物的加热模式，从而首先测量出该目标块状物的平均温度，然后根据下面公式得到该目标块状物中有价值的成分的重量分数：

$Q=\frac{(T_U-T_O)c}{U_O{c}_r-T_U(c_r-c)-T_{O}c},$

其中

Q是块状物中有价值的成分的重量分数；

T_U是目标块状物的稳定状况温度；

T_O是无用物质的加热温度；

U_O是有价值的成分加热的温度；

c_r是有价值的成分的热容；

c是无用物质的热容；

然后条件

                 Q≥Q_nop，

其中

Q_nop是块状物中有价值的成分的重量分数的阈值，已核对，

其后，根据有价值的成分的重量分数的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于相同阈值的量存在的块状物。

2.一种热像分离块状物原料的方法，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其特征在于将原料中的每个块曝露于微波辐射，其中在曝露中断时且在块状物的成分之问的热交换过程减缓之前，记录该块状物的加热模式，从而测量出该块状物的平均温度，然后根据下面公式得到该块状物中有价值的成分的体积浓度因子：

$v=\frac{{2T}_C-\frac{U_O\·T_O}{T_C}-{2T}_O+U_O}{3(U_O-T_O)},$

其中

v是有价值的成分的体积浓度因子；

Tc是目标块状物的记录的平均温度；

U_o是有价值的成分的加热温度；

T_o是无用物质的加热温度；

然后条件

                     v＞v_nop，

其中

是有价值的成分的体积浓度因子的阈值，已核对，

其后，根据有价值的成分的体积浓度因子的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于相同阈值的量存在的块状物。

3.一种热像分离块状原料的方法，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其特征在于在由如下表达式得到的时间期间将原料中的块曝露于微波辐射：

$t_H=\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{Tc}}_r{\mathrm{\ρ}}_r}{{\mathrm{f\π\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{E}_m^2\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r},$

其中

t_H是该目标块状物曝露于微波辐射的时间；

ΔT是在加热有价值的成分时需要的温度升高；

c_r是有价值的成分的热容；

ρ_r是有价值的成分的密度；

f是微波频率；

ε₀是电常数；

ε_r是有价值的成分的相对电容率；

E_m是微波辐射的电强度；

tgδ_r是有价值的成分介电损耗的正切，

其中在曝露中断时且在块状物的成分之间的热交换过程减缓之前，记录该块状物的加热模式，从而测量出该块状物的平均温度，然后根据下面公式得到目标块状物中有价值的成分的重量分数：

$Q=\frac{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}}{{\mathrm{\ρ}}_r\mathrm{Ae}-{\mathrm{\ρAe}}_r},$

其中

$\mathrm{Ae}={\mathrm{\πfE}}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵtg\δ}{t}_H-\mathrm{\Δ}{T}_C\mathrm{\ρc}$ 是无用物质的故障鉴定变量；

${\mathrm{Ae}}_r=\mathrm{\π}{\mathrm{fE}}_m^2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r{t}_H-\mathrm{\Δ}{T}_C{\mathrm{\ρ}}_r{c}_r$ 是有价值的成分的故障鉴定变量；

Q是目标块状物中有价值的成分的重量分数；

ΔTc是目标块状物的平均过热；

ρ是无用物质的密度；

ε是无用物质的相对电容率；

tgδ是无用物质介电损失的正切；

然后条件

                Q＞Q_nop；

其中

Q_nop是块状物中有价值的成分的重量分数的阈值，已核对，

其后，根据有价值的成分的重量分数的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于其阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于其阈值的量存在的块状物。

4.一种热像分离块状原料的方法，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其特征在于将原料的每个块曝露于微波辐射，该微波辐射的频率由下面公式得到：

$f\≤\frac{1}{\mathrm{\π}\·X_m\·\sqrt{{2\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_r(\sqrt{1+{\mathrm{tg}}^2{\mathrm{\δ}}_r}+1)}},$

其中

X_m是块状物的最大线性尺寸；

ε₀是电常数；

ε_r是有价值的成分的相对电容率；

μ₀是磁性常数；

μ_r是有价值的成分的相对电容率；

tgδ_r是有价值的成分介电损失的正切，

加热时间由下面公式计算得到：

$t_i=\frac{{\mathrm{\ΔTc}}_r{\mathrm{\ρ}}_r}{{\mathrm{f\π\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r{E}_m^2\mathrm{tg}{\mathrm{\δ}}_r},$

其中

ΔT是在加热有价值的成分时需要的温度升高；

c_r是有价值的成分的比热；

ρ_r是有价值的成分的密度；

ε_r是有价值的成分的相对电容率；

E_m是电磁场的强度，

其后，在曝露中断时且在块状物的成分之间的热交换过程停止之前，记录该块状物的加热模式，从而测量出该块状物的平均温度，根据这些测量值，形成一系列等式：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_0=X_1+X_2{t}_0+X_3{t}_0^2+X_4{t}_0^3\\ T_1=X_1+X_2{t}_1+X_3{t}_1^2+X_4{t}_1^3\\ T_2=X_1+X_2{t}_2+X_3{t}_2^2+X_4{t}_2^3\\ T_3=X_1+X_2{t}_3+X_3{t}_3^2+X_4{t}_3^3\end{array}\right.,$

其中

T₀，T₁，T₂，T₃表示块状物的平均温度，在时间t₀，t₁，t₂，t₃时得到，

该等式系列解出X₁，X₂，X₃，X₄，从而有价值的成分的体积比由下面公式确定：

$\mathrm{Kv}=\frac{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+{3X}_2{k}_r)}{\mathrm{c\ρ}(X_3{\mathrm{ac}}_r{\mathrm{\ρ}}_r+{3X}_2{k}_r)-{3X}_2{c}_r{\mathrm{\ρ}}_{r}k},$

其中

c是无用物质的热容；

ρ是无用物质的密度；

a是有价值的成分的粒径；

k_r是有价值的成分的传热系数；

k是无用物质的传热系数，

然后条件

              Kv＞Kv_nop，

其中

Kv_nop是有价值的成分的体积比的阈值，已核对，

其后，根据有价值的成分的体积比的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于相同阈值的量存在的块状物。

5.一种热像分离块状原料的方法，该方法包括将原料一块接一块的进料，将该原料曝露于微波辐射，记录感应辐射，检测有价值的成分，将该有价值的成分在块中的重量分数与该分数的阈值进行比较，和根据该比较将各块分离成有用的集合体和无用物质，其特征在于将原料的每个块曝露于微波辐射直到该块状物的成分加热，在对电磁场的曝露中断时并在块状物的成分之间的热交换过程减缓之前，通过热像系统记录目标块状物的加热模式，其中该块状物的最高和最低温度之间的差异根据记录的加热模式进行确定，根据最高和最低温度之间的差异以及从曝露中断到记录块状物的加热模式的已知时间，该块状物中有价值的成分的重量分数由下面公式得到：

$Q=\frac{{\mathrm{cc}}_r\mathrm{In}\left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)-\frac{6k_r{\mathrm{ct}}_K}{{\mathrm{a\ρ}}_r}}{{\mathrm{cc}}_r\mathrm{In}\left(\frac{U_O-T_O}{\mathrm{\ΔT}\left(t_K\right)}\right)+\frac{6({\mathrm{kc}}_r-k_{r}c)t_K}{{\mathrm{a\ρ}}_r}},$

其中

Q是目标块状物中有价值的成分的重量分数；

U_O是有价值的成分加热到的温度；

T_O是无用物质加热到的温度；

ρ_r是有价值的成分的密度；

c_r是有价值的成分的热容；

c是无用物质的热容；

k_r是有价值的成分的传热系数；

k是无用物质的传热系数；

t_K是从曝露中断到记录块状物加热模式的时间；

a是目标块状物中有价值的成分的粒径；

ΔT(t_K)是在记录同一块状物的加热模式时确定的块状物的最低和最高温度之间的差异，

然后条件

                   Q≥Q_nop，

其中

Q_nop是有价值的成分的重量分数的阈值，已核对，

其后，根据有价值的成分的重量分数的发现，将原料的块状物分成两股：一股包含其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的块状物，而另一股包含其中有价值的成分以不少于相同预定阈值的量存在的块状物。

6.一种热像分离块状原料的设备，包括用于原料块状物进料的装置，包括接收仓，电动进料器，电动传送带；带有控制系统的微波产生器，感应辐射传感器和带有输入接口的处理装置，其特征在于它还包括连接于微波产生器的微波加热腔，用于处理来自能检测感应热辐射的温度敏感性元件的信号的热像系统，用于进料器电驱动的控制系统，转动机械手，用于传送带电驱动的控制系统，窄束光发射器和光电探测器，位置传感器，热像系统的出口与输入接口的第一入口相连，输入接口的出口通过处理装置与输出接口的入口相连，输出接口的第二出口与用于进料器电驱动的控制系统相连，输出接口的第三出口通过微波产生器控制系统与其入口相连，输出接口的第四出口与传送带电驱动的控制系统相连，在其轴上安装位置传感器并与输入接口的第二入口相连，其中输出接口的第一出口通过比较器、时间延迟单元和控制脉冲形成器与电磁铁操纵的气压阀相连，其中安置该气压阀使其与分离器相互作用用于将其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的原料块状物送入容器，和将其中有价值的成分以不少于相同预定阈值的量存在的原料块状物送入容器。

7.一种热像分离块状原料的设备，包括用于原料块状物进料的装置，包括接收仓，电动螺杆进料器，电动传送带，带有控制系统的微波产生器，感应辐射传感器和带有输入接口的处理装置，其特征在于它还包括通过用于传输微波光谱中电磁能量的元件连接于微波产生器的微波加热腔，并安装由耐热介电材料制成的辊组成的转动机械手和排列在辊之间的齿间隔等于微波辐射波长的的减速梳，微波加热腔的排出单元带有具有1/4波长反射镜的微波陷波器，该设备还包括用于处理信号的热像系统，用于螺杆进料器电驱动的控制系统，用于传送带电驱动的控制系统，窄束光发射器和光电探测器，位置传感器，热像系统的出口与输入接口的第一入口相连，输入接口的出口通过处理装置与输出接口的入口相连，输出接口的第二出口与用于螺杆进料器电驱动的控制系统相连，输出接口的第三出口通过微波产生器控制系统与其入口相连，输出接口的第四出口与传送带电驱动的控制系统相连，在其轴上安装位置传感器并与输入接口的第二入口相连，其中输出接口的第一出口通过比较器、时间延迟单元和控制脉冲形成器与电磁铁操纵的气压阀相连，其中安置该气压阀使其与分离器相互作用用于将其中有价值的成分以少于预定阈值的量存在的原料块状物送入容器，和将其中有价值的成分以不少于相同预定阈值的量存在的原料块状物送入容器。

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