ES2298504T3 - Un procedimiento de tratamiento por microondas de materiales polifasicos. - Google Patents
Un procedimiento de tratamiento por microondas de materiales polifasicos. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2298504T3 ES2298504T3 ES03710042T ES03710042T ES2298504T3 ES 2298504 T3 ES2298504 T3 ES 2298504T3 ES 03710042 T ES03710042 T ES 03710042T ES 03710042 T ES03710042 T ES 03710042T ES 2298504 T3 ES2298504 T3 ES 2298504T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- microwave
- ore
- rock
- less
- procedure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
- H05B6/782—Arrangements for continuous movement of material wherein the material moved is food
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
- B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/80—Apparatus for specific applications
- H05B6/806—Apparatus for specific applications for laboratory use
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Threshing Machine Elements (AREA)
Abstract
Un procedimiento de tratamiento previo por microondas de una roca o mena antes de una operación subsiguiente sobre la roca o mena, teniendo la roca o mena una primera fase de material (12) y una segunda fase de material (14, 16), comprendiendo el procedimiento calentar la roca o mena con microondas en un procedimiento continuo en el que la roca o mena se desplaza al interior y a través de un área de tratamiento por microondas y experimenta exposición a microondas durante un tiempo de 0,1 segundos o menos, produciendo las microondas una densidad de potencia suficientemente elevada y siendo el tiempo de exposición suficientemente corto como para causar dilatación térmica diferencial entre la primera y segunda fases de material mientras que evita causar cambios químicos significativos en la fase (12, 14, 16) de la roca o mena que ha de extraerse por dicha operación subsiguiente, y pasar la roca o mena fuera del área de tratamiento para dicha operación subsiguiente.
Description
Un procedimiento de tratamiento por microondas
de materiales polifásicos.
Esta invención se refiere a un procedimiento de
tratamiento por microondas de rocas o menas típica pero no
necesariamente para el debilitamiento de rocas o menas.
La invención surge de una consideración de cómo
procesar menas extraídas y es conveniente ilustrarla en ese
contexto. Se comprenderá que la invención tiene aplicaciones más
amplias.
Resulta conocido procesar, por ejemplo por
molienda, menas para extraer un mineral deseado de las rocas o
minerales circundantes no deseados, la trituración de menas es una
industria bien establecida. Moler o pulverizar menas requiere mucha
energía. Se ha estimado que el uno y medio por ciento de toda la
energía usada en los Estados Unidos se usa en la trituración de
menas y minerales. Es un negocio muy grande.
Existen muchas sugerencias en cuanto a cómo
tratar previamente los materiales antes de que sean procesados por
una máquina moledora/pulverizadora. Algunas implican tratamiento
químico, algunas implican tratamiento térmico, y existen
propuestas, pero todavía implementadas sin éxito, para tratar
previamente con microondas. También existe una propuesta para usar
descargas eléctricas. La técnica anterior, tanto la implementada
como la especulativa, apunta en muchas direcciones, a menudo
contradictorias.
Alguna bibliografía del campo incluye: la
patente de Estados Unidos N° 58241333, la solicitud de patente PCT
WO92/18249, la solicitud de patente británica N° GB2120579, y los
documentos "The Influence of Minerology on Microwave Assisted
Grinding", S.W. Kingman, W. Vorster y N.A. Rowson, Mineral
Engineering Vol. 13, N° 2, Elsevier Science Limited,
0892-6875(99)00010-8;
"Effects of Microwave Radiation upon the Mineralogy and Magnetic
Processing of a Massive Norwegian Ilmenite Ore" de S.W. Kingman,
G.M. Corfield y N.A. Rowson, Magnetic and Electrical Separation,
Vol. 9, publicado por Overseas Publishers Association N.V.; "The
Effects of Microwave Radiation on the Processing of Palabora Copper
Ore" de S.W. Kingman, W. Vorster y N.A. Rowson, publicado por
The Journal of the South African Institute of Mining and
Metallurgy, mayo/junio de 2000; "Microwave Treatment of Mlnerals
- A Review", de S.W. Kingman y N.A. Rowson, publicado por
Minerals Engineering, Vol. 11, Elsevier Science Limited,
0892-6875(98)00094-6;
"The Effect of Microwave Radiation on the Processing of Neves
Corvo Copper Ore" de W. Vorster, N.A. Rowson y S.W. Kingman,
International Journal of Mineral Processing
63(2001)29-44 publicado por Elsevier
Science B.V; "Short-Pulse Microwave Treatment of
Disseminated Sulfide Ores" de J.B. Salsman, R.L. Williamson,
W.K. Tolley y D.A. Rice, Minerals Engineering, Vol. 9, N° 1, 1996
publicado por Elsevier Science Limited
0892-6875(95)00130-1;
"The Effect of Microwave Radiation on the Magnetic Properties of
Minerals" de S.W. Kingman y N.A. Rowson, Journal of Microwave
Power and Electromagnetic Energy Vol 35, N° 3, 2000;
"Applications of Microwave Radiation to Enhance Performance of
Mineral Separation Processes" de S.W. Kingman, N.A. Rowson y S.
Blackburn, IMN 1997 ISBN-1870706388.
Muchas de estas tratan de que tienen máquinas
convencionales productoras de microondas multimodales que aplican
microondas durante periodos bastante largos (10 segundos o mucho
más largos) a tandas de minerales, y después los procesan por
aplastamiento y/o pulverización.
En algunos de los documentos anteriores se
informa de que la energía gastada al tratar con microondas los
minerales puede ser mucho más que la energía ahorrada en el
procedimiento de trituración.
Algunas de las propuestas tienen pocos hechos
experimentales y son en gran parte teoría, y algunas han
experimentado no sobre una mena real sino una mezcla pulverizada de
dos minerales para evaluar su rendimiento térmico, pero no la
tensión en el límite entre minerales. Algunas predicen subidas de
temperatura que fundirán o alterarán químicamente los minerales
involucrados, haciendo difícil o imposible separar el mineral
económicamente y por lo tanto no tienen atractivo.
Lo anterior significa que en la práctica un
diseñador de una planta de procesamiento de mineral no considera
que el tratamiento por microondas sea viable/deseable en absoluto.
Actualmente no se aprecia que sea un modo de reducir los costes
totales. Existe un prejuicio en la técnica contra el uso de
microondas. No se sabe que exista ni siquiera una sola instalación
a escala de producción que use tratamiento térmico por microondas
como etapa de acondicionamiento en el tratamiento de menas antes de
la trituración.
El documento GB2205559 (Wollongong Uniadvice
Ltd.) desvela un procedimiento de secado y calentamiento de menas
donde el calor se conduce usando un material de fase de
carbono.
El documento EP0041841 (Cato Research
Corporation) desvela un procedimiento que usa energía de microondas
para cambiar químicamente un compuesto para ayudar a la extracción
de la mena.
El documento WO97/34019 (EMR Microwave
Technology Corporation) desvela un procedimiento para provocar un
efecto metalúrgico en una mena que contiene metal.
\newpage
El documento WO92/18249 (The Broken Hill
Proprietory Company Ltd.) desvela un procedimiento para
recuperación de una especie valiosa en una mena que tiene un tiempo
de proceso para recuperación de hasta 1 hora exponiendo la mena a
pulsos de energía de microondas de 1 a 30 segundos con intervalos
de 10 segundos a 2 minutos ente pulsos.
El documento US5003144 (Lindroth) desvela
aparatos que implican el uso de radiación de microondas para
debilitar previamente un mineral. El uso prolongado de radiación de
microondas conduce a calentamiento sustancial del mineral, lo que a
su vez puede conducir a que se produzcan cambios químicos en el
mineral, y degradación del mineral deseado.
La base de datos WPI Section PQ, Week 198810
Derwent Publication Ltd. Londres, GB; Class P41
1988-069337 - & SU 1 326 334 A desvela el
calentamiento de un material a granel a aproximadamente 300°C y
después enfriarlo rápidamente.
Salsman J.B. y col:
"Short-Pulse Microwave Treatment of Disseminated
Sulphide Ores" desvela la pulverización de minerales
"puros" para crear una pseudomezcla de mena/base que es
calentada durante 120 segundos.
Según un primer aspecto de la invención nosotros
proporcionamos un procedimiento de tratamiento previo por
microondas de una roca o mena antes de una operación subsiguiente
sobre la roca o mena, teniendo la roca o mena una primera fase de
material y una segunda fase de material, comprendiendo el
procedimiento calentar la roca o mena con microondas en un
procedimiento continuo en el que la roca o mena se desplaza al
interior y a través de un área de tratamiento por microondas y
experimenta exposición a microondas durante un tiempo de 0,1
segundos o menos, produciendo las microondas una densidad de
potencia suficientemente elevada y siendo el tiempo de exposición
suficientemente corto como para causar dilatación térmica
diferencial entre la primera y segunda fases de material mientras
que evita causar cambios químicos significativos en la fase de la
roca o mena que ha de extraerse por dicha operación subsiguiente, y
pasar la roca o mena fuera del área de tratamiento para dicha
operación subsi-
guiente.
guiente.
Una aplicación importante de la invención es en
el procesamiento de mineral para debilitar el enlace entre una
primera fase de material y una segunda fase de material en una roca
o mena. Por ejemplo, las menas o minerales que se desea que se
extraigan se encuentran en una fase de roca diferente.
Usando microondas para calentar diferencialmente
dos fases en una mena o roca, es posible obtener dilatación
diferencial a lo largo de las dos fases que causa grietas o
debilitamiento de su interfaz. Esto puede facilitar la extracción
del mineral de la roca o mena. Aún hay preferentemente tratamiento
posterior a las microondas de la mena o roca para extraer el
material deseado, por ejemplo tratamiento posterior mecánico de la
mena o roca para separar los materiales de la primera y segunda
fases.
También hemos descubierto un efecto muy
interesante comercialmente útil. Es necesario calentar las rocas o
menas con microondas durante mucho menos tiempo del que previamente
se pensaba deseable. Podemos exponer la roca o mena a microondas de
alta intensidad primero durante algo del orden de 0,01 segundos o
menos, o del orden de 0,001 segundos o menos, o posiblemente incluso
del orden de 0,0001 segundos o menos. Dependiendo de la elección de
los materiales de la primera y segunda fases, puede ser deseable
aproximadamente 1 ms de exposición de una roca o mena en una zona de
aplicación de microondas (o menos). Para otras aplicaciones la
exposición a microondas en una zona de microondas durante un tiempo
del orden de 0,1 segundos puede ser el mejor efecto de
debilitamiento para gasto de potencia con una densidad de potencia
apropiadamente alta. La densidad de potencia típica que tendríamos
en mente podría ser aproximadamente 10^{12} vatios por metro
cúbico o superior, o aún mejor 10^{15} ó 10^{16} Wm^{-3}
o
superior.
superior.
Se apreciará que la roca o mena puede estar en
una zona de tratamiento/paso a través de ella durante un periodo
de tiempo que es más largo, o mucho más largo, que para el cual el
material está realmente expuesto a radiación electromagnética.
También hemos apreciado que es posible pasar la
roca o mena a través de una cavidad de microondas en un flujo
continuo, durante un procedimiento de tratamiento continuo. La
cavidad de microondas tiene campo eléctrico elevado que a su vez
produce densidades de potencia elevadas (por ejemplo 10^{9}
Wm^{-3} o 10^{15}Wm^{-3} o 10^{16} Wm^{-3} o más) y puede
hacerse que la roca o mena se desplacen a través de ondas
electromagnéticas de intensidad de campo elevada, residiendo en la
región de intensidad elevada durante sólo un corto tiempo. Esto
tiene el doble beneficio de incrementar la capacidad de tratamiento
de roca o mena a través de la máquina de tratamiento, y usar el
conocimiento de que no tenemos que aplicar microondas a rocas o
menas durante mucho tiempo para conseguir el efecto deseado. Las
dos ventajas tienen efecto sinérgico.
En algunas realizaciones el procedimiento
comprende crear una onda estacionaria de microondas en una cavidad
y asegurar que la roca o mena está dispuesta en la cavidad en una
posición en o alrededor de una intensidad máxima de la onda
estacionaria.
El procedimiento puede tener un medio de guía
que guía la roca o mena a la posición de un máximo de la onda
estacionaria.
La invención debilita el enlace entre una
primera fase de material y una segunda fase de material en un
material de roca o mena aplicando al material compuesto una
densidad de microonda de gran potencia, o microondas de intensidad
de campo eléctrico elevada durante un tiempo de exposición que es
del orden de 0,1 segundos o menos.
Preferentemente, el tiempo de exposición se
consigue pasando la roca o mena a través de una cavidad de
microondas a una velocidad para conseguir el tiempo de exposición
deseado.
Las microondas pueden ser pulsadas, y se supone
que aplicarlas continuamente no excluye pulsos repetidos de
microondas.
Puede disponerse de una reducción del consumo de
energía total -una reducción bastante importante- si tratamos
previamente la mena o las rocas con microondas para debilitarlas y
luego romperlas en un procedimiento de trituración mecánica.
Por otra parte, un procedimiento continuo tiene
una capacidad de tratamiento más elevada, y puede hacer frente a
volúmenes más elevados que los procedimientos por tandas. Esto hace
al procedimiento incluso más atractivo económicamente.
Es particularmente elegante que una vez que
tenemos una intensidad de campo eléctrico suficientemente elevada
entonces podemos hacer circular roca o mena a través del campo de
microondas de manera continua a una velocidad que es
suficientemente rápida como para exponer la roca o mena a la
microonda de intensidad elevada durante sólo un corto tiempo (por
ejemplo 0,1 segundos o menos), y el hecho de que la roca o mena
esté expuesta durante un tiempo corto reduce el coste por unidad de
roca o mena, el hecho de que haya un procedimiento continuo mejora
la capacidad de tratamiento, el hecho de que la roca o mena tengan
que circular bastante rápido a través de la cavidad/zona de
microondas mejora la capacidad de tratamiento, y todas estas cosas
reducen el coste del procesamiento por unidad de roca o mena.
La intensidad del campo eléctrico de las
microondas y el tiempo de exposición necesario para causar
debilitamiento/calentamiento diferencial están relacionados; cuanto
más alta es la intensidad de campo más corto tiene que ser el
tiempo de exposición.
Hemos apreciado que se necesita un gradiente de
temperatura más elevado para separar menas y minerales del material
rodeado no deseado.
El procedimiento de la invención puede debilitar
la interfaz entre una primera fase de material y una segunda fase
de material creando un gradiente de temperatura en una interfaz
entre la primera y segunda fases de al menos 100°C, posiblemente
usando una onda estacionaria de microondas para calentar la primera
y segunda fases diferencialmente.
El aparato para debilitar la interfaz entre, o
que separa, una primera fase de material de una segunda fase de
material, puede ser capaz de crear un gradiente de temperatura en
una interfaz entre la primera y segunda fases de al menos 100°C,
posiblemente creando una onda estacionaria de microondas para
calentar la primera y segunda fases diferencialmente.
Puede estar provista una cavidad de modo único
para producir una onda estacionaria.
Hemos comprendido que las cavidades de
microondas multimodales estándar, similares a las encontradas en
los hornos microondas de cocina convencionales, tienen muchas
ventajas, se pueden conseguir muy comúnmente y son el equipo de
elección para muchísimas áreas, pero que no consiguen intensidad
máxima de campo eléctrico. Las cavidades multimodales no tienen una
sola onda estacionaria creada en ellas - "extienden"
deliberadamente su energía uniformemente por la cavidad (o más o
menos uniformemente) para conseguir cualquier efecto regularmente
-o más regularmente- por todo el volumen de la cavidad. Esto ha
sido el impulso de los diseñadores de cavidades multimodales. Sin
embargo, hemos apreciado que puede haber veces al procesar una roca
o mena en las que se requieren intensidades de campo eléctrico muy
elevadas y que el mejor modo de obtener estas, en ausencia de
máquinas de cavidad multimodal suficientemente potentes a un coste
razonable, es usar una cavidad de microondas que pueda mantener, y
mantenga, una única onda estacionaria. Esta única onda estacionaria
tiene entonces regiones de campo eléctrico máximo y mínimo, que
coinciden con la densidad de potencia máxima y mínima (existe una
relación entre la densidad de potencia y la intensidad de campo
eléctrico y la intensidad de campo eléctrico varía con una potencia
mayor que 1 en comparación con la densidad de potencia -
generalmente una relación de potencia cuadrada). Entonces hemos
apreciado que para aplicar la intensidad máxima de campo eléctrico,
producida por un generador de microondas típico (o cualquier
generador de microondas específico particular) es deseable alinear
las posiciones de la roca o mena que ha de ser procesada con la
posición de los máximos en la onda estacionaria. Esto puede
conseguirse típicamente controlando la posición de la roca o mena
en relación con la cavidad, pero alternativamente es posible
teóricamente desplazar la posición de los máximos para que se
adapte a la posición de la roca o mena dentro de la cavidad,
ajustando apropiadamente la onda estacionaria. Preferentemente se
usa una cavidad de microondas de modo único. Una cavidad de
microondas de modo único nos permite proporcionar una buena onda
estacionaria.
Las microondas pueden aplicarse en pulsos de una
duración del orden de unos pocos \mus, o decenas o cientos de
\mus, o menos.
A continuación se describirán realizaciones de
la invención a modo de ejemplo solamente, con referencia a los
dibujos acompañantes, de los que:
la Figura 1a ilustra esquemáticamente una roca
bifásica que tiene cristales de un primer material incrustados en
un segundo material;
la Figura 1b muestra esquemáticamente la roca de
la Figura 1a después del tratamiento por microondas según la
presente invención;
la Figura 2A muestra esquemáticamente una planta
y procedimiento de extracción de mineral de acuerdo con la
presente invención;
la Figura 3A muestra esquemáticamente una unidad
de tratamiento previo por microondas para uso en el aparato de la
Figura 2;
la Figura 3B muestra cómo varía el campo
eléctrico a través de la entrada de material de la unidad de la
Figura 3A;
las Figuras 4A y 4B muestran variaciones de la
unidad de la Figura 3A;
la Figura 5 ilustra esquemáticamente un modelo
de una muestra de mena de calcita y pirita;
la Figura 6 ilustra el factor de pérdida
dieléctrica frente a la temperatura;
la Figura 7 ilustra la variación de la densidad
de potencia de microondas frente a la temperatura;
la Figura 8 ilustra la dirección de carga
simulada en un ensayo de compresión uniáxico;
la Figura 9 ilustra distribuciones de
temperatura de una cavidad de microondas de 2,45 GHz, 2,6 kW;
la Figura 10 ilustra el efecto de tiempos de
calentamiento variables;
la Figura 11 ilustra el efecto del tiempo de
calentamiento por microondas sobre la resistencia a la compresión
simple;
la Figura 12 ilustra el desarrollo del plano de
cizalla durante ensayos de compresión simple;
la Figura 13 ilustra la distribución de
temperatura para una cavidad de microondas con una densidad de
potencia de 10^{11} W por metro cúbico;
la Figura 14 ilustra curvas de tensión frente a
deformación para diferentes tiempos de calentamiento;
la Figura 15 ilustra la resistencia a la
compresión simple frente al tiempo de calentamiento para una
densidad de potencia de 10^{11} W por metro cúbico;
la Figura 16 ilustra el desarrollo del plano de
cizalla durante ensayos de compresión simple para densidad de
potencia de 10^{11} W por metro cúbico;
la Figura 17 ilustra el punto del índice de
carga frente al tiempo de calentamiento para una densidad de
potencia de 10^{11} W por metro cúbico;
la Figura 18 ilustra el punto del índice de
carga frente al tiempo de calentamiento para diferentes densidades
de potencia;
la Figura 19 ilustra t10 frente a ECS;
las Figuras 20A a 20C muestran variaciones
adicionales de la unidad de la Figura 3A;
la Tabla 1 muestra la capacidad calorífica
específica como función de la temperatura;
la Tabla 2 muestra la conductividad térmica como
función de la temperatura;
la Tabla 3 muestra el coeficiente de dilatación
térmica como función de la temperatura;
la Tabla 4 muestra propiedades mecánicas de
diferentes minerales;
la Tabla 5 muestra el efecto de diferentes
tiempos de calentamiento sobre la temperatura y la resistencia a la
compresión del material;
la Tabla 6 muestra factores similares a la Tabla
5, pero para una densidad de potencia superior;
la Tabla 7 ilustra parámetros de rotura para una
densidad de potencia de cavidad multimodal entre 3 x 10^{9} W
por metro cúbico y 9 x 10^{9} W por metro cúbico;
la Tabla 8 muestra parámetros de rotura para una
cavidad de microondas de modo único con una densidad de potencia
superior; y
la Tabla 9 es una lista de bibliografía a la que
se hace referencia.
La Figura 1a muestra material de roca 10 que
comprende cristales 12 de un primer material incrustados en una
matriz 14 de un segundo material. Un ejemplo del primer y segundo
materiales podrían ser óxidos metálicos (por ejemplo magnetita,
ilmenita o hematites), o sulfuros metálicos (por ejemplo de cobre,
hierro, níquel, cinc, o plomo) como el primer material, y
posiblemente silicatos, feldespatos, o calcita como los segundos
materiales. Se apreciará que estos ejemplos no son vinculantes y
sólo son ilustrativos. Podría haber tercero, cuarto o materiales
subsiguientes 16 también presentes en el material de roca 10. Por
lo tanto, el material de roca 10 comprende múltiples fases de
material que tienen límites de grano 18 entre ellos.
La Figura 1b muestra el material de roca 10
después de haber sido tratado con microondas de acuerdo con la
presente invención. Los cristales, o regiones, del primer material
12 tienen ahora un enlace más débil al material 14, porque los
límites de grano han sido debilitados debido a la presencia de
grietas/dislocaciones/áreas de tensión y deformación. Se alude a
estas por 20. Además, también hay grietas 22 dentro de las regiones
del primer material 12 y grietas 24 en el segundo material 14.
La naturaleza precisa de los límites de grano
entre dos fases de material en la roca no se comprende bien, pero
se sugiere que es un área de desorden entre dos especies ordenadas.
Si este fuera el caso, entonces sería razonable suponer que los
límites de grano son un área de debilidad. Sin embargo, los
productos de la trituración sugieren que los límites de grano son
un área de resistencia, (siendo común la fractura transgranular en
las operaciones de procesamiento de mineral) y pueden influir
negativamente en la liberación de una especie de otra. Por lo
tanto, mientras que la teoría podría decir que los límites de grano
deben ser un área de debilidad, la práctica en la trituración
tradicional sugiere que los límites de grano son particularmente
fuertes. Sin embargo, se ha postulado que si la energía de
microondas puede inducir microagrietamiento alrededor de los
límites de grano entonces se producirían reducciones en la energía
de trituración y liberación aumentada de un mineral valioso.
La razón por la que se espera que se produjeran
grietas en el límite de grano se debe al calentamiento diferencial
de las dos fases de material. Se espera que absorban energía de
microondas diferencialmente, y que cambien de temperatura a
diferentes velocidades, induciendo tensiones térmicas. Sin embargo,
hasta la fecha esto no ha sucedido realmente de manera
económica.
Con la presente invención, se ha comprendido que
la razón por la que esto no ha sucedido se debe a que el gradiente
de temperatura no es suficientemente grande entre las diferentes
fases de material. Hemos comprendido que para obtener un mayor
gradiente de temperatura debemos usar una intensidad de campo
eléctrico/densidad de potencia más alta. La clase de densidad de
potencia que tenemos en mente es quizá del orden de 10^{16}
Wm^{-3}, 10^{15} Wm^{-3}, o 10^{14} Wm^{-3} (por ejemplo)
para algunas aplicaciones. Dependiendo del diseño de cavidad y el
dieléctrico del material podemos estar generando campos eléctricos
del orden de 10^{5} Vm^{-1}- a 10^{7} Vm^{-1}, quizá en el
intervalo de 0,05 x 10^{6} Vm^{-1}. Por supuesto, estas cifras
son sólo ejemplares y no vinculantes y su intención no es
restrictiva.
Se ha emprendido la modelización numérica usando
la aplicación de software de modelización geomecánica en 2D por
diferencias finitas FLAC V3.3 (Itasca 1995). El dominio del modelo
consistió en un área que representa una sección de 15 mm de anchura
por 30 mm de altura, que fue subdividida en zonas cuadradas
individuales de 0,04 mm de lado. Las posiciones de las partículas
de pirita dentro del dominio del modelo fueron generadas
aleatoriamente para proporcionar una masa de mena relativamente
diseminada, véase la Figura 5. Este tipo de diseminación se ha
demostrado previamente que es sensible al calentamiento por
microondas. Se aprecia que la "mineralogía" o textura usada
para la modelización puede ser una versión simplificada de la
realidad. Sin embargo, el propósito de la investigación es
determinar la influencia de la densidad de potencia sobre el grado
de reducción de resistencia, no la mineralogía. Por lo tanto,
siempre que la mineralogía o la textura sea la misma para ambos
ensayos los datos pueden ser verdaderamente comparativos. Lo que es
importante, sin embargo, es que la mena simulada contenga especies
que sean tanto sensibles como insensibles al calentamiento por
microondas.
La modelización por diferencias finitas estaba
compuesta de las 5 etapas principales dadas a continuación y
descritas más detalladamente más adelante:
- 1.
- Calentamiento por microondas de las dos fases minerales diferentes.
- 2.
- Conducción de calor transitoria durante el procedimiento de calentamiento entre minerales.
- 3.
- Determinación de tensiones y deformaciones máximas inducidas térmicamente.
- 4.
- Modelización de daño térmico asociado con fallo del material y ablandamiento por deformación.
- 5.
- Simulación de ensayos de resistencia a la compresión uniáxica para evaluar la reducción de la resistencia a la compresión simple debida a calentamiento por microondas.
Etapa
1
La cantidad de energía térmica depositada en un
material debida a calentamiento por microondas (densidad de
absorción de potencia) depende de la intensidad del campo eléctrico
interno, la frecuencia de la radiación de microondas y de las
propiedades dieléctricas del material.
La densidad de absorción de potencia por unidad
de volumen del mineral puede aproximarse a partir de la Ecuación
1.
P_{d} = 2
\cdot \pi \cdot f \cdot \varepsilon_{0} \cdot \varepsilon''_{r}
\cdot
E_{0}{}^{2}
Donde
P_{d} es la densidad de potencia
(vatios/m^{3})
f es la frecuencia de la radiación de microondas
(hercios)
\varepsilon_{0} es la permitividad del
espacio libre (8,854 x 10^{-12} F/m)
\varepsilon''_{r} es el factor de pérdida
dieléctrica del mineral
E_{0} es la magnitud de la parte de campo
eléctrico de la radiación de microondas (voltios/m).
Como el factor de absorción de microondas para
la calcita es sustancialmente más bajo que para la pirita, no se
supuso calentamiento por microondas de la matriz de calcita durante
la modelización con calentamiento selectivo sólo de las partículas
de pirita. El trabajo pionero de Chen (1984) y Harrison (1997)
demuestra que esta suposición es realista.
Se ha descubierto que el factor de pérdida
dieléctrica, \varepsilon''_{r}, para la pirita depende de la
temperatura (Salsman 1995). Al determinar la densidad de potencia
para la pirita se utilizó la relación entre \varepsilon''_{r} y
la temperatura como se muestra en la Figura 6 (Salsman 1995).
Para una serie inicial de modelos se obtuvieron
las densidades de potencia a diversas temperaturas para el
calentamiento de pirita dentro de una cavidad de microondas
multimodal de 2,6 kW, 2,45 HGz. La densidad de potencia calculada
varió entre 3 x 10^{9} vatios/m^{3} a 300°K y 9 x 10^{9}
vatios/m^{3} para temperaturas mayores de 600°K (Figura 7)
(Kingman 1998). Se tomó que la temperatura inicial de la muestra de
masa de mena era 300°K.
Etapa
2
La conducción transitoria de la energía térmica
de microondas durante el calentamiento fue modelada usando un
procedimiento de diferencias finitas explícitas escrito como
algoritmo.
El concepto básico en la modelización de
conducción térmica fue que puede producirse un flujo de energía
térmica entre una zona y sus cuatro zonas inmediatamente
adyacentes. La dirección, es decir dentro o fuera de la zona, y la
magnitud del flujo de energía térmica dependía del gradiente de
temperatura que existía entre las zonas y la conductividad de la
zona. Las condiciones de contorno eran tales que no se perdía
energía térmica del material, es decir, se supuso que el material
estaba completamente aislado.
La ley básica que se usó para determinar el
flujo de energía térmica entre las zonas fue la ley de Fourier,
que se ha dado como Ecuación 2:
(2)q = K \cdot
T_{diff}
donde
q es el vector del flujo de calor en
julios/s/m
K es el tensor de conductividad térmica en
w/m.°C
T_{diff} es la diferencia de temperatura
(°C).
Por lo tanto, el cambio de energía almacenada
por incremento de tiempo, \Delta7, está dado por la Ecuación
3
(3)\Delta
\beta = \Delta t \cdot
p
\Delta\beta = \Deltat . q donde
\Delta\beta es el cambio de energía almacenada (julios).
Expresando esto en forma de diferencias finitas
explícitas para una zona cuadrada i,j con longitud de lado l:
donde
K_{i,j} es la conductividad térmica de la zona
i,j
\Deltat es el incremento de tiempo en
segundos
l es la longitud de los lados de las zonas
T_{(i,j)} es la temperatura de la zona
i,j.
La relación entre la energía térmica en julios y
la temperatura en °K para un incremento de tiempo dado, \Deltat,
está dada por la Ecuación 5:
donde
\DeltaT_{(i,j)} = cambio de temperatura en
la zona i,j (°K)
m_{(i,j)} = masa de la zona i,j (kg)
C_{(i,j)} = calor específico de la zona i,j
(julios/kg.K).
Por lo tanto, al final de cada incremento de
tiempo las nuevas temperaturas de cada zona debidas a conducción
térmica y calentamiento por microondas se determinan usando la
Ecuación 6.
T(_{i,j}) (1) = 300°K
(6)T_{(i,j)}
(n+1) = T_{(i,j)} (n) + \Delta T_{(i,j)} + Pd_{(i,j)} / (C_{(i,j)}
\cdot \Delta
t)
donde
T_{(i,j)}(n) es la temperatura de la
zona i,j en el incremento de tiempo n
Pd_{(i,j)} es la densidad de potencia de la
zona i,j.
El calentamiento por microondas y la conducción
térmica para un tiempo de calentamiento especificado, ht, se simuló
iterando recursivamente las Ecuaciones 4, 5 y 6 hasta que se
satisfizo la Ecuación 7.
(7)ht = n
\cdot \Delta
t
donde:
n es el número de incrementos de tiempo
\Deltat es el incremento de tiempo en
segundos
ht es el tiempo de calentamiento en
segundos.
El incremento de tiempo, \Deltat, se
restringió a 2,5 x 10^{-4} segundos para asegurar la estabilidad
numérica, que en sí mismo corresponde a una medida del tiempo
característico necesario para que el frente de difusión térmica se
propague a través de una zona.
Las propiedades de conductividad térmica y calor
específico de la calcita y la pirita varían con la temperatura
(Harrison 1997) y han sido incluidas como referencia en las Tablas
1 y 2.
Etapa
3
Al final del intervalo de calentamiento, las
deformaciones inducidas térmicamente dentro de una zona, suponiendo
restricción perfecta por las zonas circundantes y dilatación
isótropa, están dadas por la Ecuación 8.
(8)\varepsilon_{(i,j)} =
-\alpha_{(i,j)} \cdot (Tn_{(i,j)} -
T1_{(i,j)})
donde
\varepsilon_{(i,j)} es la deformación en la
zona i,j
\alpha_{(i,j)} es el coeficiente de
dilatación térmica (1/°K) de la zona i,j
Tn_{(i,j)} es la temperatura final de la zona
i,j
T1_{(i,j)} es la temperatura inicial de la
zona i,j.
También se ha descubierto que el coeficiente de
dilatación térmica para la pirita y la calcita dependen de la
temperatura (Harrison 1997). La Tabla 3 da una idea general del
coeficiente de dilatación térmica a diversas temperaturas para la
calcita y la pirita como se supone y se implementa dentro de la
modelización.
La tensión inducida térmicamente calculada
dentro de una zona puede determinarse entonces usando la ley de
Hoek para comportamiento elástico isótropo (Ecuación 9).
donde
\sigma_{(i,j)} = tensión isótropa inducida
térmicamente dentro de la zona i,j suponiendo restricción
perfecta
E_{(i,j)} = Módulo de Young de la zona i,j
\nu_{(i,j)} = Coeficiente de Poisson de la
zona i,j.
Para obtener un estado de equilibrio mecánico
estático por todo el dominio del material fue necesaria una
redistribución de las tensiones y deformaciones inducidas
térmicamente. Para obtener la distribución de equilibrio el modelo
fue escalonado en el modo de cálculo predeterminado del FLAC para
análisis mecánico estático. Este modo predeterminado realiza un
cálculo de diferencias finitas no estacionarias explícito que
utiliza la ley de Newton de movimiento para relacionar los
incrementos, velocidades y fuerzas de deformación nodal (Itasca
1995). Se supuso que el material se comporta como un medio
elástico isótropo lineal con propiedades mecánicas determinadas por
el módulo de Young, el coeficiente de Poisson y la densidad (Tabla
4).
Etapa
4
Cuando se obtuvo el equilibrio estático, se
emprendió la modelización de la fractura frágil, donde las
tensiones excedieron la resistencia del material, simulando el
comportamiento constitutivo de la masa de mena como un material
elastoplástico con ablandamiento por deformación plástica. La
resistencia del material fue aproximada como una piedra caliza
cristalina frágil muy fuerte con una resistencia a la compresión
simple de 125 MPa y una resistencia a la cizalla relacionada por un
criterio de resistencia lineal de Mohr-Coulomb
(Ecuación 10).
(10)\tau =
\sigma_{n} \cdot tan\varphi +
c
donde
\tau es la resistencia a la cizalla
\sigma_{n} es la tensión normal que actúa
normal al plano de cizalla
\varphi es el ángulo de fricción del
material
c es la resistencia cohesiva del material.
Tras el fallo se supone que el material se
comporta como un medio con ablandamiento por deformación lineal
frágil que sufre deformación plástica con una resistencia residual
final que se obtiene después del 1% de deformación (Tabla 4).
Etapa
5
El efecto del calentamiento térmico sobre la
resistencia a la compresión simple y el desarrollo de fracturas
dentro del material modelado fue predicho por la simulación del
ensayo de resistencia a la compresión uniáxica sobre los modelos
dañados térmicamente (Figura 8).
La simulación se emprendió como un análisis de
deformación plana con el material considerándose como continuo en
la dirección exterior al plano. La simulación se emprendió
aplicando una velocidad constante a los puntos de la cuadrícula
colocados en la parte superior y la base del dominio del modelo
mientras que los límites izquierdo y derecho estaban sin deformar.
Esto es análogo a un ensayo de resistencia a la compresión uniáxica
de desplazamiento controlado. Para monitorizar la relación
carga-deformación dentro de las muestras durante el
ensayo, fueron generados archivos de historial de las condiciones
medias de tensión en los límites superior e inferior. Los modelos
fueron desarrollados hasta aproximadamente el 0,2% de deformación
axial de la muestra con lo cual los modelos predijeron resistencia
a fallo y se obtuvieron algunos detalles de ablandamiento por
deformación de las muestras.
Para determinar el efecto del calentamiento por
microondas sobre la resistencia de la mena de calcita y pirita, se
emprendió modelización numérica para una muestra sin calentar y
para muestras con tiempos de calentamiento por microondas de 1
segundo, 5 segundos, 15 segundos y 30 segundos. Se supuso que las
muestras fueron tratadas en una cavidad de microondas multimodal
con una densidad de potencia que variaba de 3 x 10^{9}
vatios/m^{3} a 300°K a 9 x 10^{9} vatios/m^{3} para
temperaturas mayores de 600°K.
En la Figura 9 se muestran las distribuciones de
temperatura modeladas para cada uno de los cuatro intervalos de
tiempo. Puede apreciarse de la Figura que las temperaturas y
gradientes de temperatura más elevados fueron generados donde las
partículas de pirita estaban agrupadas. La Tabla 5 resume las
distribuciones de temperatura dentro de las muestras modeladas para
cada incremento de temperatura.
Debido a la cantidad de tiempo requerida para
calentar las partículas de pirita dentro de la cavidad de
microondas de 2,6 kW, se predijo que se produciría conducción de la
energía térmica depositada desde la pirita al interior de la
calcita hospedante circundante. Después de 30 segundos de tiempo de
calentamiento por microondas la calcita hospedante había sido
calentada a más de 600°K. Puede apreciarse que esta conducción
reduce el gradiente de temperatura generado dentro de la muestra
de mena y de este modo reduce las tensiones generadas térmicamente
dentro de la muestra.
El efecto del tratamiento por microondas sobre
la resistencia a la compresión simple de la muestra de mena ha sido
ilustrado en la Figura 10 y se resume en la Tabla 5. La Figura 11
muestra la resistencia a la compresión simple del material de la
mena trazada frente al tiempo de calentamiento por microondas e
indica que los intervalos de calentamiento de 1 y 5 segundos tenían
poco efecto sobre la resistencia a la compresión simple del
material. Se predijo una reducción de resistencia más perceptible
con tiempos de calentamiento por microondas de 15 y 30 segundos.
Esta observación puede atribuirse al hecho de que la velocidad de
calentamiento fue insuficiente para inducir gradientes térmicos
localizados de una magnitud que generara tensiones térmicas que
exceden la resistencia del material de la mena. Por lo tanto, la
reducción de resistencia modelada de la masa de mena puede
atribuirse a la dilatación diferencial del material de pirita y
calcita, debido a diferentes coeficientes de dilatación térmica,
que genera tensiones que exceden la resistencia de la muestra.
También resultó de interés el patrón de los
planos de cizalla simulados desarrollados dentro de las muestras
modeladas después de los ensayos de compresión simple. Estos
patrones han sido mostrados como la Figura 12 para las muestras con
tiempos de calentamiento por microondas de 1, 5, 15 y 30 segundos.
Los patrones de fractura desarrollados dentro de las muestras
calentadas por microondas fueron similares a los patrones de
fractura manifestados por la muestra sin calentar, es decir que
están constituidos principalmente por planos de cizalla continuos
inclinados aproximadamente 25° respecto a la dirección de
carga.
Para evaluar el efecto de incrementar la
densidad de potencia de microondas sobre la distribución de
temperatura, la resistencia a la compresión simple y el desarrollo
de planos de cizalla dentro de las muestra de mena se supuso una
densidad de potencia de microondas de 1 x 10^{11} vatios/m^{3}
para el material de pirita. Esta densidad de potencia fue
aproximadamente 10 a 15 veces mayor que la densidad de potencia
generada usando la cavidad de microondas de 2,6 kW y 2,45 GHz,
aunque aún entra fácilmente dentro del intervalo que puede
conseguirse mediante calentamiento por microondas de pirita en una
cavidad de modo único (Salsman 1995). Se supone que esta densidad
de potencia se consigue mediante una cavidad de modo único
alimentada con energía de microondas a un nivel de potencia de 15
kW a 2,45 GHz (a esta potencia, este nivel de densidad de potencia
se puede conseguir fácilmente). Se consideró que el material
hospedante de calcita estaba sin calentar por la energía de
microondas. Debido a la densidad de potencia más alta se
consideraron tiempos de calentamiento mucho más cortos de 0,05,
0,25, 0,5 y 1 segundo.
Las distribuciones de temperatura modeladas
dentro de las muestras de mena para cada uno de los cuatro
intervalos de tiempo se muestran como la Figura 13. La Figura
ilustra que fueron generadas temperaturas significativamente
mayores dentro de las partículas de pirita. Los tiempos de
calentamiento más cortos comparados con la cavidad de microondas de
2,6 kW redujeron el grado de conducción térmica, reduciendo así la
cantidad de calentamiento de la matriz de calcita. Esto generó
gradientes de temperatura de una magnitud significativamente más
alta dentro de las muestras de mena. Las temperaturas dentro de las
muestras de mena obtenidas por la modelización han sido resumidas en
la Tabla 6.
En la Figura 14 se ilustra el efecto del
calentamiento por microondas sobre la resistencia a la compresión
simple de las muestras de mena. Comparado con la reducción de
resistencia dentro de la cavidad de 2,6 kW, de la Figura 15 puede
apreciarse que la densidad de potencia más alta genera una
reducción de resistencia considerablemente mayor, produciéndose muy
rápidamente la mayoría de la reducción de resistencia (al cabo de
0,05 segundos de calentamiento por microondas). Los resultados de
la modelización han sido resumidos en la Tabla 6.
El patrón de planos de cizalla desarrollados
dentro de las muestras de mena después del ensayo de compresión
uniáxica simulada, para los intervalos de calentamiento de 0,05,
0,25, 0,5 y 1 segundo se muestran como la Figura 16. La Figura
indica, a diferencia de la las muestras sin calentar y las
calentadas en la cavidad de 2,6 kW, que los planos de cizalla son
irregulares y se concentran a lo largo de los límites de grano
entre la pirita y la calcita. Esto puede atribuirse a la elevada
tensión inducida térmicamente que se desarrolla a lo largo de
estos límites debido al calentamiento rápido localizado y la
dilatación de las partículas de pirita dentro de la matriz de
calcita relativamente sin calentar.
Se ha demostrado la influencia de la densidad de
potencia de microondas sobre una mena teórica. La simulación
numérica ha mostrado muy claramente que si puede hacerse que el
material dieléctrico preferente absorba la mayoría de la energía
aplicada, pueden conseguirse reducciones significativas de
resistencia a la compresión. Para ilustrar esto aún más en el
contexto de la trituración se usaron las relaciones perfectamente
conocidas desarrolladas por (Broch y Franklin, 1972 y Bieniawski,
1975) para calcular el índice de carga concentrada
(I_{s}(_{50})) a partir de los datos de la UCS modelada.
La ecuación usada fue:
\newpage
(11)I_{s}(50)
=
UCS/K
donde
I_{s}(50) = Resistencia a la carga
concentrada corregida para núcleo de 50 mm.
K = 24
UCS = Resistencia a la compresión uniáxica.
Los resultados de este análisis se muestran en
las Figuras 17 y 18. La Figura 17 muestra la influencia del tiempo
de calentamiento por microondas frente al índice de carga
concentrada para la densidad de potencia más baja. Puede apreciarse
claramente que a medida que se incrementa el tiempo de exposición a
las microondas, el índice de carga concentrada disminuye
significativamente. Esto también es cierto en la Figura 18, que
muestra el tiempo de calentamiento por microondas frente al índice
de carga concentrada para la mena expuesta a la densidad más alta.
En cuanto a los ensayos de UCS de las Figuras 11 y 15, las
reducciones del índice de carga concentrada son particularmente
significativas a la densidad de potencia más alta con una reducción
desde 5,25 para la no tratada hasta 1,25 después de sólo 0,2
segundos.
El índice de carga concentrada es de particular
interés para el ingeniero de procesamiento de mineral porque
permite predicción rápida de las relaciones entre Ecs (Energía
específica de trituración, kWh/t) y t_{10} (t_{10} es el
porcentaje que sobrepasa 1/10 del tamaño medio de partícula
inicial) (Bearman y col., 1997). El número t_{10} puede
interpretarse como un índice de finura con los valores de t_{10}
más grandes indicando un producto más fino. Sin embargo, en la
práctica el valor de t_{10} puede usarse para reconstruir la
distribución de tamaño de la mena rota. El valor t_{10} está
relacionado con la energía específica de trituración por la
siguiente ecuación (Napier-Munn y col., 1996):
(12)t_{10} =
A[1-e^{(-b.ecs)}]
donde A y b son parámetros de
rotura específicos del material. A es el factor límite teórico de
t_{10} y b es la pendiente de la ECS frente a t_{10 \ plot}.
La determinación de A y b para un material específico puede
conducir al cálculo de una distribución de tamaño específica para
una entrada de energía
específica.
Previamente se ha demostrado que el índice de
carga concentrada está íntimamente relacionado con la tenacidad a
fractura de Modo 1 (Bearman, 1999). Bearman demostró que
(13)K_{ic} =
0,209I_{s(50)}
donde
K_{ic} = Tenacidad a fractura de Modo 1
(MN/m^{3/2}).
También se ha demostrado que la tenacidad a
fractura de Modo 1 tiene correlación muy significativa con los
parámetros de rotura A y b (Bearman y col., 1997).
Se demostró que:
- b = 2,2465 \ x \ K_{ic}{}^{-1,6986}
- (14)
- A.b = 126, 96 \ x \ K_{ic}{}^{-1,8963}
- (15)
La Tabla 7 muestra el cálculo de los parámetros
de rotura para la mena teórica expuesta a la radiación de
microondas de 2,6 kW durante tiempos de 0, 10 y 30 segundos. La
Tabla 8 muestra el cálculo de parámetros de rotura para la misma
mena tratada a la densidad de potencia más alta. Estos datos se
usaron conjuntamente con la Ecuación 11 para calcular la influencia
de la ECS sobre t10. Se usaron entradas de energía de 0, 0,25, 1 y
2,5 kWh/t para el cálculo. Por claridad, sólo se presentan datos
para la no tratada y los tiempos de tratamiento más extremos, es
decir 30 segundos y 0,02 segundos. La Figura 19 muestra la
influencia de la densidad de potencia en el gráfico de ECS frente a
t_{10}. Puede apreciarse que a medida que se incrementa la
densidad de potencia la pendiente del diagrama se incrementa
significativamente y el valor límite teórico de tic se alcanza para
una entrada de energía mucho más baja. Decir simplemente esto
significa que la mena teórica tratada a la densidad de potencia más
baja produce un producto mucho más grueso para una entrada de
energía de trituración específica establecida que la tratada a la
densidad de potencia más alta. Si se supone que la masa de material
calentado es 1 kg la entrada de energía de la muestra para cada
caso es, para la muestra tratada a 2,6 kW calentada durante 30
segundos en la cavidad multimodal:
2,6 x 0,5/60 x
1000/1 = 125
kWh/t
y para la muestra tratada a 15 kW
calentada en la cavidad de modo único durante 0,2
segundos:
15 x 3,33 x
10^{-3}/60 x 1000/1 = 0,8325
kwh/t.
Esto demuestra claramente la influencia de la
densidad de potencia sobre la trituración de menas.
El propósito de esta discusión ha sido ilustrar
la influencia de la densidad de potencia (o la intensidad de campo
eléctrico) sobre la trituración de minerales. Se aprecia que la
textura usada para la etapa de modelización no es exactamente como
una mena "real". Sin embargo, la mena se ha comportado de una
manera similar a las menas reales ensayadas previamente (Kingman y
col., 2000). También los valores obtenidos para el parámetro de
rotura A son similares a los esperados para una mena de roca dura
típica (Napier Munn, 1996). Se ha demostrado que incrementando la
densidad de potencia se crean las tensiones significativamente
mayores para entradas de energía mucho más bajas. Esto tiene
repercusiones significativas para el desarrollo de diagramas de
flujo de trituración asistida por microondas. Se llega a la
conclusión de que el uso de cavidades de alta densidad de potencia
hace económico el tratamiento de minerales por microondas,
especialmente cuando se asocia a los beneficios adicionales de la
trituración asistida térmicamente.
La bibliografía analizada está en la Tabla
9.
La discusión teórica anterior, de la que somos
los primeros en comprender su importancia, ha sido continuada con
pruebas reales de corta duración, intensidad de campo elevada,
microondas de onda estacionaria sobre muestras de roca y se rompen
en efecto a lo largo de los límites del cristal. Se han apreciado
grietas a lo largo de los límites de grano - lo que es muy
alentador.
Lo que hemos comprendido es que el tratamiento
previo de minerales ha usado cavidades de microondas multimodales
estándar, similares a las que se encuentran en hornos de microondas
convencionales. Aunque una cavidad multimodal es mecánicamente
sencilla, adolece de pobres eficiencias e intensidades de campo
eléctrico relativamente bajas. Hemos llegado a la conclusión de que
las intensidades de campo eléctrico elevadas son vitales para la
absorción de potencia elevada y vitales para causar
grietas/debilitamiento en los límites de grano. Hemos llegado a la
conclusión de que no es apropiado calentar "con cuidado" las
diferentes fases porque eso deja tiempo para que se suavicen los
gradientes de temperatura. Lo que queremos es que se cree
rápidamente un gran gradiente de temperatura, para inducir mayores
deformaciones/tensiones en los límites de grano. Esto se consigue
mejor teniendo radiación de microondas de densidad de potencia
elevada.
Un modo de conseguir esto es no teniendo
cavidades multimodales estándar, sino teniendo en cambio cavidades
de modo único. Estas comprenden particularmente un recinto metálico
dentro del cual se introduce una señal de microondas de
polarización de campo electromagnético correcta, y sufre múltiples
reflexiones. La superposición de las ondas incidentes reflejadas
origina un patrón de ondas estacionarias que está muy bien definido
en el espacio. El conocimiento preciso de las configuraciones del
campo electromagnético permite que un material dieléctrico de la
roca u otro material que es tratado sea colocado en la posición de
máxima intensidad de campo eléctrico, permitiendo que se consigan
máximos intervalos de calentamiento. Las cavidades de modo único no
son tan versátiles como las cavidades multimodales, pero hemos
comprendido que yendo en contra de las preferencias tradicionales
por cavidades multimodales y usando cavidades de modo único,
podemos conseguir intensidades de campo mucho más elevadas. Por
otra parte, es posible ajustar una cavidad de modo único para que
presente el área de máxima intensidad de campo en una posición
donde se desea en la planta de proceso de tratamiento.
Sin embargo, las cavidades de modo único/colocar
el material en posiciones de máxima intensidad de campo se hace
innecesario si se dispone de cavidades de tipo multimodal que
permiten la creación de suficiente densidad de potencia, y ahora
las hay. Por lo tanto, nosotros preferimos cavidades de tipo
multimodal siempre que la densidad de potencia creada dentro de
ellas sea suficientemente elevada.
En realidad, teniendo intensidades de campo muy
elevadas, podemos calentar materiales que tradicionalmente se
piensa que son transparentes a las microondas.
Teniendo una densidad de potencia que sea mucho
más elevada (por ejemplo, 10^{15} Wm^{-3}) que la conseguida
tradicionalmente en cavidades multimodales, conseguimos, muy
rápidamente, gradientes térmicos mucho más elevados a través de los
límites de grano que los conseguidos previamente.
Hemos observado en las pruebas cambios de
resistencia del 50% e incluso del 60% con tiempos de exposición de
menos de 0,1 segundos. Hemos probado el principio de que no es
necesario tener decenas de segundos de exposición a microondas para
obtener lo que se desea.
La Figura 3A ilustra una cavidad de microondas
de modo único 30. En este ejemplo es adecuada para procesar
minerales. Los minerales, ilustrados esquemáticamente como 32,
entran en una zona de tratamiento previo por microondas 34 a través
de un canal de entrada 36. En el ejemplo mostrado en la Figura 3,
la disposición es vertical, y los terrones/trozos de mineral 32
(que pueden ser típicamente de hasta 15 cm de dimensión máxima)
caen por gravedad a través del canal de entrada 36, a través de la
zona de tratamiento previo 34, y salen más allá de ella a través de
un canal de salida 38. La disposición puede ser vertical o
inclinada respecto a la vertical (para velocidades de alimentación
de minerales más lentas), o incluso horizontal.
Un emisor de microondas 40 está provisto en una
cámara de microondas 42, con el flujo de minerales 32 que pasa a
través de la cámara de microondas 42 pasando a través de la zona de
tratamiento previo 34.
Un reflector, o sintonizador de cortocircuito de
microondas, 44 está provisto dispuesto en frente del emisor de
microondas 40. Otro reflector 46 está provisto en el emisor de
microondas 40 (este reflector 46 puede ser opcional). Superficies
reflectantes de microondas 48 también revisten la cámara 42.
El emisor de microondas 40 emite microondas,
ilustradas esquemáticamente como 49a, típicamente de 2,45 GHz ó 915
MHz (frecuencias de magnetrón de microondas disponibles
típicamente). Puede emitirlas continuamente, o en modo pulsado. Las
microondas son reflejadas de vuelta desde el reflector 44 y las
ondas reflejadas, ilustradas esquemáticamente como 49b, interfieren
con las ondas directas emitidas por el emisor 40 y establecen un
patrón de ondas estacionarias. Este patrón de ondas estacionarias
tiene al menos unos máximos 52 (área donde la densidad de potencia
está en un máximo) y mínimos (áreas donde la densidad de potencia
está en un mínimo).
Como se desea la intensidad de campo eléctrico
máxima, para conseguir la velocidad más rápida de calentamiento de
diferentes materiales y de ahí el calentamiento diferencial más
rápido, nos aseguramos de que los máximos 52 esté en el lugar donde
los minerales 32 pasan a través de la zona de tratamiento previo
34. Alternativamente, puesto de otro modo, nos aseguramos de que
los materiales 32 pasan a través de la zona de tratamiento 34 en un
lugar donde la intensidad de campo es la más
elevada/suficientemente elevada. Podemos calcular dónde se producen
los máximos, y dónde se deposita el material en la cavidad, o ambas
cosas. Puede haber sólo un máximo en la onda estacionaria.
Tenemos un dispositivo generador de microondas,
y aplicamos energía de microondas a través de una guía de ondas a
una cavidad, y acoplamos y ajustamos la cavidad al dispositivo
generador de microondas (magnetrón) para maximizar la intensidad de
campo eléctrico en el área donde el material que ha de ser tratado
ha de encontrarse en la cavidad.
La Figura 3B muestra cómo la intensidad de campo
eléctrico experimentada en la cavidad varía por la región de la
cavidad que coincide exactamente con el canal de entrada 36. Como
puede apreciarse, la intensidad de campo eléctrico es más elevada
hacia la mitad de la cavidad/está alineada con el canal medio 36,
que en los bordes. Esto se debe a interferencia constructiva en la
onda estacionaria que ha sido establecida.
La figura 4a muestra una realización similar a
la Figura 3, pero donde el canal de entrada 36' dirige los
materiales que son introducidos en la zona de tratamiento 34'
específicamente a un lugar donde la onda estacionaria de microondas
tiene unos máximos 52'.En el ejemplo de la Figura 4a, el mecanismo
para dirigir el material circulante a través de la posición de
intensidad de campo máxima es un canal en forma de embudo que tiene
una salida adyacente a los máximos 52'. Las máquinas de microondas
existentes pueden producir sólo una onda estacionaria, con un solo
máximo. Esto puede ser cierto en el futuro o no.
La Figura 4a también muestra, conceptualmente,
la capacidad de ajustar la onda estacionaria en la cavidad/zona de
tratamiento 34' para controlar la posición de los máximos. Esto se
muestra esquemáticamente teniendo la placa reflectora 44' móvil en
relación con la fuente de las microondas 40'. La naturaleza móvil
se muestra mediante posiciones alternativas de puntos para el
reflector 44', y la flecha 56, que ilustra el movimiento del
reflector.
La Figura 4b también es relativamente
imaginativa actualmente (ya que no se sabe cómo producir una onda
estacionaria como se muestra) pero ilustra esquemáticamente una
disposición alternativa donde el canal de entrada 36'' tiene varias
formaciones de guía 58, que dividen el material fluyente que
circula a través de la zona de tratamiento en diferentes
corrientes, indicadas por el número de referencia 60, cada una de
las cuales se encuentra con unos máximos 52'' diferente de la onda
estacionaria establecida en la cavidad de microondas. Se apreciará
que es posible hacer esto teniendo embudos cuyas salidas
corresponden con máximos de la onda estacionaria. Si fuera posible
tener una pluralidad de máximos entonces podríamos hacer tal como
se sugiere. Puede que se consiga en el futuro.
La potencia del emisor de microondas está entre
1 y 100 kW, en este ejemplo es 15 kW. La densidad de potencia del
emisor de microondas está entre 10^{9} vatios por metro cúbico y
10^{15} vatios por metro cúbico. Puede ser posible pasar de
10^{9} vatios por metro cúbico en la densidad de potencia, pero
existe la posibilidad de que las densidades de potencia más
elevadas causen interrupción del campo eléctrico del aire dentro
del material, que puede ser perjudicial (o que puede no ser
perjudicial).
Podemos preferir tener el tamaño de los
"terrones" que pasan a través de la cámara de tratamiento que
no sea demasiado grande (por ejemplo menos de 20 cm o menos de 15
cm en la dimensión más grande).
la Figura 20A ilustra esquemáticamente una
alternativa a las Figuras 3A, 4A y 4B para un procedimiento de
desplazamiento de minerales 200 a través de una región para
tratamiento por microondas. Los minerales 200 son colocados sobre
una cinta transportadora 206 que suministra continuamente los
minerales 200 debajo de una bocina 204 y a través de la zona en la
que se encuentran las microondas, indicada por líneas de puntos
212. Se establece la velocidad de la cinta transportadora para que
cada trozo de mineral tenga un tiempo de exposición (tiempo de
residencia en la zona de microondas bajo la bocina 204) de 1 ms y
el procedimiento tenga una capacidad de tratamiento de 100o
toneladas de mineral por hora. El emisor de microondas produce
cuatro pulsos de radiación de 1 \mus a una frecuencia de 433 MHz,
915 MHz o 2,45 GHz cada 1 ms, lo que significa que cada trozo de
mineral es sometido a cuatro pulsos de 1 \mus de radiación de
microondas. Se crea una intensidad de campo eléctrico que se
aproxima a 30 kVcm^{-1}, que es la intensidad de campo a la que
el aire se descompone, entre las líneas de puntos 212. Necesitamos,
en muchas realizaciones, estar por debajo de la intensidad de
campo eléctrico a la que el aire se descompone.
En otros ejemplos la mena puede experimentar 10
pulsos, o 50, o 100 o más pulsos en el tiempo que lleva atravesar
la zona de microondas.
La Figura 20B ilustra esquemáticamente un
procedimiento alternativo de transferencia de minerales 200 a
través de un área de radiación de microondas indicada por líneas de
puntos 212. Se usa una bomba neumática para propulsar los minerales
200 a través del área de radiación de microondas 202 a una
velocidad de hasta 12 ms^{-1}. La velocidad de circulación puede
ser controlable. Esto permite un tiempo de exposición a la
radiación de microondas 202 más corto que el que es posible con una
cinta transportadora y se puede conseguir una capacidad de
tratamiento superior. En este ejemplo se usan cinco pulsos de 0,5
\mus de radiación de microondas de 915/896 MHz de frecuencia para
crear la densidad de potencia requerida del orden de 10^{15}
Wm^{-3}. Esto eleva la temperatura del mineral en conjunto
aproximadamente 15°C, aunque se crea un gradiente de temperatura
del orden de decenas, o varias decenas de °C, o
100-150°C más o menos a través de los límites de
grano, lo que permite que el mineral sea extraído en un
procedimiento descendente con menos energía que antes.
La Figura 20C ilustra esquemáticamente otro
procedimiento alternativo de paso de un mineral, en este ejemplo
carbón 201, a través de un área de radiación de microondas indicada
por las líneas de puntos 212. El carbón 201 es colocado
continuamente en la parte superior de un tobogán 210 y se desplaza
a través del área de radiación de microondas por gravedad. El
tiempo de exposición puede variarse alterando el gradiente y la
longitud del tobogán 210. En este ejemplo se usa un solo pulso de 1
ms de radiación de microondas de 433 MHz de frecuencia para
deshidratar el carbón. En este ejemplo el carbón es secado, y el
procedimiento posterior a las microondas comprende quemar el
carbón.
La Figura 2A muestra una planta de trituración
100 que tiene un mecanismo de clasificación volumétrica de mena
102 que está adaptado para asegurar que la mena que sale del
mecanismo de clasificación volumétrica es de un tamaño máximo, o
intervalo de tamaños, predeterminado; una unidad de tratamiento
previo/debilitamiento por microondas 104 que comprende una unidad
como la de la Figura 3 o la Figura 4A o la Figura 4B o las Figuras
20A, 20B o 20C; un molino de cilindros 106, un primer molino de
bolas 108, un primer hidrociclón 110, un segundo molino de bolas
112, y un segundo hidrociclón 114.
Se apreciará que los elementos 106 a 114 son de
la técnica anterior, y que la diferenciación clave de la técnica
anterior es la unidad de tratamiento por microondas 104. Sin
embargo, se observará que la unidad de tratamiento por microondas
104 es una unidad de debilitamiento, y que aún se realiza
trituración mecánica después de debilitar la mena. Se observará que
puede que sea necesario, o quizá no necesario,
acondicionar/clasificar volumétricamente de manera mecánica la mena
antes de ser tratada por microondas en la unidad 104.
En algunos ejemplos se desea conseguir un
gradiente de temperatura de entre 100 y 1500°C a través del límite
de grano de un material de la primera fase y el material de la
segunda fase, para intentar inducir debilidades/grietas en el
límite de grano. En otros ejemplos podemos conseguir la
fracturación/debilitamiento que buscamos con gradientes de
temperatura inferiores, por ejemplo quizá 15-20°C,
siempre que induzcamos estos gradientes lo suficientemente rápido.
La velocidad a la que se establece el gradiente de temperatura
puede permitirnos usar gradientes de temperatura inferiores a lo
que anteriormente se creía posible. Un gradiente de temperatura de
unas pocas decenas de °C puede ser suficiente si se usan pulsos de
microondas muy cortos (por ejemplo del orden de microsegundos).
Comprendemos que el cambio de resistencia del
material es una función de la densidad de potencia, que el
gradiente de temperatura es una función de la densidad de potencia,
que la deformación por cizalla es una función del perfil de
temperatura, que la tensión de cizalla es una función de la
deformación por cizalla, y que el fallo se producirá cuando la
deformación por cizalla en el material exceda la resistencia a
cizalla del material. Por lo tanto, el fallo/debilitamiento del
material está íntimamente asociado con la densidad de potencia
(suponiendo, obviamente, que el material contiene una mezcla de
diferentes materiales con diferentes propiedades dieléctricas). Uno
de los materiales debe ser sensible a las microondas.
También es una ventaja muy importante de la
presente invención que en muchas realizaciones es un procedimiento
continuo en lugar de un procedimiento por tandas. Teniendo un flujo
continuo de material a través de una zona de tratamiento, hacemos
el procedimiento mucho más susceptible de aplicación industrial. El
material que ha de ser tratado en muchas realizaciones de la
invención (ya sea para debilitar el enlace entre dos fases o para
algún otro propósito de tratamiento) pasa a través de la cavidad y
experimenta pulsos de microondas de corta duración que crean
densidades de potencia elevadas. Esto está en contraposición a los
procedimientos de tandas donde el material se carga dentro de una
cavidad con la potencia de microondas "apagada", y luego se
aplican microondas, y luego se apagan las microondas, y luego se
saca el material de la cavidad.
\newpage
De este modo puede establecerse una zona de
tratamiento por microondas y hacerse circular/desplazarse un
material a través de ella. En principio, si la intensidad de campo
eléctrico de las microondas varía por la zona de tratamiento pueden
disponerse corrientes de material (posiblemente material diferente)
para que pasen a través diferentes partes de la cavidad para
exponer las diferentes corrientes a microondas de diferente
intensidad de campo eléctrico. Para obtener el mayor beneficio de
cualquier generador de microondas particular (por ejemplo un
magnetrón) una de las corrientes irá a través de la región de
intensidad de campo máxima. En sistemas donde no hay variación
sustancial de intensidad de campo a través de la cavidad, o donde
la intensidad de campo es suficientemente elevada en todos los
lugares de la cavidad, este punto es discutible.
El procedimiento puede ser semicontinuo (es
decir, flujo continuo de material a través del tratamiento durante
periodos, y sin flujo durante periodos).
Un factor más significativo es el hecho de que
hemos comprendido que con intensidades de campo suficientemente
elevadas para conseguir gradientes de temperatura suficientemente
elevados, el material no tiene que ser expuesto a microondas mucho
tiempo. Tradicionalmente, la técnica anterior ha expuesto los
materiales a microondas durante diez segundos o más, a veces hasta
muchos minutos. Nosotros creemos que es necesario exponer el
material a microondas, de intensidad de campo suficientemente
elevada, durante un segundo o menos, y lo más preferentemente
durante menos de aproximadamente medio segundo, e incluso más
preferentemente durante un tiempo del orden de 0,2 segundos, o
quizá incluso menos. La Figura 15 ilustra que 0,2 segundos es un
tiempo apropiado cuando se ha conseguido la mayoría del
debilitamiento del material. Igualmente, la Figura 14 muestra que
la diferencia de tensión conseguida entre tiempos de calentamiento
de 0,5 segundos y 0,25 segundos no es muy grande, especialmente en
comparación con la diferencia entre 0,05 segundos y 0,25 segundos.
Esto apunta de nuevo a que aproximadamente un cuarto de segundo es
un tiempo adecuado para aplicar microondas de alta potencia para el
máximo resultado por coste unitario.
Sin embargo, para microondas de pulsos de corta
duración (por ejemplo del orden de 1 \mus para un pulso) hemos
descubierto que incluso la exposición más corta a pulsos es
efectiva. Por ejemplo, la exposición a pulsos durante un tiempo
total del orden de 1 ms "golpea" a una mena con pulsos de
microondas, con debilitamiento sustancial de material.
Convertir al tratamiento previo de material
bifásico con microondas en una propuesta económica se mejora
calentando los materiales con microondas durante un tiempo más
corto (mucho más corto) que lo que la técnica anterior sugiere que
ha de hacerse.
El tiempo de exposición corto a microondas puede
conseguirse en los ejemplos de equipos dados haciendo circular el
material a través de la zona de tratamiento a una alta velocidad
(es decir, de manera que circule a través de las regiones de
máximos de intensidad elevada en aproximadamente un cuarto de
segundo o quizá menos). Podría pasar en algo del orden de un
segundo o menos en otros ejemplos. Esto tiene el doble beneficio de
conseguir el efecto de más calentamiento por coste unitario en
potencia de microondas, y también incrementar la capacidad de
tratamiento de material a través de la zona de calentamiento - es
decir, tratar más material por segundo que lo que previamente se
creía posible. Este doble beneficio es muy interesante. Esto
también hace al tratamiento por microondas incluso más viable
económicamente.
La invención es aplicable a la extracción de una
fase de material de otra fase. Por ejemplo, puede usarse para
extraer un líquido de una fase sólida (por ejemplo extraer agua de
un mineral, por ejemplo carbón o talco).
En un ejemplo, usamos microondas de 15 kW
aplicadas durante aproximadamente 0,1 segundos. Esto da una idea de
lo que se entiende por "campo eléctrico elevado", o
"densidad de potencia elevada".
Se estima que el procedimiento de trituración
para recuperar minerales de menas usando simplemente tratamiento
mecánico de las menas, sin tratamiento por microondas, usa
aproximadamente 25 kW hora por tonelada de mena. Se estima que
usando la presente invención, este consumo de energía podría
reducirse a la mitad, o posiblemente incluso hasta el 80 ó 90%
menos de energía.
Como del 60% al 70% de los costes de la planta
de procesamiento de mineral están relacionados con el consumo de
energía de la planta, esto es una reducción muy significativa del
coste de producir minerales. Además, debilitando el material que ha
de ser desintegrado por la planta de trituración, hay menos
desgaste en la planta, el procedimiento se acelera, y hay una
capacidad de tratamiento más alta a lo largo del procedimiento de
trituración mecánica. Por otra parte, como los materiales se rompen
entre los granos, es más fácil recuperar el mineral deseado. Se ha
determinado que la proporción de recuperación es del 3 al 4% mejor
que si no se usa tratamiento previo por microondas.
Este resultado experimental de un incremento de
un pequeño porcentaje en la tasa de recuperación es la primera vez
que se ha observado. Nosotros suscribimos la consecución de este
efecto a las microondas de intensidad de campo eléctrico más
elevada que se aplican.
Podemos tener una relación de tiempo de
resonancia/tiempo para que los materiales estén en la región de la
cavidad de intensidad de campo elevada del orden o alrededor de 0,1
a 0,01 o incluso 0,001 segundos. Esta es una capacidad de
tratamiento muy alta comparada con la técnica anterior.
Aunque los sistema de alimentación por gravedad
son los que se describen en relación con las Figuras 3, 4a y 4b,
por supuesto está previsto tener otros mecanismos de alimentación,
como alimentados por presión, alimentados por cinta transportadora,
alimentados por partículas fluidizadas, alimentados por
centrifugación, o alimentados por tolva, etc.
El contenido de humedad de la mena puede influir
en la densidad de potencia seleccionada.
Puede haber un procesador de control que
controla el ajuste de la cavidad de microondas, y (en algunas
realizaciones) que controla la posición de los máximos, o la
posición del material en la cavidad y que controla, opcionalmente,
la posición relativa del flujo de materiales a través de la cavidad
y la posición de los máximos. Puede haber un sensor de material que
proporciona señales de realimentación al procesador de control,
y/o puede haber una sonda de campo eléctrico para ayudar en la
monitorización del procedimiento, proporcionando de nuevo señales
de realimentación al procesador de control. También está previsto
software para algunas realizaciones para asegurar que la posición
física de los materiales está alineada con la posición física de la
intensidad máxima de microondas.
Puede haber medios de control de caudal,
controlados opcionalmente por el procesador, capaces de variar el
caudal volumétrico de material a través de la cavidad de
microondas. Esto puede ser necesario para asegurar que el material
experimenta las condiciones de microondas correctas.
El tamaño de las partículas puede influir en el
caudal volumétrico y/o la densidad de potencia deseados. Puede
haber un sensor de tamaño de partículas, o un mecanismo de
introducción de tamaño de partículas (por ejemplo un teclado), para
proporcionar información al procesador de control relacionada con
el tamaño de las partículas de los materiales que son tratados por
microondas. El procesador de control puede usar esta información
para variar el caudal lineal o volumétrico y/o la densidad de
potencia.
Puede haber una atmósfera controlada en la
cavidad, por ejemplo una atmósfera de nitrógeno u otra atmósfera
de gas inerte.
Se apreciará que las formas de onda
conceptuales, esquemáticas e ilustrativas de amplitudes de ondas
estacionarias mostradas en las Figuras no son vinculantes y no son
restrictivas. Una cavidad tridimensional puede tener una onda
estacionaria más compleja, típicamente con sólo un único máximo
donde la interferencia constructiva crea una región de intensidad
de campo máxima/maximizada, y el material que ha de ser procesado
estará dispuesto allí.
La presencia del material en la cavidad puede
influir posiblemente en algunas circunstancias en dónde se
encuentran los máximos, y por tanto la cavidad puede tener que ser
ajustada para uso con un material específico de un volumen/forma, o
caudal, específicos, en un lugar esperado específico dentro de la
cavidad. Como la intensidad de campo eléctrico varía con una
relación generalmente cuadrada con la densidad de potencia, la
intensidad de campo eléctrico puede decaer bastante rápidamente con
la distancia a medida que se aleja de una posición de intensidad
máxima - puede ser deseable la alineación relativamente cuidadosa
de la posición del material que ha de procesarse y la cavidad/onda
estacionaria.
En las reivindicaciones, por "microonda"
queremos decir en un primer nivel microondas a frecuencias
industriales permitidas (actualmente 2,45 GHz, 915/896 MHz y 433
MHz), y también microondas en general (puede usarse cualquier
frecuencia si se usa una jaula de Faraday para impedir la
contaminación electromagnética), y también frecuencias de
calentamiento por radiofrecuencia, típicamente 27,12 MHz. También
pretendemos abarcar cualquier radiación electromagnética que
caliente dos materiales diferencialmente, es decir infrarroja o
ultravioleta. En las reivindicaciones, "Microonda" puede
interpretarse como "radiación electromagnética" (adecuada para
calentar los materiales implicados).
Se apreciará que mientras el material esté
presente en la zona de tratamiento por microondas, no está
necesariamente expuesto constantemente a radiación de microondas.
El material podría tener un tiempo de exposición a radiación de
microondas del orden de 5 \mus, unos pocos \mus, decenas de
\mus, unas pocas decenas de \mus, o unos pocos, o decenas de
cientos de \mus que podrían ser un pulso o una serie de pulsos
más cortos, lo cual puede ser significativamente menos que el
tiempo de residencia en la zona de tratamiento por microondas, el
cual podría ser del orden de segundos o décimas de segundo.
También se apreciará que podría usarse una
pluralidad de cavidades en serie o paralelo para conseguir la
capacidad de tratamiento deseada de material polifásico,
típicamente 1000 toneladas por hora. Sin embargo, la mayoría de las
realizaciones tendrán una cavidad que sea capaz de procesar 1000
toneladas de material polifásico por hora.
Se apreciará además que el gradiente de
temperatura creado en los límites de las fases separadas dentro del
material polifásico será de diez, unas pocas decenas o varias
decenas de °C pero se creará durante un tiempo muy corto para crear
suficiente tensión térmica para romper los enlaces entre las
diferentes fases.
Una gran mina de diamante puede procesar 5
millones de toneladas de material polifásico en un año ya que sólo
aproximadamente una parte por millón del material polifásico es
diamante. Mientras que una mina de cobre, donde el cobre es
significativamente más abundante que el diamante, puede procesar
1/4 de millón de toneladas por día.
\newpage
La cavidad de microondas usada puede ser del
orden de 25 cm de anchura y 40 cm de longitud. Donde se usa una
cinta transportadora para suministrar el mineral a través de la
cavidad de microondas, una velocidad típica de la cinta podría ser
del orden de 4 ms^{-1} (quizá 4 ó 5 ms^{-1}). Esto permitiría
un tiempo de residencia dentro de la cavidad de 0,1 segundos, sin
embargo, el tiempo total de tratamiento por microondas puede ser
varios pulsos de microsegundos en un milisegundo, o un pulso de
microondas de microsegundos puede producir una densidad de potencia
suficientemente elevada adecuada.
Podemos aplicar 10-100 MW de
energía de microondas, pero durante un tiempo muy corto (por
ejemplo del orden de una pequeña fracción de segundo (por ejemplo
un microsegundo más o menos, o un milisegundo más o menos).
Puede haber una elevación total de temperatura
del material a granel de no mucho más de aproximadamente 50°C.
Tabla
9
Bearman, R.A. Briggs, C.A. y
Kojovic, T., 1997. The application of rock mechanics
parameters to the prediction of comminution behaviour. Minerals
Engineering 10, 3 255-264.
Bearman, R.A., 1999. The use of
the point load test for the rapid estimation of Mode I fracture
toughnes. International Journal of Rock Mechanics and Mining
Sciences, 257-263.
Bieniawski. Z.T., 1975. The Point
Load Test in Engineering Practice, Engineering Geology, 9,
1-11.
Broch E. y Franklin J.A.
(1972) The Point Load Strength Test. International
Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 9, 669 a
697.
Chen TT. Dutrizac JE, Haque
KE, Wyslouzil W Kashyap S., 1984. The Relative
Transparency of Minerals to Microwave Radiation. Can. Metall.
Quart. 23, 1, 349-351.
Harrison P.C. 1997. A fundamental
study of the heating effecto of 2,45 GHz microwave radiation on
minerals. Ph.D. Thesis, University of Birmingham.
Itasca, 1995. Fast Langrangrian
Analysis of continua, Version 3.3, Itasca Consulting Group Inc.,
Minneapolis, Minnesota, USA.
Kingman, S.W. The Effect of Microwave
Radiation on the comminution and beneficiation of minerals and
ores. Ph. D. Thesis, University of Birmingham.
Kingman SW Vorster W Rowson
NA 2000. The Influence of Mineralogy on Microwave Assisted
Grinding. Minerals Engineering., 13, 3,
313-327.
Napier-Munn TJ,
Morell, S., Morrison, R.D., Kojovic, T.
1996. Mineral Comminution Circuits. Their Operation and
Optimisation. JKMRC Monograph Series in Mining and Mineral
Processing 2. JKMRC, Queensland, Australia.
Rhodes M. 1998. Introduction to
particle Technology, John Wiley and Sons Ltd., Chichester UK.
Salsman, J. B. Williamson, R. L.
Tolley W. K. y Rice, D. A 1996. Short pulse
microwave treatment of disseminated sulphide ores. Minerals
Engineering., 9,1, 43-54.
Veasey TJ y Fitzgibbon KE.
1990. Thermally Assisted Liberation of Minerals - A Review.
Minerals Engineering, 3, 1/2, 181-185.
Walkiwicz JW, Kazonich G,
McGill SL. 1988. Microwave Heating Characteristics of
Selected Minerals and Compounds., Minerals and Metallurgical
Processing 5, 1, 39-42.
Claims (15)
1. Un procedimiento de tratamiento previo por
microondas de una roca o mena antes de una operación subsiguiente
sobre la roca o mena, teniendo la roca o mena una primera fase de
material (12) y una segunda fase de material (14, 16),
comprendiendo el procedimiento calentar la roca o mena con
microondas en un procedimiento continuo en el que la roca o mena se
desplaza al interior y a través de un área de tratamiento por
microondas y experimenta exposición a microondas durante un tiempo
de 0,1 segundos o menos, produciendo las microondas una densidad
de potencia suficientemente elevada y siendo el tiempo de
exposición suficientemente corto como para causar dilatación
térmica diferencial entre la primera y segunda fases de material
mientras que evita causar cambios químicos significativos en la
fase (12, 14, 16) de la roca o mena que ha de extraerse por dicha
operación subsiguiente, y pasar la roca o mena fuera del área de
tratamiento para dicha operación subsiguiente.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1 en
el que dicha mena experimenta microondas en dicha área de
tratamiento durante un tiempo del orden de (i) 0,01 segundos o
menos; o (ii) 0,001 segundos o menos.
3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o
la reivindicación 2 en el que se emiten pulsos de microondas
sustancialmente de manera continua y los pulsos tienen una duración
del orden de (1) 1 \mus o menos; o (ii) 10 \mus o menos; o
(iii) 100 \mus o menos; (iv) 1 ms o menos; (v) 10 ms o menos; 100
ms o menos.
4. Un procedimiento según la reivindicación 3 en
el que la sustancia, mientras está en el área de tratamiento,
experimenta una serie de pulsos de energía, teniendo dicha serie un
número de pulsos del orden de: (i) 100 pulsos o más; (ii) 50 pulsos
o más; (iii) 10 pulsos o más; (iv) 5 pulsos o más; (v) 2 pulsos o
más; (vi) un pulso.
5. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente en el que la densidad de potencia
producida por las microondas en el área de tratamiento es del orden
de (i) 10^{15} Wm^{-3} o más; o (ii) 10^{16} Wm^{-3} o
más.
6. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente en el que la temperatura global de la
mena se eleva menos de 200°C, y preferentemente menos de 150°C.
7. Un procedimiento según la reivindicación 6 en
el que la temperatura global de la mena se eleva del orden de, o
menos de: (i) 50°C; (ii) 20°C; (iii) 10°C.
8. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente en el que dicha mena circula a través de
dicha área de tratamiento a una tasa de al menos 100 toneladas por
hora.
9. Un procedimiento según la reivindicación 8 en
el que dicha mena circula a través de dicha área de tratamiento a
una tasa del orden de 1000 toneladas por hora o más.
10. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente en el que la primera fase (12) comprende
un mineral deseado y la segunda fase (14, 16) un sustrato de roca
que rodea el mineral (12), y en el que la exposición a microondas
debilita significativamente la resistencia de enlace entre el
mineral (12) y el sustrato circundante (14, 16) causando dilatación
térmica diferencial local.
11. Un procedimiento según la reivindicación 10
en el que las microondas se aplican a la mena durante un tiempo
suficientemente corto para evitar causar cambios químicos
sustanciales a (i) el mineral (12); y/o (ii) tanto el mineral (12)
como el sustrato (14, 16), que influiría negativamente en la
eficiencia de la separación subsiguiente del mineral (12) y el
sustrato (14, 16).
12. Un procedimiento según la reivindicación 1
en el que dicha primera fase (12) comprende (i) carbón; o (ii) otro
mineral hidratado.
13. Un procedimiento de separación de un mineral
de una mena que comprende tratar previamente la mena de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 y triturar
posteriormente la mena, preferentemente mediante pulverización o
molienda, o aplastamiento.
14. Un procedimiento según cualquier
reivindicación precedente en el que la densidad de potencia dentro
del área de tratamiento producida por las microondas es del grupo
de: del orden de 10^{9} Wm^{-3}, o más; 10^{10} Wm^{-3}, o
más; 10^{11} Wm^{-3}, o más; 10^{12} Wm^{-3}, o más;
10^{13} Wm^{-3}, o más; 10^{14} Wm^{-3}, o más; 10^{15}
Wm^{-3}, o más.
15. Un procedimiento de reciclaje de artículos
que tienen partes en ellos hechas de diferentes materiales que
comprende tratar previamente los artículos de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 y después someter
mecánicamente a esfuerzo a los artículos para descomponerlos y
facilitar la extracción de partes de los artículos.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB0207530.7A GB0207530D0 (en) | 2002-04-02 | 2002-04-02 | High field strength microwave production and microwave processing of materials e.g. weakening of multi-phase materials |
| GB0207530 | 2002-04-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2298504T3 true ES2298504T3 (es) | 2008-05-16 |
Family
ID=9934050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES03710042T Expired - Lifetime ES2298504T3 (es) | 2002-04-02 | 2003-04-01 | Un procedimiento de tratamiento por microondas de materiales polifasicos. |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7476829B2 (es) |
| EP (1) | EP1490525B1 (es) |
| JP (1) | JP2005524514A (es) |
| CN (1) | CN1692168B (es) |
| AT (1) | ATE380887T1 (es) |
| AU (1) | AU2003214468B2 (es) |
| DE (1) | DE60318027T2 (es) |
| DK (1) | DK1490525T3 (es) |
| ES (1) | ES2298504T3 (es) |
| GB (1) | GB0207530D0 (es) |
| PT (1) | PT1490525E (es) |
| RU (1) | RU2318028C2 (es) |
| WO (1) | WO2003083146A1 (es) |
| ZA (1) | ZA200407952B (es) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPS273402A0 (en) * | 2002-05-31 | 2002-06-20 | Technological Resources Pty Limited | Microwave treatment of ores |
| US7011600B2 (en) * | 2003-02-28 | 2006-03-14 | Fallbrook Technologies Inc. | Continuously variable transmission |
| US7018515B2 (en) * | 2004-03-24 | 2006-03-28 | Applied Materials, Inc. | Selectable dual position magnetron |
| WO2006018771A1 (en) * | 2004-08-16 | 2006-02-23 | Sishen Iron Ore Company (Proprietary) Limited | Microwave treatment of iron ore |
| US7727301B2 (en) * | 2004-09-30 | 2010-06-01 | Technological Resources Pty. Limited | Microwave treatment of minerals |
| FI118603B (fi) * | 2004-10-04 | 2008-01-15 | Outotec Oyj | Menetelmä materiaalin hienontamiseksi |
| BRPI0517287A (pt) * | 2004-10-22 | 2008-10-07 | Tech Resources Pty Ltd | aparelho e método para triturar material |
| US8021527B2 (en) * | 2005-09-14 | 2011-09-20 | Applied Materials, Inc. | Coaxial shafts for radial positioning of rotating magnetron |
| US7518092B2 (en) * | 2007-03-15 | 2009-04-14 | Capital Technologies, Inc. | Processing apparatus with an electromagnetic launch |
| GB2457493B (en) * | 2008-02-15 | 2013-03-06 | E2V Tech Uk Ltd | Apparatus and method for comminution of mineral ore |
| GB0819521D0 (en) * | 2008-10-24 | 2008-12-03 | Univ Nottingham | A method and apparatus for the treatment of material with electromagnetic radiation |
| GB0823091D0 (en) * | 2008-12-18 | 2009-01-28 | Univ Nottingham | Exfoliating vermiculite and other minerals |
| WO2010094087A1 (en) * | 2009-02-23 | 2010-08-26 | Technological Resources Pty. Limited | Detecting a mineral within a material |
| US8267335B2 (en) * | 2009-04-15 | 2012-09-18 | Phoenix Environmental Reclamation | Ultrasonic crushing apparatus and method |
| DE102011011132B4 (de) | 2011-02-10 | 2014-09-04 | Hochschule Mittweida (Fh) | Verwendung von NIR-Strahlung, mindestens einem elektrischen Wechselfeld, mindestens einem magnetischen Wechselfeld, mindestens einem elektromagnetischen Wechselfeld oder einer Kombination daraus zum Aufschluss von Erz |
| MX2014001261A (es) * | 2011-08-04 | 2014-10-24 | Tech Resources Pty Ltd | Procesamiento de mineral. |
| WO2013112993A2 (en) * | 2012-01-26 | 2013-08-01 | Microcoal, Inc. | Apparatus and methods for treating solids by electromagnetic radiation |
| US9184593B2 (en) | 2012-02-28 | 2015-11-10 | Microcoal Inc. | Method and apparatus for storing power from irregular and poorly controlled power sources |
| AU2012373685B2 (en) | 2012-03-14 | 2017-10-19 | Tata Steel Limited | A process flow sheet for pre - treatment of high ash coal to produce clean coal |
| WO2014066941A1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | Technological Resources Pty. Limited | An apparatus and a method for treatment of mined material with electromagnetic radiation |
| DE102013020365A1 (de) | 2013-11-30 | 2015-06-03 | Hochschule Mittweida (Fh) | Einrichtung zum Zerkleinern von Erz und Verwendung von nichtkohärenter elektromagnetischer Strahlung dazu |
| DE102014204105B3 (de) * | 2014-03-06 | 2015-08-06 | Karlsruher Institut für Technologie | Vorrichtung zur Eintragung eines Eintragsgutes in einen Reaktor und ihre Verwendung |
| KR101597293B1 (ko) * | 2014-05-21 | 2016-02-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 광석의 파쇄 전처리 장치 및 광석의 파쇄 전처리 방법 |
| NL2014022B1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-10-12 | Ihc Holland Ie Bv | Device and method for crushing rock by means of pulsed electric energy. |
| ES2836573T3 (es) * | 2015-04-06 | 2021-06-25 | Innceinnmat S L | Procedimiento para calcinación de silicatos granulares |
| US9810480B2 (en) | 2015-06-12 | 2017-11-07 | Targeted Microwave Solutions Inc. | Methods and apparatus for electromagnetic processing of phyllosilicate minerals |
| CL2015002874A1 (es) * | 2015-09-25 | 2016-06-10 | Hornos Ind Oven Spa | Un sistema para ablandar, provocar microgrietas, disminuir la dureza, fragmentar y/o romper rocas de mineral en el campo de la minería, explotación minera, procesos de chancado y molienda de rocas de minerales, así como para todo tipo de material como lodos industriales y/o mineros, riles y relaves. |
| US10654199B2 (en) * | 2017-12-14 | 2020-05-19 | The Boeing Company | Induction heating cells with cauls over mandrels methods of using thereof |
| US10900353B2 (en) * | 2018-09-17 | 2021-01-26 | Saudi Arabian Oil Company | Method and apparatus for sub-terrain chlorine ion detection in the near wellbore region in an open-hole well |
| CN111530591B (zh) * | 2020-05-09 | 2021-05-25 | 东北大学 | 一种重力式双管可控矿石厚度的微波助磨装置及使用方法 |
| CN112827624B (zh) * | 2021-01-06 | 2022-11-25 | 昆明理工大学 | 一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4313573A (en) * | 1980-02-25 | 1982-02-02 | Battelle Development Corporation | Two stage comminution |
| DE3166290D1 (en) | 1980-06-11 | 1984-10-31 | Cato Research Corp | Process for the recovery of metals from their ores |
| SU1326334A1 (ru) | 1985-05-05 | 1987-07-30 | Институт Геотехнической Механики Ан Усср | Способ обработки материалов |
| WO1987001551A1 (en) * | 1985-08-29 | 1987-03-12 | Klaila, William, J. | Method and apparatus for reducing viscosity of high viscosity materials |
| US5230865A (en) * | 1989-09-08 | 1993-07-27 | Cem Corporation | Ventable rupture diaphragm-protected container for heating contained materials by microwave radiation |
| US5003144A (en) * | 1990-04-09 | 1991-03-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Microwave assisted hard rock cutting |
| WO1992018249A1 (en) | 1991-04-10 | 1992-10-29 | The Broken Hill Proprietary Company Limited | The recovery of a valuable species from an ore |
| US5883349A (en) * | 1993-09-24 | 1999-03-16 | Duquesne University Of The Holy Ghost | Method and apparatus for microwave assisted chemical reactions |
| JP3186470B2 (ja) * | 1994-10-20 | 2001-07-11 | 株式会社大林組 | 再生骨材の製造プラント |
| JPH09165289A (ja) * | 1995-12-13 | 1997-06-24 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | 単結晶インゴット把持装置および把持方法 |
| US5824133A (en) * | 1996-03-12 | 1998-10-20 | Emr Microwave Technology Corporation | Microwave treatment of metal bearing ores and concentrates |
| US6011248A (en) * | 1996-07-26 | 2000-01-04 | Dennis; Mahlon Denton | Method and apparatus for fabrication and sintering composite inserts |
| US6888116B2 (en) * | 1997-04-04 | 2005-05-03 | Robert C. Dalton | Field concentrators for artificial dielectric systems and devices |
| US6891138B2 (en) * | 1997-04-04 | 2005-05-10 | Robert C. Dalton | Electromagnetic susceptors with coatings for artificial dielectric systems and devices |
| DE69838027D1 (de) * | 1997-04-10 | 2007-08-16 | Nucon Systems Inc | Verfahren und vorrichtung zur verbindung von keramischen dickwändigen stücken durch mikrowellen |
-
2002
- 2002-04-02 GB GBGB0207530.7A patent/GB0207530D0/en not_active Ceased
-
2003
- 2003-04-01 AT AT03710042T patent/ATE380887T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-04-01 ES ES03710042T patent/ES2298504T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2003-04-01 WO PCT/GB2003/001414 patent/WO2003083146A1/en active IP Right Grant
- 2003-04-01 CN CN038127555A patent/CN1692168B/zh not_active Expired - Lifetime
- 2003-04-01 DK DK03710042T patent/DK1490525T3/da active
- 2003-04-01 US US10/509,988 patent/US7476829B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-04-01 AU AU2003214468A patent/AU2003214468B2/en not_active Ceased
- 2003-04-01 PT PT03710042T patent/PT1490525E/pt unknown
- 2003-04-01 EP EP03710042A patent/EP1490525B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-04-01 JP JP2003580579A patent/JP2005524514A/ja active Pending
- 2003-04-01 RU RU2004131862/02A patent/RU2318028C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2003-04-01 DE DE60318027T patent/DE60318027T2/de not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-10-01 ZA ZA2004/07952A patent/ZA200407952B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1692168A (zh) | 2005-11-02 |
| EP1490525B1 (en) | 2007-12-12 |
| WO2003083146A1 (en) | 2003-10-09 |
| JP2005524514A (ja) | 2005-08-18 |
| ATE380887T1 (de) | 2007-12-15 |
| US20050236403A1 (en) | 2005-10-27 |
| PT1490525E (pt) | 2008-03-20 |
| US7476829B2 (en) | 2009-01-13 |
| DE60318027T2 (de) | 2008-11-27 |
| AU2003214468A1 (en) | 2003-10-13 |
| GB0207530D0 (en) | 2002-05-08 |
| RU2318028C2 (ru) | 2008-02-27 |
| AU2003214468B2 (en) | 2009-05-14 |
| DK1490525T3 (da) | 2008-05-05 |
| CN1692168B (zh) | 2012-07-18 |
| ZA200407952B (en) | 2005-12-28 |
| RU2004131862A (ru) | 2005-05-27 |
| DE60318027D1 (de) | 2008-01-24 |
| EP1490525A1 (en) | 2004-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2298504T3 (es) | Un procedimiento de tratamiento por microondas de materiales polifasicos. | |
| Somani et al. | Pre-treatment of rocks prior to comminution–A critical review of present practices | |
| Jones et al. | Understanding microwave assisted breakage | |
| Uslu et al. | Microwave heating of coal for enhanced magnetic removal of pyrite | |
| Ali et al. | Quantifying damage around grain boundaries in microwave treated ores | |
| Sahoo et al. | Improvement of grinding characteristics of Indian coal by microwave pre-treatment | |
| Ali et al. | Bonded-particle modelling of microwave-induced damage in ore particles | |
| Uslu et al. | Effect of microwave heating on magnetic separation of pyrite | |
| RU2401166C1 (ru) | Сортировка добытой породы | |
| Kingman et al. | Effects of microwave radiation upon the mineralogy and magnetic processing of a massive Norwegian ilmenite ore | |
| ES2241501A1 (es) | Technological resources pty ltd. | |
| CN101952463A (zh) | 利用微波能粉碎矿物矿石的装置和方法 | |
| Prokopenko | Microwave heating for emolliating and fracture of rocks | |
| WO2016128596A1 (es) | Procedimiento selectivo de extracción de minerales de menas en bruto y aparato para llevar a cabo este procedimiento | |
| Zhu et al. | Effects of different drying methods on the grinding characteristics of Ximeng lignite | |
| AU2014234959A1 (en) | Processing mined material | |
| Singh et al. | Comparative analysis of the effect of microwave pretreatment on the milling and liberation characteristics of mineral matters of different morphologies | |
| Korobeinikov et al. | Radiation-thermal treatment in ore dressing | |
| WO2014205481A1 (en) | An apparatus and a method for treating mined material | |
| Like et al. | Meso-mechanics simulation analysis of microwave-assisted mineral liberation | |
| Like et al. | Study on the effect of microwave irradiation on rock strength | |
| Lin et al. | Effects of particle size and morphology on microwave cracking characteristics and cracking mechanism of three Fe-containing ores | |
| Pressacco et al. | Numerical modelling of microwave irradiated rock fracture | |
| Jones | Understanding microwave treatment of ores | |
| Tosun | Microwave activated crushing and grinding of turkish coals and shale for cleaning and desulfurization |