一种分选矿物用于后续加工以从矿物中回收诸如有价金属的有价材料的方法。该方法包括下述步骤的组合:选择性地破碎矿物(例如,通过使用微波和/或高压磨辊)、后续尺寸分离以及然后基于差异性加热和热成像对分离的粗粒级材料进行颗粒分选。
1.一种分选矿物用于后续加工以从矿物中回收有价材料的方法,所述方法包括如下步骤:(a)破碎矿物颗粒并基于粒度将颗粒至少分离为粗粒级和细粒级,其中所述矿物的特征在于:在所述分离之后,所述粗粒级是比所述细粒级更低级别的材料;(b)以如下方式提升所述粗粒级的品质:(i)将粗粒级颗粒暴露于微波以加热所述颗粒,在矿物中有价材料和其他材料对于微波能量具有不同的敏感性并且因此具有热差异性;并且(ii)使所述颗粒经过热成像分析,并且基于所述颗粒之间的温度差识别包含有价材料的颗粒,其中更热的颗粒是比更冷的颗粒更高级别的材料;以及(c)将所述粗粒级颗粒分离为:(i)基于热成像分析包含有价材料的颗粒,即更高级别的颗粒,和(ii)相对于有价材料较贫瘠的颗粒。
2.如权利要求1所述的方法,包括下述步骤:加工来自步骤(c)的包含有价材料的颗粒以从所述颗粒中回收有价材料。
3.如权利要求1或2所述的方法,包括下述步骤:加工来自步骤(a)的细粒级颗粒以从所述细粒级中回收有价材料。
4.如权利要求1所述的方法,包括进一步破碎来自步骤(c)的有价颗粒的步骤。
5.如权利要求1所述的方法,包括下述步骤:对来自步骤(a)的细粒级颗粒进行热成像分析,并且基于所述颗粒之间的温度差识别包含有价材料的颗粒,其中更热的颗粒是比更冷的颗粒更高级别的材料,并将细粒级分离为:(i)基于热成像分析包含有价材料的颗粒,和(ii)相对于有价材料较贫瘠的颗粒。
6.如权利要求5所述的方法,包括进一步加工包含有价材料的颗粒以从所述颗粒中回收有价材料。
7.如权利要求1所述的方法,其中步骤(a)包括使用微波能量将矿物中的颗粒破碎为粗粒级和细粒级。
8.如权利要求7所述的方法,其中步骤(a)包括使用脉冲微波能量破碎矿物中的颗粒。
9.如权利要求7所述的方法,其中步骤(a)包括使用高能脉冲微波能量破碎矿物中的颗粒。
10.如权利要求8或9所述的方法,其中所述微波能量的能量至少是20千瓦。
11.如权利要求8或9所述的方法,其中步骤(a)包括:使用高能脉冲微波能量破碎矿物中的颗粒,并至少将粗粒级中的颗粒加热到适合于步骤(b)中的热成像分析的温度。
12.如权利要求8或9所述的方法,其中所述脉冲微波能量包括具有小于0.1秒的脉冲时间周期的脉冲。
13.如权利要求12所述的方法,其中脉冲时间周期小于0.01秒。
14.如权利要求8或9所述的方法,其中脉冲之间的时间周期是脉冲时间周期的10-20倍。
15.如权利要求1所述的方法,包括下述步骤:在步骤(a)之前将矿物压碎为具有主要尺寸小于100mm粒度分布的颗粒的粒度分布。
16.如权利要求1所述的方法,所述矿物为如下形式的矿石,其中有价材料呈作为硫化物存在的金属形式。
17.一种从矿物中回收有价材料的方法,所述方法包括根据权利要求1限定的方法分选矿物,之后加工来自步骤(a)的细粒级和/或其他包含有价材料的颗粒并回收有价材料。
18.如权利要求17所述的方法,其中所述有价材料是有价金属。技术领域
本发明涉及一种为后续加工分选矿物以从矿物中回收诸如有价金属的有价材料的方法和装备。本发明还涉及一种从矿物中回收诸如有价金属的有价材料的方法。
背景技术
矿物可以是包含诸如有价金属的有价材料的任何矿物。通常,矿物包括硫化物和/或氧化物形式的矿石,所述矿石包含有价金属,诸如铜或者镍。本发明是基于以下认识:使用矿物选择性破碎(例如,通过使用微波和/或高压磨辊)、后续粒度分选、然后基于差异性加热和热成像的粗粒级分离的材料的颗粒分选的组合是用于从相对于有价材料的较贫瘠的颗粒中分离包含有价材料的颗粒的步骤的有效的组合。本发明特别涉及在进入费用更高的后续加工步骤或者诸如细磨,浮选,浸提,或者冶炼步骤的步骤之前,剔除较多存在于粗材料而不是细材料中的低级矿物。剔除低级矿物降低了要被处理的矿物的量并且由此降低现有车间中进一步加工的费用。因而,剔除低级矿物使得能够降低回收每单位有价材料的加工费用并且能够在现场加工更多的矿物。在一些实例中,本发明也可以用于制造用于直接销售而不是进一步加工的产品,这是一个显著的优势。目前矿石分选用于矿物。然而,目前的分选方法受到难以探测矿物中有价材料的困扰。将矿石分选和矿物的选择性破碎组合在一起是有优势的,因为这允许识别矿物中低级别或者贫瘠材料并且使用诸如丝网等的简单的分选设备分离低级别或者贫瘠材料中的至少一些。因而,更为复杂的分选设备,诸如使用空气来移除个别颗粒的设备,仅被要求用来处理矿物的较小部分。
发明内容
根据本发明,提供一种分选诸如矿石的矿物用于后续加工以从矿物中回收诸如有价金属的有价材料的方法,所述方法包括步骤:(a)破碎矿物颗粒并基于粒度将颗粒至少分离为粗粒级和细粒级;(b)使来自步骤(a)的粗粒级颗粒经过某种形式的加热,以及后续热成像分析,并且识别包含有价材料的颗粒;以及(c)将所述粗粒级颗粒分离为:(i)基于热成像分析包含有价材料的颗粒,和(ii)相对于有价材料较贫瘠的颗粒。步骤(b)中加工的粗粒级的量和为进一步的下游回收有价材料以及用于作为废品处理而分离的粗粒级的量,在任何情况下都依赖于矿石的类型和感兴趣的有价材料以及可用的下游回收加工方案(option)和这些方案的费用。通常,被识别为副产品废物并且在下游回收加工方案中没有被加工的材料的量至少是矿物的10%,更为优选的是,至少是矿物的20%。从下游加工移除所述量的材料是显著的优势。典型地,来自步骤(a)的细粒级颗粒被进一步加工以从其中回收有价材料。术语“粗”和“细”在本发明中应理解为描述一个粒级具有比另外一个粒级较大的粒度的相对术语。认为“粗”和“细”的实际粒度依赖于该术语被使用的环境,例如,矿物类型。典型地,进一步加工来自步骤(c)的有价颗粒以从颗粒中回收有价材料。典型地,来自步骤(c)的剩余颗粒是副产品废物。该方法可包括进一步破碎来自步骤(c)的有价颗粒的步骤。典型地,进一步加工来自前述进一步破碎步骤的细粒级以从其中回收有价材料。典型地,来自前述进一步破碎步骤的粗粒级是副产品废物。该方法可以包括:对来自步骤(a)的细粒级颗粒进行热成像分析,并且识别包含有价材料,以及将细粒级分为:(i)基于热成像分析包含有价材料的颗粒,和(ii)相对于有价材料较贫瘠的颗粒。典型地,有价颗粒被进一步加工以从颗粒中回收有价材料。典型地,剩余颗粒是副产品废物。有价颗粒的进一步的加工可以是任何适当的步骤或者包括例如,堆浸,压力氧化浸出和冶炼步骤。优选的是,热成像分析的基础是:包含更高级别有价材料的颗粒与较为贫瘠的颗粒相比对至少一种加热方法的反应是差异性响应,所述差异性响应可以达到下述程度,即例如使用基于红外探测仪的通常可用热成像系统中的一个能探测到该差异。这些热成像系统通常在以下领域使用:诸如对于可能的SARS监测身体温度,检查诸如变电站中的电连接,和监测油罐和管线,并且目前具有足够的精度去检测小的(即小于2°C)温度差异。优选的是,步骤(b)包括通过将颗粒暴露给微波来加热粗粒级颗粒,特别是在矿物中的有价材料和其他材料对微波能量具有不同的敏感性并从而具有热差异性的情况下。通常,有价材料会比其他现有材料更为敏感,并由此具有较高级别的有价材料的颗粒会比较贫瘠的颗粒更热。在任何给定情形下,基于有利于有价材料与其他材料的不同的热响应选择微波能量的波长或微波能量的其他特性。有价材料和其他矿材料的不同的水含量,和由此不同的加热范围,是选择该微波能量特性的另一可能的基础。而且,矿物中诸如硫化物的微波敏感矿物的量和/或分布,是用于该选择的另一可能基础。步骤(a)可以是用于将矿物破碎为粗粒级和细粒级的任何适当方案或方案的组合。步骤(a)的适当方案的一个示例是使用高压磨辊。优选的是,步骤(a)包括使用微波能量以将矿物中的颗粒破碎成粗粒级和细粒级。术语“微波能量”在本发明中应理解是指具有0.3-300GHz范围内的频率的电磁辐射。优选的是,步骤(a)包括使用脉冲的微波能量以破碎矿物中的颗粒。更为优选的是,步骤(a)包括使用脉冲的高能微波能量以破碎矿物中的颗粒。术语“高能”在本发明中应理解是指其值基本上高于传统家用微波中的值,即基本上高于1kw。优选的是,微波能量的能量是至少20kw。更为优选的是,微波能量的能量是至少50kw。更为优选的是,步骤(a)包括使用脉冲的高能微波能量来破碎矿物中的颗粒并且将至少粗粒级颗粒加热到对于步骤(b)中的热成像分析的合适的温度。步骤(a)中微波能量的使用可以如以申请人名义的国际公开WO03/102250和WO06/034553中所述的,国际公开中的公开内容通过交叉引用并入这里。脉冲的微波能量的使用使所述方法的能量要求最小化并将使矿石颗粒的热循环最大化。优选地,脉冲的微波能量包括窄脉冲。术语“窄”在本发明中应理解是指脉冲的时间周期小于1秒。优选的是,脉冲时间周期小于0.1秒。脉冲时间周期可以小于0.01秒。更为优选的是,脉冲时间周期小于0.001秒。微波能量的脉冲之间的时间周期可以取决于许多因素按照需要设定。优选地,脉冲之间的时间周期是脉冲时间周期的10-20倍。颗粒可暴露于一个或更多微波脉冲下以获得用于步骤(a)的微断裂和用于步骤(b)的加热的需要的程度。这能够在以脉冲方式释放微波能量的单一装置中获得。这也能够在具有沿着矿物的移动路径以隔开的间隔的多个暴露点的装置中获得,每个暴露点以脉冲或连续形式释放自身特性微波能量。在一些情况下,颗粒可以暴露给具有为加热颗粒选择的特性的微波能量并且分别地暴露给具有为破碎颗粒选择的特性的微波能量。例如,用于加热颗粒的微波能量可以是较低的能量并且可以是脉冲的或者是连续的,这与用于获得颗粒破碎的微波能量不同。微波能量的波长和暴露时间可以根据有关因素来选择。有关因素可以包括矿石类型,粒度,粒度分布,以及该矿石后续加工的要求。该方法包括任何用于将矿石暴露于微波能量的适合的步骤。一个适当的方案包括允许矿石沿着传送滑槽经过微波能量发生器自由下落,诸如在国际公开WO03/102250中所述。由于常常与采矿业关联的材料处理问题,因此自由下落的方案在采矿业环境中是一个优选的方案。由于加热的程度小,另一方案是使矿石经过移动矿床,优选的是混合移动矿床上的带有放置的微波发生器以使矿石暴露于微波能量的微波腔,诸如国际公开号WO06/034553所述的。术语“移动混合矿床”应理解是指下述矿床,随着颗粒移动通过微波暴露区,混合矿石颗粒,并由此随着颗粒移动通过所述区,改变颗粒相对于其他颗粒和入射微波能量的位置。优选的是,该方法包括在步骤(a)之前将矿物压碎成易处理的粒度分布的步骤。典型地,易处理的粒度分布是指具有最大径度不超过100mm的颗粒的分布。优选的是,矿物是如下形式矿石,其中有价材料呈作为硫化物存在的金属形式。本申请人特别感兴趣的是其中铜作为硫化物存在的含铜矿石。本申请人同样感兴趣的是其中镍作为硫化物存在的含镍矿石。本申请人同样感兴趣的是含铀矿石。本申请人同样感兴趣的是含铁矿物的矿石,其中一些铁矿物具有不成比例地较高水平的无用杂质。本申请人同样兴趣的是金刚石矿石,其中矿石具有含矿物的金刚石和诸如石英的金刚石贫矿物的混合物。优选的是,矿物颗粒在步骤(a)中暴露给微波能量之前具有主要尺寸为15cm或者以下。根据本发明,提供一种用于从诸如矿石的矿物中回收诸如有价金属的有价材料的方法,所述方法包括,选择根据如上所述的方法分选矿物,并此后加工来自步骤(a)的细粒级和/或其他含有有价材料的颗粒并回收有价材料。
附图说明
参考附图通过示例进一步描述本发明,其中:图1是根据本发明的分选方法的一个实施例的流程图;图2是根据本发明的分选方法的另一实施例的流程图;图3是根据本发明的分选方法的并非唯一可能的另一实施例的流程图;
具体实施方式
关于从含铜矿石回收铜形式的有价组分的方法描述了图1的流程图。注意的是,本发明不局限于这些矿石并且不限于作为要被回收的有价材料的铜。参考附图1的流程图,已经由初级压碎机压碎成粒度为10-15cm,典型地,小于10cm的矿石颗粒形式的喂料被进行通过利用高能微波能量处理的选择性破碎。具体地,压碎的矿石经由传送器(未示出-或其他合适的传送装置)提供到微波能量处理站(未示出)并经过微波能量发生器(未示出)自由下落,该微波能量发生器使矿石颗粒暴露于微波能量的高能脉冲。在替代实施例,但不是唯一可能的其他实施例中,压碎的矿石被提供到用于移动压碎的矿石的移动混合矿床经过在微波能量发生器(未示出)中产生的微波的暴露区的设备(未示出)。例如,移动混合矿床设备可以是一螺杆进料设备的形式。微波能量使得矿石中的敏感组分局部受热,矿石中典型地包括含铜矿物,并且矿石组分的热膨胀中的差异在矿石颗粒之中产生高压力/应力的区域,并且引起在颗粒中,特别是含有敏感组分的颗粒中形成微破裂。通常,微破裂导致颗粒破碎成更小的颗粒。值得注意的是,更小的颗粒易于包含更高百分比的含铜矿物。选择操作条件,诸如,能量水平,脉冲持续时间,和暴露长度以确保局部受热足以获得矿石颗粒的受控的破碎,而没有显著地改变全部组成。破碎的量主要取决于材料如何被进一步加工,一般地,在10-15cm颗粒的进料的情况下,输出的大部分具有1-15cm的粒度,并且具有相当大比例的输出大于5cm。根据粒度将微波处理的颗粒的产物流分离成粗粒级和细粒级。由于上述原因,比粗粒级易于含有更多的黄铜矿或者辉铜矿的细粒级,被提供到选矿器,并随后被处理以从颗粒回收铜,或者被提供到另一适当的加工方案以回收铜。粗粒级被进行热成像来识别包含含铜矿物的颗粒。本发明涉及的范围内的热成像分析的基础是含有较高水平的有价材料的颗粒会变得比其他较为贫瘠的颗粒更热。优选的是,选择上游加工条件从而颗粒具有充足的残留的热量用于热成像分析,而无需额外加热被处理的颗粒。如果需要额外的加热,能够通过任何适合的装置来提供。一旦经过热成像分析识别,较热颗粒被与较冷颗粒分离,并被提供到上述选矿器,并其后被加工以从颗粒中回收铜。较冷颗粒成为副产品废物并被以合适的方式处理。总之,附图1的前述分选方法的主要方面在于:(a)选择性地微波破碎喂料,由于对于铜硫化物矿石(和镍硫化物矿石以及金刚石矿石)的差异性加热导致具有敏感矿物的岩石最容易破碎,并且这样具有敏感矿物的矿石通常是更高等级材料并由此是更有价组分。(b)将破碎的材料尺寸分选为粗粒级和细粒级提供了剔除某些粗粒级材料的机会,同时较细粒级通常在有价组分中更富集并且被传送用于进一步加工有价组分。(c)微波暴露之后,粗粒级中的较有价颗粒能够被进一步物理分选,能够使用热成像来测定所述级别,同时具有更高级别的诸如铜的有价组分的颗粒比贫瘠颗粒(相对于有价材料)变得更热,并且提供将粗粒级分为较有价粒级和较不有价粒级的机会。(d)该方法尤其适合下述矿石,所述矿石具有通常在斑岩铜矿和镍硫化物中发现的诸如脉型硫化物的有价材料的非均匀分布。图2的流程图是图1流程图的延续。具体地,经微波处理步骤的细粒级被以和粗粒级一样的方式进行热成像分析。一旦经过热成像分析识别,较热颗粒被与较冷颗粒分离,并被提供到上述选矿器,并且随后被加工以从颗粒中回收铜。图3的流程图是图2流程图的延续。具体地,来自粗粒级的较热颗粒被进行进一步的微波处理步骤,并且,处理过的颗粒此后被分离为细粒级和粗粒级。将细粒级提供到前述选矿器,并该粒级中的颗粒此后被加工以从颗粒中回收铜。粗粒级成为副产品废物,并且被以合适的方式处理。在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对上述本发明的实施例做出很多修改。借助于示例,本发明不限于使用微波来选择性地破碎矿物。高压磨辊是另一方案。然而,本发明可以扩展到下述安排,其中例如,高压磨辊被用作用于初始地破碎矿物的装置,并且微波被用于进一步破碎在初始的步骤中形成的粗粒级。借助于具体示例,在替代流程图(未示出)中,使用机械压碎执行破碎,诸如利用高压磨辊,并然后颗粒被初步地进行微波暴露以提供差异性加热从而含铜较高的颗粒(例如)能够与较贫瘠颗粒区分开来并且该差异被用于使能分选。在该替代流程图中,微波施加能够与压碎完全分离,并可以使用低能量和/或连续的施加,而不是破碎颗粒所需的高能脉冲。加热矿石以使能热成像的优选方法是使用微波以利用他们的能力选择性加热某组分。然而,本发明不局限于使用微波,并可以使用其他手段提供矿物组分间的温度差异。这些其他手段中最优选的是,使用矿物对热的不同响应,即通过不同的热传导性,由于该不同的热传导性,混合物中以彼此不同的速率变热和冷却的被选择的颗粒使得他们能够被区分和分离;以及通过具有较高水含量的颗粒由于水吸热的挥发而没有其它颗粒那么热并且保持颗粒温度低于那些没有失去水的颗粒。利用这些性质,诸如暴露于热气,从热源辐射加热和/或与热表面直接接触的传统加热系统都可能被使用。