專利名稱：用于粉碎材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于粉碎材料的方法，諸如粉碎礦石，精礦或礦漿等，在該方法中對(duì)要粉碎材料的至少一部分在粉碎中采用電磁能。
背景技術(shù)：
由于能在粉碎前使礦石產(chǎn)生斷層和裂縫，所以諸如微波的高場(chǎng)強(qiáng)電磁能的能量有助于粉碎過(guò)程?；赟.Kingman等人在2003年9月29日至2003年10月3日在開(kāi)普敦舉辦的第22屆國(guó)際礦物處理大會(huì)年報(bào)上發(fā)表的《高電場(chǎng)強(qiáng)度微波能量在處理礦石和礦物方面的應(yīng)用》論文，高場(chǎng)強(qiáng)電磁能誘發(fā)失效的機(jī)理是切向應(yīng)力在晶界上發(fā)展。在該論文中，不同礦相的礦石在多模態(tài)和單模態(tài)微波腔中進(jìn)行處理。
具有均一負(fù)載的多模態(tài)微波即使在規(guī)則幾何形狀的情況中也可提供加熱。但是，多模態(tài)微波腔內(nèi)部的負(fù)載顯著影響該腔中的電場(chǎng)分布。這樣，對(duì)多相不規(guī)則顆粒例如礦石施加多模態(tài)微波導(dǎo)致負(fù)載的某些部分加熱很迅速，而其它部分接收到很少的輻射。從而，多模態(tài)微波的效率通常較差。
在單模態(tài)微波應(yīng)用中，反射波和入射波的疊加產(chǎn)生在空間中限定得非常好且通常局限在較小體積中的駐波波型。精確了解電磁場(chǎng)構(gòu)型能把介電材料布置在場(chǎng)強(qiáng)最大的位置，從而可以始終達(dá)到最大的加熱率。這樣，與多模態(tài)處理相比，礦石的單模態(tài)微波處理能夠在較短的感應(yīng)時(shí)間(0.1秒至1秒之間)內(nèi)使礦石強(qiáng)度下降超過(guò)50％。較短的駐留時(shí)間允許很多噸材料通過(guò)微波腔。與多模態(tài)處理相比，單模態(tài)處理還提供了更均勻的質(zhì)量。
單模態(tài)微波腔的最大直徑受到電磁因素限制。采用915MHz頻率的傳統(tǒng)工業(yè)微波加熱系統(tǒng)允許構(gòu)建直徑最大為27cm的腔以處理材料。現(xiàn)有單模態(tài)微波輔助粉碎應(yīng)用的主要問(wèn)題在于微波腔的尺寸。不均勻材料易于堵塞直徑為27cm的腔體。這樣，實(shí)踐中在微波處理以前沒(méi)有進(jìn)一步機(jī)械弱化、調(diào)節(jié)和/或篩分的情況下，在粉碎或其它工藝以前緊接著初級(jí)破碎/弱化之后通過(guò)微波預(yù)處理礦石是不可行的。實(shí)踐中，相當(dāng)可靠的操作需要包括篩分在內(nèi)的兩-三級(jí)破碎。例如，專利申請(qǐng)WO03/083146指出了礦石在微波處理前機(jī)械狀況/尺寸的必要性。除了由于附加設(shè)備導(dǎo)致的過(guò)大投資和運(yùn)行成本以外，微波處理是整個(gè)過(guò)程的瓶頸。專利申請(qǐng)WO03/083146的微波輔助粉碎工藝也對(duì)多相材料采取單模態(tài)微波處理作為粉碎前的預(yù)處理工藝。所描述的優(yōu)選的微波處理時(shí)間不超過(guò)0.5秒。在該情況下，所描述的典型的功率密度大約為1012瓦/立方米或者更高，或者更優(yōu)選地為1015至1016Wm-3。此外，專利申請(qǐng)WO03/083146致力于礦石的處理，且一個(gè)多相材料的例子給出為金屬氧化物或硫化物和硅酸鹽。
專利申請(qǐng)WO03/102250說(shuō)明了礦石的一種單模態(tài)微波處理。該微波處理在粉碎或浸取步驟以前的初級(jí)破碎機(jī)之后進(jìn)行，且全部礦石經(jīng)過(guò)處理。該WO參考文獻(xiàn)致力于礦石的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)的某些缺點(diǎn)，并通過(guò)在研磨流程的至少一個(gè)階段中用電磁能例如微波處理至少一部分材料，而實(shí)現(xiàn)更有效的材料諸如礦石、精礦或礦漿的粉碎方法。本發(fā)明的必要特征在后面所附的權(quán)利要求中列出。
在本發(fā)明的方法中要進(jìn)行處理的材料首先在有研磨介質(zhì)的研磨機(jī)中研磨。然后，為了將顆粒分級(jí)成具有不同粒度的類別，將研磨后的的顆粒送入分級(jí)裝置中。分級(jí)裝置可以例如是旋風(fēng)分離器，篩子等，其用于根據(jù)粒度將材料分級(jí)。從分級(jí)裝置出來(lái)的粗大顆粒根據(jù)本發(fā)明被送至一個(gè)腔室中，在該腔室中用電磁能例如微波對(duì)粗大顆粒進(jìn)行輻射，其中所述粗大顆粒的粒度大于顆粒進(jìn)一步處理所期望的預(yù)定粒度。如果在第一次處理后粒度仍然大于期望的粒度，則采用電磁能的處理可以對(duì)這些顆粒重復(fù)一次或多次。在采用電磁能的期望處理后，這些顆粒被返回以在研磨機(jī)中粉碎。該研磨機(jī)可以是進(jìn)行預(yù)研磨的相同研磨機(jī)，或者該研磨機(jī)可以是與預(yù)研磨分開(kāi)的研磨機(jī)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于研磨后顆粒的分級(jí)裝置是旋風(fēng)分離器，其中要采用電磁能處理的粗大顆粒通過(guò)連接至旋風(fēng)分離器下部的管道作為底流去除。然后粗大顆粒有利地是被傳遞至腔室的頂部，該腔室設(shè)有或連接至至少一個(gè)電磁能量源。要被輻射的粗大顆粒在大致垂直的方向中流過(guò)該腔室，使得經(jīng)過(guò)輻射的顆粒從腔室的下部移出腔室。但是，介于垂直和水平之間的任何流動(dòng)方向，甚至是大致水平的方向，對(duì)于要根據(jù)本發(fā)明由電磁能處理的材料都是可行的。然后，經(jīng)過(guò)輻射的顆粒被送入研磨機(jī)中以進(jìn)一步粉碎。在研磨后，顆粒進(jìn)一步分級(jí)，且如果仍然有粒度大于期望粒度的顆粒，這些顆粒被引導(dǎo)返回，以采用諸如微波的電磁能進(jìn)行輻射處理。如果需要，采用電磁能的處理可以重復(fù)兩次或更多次。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)用諸如微波的電磁能輻射來(lái)處理顆粒是通過(guò)采用單模態(tài)、多模態(tài)或脈沖模態(tài)的輻射進(jìn)行。輻射由至少一個(gè)輻射源引起。在一個(gè)輻射源的情況中，該輻射源將采用單模態(tài)、多模態(tài)或脈沖模態(tài)的輻射。如果采用兩個(gè)或更多個(gè)輻射源，則輻射源彼此排列成使得兩個(gè)輻射源之間的間距優(yōu)選地大致相等。輻射源可以布置成采用不同模式的輻射進(jìn)行工作。
本發(fā)明中使用的電磁能優(yōu)選頻率為433MHz，896MHz，915MHz，或2.5GHz，在這些情況下使用微波。在電磁能影響下的操作時(shí)間處于0.01秒至1.0秒之間，優(yōu)選地處于0.05和0.5秒之間。用于不同材料的能量密度處于107至109W/m3之間，優(yōu)選地處于6×107至8×108W/m3之間。
在本發(fā)明的方法中，處理的材料可以是氧化物、硫化物或混合礦石或精礦。除了礦石或精礦以外，材料也可以是含水量達(dá)35％的礦漿。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明僅處理在預(yù)研磨中沒(méi)有粉碎成期望粒度的那部分材料時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中具有尺度限制的裝置可以附連到分級(jí)裝置上。由電磁處理造成的附加能量將僅施加到最硬的部分，因?yàn)檫@些在預(yù)研磨中沒(méi)有粉碎的顆粒比那些在預(yù)研磨中磨碎的顆粒硬。通過(guò)以礦石中最硬的組分為目標(biāo)，附加能量將最好地降低礦石的表觀硬度，允許更有效地粉碎，并以較低總能耗在目標(biāo)粉碎水平上提高裝置生產(chǎn)能力。新方法還留有更多的選擇，以在施加外部礦物目標(biāo)能量/比能量以前選擇破碎和初級(jí)粉碎，以提高粉碎效率。


本發(fā)明在附圖中更詳細(xì)地說(shuō)明，其中圖1作為示意流程圖，表示了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，而圖2作為示意流程圖，表示了本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1，要粉碎的硫化物礦石1與水混合并被送入研磨機(jī)2中進(jìn)行濕磨粉碎。經(jīng)過(guò)研磨的材料從研磨機(jī)2排入到料倉(cāng)3中，然后被送入旋風(fēng)分離器4進(jìn)行分級(jí)。作為旋風(fēng)分離器4下部的底流9從旋風(fēng)分離器4流出的那部分材料被送至腔室5中，以采用電磁能進(jìn)行處理。腔室5設(shè)有至少一個(gè)微波源6，頻率為2.45GHz。腔室5為管形，且腔室5的壁設(shè)有孔，來(lái)自于微波源6的微波輻射通過(guò)該孔聚焦到腔室5的內(nèi)部。傳遞通過(guò)腔室5內(nèi)部的材料大致垂直地從腔室5上部流至腔室5下部。對(duì)腔室5測(cè)量，使得處于微波輻射影響下的材料延遲時(shí)間為0.1秒。
流出腔室5的材料接著被送入次級(jí)研磨機(jī)7中，材料在其中粉碎，并在研磨后傳遞通過(guò)料倉(cāng)3以進(jìn)一步處理或單獨(dú)地傳遞至進(jìn)一步的處理。如果需要，可以在腔室5和次級(jí)研磨機(jī)7之間布置另一個(gè)分級(jí)裝置8，例如篩子，使得第二分級(jí)裝置4的溢流10返回腔室5的進(jìn)料流，以進(jìn)行一次新的根據(jù)本發(fā)明的微波輻射處理。
在圖2中，要處理的材料21被送入研磨機(jī)22中，從研磨機(jī)22出來(lái)的經(jīng)過(guò)粉碎的材料排入料倉(cāng)23。材料從料倉(cāng)23被傳遞至旋風(fēng)分離器24中進(jìn)行分級(jí)。作為旋風(fēng)分離器24底流25的顆粒流被進(jìn)一步傳遞至具有頻率為915MHz的微波源的腔室26中。該腔室26為管形，且腔室26的壁由可透過(guò)微波輻射的材料制成，從而微波透過(guò)腔室26的壁輻射。用微波輻射處理后的顆粒流27與未粉碎的材料21一起被送入相同的研磨機(jī)22中。從而初級(jí)材料21和由微波輻射過(guò)的材料27在同一初級(jí)研磨機(jī)22中進(jìn)行粉碎。
例子本發(fā)明的方法曾用在泥漿形式的硫化物礦石的實(shí)驗(yàn)工作中，其中使根據(jù)本發(fā)明在微波影響下進(jìn)行0.1秒時(shí)間材料預(yù)處理的硫化物礦石的總能量和未經(jīng)過(guò)此材料預(yù)處理的硫化物礦石的總能量保持相同。用于粉碎的總能量在兩種情況中均為44kWh/t。
作為實(shí)驗(yàn)工作的結(jié)果，當(dāng)比較相同破碎程度的實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的材料的能量密度是6×108W/m3，而未經(jīng)過(guò)預(yù)處理的材料的能量密度處于109至1014W/m3之間。從而使用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了粉碎能量密度降低了至少50％。
權(quán)利要求
1.用于在研磨機(jī)中粉碎材料的方法，其中，來(lái)自于研磨機(jī)的經(jīng)過(guò)研磨的材料根據(jù)粒度分級(jí)，其特征在于研磨的材料經(jīng)分級(jí)(4，24)后，對(duì)至少粒度大于期望預(yù)定粒度的那部分材料(9，25)在至少一個(gè)階段中進(jìn)行電磁能處理(5，26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)行電磁能處理(5，26)的材料為礦石或精礦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)行電磁能處理(5，26)的材料為含濕量達(dá)35％的礦漿。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于電磁能為微波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于電磁能的頻率為433MHz或896MHz或915MHz或2.5GHz。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于電磁能以單模態(tài)提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于電磁能以多模態(tài)提供。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于電磁能以脈沖模態(tài)提供。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于電磁能的作用時(shí)間處于0.01秒和1.0秒之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于電磁能的作用時(shí)間處于0.05秒和0.5秒之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在研磨機(jī)中粉碎材料的方法，其中來(lái)自于研磨機(jī)的經(jīng)過(guò)研磨的材料根據(jù)粒度分級(jí)。研磨的材料經(jīng)分級(jí)(4，24)后，對(duì)至少粒度大于期望預(yù)定粒度的那部分材料(9，25)在至少一個(gè)階段中進(jìn)行電磁能處理(5，26)。
文檔編號(hào)C22B1/00GK101035623SQ200580033883
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月4日
發(fā)明者S·欣德斯托姆 申請(qǐng)人:奧托昆普技術(shù)公開(kāi)有限公司