專利名稱：礦物的微波處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦物的微波處理。
本發(fā)明一般涉及使用脈沖的高能量微波能以使礦物發(fā)生物理和化學(xué)變化。
術(shù)語(yǔ)“微波能”在本發(fā)明中應(yīng)理解是指具有0.3-300GHz范圍內(nèi)頻率的電磁輻射。
術(shù)語(yǔ)“高能”在本發(fā)明中應(yīng)理解是指其值基本高于通常家用微波范圍，即大體上高于1kW的能量。
本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)通過(guò)使粒狀礦物的移動(dòng)床，優(yōu)選移動(dòng)混合床經(jīng)過(guò)高能微波的脈沖束的輻照區(qū)而實(shí)施礦物有用和有效的處理，以致使所有的礦物顆粒至少一次經(jīng)微波能輻照。尤其是，申請(qǐng)人已認(rèn)識(shí)到礦物顆粒的移動(dòng)床，優(yōu)選移動(dòng)混合床的使用，使其有可能完成所有顆粒的必要的輻照，并認(rèn)識(shí)到裝置的設(shè)計(jì)可比現(xiàn)有技術(shù)的提案簡(jiǎn)單得多，如自由落體顆粒以單一通道經(jīng)過(guò)輻照區(qū)經(jīng)微波能輻照。
根據(jù)本發(fā)明提供一種使用微波能處理礦物的方法，該法包括將礦物顆粒的移動(dòng)床于脈沖的高能量微波能下進(jìn)行輻照，致使至少大體上所有的顆粒都能接受至少一些微波能的輻照。
如上所述，在裝置內(nèi)使用顆粒的移動(dòng)床可以簡(jiǎn)化處理裝置的設(shè)計(jì)。
另外，移動(dòng)床的優(yōu)點(diǎn)在于它允許處理范圍寬得多的顆粒大小，包括較大的顆粒。尤其是，移動(dòng)床能克服在處理細(xì)小物質(zhì)如滑石或難以制備均勻尺寸的物質(zhì)以加入一個(gè)或多個(gè)微波輻照區(qū)時(shí)所遇到的難點(diǎn)。
優(yōu)選的是，移動(dòng)床是移動(dòng)混合床。
術(shù)語(yǔ)“移動(dòng)混合床”應(yīng)理解是指當(dāng)顆粒移動(dòng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)微波輻照區(qū)時(shí)混合顆粒的床，并由此當(dāng)顆粒移動(dòng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)區(qū)時(shí)相對(duì)于其它顆粒和微波能改變了顆粒的位置。
術(shù)語(yǔ)“大體所有的顆粒”應(yīng)理解指的是顆粒的80％重量。
優(yōu)選的是，所述方法包括將礦物顆粒的移動(dòng)床經(jīng)脈沖的高能量微波能輻照，以使至少85％的粒料，更好的是至少90％的顆粒在微波能下接受至少一些輻照。
優(yōu)選的是，微波能的能量至少為20kW。
更為優(yōu)選的是，微波能的能量至少為50kW。
優(yōu)選的是，微波能的脈沖的持續(xù)時(shí)間低于1秒鐘。
更為優(yōu)選的是，脈沖持續(xù)時(shí)間低于0.1秒鐘。
脈沖持續(xù)時(shí)間可低于0.01秒鐘。
使用脈沖的微波能使方法的能量要求減至最低值并且將礦物顆粒的熱循環(huán)增至最大值。
優(yōu)選的是，所述方法包括控制能量和/或微波能的脈沖的持續(xù)時(shí)間以便保證各個(gè)顆粒不過(guò)分的輻照，導(dǎo)致顆粒和/或裝置的不希望有的加熱。
不合乎要求的加熱可以包括，例如，不合乎要求的顆粒的燒結(jié)/熔化和/或裝置的熱損壞。
優(yōu)選的是，在微波能的連續(xù)脈沖之間的時(shí)間周期為10-20倍的脈沖時(shí)間周期。
如上所述，本發(fā)明不限制于操作細(xì)小的顆粒并且，通過(guò)實(shí)施例，可處理大部分粒度在5-15cm的范圍內(nèi)的顆粒。
按照本發(fā)明，提供一種使用微波能處理礦物的組件，其包括(a)脈沖的高能量微波能源；和(b)一種裝置，其用于移動(dòng)礦物顆粒的床，優(yōu)選混合床經(jīng)過(guò)微波源的一個(gè)或多個(gè)輻照區(qū)，以便在使用時(shí)，至少大體上所有的顆粒接受至少在微波能下的一些輻照。
移動(dòng)床裝置可以是任何合適類(lèi)型的裝置。
作為實(shí)施例，移動(dòng)床裝置可以是流化床裝置。
流化床裝置可以是循環(huán)的或非循環(huán)流化床裝置。
借助于另外的實(shí)施例，移動(dòng)床裝置可以是任意的裝置，它包括螺桿或其它合適的加料裝置，其以可控的向前移動(dòng)速度從入口向出口端移動(dòng)顆粒。
螺桿加料裝置的一個(gè)實(shí)施例，包括一端裝有入口而在另一端裝有出口的圓柱形殼體并且螺桿加料裝置位于殼體中以圍繞螺桿軸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，以輸送顆粒經(jīng)殼體從入口至出口。
優(yōu)選至少殼體的一部分是由微波能可透過(guò)的物質(zhì)制成的。
另外優(yōu)選的是位于殼體中的螺桿加料器部分是由微波能可穿透的物質(zhì)制成。
螺桿加料器裝置使其有可能有效地控制礦物在微波能下的輻照，更特殊的是，保證礦物均勻的處理。
控制可通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿加料器的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)速度，脈沖微波能的能量，脈沖的持續(xù)時(shí)間，脈沖之間的時(shí)間周期，以及殼體中礦物的裝填密度而進(jìn)行實(shí)施。
移動(dòng)床裝置可以是使脈沖高能量微波能直接輻照顆粒的移動(dòng)床，但不包括殼體，如上述用于螺桿加料器裝置的圓柱形殼體。在這樣的情況下，優(yōu)選把移動(dòng)床裝置設(shè)計(jì)成可避免灰塵回流進(jìn)入微波源。
移動(dòng)床裝置可以是垂直的，水平的或當(dāng)對(duì)使用下降速度以控制輻照無(wú)特殊需要時(shí)的成一定角度的，如公開(kāi)于加拿大專利申請(qǐng)2227383的以GoldenWave Resources Inc的名義的現(xiàn)有技術(shù)裝置中的情況。
按照本發(fā)明脈沖高能量微波能的處理方法適合用于范圍很寬的用途中，其中理想的是改善和/或簡(jiǎn)化礦物的后續(xù)處理。
后續(xù)的處理包括，作為實(shí)施例，從礦物回收有價(jià)值的組分。
因此，本發(fā)明提供一種由礦物回收有價(jià)值的組分，如金屬的方法，該方法包括的步驟有(a)按照上述處理方法處理礦物和產(chǎn)生處理的礦物；和(b)加工處理的礦物和從處理礦物中回收一種或多種有價(jià)值的組分。
按照本發(fā)明的一個(gè)，但不是唯一的實(shí)施例，使用其能改善和/或簡(jiǎn)化后續(xù)的處理礦物的脈沖高能量微波能方法，能引起礦物中物理和化學(xué)性能變化，導(dǎo)致至少部分礦物轉(zhuǎn)化成氣相并且其后釋放礦物中的氣相。
上述實(shí)施例包括使用脈沖高能量微波能以引起物理和化學(xué)變化，尤其是使礦物中的化學(xué)結(jié)合的水轉(zhuǎn)化成水蒸氣，以及其后釋放礦物中的水蒸氣。
鋁土礦是一種，然而不是唯一的礦物，本實(shí)施例是值得注意的。
本實(shí)施例還涉及其它礦物，例如，鐵礦石，特別是含針鐵礦的礦石，以及含鎳的紅土礦。
使用能減少和/或簡(jiǎn)化后續(xù)的礦物處置的本發(fā)明的脈沖高能量微波能方法的其它實(shí)施例包括(a)礦石如滑石中的黃鐵礦的反應(yīng)以改變成為磁黃鐵礦，之后當(dāng)其磁性較黃鐵礦和其它存在的礦物高得多時(shí)可使用磁性分離法選擇性除去磁黃鐵礦；(b)硫化物如黃銅礦的反應(yīng)以稍稍改變其化學(xué)性能，致使在浮選處理中通過(guò)化學(xué)品附著改進(jìn)其后來(lái)的分離；(c)硫化物如黃銅礦的反應(yīng)以改變其化學(xué)性能足以使其在浸出的反應(yīng)性更強(qiáng)，但沒(méi)有引起在工藝過(guò)程中必須俘獲和處理的含硫氣體如二氧化硫或硫化氫顯著的產(chǎn)生；(d)礦物如滑石或鋁土礦中的含碳雜質(zhì)的反應(yīng)以將其從礦物中除去，并且因此避免了有害的影響，如污染拜耳工廠的工藝液流和/或損害產(chǎn)品的性能如滑石產(chǎn)品的白度。
(e)蛭石的剝落；和(f)引起礦石選擇性的破裂，以進(jìn)一步有助于處置，如以申請(qǐng)人名義的國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/AU2003/000681所述的和要求保護(hù)的，該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容作為交叉文獻(xiàn)引入。
上述實(shí)施例(f)包括在礦石中導(dǎo)致物理變化，以使礦石通過(guò)微波脈沖引起不均勻的加熱而產(chǎn)生裂紋，致使后來(lái)的處置得到增加。
上述實(shí)施例(f)還包括引起開(kāi)裂，其足以引起許多的顆粒裂成碎片，由于它們的尺寸不同可使已破裂的碎片與不受微波影響的那些進(jìn)行分離。
上述實(shí)施例(f)還包括引起在礦石內(nèi)選擇性發(fā)生開(kāi)裂，使有價(jià)值的礦物暴露于裂片的表層上，因此在操作如浸出中和/或通過(guò)浮選進(jìn)一步開(kāi)裂之后更易于獲取。
另外，雖然不是唯一的按本發(fā)明礦物的后續(xù)處理的其它實(shí)施例，其包括測(cè)量在微波能下輻照選擇性加熱的礦物中的物質(zhì)量。
因此，本發(fā)明提供一種測(cè)量礦物中熱敏物質(zhì)量的方法，該法包括的步驟有(a)按照上述處理方法處理礦物；和(b)測(cè)量通過(guò)微波能輻照選擇性加熱的礦物中的物質(zhì)量。
另外，雖然不是唯一的按本發(fā)明礦物的后續(xù)處理的其它實(shí)施例，其包括基于選擇性加熱分離礦物中的物質(zhì)。
因此，本發(fā)明提供一種分離礦物中的熱敏物質(zhì)的方法，該方法包括的步驟有(a)按上述處理方法處理礦物以及選擇性加熱礦物中的物質(zhì)；和
(b)敏感加熱物質(zhì)和從礦物中選擇性分離物質(zhì)。
通過(guò)參考工藝流程附圖
的實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，該圖舉例說(shuō)明在處理礦石的方法中鋁土礦的處理，以促進(jìn)或簡(jiǎn)化從礦石中回收氧化鋁。
鋁土礦是用于氧化鋁生產(chǎn)中的含鋁礦石的重要來(lái)源。鋁土礦含有水合形式的鋁氧化物(氧化鋁)，它以若干不同的結(jié)構(gòu)形式存在。工業(yè)上最有用的鋁土礦的礦床包括三水鋁礦(氧化鋁三水合物)和/或勃姆石(氧化鋁一水合物)和/或水鋁石。鋁土礦具有大量的化學(xué)結(jié)合的水。典型的是，三水鋁礦具有35重量％的水，勃姆石具有15重量％的水，而水鋁石具有15重量％的水。
當(dāng)從鋁土礦中部分回收氧化鋁時(shí)，除去鋁土礦中的水是必須的。
按照本發(fā)明借助于使用高能量脈沖的微波能除去部分水，還可協(xié)助改進(jìn)在后面步驟中的溶解性能并且允許在低溫下溶解，例如業(yè)已發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)爐內(nèi)產(chǎn)生快速煅燒的情況。
參考流程圖，把鋁土礦供入初級(jí)破碎機(jī)，并破碎至顆粒，其大小通常低于5mm。
之后，把破碎的鋁土礦的顆粒供入微波處理組件。該組件包括高能量微波源和一種用于移動(dòng)破碎的鋁土礦顆粒的移動(dòng)混合床通過(guò)微波輻照區(qū)的設(shè)備。
微波源產(chǎn)生高能量微波的脈沖，通常，對(duì)低于0.01秒的脈沖長(zhǎng)度至少為20kW并在連續(xù)脈沖之間的時(shí)間周期為10-20倍的脈沖持續(xù)時(shí)間。
移動(dòng)混合床裝置是螺桿加料型的裝置，其包括一端裝有入口而另一端裝有出口的水平或稍微傾斜的圓柱狀殼體，以及位于殼體中并安排成圍繞螺桿軸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的螺桿加料裝置，以輸送顆粒經(jīng)殼體從入口到出口。
螺桿加料裝置和微波源彼此相對(duì)放置，以使來(lái)自微波源的微波束與圓柱狀殼體的區(qū)段相接觸并且使破碎的鋁土礦顆粒在輻照區(qū)內(nèi)進(jìn)行微波能輻照。該殼體的這一區(qū)是由能使微波能透過(guò)的物質(zhì)形成。另外，位于殼體中的螺桿加料器區(qū)段是由能透過(guò)微波能的材料制成。
使用時(shí)，螺桿的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)可使破碎的鋁土礦顆粒以可控的移動(dòng)向前途經(jīng)從殼體的入口端移動(dòng)到出口端，如此進(jìn)行，使所述顆粒移動(dòng)通過(guò)脈沖高能量微波的輻照區(qū)。旋轉(zhuǎn)移動(dòng)可引起顆粒取向相對(duì)于微波束進(jìn)行改變并促進(jìn)顆粒在殼體內(nèi)混合，結(jié)果有可能使微波下輻照的顆粒具有不同的取向，并且提高了所有顆粒在微波下輻照的機(jī)會(huì)。在全部期間內(nèi)，螺桿加料器裝置使其有可能有效地控制破碎鋁土礦顆粒的微波能輻照，更具體的說(shuō)，確保顆粒的均勻處理。
另外，使用高能量脈沖的微波能可將可能有害的破碎鋁土礦顆粒的過(guò)分加熱的危險(xiǎn)減少至最低程度。
破碎鋁土礦顆粒處理的控制可通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿加料器的一個(gè)或多個(gè)的旋轉(zhuǎn)速度，脈沖微波能的能量，脈沖的持續(xù)時(shí)間，脈沖間的時(shí)間周期，以及殼體內(nèi)礦石的裝填密度而易于完成。
處理過(guò)的破碎鋁土礦顆粒從殼體的出口端排出，轉(zhuǎn)送至按需要進(jìn)一步加工處理的下游操作。
如上所述本發(fā)明可以制成許多的改進(jìn)方案。
關(guān)于工藝流程圖所述的微波處理裝置包括微波源的單一組件和螺桿加料裝置。本發(fā)明沒(méi)有如此限定并且擴(kuò)大至布置，其中具有一系列的組件并且來(lái)自各個(gè)上游組件的處理物質(zhì)依次轉(zhuǎn)送至下游的組件。在這樣的布置下，情況可以是各組件以較小比例的礦物顆粒輻照于微波能下，并且全部結(jié)果是大體全部顆粒都經(jīng)微波能輻照。
權(quán)利要求
1.一種使用微波能處理礦物的方法，該法包括將礦物顆粒的移動(dòng)床在脈沖的高能量微波能下進(jìn)行輻照，致使至少大體上所有的顆粒接受至少一些微波能的輻照。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中移動(dòng)床是移動(dòng)混合床。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中微波能的能量至少為20kW。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其中微波能的能量至少為50kW。
5.按前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中微波能脈沖的持續(xù)時(shí)間低于1秒。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其中脈沖的持續(xù)時(shí)間低于0.1秒。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其中脈沖的持續(xù)時(shí)間低于0.001秒。
8.按前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，包括控制微波能的脈沖的能量和/或持續(xù)時(shí)間以保證各個(gè)顆粒不過(guò)分輻照導(dǎo)致顆粒和/或裝置的不希望有的加熱。
9.按前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中微波能的連續(xù)脈沖之間的時(shí)間周期為脈沖時(shí)間周期的10-20倍。
10.使用微波能處理礦物的組件，包括(a)脈沖高能量微波能的源；和(b)一種裝置，其用于移動(dòng)礦物顆粒的床，優(yōu)選混合床通過(guò)微波源的一個(gè)或多個(gè)輻照區(qū)，致使使用時(shí)至少大體上所有顆粒在微波能下接受至少一些輻照。
11.按權(quán)利要求10所述的組件，其中移動(dòng)床裝置是流化床裝置。
12.按權(quán)利要求11所述的組件，其中流動(dòng)床裝置是循環(huán)的或非循環(huán)的流化床。
13.按權(quán)利要求10所述的組件，其中移動(dòng)床裝置是包括螺桿或其它合適的加料配置，其以可控的向前移動(dòng)的速度把顆粒從入口移動(dòng)到出口的裝置。
14.按權(quán)利要求13所述的組件，其中螺桿加料裝置包括一端有入口而另一端有出口的圓柱狀的殼體，和位于殼體內(nèi)用于圍繞螺桿軸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的螺桿加料器，螺桿加料器輸送顆粒經(jīng)殼體從入口至出口。
15.按權(quán)利要求14所述的組件，其中殼體的至少一個(gè)區(qū)段是由微波能可透過(guò)的物質(zhì)制成的。
16.按權(quán)利要求15所述的組件，其中位于殼體的螺桿加料器的區(qū)段是由微波能可穿透的物質(zhì)制成的。
17.由礦物回收有價(jià)值組分，如金屬的方法，該法包括的步驟有(a)按權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的方法處理礦物以及產(chǎn)生處理過(guò)的礦物；和(b)加工處理過(guò)的礦物并從處理過(guò)的礦物回收一種或多種有價(jià)值的組分。
18.按權(quán)利要求17所述的方法，當(dāng)用于引起礦物物理和/或化學(xué)變化時(shí)，導(dǎo)致至少部分礦物轉(zhuǎn)化成氣相，且隨后氣相從礦物中釋放。
19.按權(quán)利要求18所述的方法，用于引起礦物物理和化學(xué)變化，礦物中的化學(xué)結(jié)合水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，并隨后水蒸氣從礦物中釋放。
20.按權(quán)利要求17所述的方法，當(dāng)用于下列實(shí)施例中的任一例時(shí)(a)使礦物如滑石中的黃鐵礦反應(yīng)以變成磁黃鐵礦，當(dāng)磁黃鐵礦的磁性比黃鐵礦和其它存在的礦物大得多時(shí)使用磁分離可選擇性除去；(b)使硫化物如黃銅礦反應(yīng)以稍微改變其化學(xué)性能，以在浮選操作中通過(guò)化學(xué)品附著而改進(jìn)其后續(xù)的分離；(c)使硫化物如黃銅礦反應(yīng)以改變其化學(xué)的性能足以使其在浸出時(shí)的反應(yīng)性更強(qiáng)，但不會(huì)引起含硫氣體如二氧化硫或硫化氫大量產(chǎn)生，這些氣體在工藝過(guò)程中必須俘獲和處理；(d)使礦石如滑石或鋁土礦中的含碳雜質(zhì)反應(yīng)以使其從礦物中除去，避免有害的影響，如污染拜耳工廠的工藝液流和/或損壞產(chǎn)品的性能如滑石產(chǎn)品的白度；(e)蛭石剝落；和(f)引起礦石選擇性的開(kāi)裂。
21.測(cè)量礦物中熱敏物質(zhì)量的方法，該法包括的步驟有(a)按權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述方法的處理礦物；和(b)測(cè)量通過(guò)微波能輻照選擇性加熱的礦物中的物質(zhì)的量。
22.分離礦物中的熱敏物質(zhì)的方法，該法包括的步驟有(a)按權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述方法處理礦物并選擇性地加熱礦物中的物質(zhì)；和(b)敏感加熱物質(zhì)并選擇性地由礦物中分離物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)使用微波能處理礦物的方法和組件。該方法包括于脈沖的高能微波能下輻照礦物顆粒的移動(dòng)床，優(yōu)選混合移動(dòng)床，以便至少大體上所有的顆粒都在微波能下接受至少一些輻照。
文檔編號(hào)C22B1/00GK101068939SQ200580041175
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
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