СОРТИРОВКА ДОБЫТОЙ ПОРОДЫ
SORTING OF ROCK IN STOCK

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для сортировки добытой породы перед последующей обработкой с целью извлечения из этой добытой породы ценных материалов, таких как ценные металлы.
Настоящее изобретение также относится к способу и устройству для извлечения из добытой породы ценных материалов, таких как ценные металлы.
Добытая порода может представлять собой любую добытую породу, которая содержит ценные материалы, такие как ценные металлы.
Обычно, добытая порода содержит добываемые руды, в состав которых входят минералы, содержащие ценные металлы, такие как медь и никель, в форме сульфидов и/или оксидов.
Настоящее изобретение основано на понимании того, что сочетание селективного измельчения добытой породы (например, при помощи СВЧ-излучения и/или мельничных валков высокого давления), последующей сортировки по размерам и, затем сортировки частиц грубой фракции прошедшего сортировку материала на основе дифференциального нагревания и термического формирования изображений является эффективным сочетанием стадий с целью отделения частиц, содержащих ценный материал, от относительно непродуктивных в сравнении с ценным материалом частиц.
Настоящее изобретение касается, в частности, отбраковки из добытой породы низкосортного материала, который в большей степени присутствует в грубой фракции, нежели в мелких, перед тем, как она поступит на стадию или стадии дальнейшей более дорогостоящей обработки, такие как стадии тонкого измельчения, флотации, выщелачивания или плавления. В результате отбраковки из добытой породы низкосортного материала уменьшается количество подлежащей обработке добытой породы, а следовательно, стоимость дальнейшей обработки на существующих установках. Поэтому отбраковка из добытой породы низкосортного материала открывает возможности снижения стоимости переработки на единицу извлеченного ценного материала и высвобождения мощностей для обработки на этих установках большего количества добытой породы. В некоторых случаях настоящее изобретение также может быть использовано для получения продукта, предназначенного непосредственно для продажи, а не дальнейшей обработки, что представляет собой значительное преимущество.
В настоящее время добытую породу подвергают рудоразборке. Однако современные способы сортировки сопряжены с трудностью обнаружения в добытой породе ценного материала. Сочетание рудоразборки с селективным измельчением добытой породы имеет преимущества, поскольку позволяет идентифицировать содержащийся в добытой породе низкосортный или непродуктивный материал и отделить по меньшей мере часть низкосортного или непродуктивного материала при помощи простого сортирующего устройства, такого как грохот и т.п. Следовательно, более сложные сортирующие устройства, такие как устройства, в которых для удаления отдельных частиц используется воздух, нужны только для обработки более мелких фракций добытой породы.
В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается способ сортировки добытой породы, такой как добытая руда, для последующей обработки с целью извлечения из добытой породы ценных материалов, таких как ценные металлы, включающий следующие стадии:
(а) измельчение частиц добытой породы и сортировка частиц по размеру по меньшей мере на грубую фракцию и мелкую фракцию;
(b) воздействие на грубую фракцию частиц, полученную на стадии (а), некоторого нагрева с последующим анализом посредством термического формирования изображений и идентификацией частиц, содержащих ценный материал;
(с) разделение грубой фракции на (i) частицы, содержащие, по результатам анализа посредством термического формирования изображений, ценный материал, и (ii) частицы, относительно непродуктивные с точки зрения содержания ценного материала.
Количество грубой фракции, обрабатываемой на стадии (b), и доля этой грубой фракции, отделяемая для дальнейшего, ниже по ходу технологического потока, извлечения ценного материала и для утилизации в качестве отходов, в любом случае зависят от типа добываемой руды, целевого ценного материала, имеющихся вариантов способа извлечения ниже по ходу технологического потока и стоимости этих вариантов. Обычно, количество материала, идентифицируемого как побочный продукт, представляющий собой отходы, не подлежащие обработке в ходе следующих ниже по ходу технологического потока стадий извлечения, составляет по меньшей мере 10%, более предпочтительно, 20% добытой породы. Возможность не обрабатывать это количество породы ниже по ходу технологического потока является существенным преимуществом.
Обычно, мелкую фракцию частиц, полученную на стадии (а), подвергают дополнительной обработке с целью извлечения из мелких частиц ценного материала.
Термины «грубый» и «мелкий» используются в настоящем документе как относительные понятия, означающие, что в одной фракции размер частиц больше, чем в другой. Реальный размер частиц, рассматриваемых как «грубые» или «мелкие», зависит от конкретной ситуации, то есть типа добытой породы, к которой применяют эти термины.
Обычно, содержащие ценный материал частицы, полученные на стадии (с), подвергают дополнительной обработке с целью извлечения из этих частиц ценного материала.
Обычно, оставшиеся после стадии (с) частицы представляют собой побочный продукт, идущий в отходы.
Настоящий способ может включать стадию дополнительного измельчения содержащих ценный материал частиц, полученных на стадии (с).
Обычно, мелкую фракцию, полученную в результате стадии дополнительного измельчения, описанной в предыдущем абзаце, подвергают дополнительной обработке с целью извлечения из этих мелких частиц ценного материала. Обычно, грубая фракция, полученная в результате стадии дополнительного измельчения, описанной в предыдущем абзаце, представляет собой побочный продукт, идущий в отходы.
Способ может включать стадии, на которых мелкую фракцию частиц, полученную на стадии (а), подвергают анализу посредством термического формирования изображений и идентификации частиц, содержащих ценный материал, и разделения мелкой фракции на (i) частицы, содержащие, по результатам анализа посредством термического формирования изображений, ценный материал, и (ii) частицы, относительно непродуктивные с точки зрения содержания ценного материала.
Обычно, содержащие ценный материал частицы подвергают дополнительной обработке с целью извлечения из этих частиц ценного материала.
Обычно, оставшиеся частицы представляют собой побочный продукт, идущий в отходы.
Дальнейшая обработка содержащих ценный материал частиц может осуществляться на любой соответствующей стадии или стадиях, включая, например, кучное выщелачивание, автоклавное окислительное выщелачивание и плавку.
Основой анализа посредством термического формирования изображений является, предпочтительно, то, что частицы, содержащие больше ценного материала, иначе реагируют на по меньшей мере один способ нагрева, чем более непродуктивные частицы, в такой степени, что это различие может быть обнаружено, например, при помощи одной из общедоступных систем термического формирования изображений, базирующихся на инфракрасных датчиках. Такие системы термического формирования изображений широко применяются в таких областях, как наблюдение за температурой тела с целью выявления возможной атипичной пневмонии, проверка электрических контактов, например, на подстанциях, контроль состояния резервуаров и трубопроводов, и в настоящее время обладают точностью, достаточной для обнаружения небольшого (то есть <2°С) перепада температур.
Предпочтительная стадия (b) включает нагрев частиц грубой фракции путем воздействия на эти частицы СВЧ-излучением, в особенности тогда, когда ценный материал и другие материалы в составе добытой породы обладают разной восприимчивостью энергии СВЧ-излучения и, следовательно, по-разному нагреваются. Чаще всего ценные материалы намного более восприимчивы, чем другие присутствующие в породе материалы, поэтому частицы с более высоким содержанием таких ценных материалов становятся горячее более непродуктивных частиц. В любой конкретной ситуации выбор длины волны или других параметров СВЧ-излучения осуществляют так, чтобы усилить отличие термических характеристик ценных материалов от других материалов. Различное водосодержание и, следовательно, разная степень нагрева ценных материалов и других материалов добытой породы представляет собой иную возможную основу для выбора параметров СВЧ-излучения. Кроме того, количество и/или распределение чувствительных к СВЧ-излучению материалов, таких как сульфиды, в добытой породе - это еще одна возможная основа для такого выбора.
Стадия (а) может представлять собой любой соответствующий вариант или сочетание вариантов измельчения добытой породы с получением грубой фракции и мелкой фракции.
Одним из примеров подходящего варианта осуществления стадии (а) является использование мельничных валков высокого давления.
Стадия (а), предпочтительно, включает использование СВЧ-излучения для измельчения частиц добытой породы с получением грубой фракции и мелкой фракции.
Под термином «СВЧ-излучение» в настоящем документе понимается электромагнитное излучение с частотой в диапазоне 0,3-300 ГГц.
Стадия (а), предпочтительно, включает использование импульсного СВЧ-излучения для измельчения частиц добытой породы.
Более предпочтительно, стадия (а) включает использование для измельчения частиц добытой породы импульсного СВЧ-излучения высокой энергии.
Под термином «высокая энергия» в настоящем документе понимаются величины, существенно превышающие обычные для бытовых приборов СВЧ, то есть существенно превышающие 1 кВт.
Энергия СВЧ-излучения, предпочтительно, составляет по меньшей мере 20 кВт.
Более предпочтительно, энергия СВЧ-излучения составляет по меньшей мере 50 кВт.
Более предпочтительно, стадия (а) включает использование импульсного СВЧ-излучения высокой энергии для измельчения частиц добытой породы и нагрева частиц в по меньшей мере грубой фракции до температуры, пригодной для осуществления на стадии (b) анализа посредством термического формирования изображений.
Использование СВЧ-излучения на стадии (а) может соответствовать описанному в международных публикациях WO 03/102250 и WO 06/034553, принадлежащих заявителю, при этом раскрытие в данных международных публикациях включается в настоящий документ путем ссылки.
Использование импульсного СВЧ-излучения сводит к минимуму энергоемкость настоящего способа и максимально увеличивает циклическое температурное воздействие на частицы руды.
Импульсное СВЧ-излучение, предпочтительно, включает кратковременные импульсы.
Термин «кратковременные импульсы», используемый в настоящем документе, означает, что длительность каждого импульса составляет менее 1 секунды.
Предпочтительно, длительность импульса составляет менее 0,1 секунды.
Длительность импульса может быть менее 0,01 секунды.
Более предпочтительно, длительность импульса составляет менее 0,001 секунды.
Отрезок времени между импульсами СВЧ-излучения может быть установлен по необходимости в зависимости от ряда факторов.
Отрезок времени между импульсами, предпочтительно, составляет 10-20 величин длительности импульса.
Частицы могут подвергаться воздействию одного или более импульсов СВЧ-излучения до достижения нужного уровня микрорастрескивания на стадии (а) и нагревания на стадии (b). Этого можно добиться в отдельном устройстве, испускающем импульсное СВЧ-излучение. Это может быть также достигнуто в устройстве, имеющем множество точек воздействия излучением, расположенных с определенными интервалами вдоль направления движения добытой породы, при этом в каждой точке осуществляется воздействие СВЧ-излучением с индивидуальными характеристиками, импульсного или непрерывного. В некоторых случаях частицы могут быть подвергнуты воздействию СВЧ-излучения с характеристиками, подобранными с точки зрения нагрева частиц, и отдельно - воздействию СВЧ-излучения с характеристиками, подобранными для достижения измельчения частиц. Например, энергия СВЧ-излучения для нагрева частиц может быть меньше, с импульсным или непрерывным режимом, в отличие от случая, когда нужно добиться разрушения частиц.
Длина волны СВЧ-излучения и время воздействия могут быть подобраны в зависимости от релевантных факторов.
К релевантным факторам можно отнести тип руды, размер частиц, распределение частиц по размерам и требования, налагаемые последующей обработкой руды.
Настоящий способ включает любые соответствующие стадии воздействия на добытую руду СВЧ-излучением.
Один из пригодных вариантов включает организацию свободного падения добытой руды с транспортного лотка мимо генератора СВЧ-излучения, как описано в международной публикации WO 03/102250.
Вариант со свободным падением является одним из предпочтительных в горнодобывающей промышленности из-за часто свойственных горнодобыче проблем, связанных с погрузкой-разгрузкой материалов.
Поскольку степень нагрева невелика, возможен другой вариант, заключающийся в пропускании руды сквозь СВЧ резонатор в виде движущегося слоя, предпочтительно, смешанного движущегося слоя, где генератор СВЧ-излучения размещен так, чтобы руда подвергалась воздействию СВЧ-излучения, как описано в международной публикации WO 06/034553.
Термин «смешанный движущийся слой» означает такой слой, в котором частиц руды по мере их перемещения через зону или зоны воздействия СВЧ-излучения перемешиваются, тем самым, изменятся положение частиц относительно друг друга и относительно падающего СВЧ-излучения, когда частицы движутся через эту зону или зоны.
Настоящий способ, предпочтительно, включает стадию дробления добытой породы до удобного распределения частиц по размерам, осуществляемую перед стадией (а).
Обычно, удобное распределение частиц по размерам - это такое распределение, при котором больший размер частиц составляет менее 100 мм.
Добытая порода, предпочтительно, имеет форму руды, в которой ценный материал присутствует в форме металла, имеющего форму сульфида.
Для заявителя представляют интерес, в частности, медьсодержащие руды, в которых медь присутствует в форме сульфида.
Для заявителя также представляют интерес никельсодержащие руды, в которых никель присутствует в форме сульфида.
Для заявителя также представляют интерес урансодержащие руды.
Для заявителя также представляют интерес руды, содержащие минералы железа, в которых содержание минералов железа непропорционально больше содержания нежелательных примесей.
Для заявителя также представляют интерес алмазосодержащие руды, где руда представляет собой смесь алмазосодержащих минералов и не содержащих алмазов минералов, таких как кварц.
Основной размер частиц добытой породы до воздействия СВЧ-излучением на стадии (а) составляет, предпочтительно, 15 см или менее.
В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается способ извлечения ценного материала, такого как ценные металлы, из добытой породы, такой как добытая руда, включающий сортировку добытой породы в соответствии с описанным выше способом, последующую обработку мелкой фракции, полученной на стадии (а), и/или других частиц, содержащих ценный материал, и извлечение ценного материала.
Далее настоящее изобретение описано на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи, где
фиг.1 представляет собой технологическую схему одного из вариантов осуществления способа сортировки, соответствующего настоящему изобретению;
фиг.2 представляет собой технологическую схему другого варианта осуществления способа сортировки, соответствующего настоящему изобретению;
фиг.3 представляет собой технологическую схему еще одного, хотя и не единственного из иных возможных, варианта осуществления способа сортировки, соответствующего настоящему изобретению.
Технологическая схема, представленная на фиг.1, описывается в контексте способа извлечения ценного компонента в форме меди из медьсодержащих руд. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается такими рудами и извлечением меди в качестве ценного материала.
Как показано на технологической схеме, представленной на фиг.1, исходный материал в форме частиц руды, уже раздробленных в дробилке первичного дробления до размера частиц 10-15 см, обычно, менее 10 см, подвергают селективному измельчению путем обработки импульсным СВЧ-излучением высокой энергии.
А именно, раздробленную руду подают посредством конвейера (не показан, или другого подходящего подающего средства) в устройство обработки СВЧ-излучением (не показано), где она свободно падает мимо генератора СВЧ-излучения (не показан), облучающего частицы руды импульсным СВЧ-излучением высокой энергии.
В альтернативном варианте осуществления изобретения, хотя и не единственном из других возможных вариантов осуществления, раздробленную руду подают в устройство (не показано) для перемещения смешанного движущегося слоя раздробленной руды мимо зоны воздействия СВЧ-излучения, испускаемого генератором СВЧ-излучения (не показан). Например, устройство со смешанным движущимся слоем может представлять собой устройство со шнековым транспортером.
СВЧ-излучение вызывает местный нагрев восприимчивых компонентов руды, обычно представляющих собой медьсодержащие минералы, из-за различного теплового расширения составляющих руды в частицах руды, особенно в частицах, содержащих восприимчивые компоненты, образуются области высокого напряжения/деформации и, в результате, микротрещины. Появление микротрещин неизбежно приводит к раскалыванию частиц на более мелкие.
Существенно, что более мелкие частицы, как правило, содержат больше медьсодержащих минералов.
Условия эксплуатации, такие как уровень энергии, длительность импульса и длина участка, на котором осуществляется воздействие, подбирают так, чтобы обеспечить такой местный нагрев, которого достаточно для управляемого измельчения частиц руды без существенного изменения общего состава. Степень измельчения определяется, главным образом, дальнейшей обработкой материала, однако обычно, при исходном размере частиц 10-15 см, большая часть частиц на выходе имеет размер 1-15 см, где существенную часть составляют частицы крупнее 5 см.
Получающийся в результате поток прошедших обработку СВЧ-излучением частиц в соответствии с размером частиц разделяют на грубую фракцию и мелкую фракцию.
Мелкую фракцию, которая, как правило, по описанной выше причине, содержит больше халькопирита или халькоцита, чем грубая фракция, подают в концентратор, а затем подвергают обработке с целью извлечения из частиц меди или другому пригодному варианту обработки для извлечения меди.
Грубую фракцию подвергают анализу посредством термического формирования изображений с целью выявления частиц, включающих медьсодержащие минералы.
Основой анализа посредством термического формирования изображений, насколько это затрагивается настоящим изобретением, является то, что частицы, содержащие больше ценного материала, становятся горячее, чем более непродуктивные частицы.
Полезно так подбирать условия обработки выше по ходу технологического потока, чтобы частицы удерживали достаточно тепла для проведения анализа посредством термического формирования изображений без необходимости дополнительного нагрева. Если дополнительный нагрев нужен, он может быть осуществлен любым подходящим образом.
После идентификации при помощи анализа посредством термического формирования изображений, более горячие частицы отделяют от более холодных частиц и подают в концентратор, упомянутый выше, и на дальнейшую обработку с целью извлечения из этих частиц меди.
Более холодные частицы рассматривают как побочный продукт, который ликвидируют надлежащим образом как отходы.
В общих чертах, основными аспектами описанного выше способа сортировки согласно фиг.1 являются:
(а) избирательное измельчение исходного материала СВЧ-излучением, при этом породы, включающие восприимчивые к излучению минералы, более подвержены разрушению в силу дифференциального нагревания - это справедливо для медных сульфидных руд (и никелевых сульфидных руд, и алмазосодержащих руд); и такие породы, включающие восприимчивые к излучению минералы, обычно, представляют собой более высокосортный материал, следовательно, более ценный компонент;
(b) сортировка измельченного материала по размерам частиц на грубую фракцию и мелкую фракцию дает возможность избавиться от части грубой фракции, при этом более мелкую фракцию, как правило, более богатую ценным компонентом, направляют на дальнейшую обработку ценного компонента;
(с) после обработки СВЧ-излучением более ценные частицы, входящие в грубую фракцию, могут быть далее отсортированы физическими методами - их ценность может быть «измерена» при помощи термического формирования изображений, так как частицы с более высоким содержанием ценного компонента, такого как медь, становятся горячее, чем непродуктивные частицы (по отношению к ценному материалу), что дает возможность разделения грубой фракции на более ценную фракцию и менее ценную фракцию;
(d) настоящий способ особенно подходит для обработки руд с гетерогенным распределением ценного материала, таких как сульфиды жильного типа, обычно, медный порфир и сульфиды никеля.
Технологическая схема на фиг.2 представляет собой расширенную схему фиг.1.
Более конкретно, мелкую фракцию со стадии обработки СВЧ-излучением подвергают анализу посредством термического формирования изображений так же, как и грубую фракцию.
Более горячие частицы, идентифицированные при помощи анализа посредством термического формирования изображений, отделяют от более холодных частиц и подают в концентратор, упомянутый выше, и подвергают дальнейшей обработке с целью извлечения из этих частиц меди.
Технологическая схема на фиг.3 представляет собой расширенную схему фиг.2.
Конкретнее, более горячие частицы грубой фракции подвергают дополнительной обработке СВЧ-излучением, после чего обработанные частицы разделяют на мелкую фракцию и грубую фракцию.
Мелкую фракцию подают в концентратор, упомянутый выше, и частицы этой фракции далее подвергают обработке с целью извлечения из них меди.
Грубую фракцию рассматривают как побочный продукт, который ликвидируют надлежащим образом как отходы.
В варианты осуществления настоящего изобретения, описанные выше, могут быть внесены многочисленные модификации, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.
Например, настоящее изобретение не ограничивается использованием для селективного измельчения добытой породы СВЧ-излучения. Другой вариант - это мельничные валки высокого давления.
Кроме того, настоящее изобретение распространяется на варианты способа, в которых, например, мельничные валки высокого давления используют для первоначального измельчения добытой породы, а СВЧ-излучение используют для последующего измельчения грубой фракции, полученной на первой стадии.
Конкретным примером является альтернативная технологическая схема (не показана), где измельчение осуществляют при помощи механического дробления, например, мельничными валками высокого давления, затем частицы подвергают воздействию СВЧ-излучения, главным образом, для осуществления дифференциального нагревания с тем, чтобы можно было отличить частицы с более высоким содержанием меди (например) от более непродуктивных частиц, и это отличие используют как основание для разделения.
В этой альтернативной технологической схеме облучение СВЧ-излучением может проводиться совершенно отдельно от дробления, при этом может быть использовано излучение меньшей энергии и/или меньшей длительности воздействия по сравнению с импульсами высокой энергии, необходимыми для измельчения частиц.
Предпочтительным способом нагрева руды с целью обеспечения термического формирования изображений является использование СВЧ-излучения с его являющейся преимуществом способностью селективного нагрева определенных компонентов. Однако, настоящее изобретение не ограничивается использованием СВЧ-излучения; для создания перепада температур между различными минеральными компонентами могут быть применены другие средства.
Наиболее предпочтительным из таких других средств является использование различной реакции минералов на нагревание в силу разной теплопроводности, поэтому отдельные частицы в смеси разогреваются и остывают с разной скоростью, что является основой их выявления и разделения, и в силу того, что частицы с более высоким водосодержанием нагреваются в меньшей степени, чем другие из-за испарения воды, на которое затрачивается тепло, поэтому температура этих частиц остается более низкой, чем температура тех частиц, из которых не испаряется вода.
Если используются эти свойства, потенциально могут быть применены все обычные системы нагревания, такие как воздействие горячим газом, нагрев излучением источника тепла и/или в результате непосредственного контакта с горячей поверхностью.