用于使用電磁輻射處理采出物質(zhì)的設(shè)備和方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于使用電磁輻射處理采出物質(zhì)的設(shè)備和方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于使用電磁輻射處理采出物質(zhì)的設(shè)備和方法，并且具體地，但非排他地涉及用于使用微波輻射處理采出物質(zhì)的設(shè)備和方法。
[0002]術(shù)語(yǔ)“采出”物質(zhì)在此被理解成包括含金屬的物質(zhì)和不含金屬的物質(zhì)。含鐵礦石和含銅礦石是含金屬的物質(zhì)的實(shí)例。煤是一種不含金屬的物質(zhì)的一個(gè)實(shí)例。術(shù)語(yǔ)“采出”物質(zhì)在此還被理解成包括(a)原礦物質(zhì)和(b)在被采出之后且在分選之前已經(jīng)進(jìn)行至少初次破碎或類(lèi)似的大小減小的原礦物質(zhì)。此外，術(shù)語(yǔ)“采出”物質(zhì)包括處于料堆中的采出物質(zhì)。
[0003]本發(fā)明還涉及從采出物質(zhì)中回收有價(jià)值的物質(zhì)并且具體地，但非排他地涉及在高通量下處理采出物質(zhì)。
[0004]發(fā)明背景
[0005]最近已經(jīng)提出，使用高強(qiáng)度微波輻射來(lái)處理采出物質(zhì)以在采出物質(zhì)的碎片中引起裂縫形成。這些碎片可以包括脈石和有價(jià)值的物質(zhì)(如含銅礦物質(zhì)或含鐵礦物質(zhì))并且使這些碎片暴露于與該高強(qiáng)度微波輻射相關(guān)的高功率密度電場(chǎng)中引起對(duì)這些碎片的一些組分進(jìn)行優(yōu)先加熱和所產(chǎn)生的熱膨脹，這導(dǎo)致微裂縫和大裂縫形成。此類(lèi)裂縫改善了例如使這些碎片分裂開(kāi)所需要的能量并且改善了與浸出溶液的接觸(access)。這些裂縫的形成是與該高強(qiáng)度微波輻射施加過(guò)程中所產(chǎn)生的溫差的數(shù)值和產(chǎn)生速率直接相關(guān)。
[0006]發(fā)曰月概沐
[0007]在一個(gè)第一方面中，本發(fā)明提供了一種用于處理采出物質(zhì)的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0008]用于產(chǎn)生電磁輻射的一個(gè)源；
[0009]一個(gè)輻射入口 ；
[0010]一個(gè)輻射入口區(qū)，該輻射入口區(qū)是在該輻射入口處并且被安排用于使該采出物質(zhì)的碎片暴露于該產(chǎn)生的電磁福射中；
[0011]一個(gè)通道部分，該通道部分用于將該采出物質(zhì)的這些碎片導(dǎo)引到該輻射入口區(qū)上；以及
[0012]提供或包圍該通道的至少一個(gè)部分的一個(gè)反射結(jié)構(gòu)，該反射結(jié)構(gòu)被安排成在該采出物質(zhì)的這些碎片通過(guò)過(guò)程中減弱該電磁輻射從該輻射入口區(qū)向該通道中的穿透。
[0013]由于減少該電磁輻射從該輻射入口區(qū)傳播進(jìn)入該通道，本發(fā)明的實(shí)施例具有在該通道內(nèi)對(duì)該采出物質(zhì)進(jìn)行的加熱也減少的優(yōu)點(diǎn)，這促進(jìn)了使用該電磁輻射處理該采出物質(zhì)的這些碎片的有效性。
[0014]該反射結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，如一個(gè)內(nèi)襯，該內(nèi)導(dǎo)管具有由基本上透過(guò)該電磁輻射的一種材料形成的至少一個(gè)壁部分并且該內(nèi)導(dǎo)管被定位成提供該通道。
[0015]該輻射入口區(qū)可以包括一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管具有由基本上透過(guò)該電磁輻射的一種材料形成的至少一個(gè)壁部分并且被至少部分地定位在該輻射入口處。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第二方面，提供了一種用于處理采出物質(zhì)的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0017]用于產(chǎn)生電磁輻射的一個(gè)源；
[0018]一個(gè)輻射入口 ；
[0019]一個(gè)輻射入口區(qū)，該輻射入口區(qū)是在該輻射入口處并且被安排用于使該采出物質(zhì)的碎片暴露于該產(chǎn)生的電磁福射中；
[0020]一個(gè)通道，該通道用于將該采出物質(zhì)的這些碎片導(dǎo)引到該輻射入口區(qū)上；以及
[0021]一個(gè)反射結(jié)構(gòu)，該反射結(jié)構(gòu)被定位在該輻射入口區(qū)上方并且提供或包圍該通道的至少一個(gè)部分，該通道具有沿著該反射結(jié)構(gòu)的至少大部分長(zhǎng)度基本上均勻或均勻變化的直徑，該反射結(jié)構(gòu)被安排成在該采出物質(zhì)的這些碎片通過(guò)過(guò)程中減弱該電磁輻射從該輻射入口區(qū)向該通道中的穿透。
[0022]該反射結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，如一個(gè)內(nèi)襯，該內(nèi)導(dǎo)管具有由基本上透過(guò)該電磁輻射的一種材料形成的至少一個(gè)壁部分并且該內(nèi)導(dǎo)管被定位成提供該通道。
[0023]該輻射入口區(qū)可以包括一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管具有由基本上透過(guò)該電磁輻射的一種材料形成的至少一個(gè)壁部分并且被至少部分地定位在該輻射入口處。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第三方面，提供了一種用于處理采出物質(zhì)的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0025]用于產(chǎn)生電磁輻射的一個(gè)源；
[0026]一個(gè)輻射入口 ；
[0027]一個(gè)輻射入口區(qū)，該輻射入口區(qū)是在該輻射入口處并且被安排用于使該采出物質(zhì)的碎片暴露于該產(chǎn)生的電磁福射中；
[0028]用于將該采出物質(zhì)的這些碎片導(dǎo)引穿過(guò)該輻射入口區(qū)的一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管包括由基本上透過(guò)該電磁福射的一種材料形成的至少一個(gè)壁部分并且被定位成使得該產(chǎn)生的電磁輻射穿過(guò)該壁部分進(jìn)入該微波入口區(qū)中；
[0029]一個(gè)通道，該通道用于將該采出物質(zhì)的這些碎片導(dǎo)引到該輻射入口區(qū)上；
[0030]一個(gè)反射結(jié)構(gòu)，該反射結(jié)構(gòu)被定位在該輻射入口區(qū)上方并且提供或包圍該通道的至少一部分并且被安排成在該采出物質(zhì)的這些碎片通過(guò)過(guò)程中減弱該電磁輻射從該輻射入口區(qū)向該通道中的穿透。
[0031]該反射結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，如一個(gè)內(nèi)襯，該內(nèi)導(dǎo)管具有由基本上透過(guò)該電磁輻射的一種材料形成的至少一個(gè)壁部分并且該內(nèi)導(dǎo)管被定位成提供該通道。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第四方面，提供了一種用于處理采出物質(zhì)的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0033]一個(gè)輻射入口 ；
[0034]一個(gè)輻射入口區(qū)，該輻射入口區(qū)是在該輻射入口處并且被安排用于使該采出物質(zhì)的碎片暴露于該產(chǎn)生的電磁福射中；
[0035]用于將該采出物質(zhì)的這些碎片導(dǎo)引穿過(guò)該輻射入口區(qū)的一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管包括由基本上透過(guò)該電磁福射的一種材料形成的至少一個(gè)壁部分并且被定位成使得該產(chǎn)生的電磁輻射穿過(guò)該壁部分進(jìn)入該微波入口區(qū)中；
[0036]一個(gè)通道，該通道用于將該采出物質(zhì)的這些碎片導(dǎo)引到該輻射入口區(qū)上；
[0037]—個(gè)反射結(jié)構(gòu)，該反射結(jié)構(gòu)被定位在該輻射入口區(qū)上方并且提供或包圍該通道的至少一部分并且被安排成在該采出物質(zhì)的這些碎片通過(guò)過(guò)程中減弱該電磁輻射從該輻射入口區(qū)向該通道中的穿透。
[0038]該反射結(jié)構(gòu)可以包括一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，如一個(gè)內(nèi)襯，該內(nèi)導(dǎo)管具有由基本上透過(guò)該電磁輻射的一種材料形成的至少一個(gè)壁部分并且該內(nèi)導(dǎo)管被定位成提供該通道。
[0039]下列內(nèi)容涉及根據(jù)本發(fā)明的該第一、第二、第三或第四方面的該設(shè)備可以具有的特征。
[0040]基本上透過(guò)該電磁輻射的該材料具有一個(gè)相對(duì)介電常數(shù)ε * = ε ’_j ε ”( ε 該相對(duì)介電常數(shù)的實(shí)數(shù)部分；ε ”:該相對(duì)介電常數(shù)的虛數(shù)部分；)并且其中ε ”是小于0.1、0.05、0.01、0.005或甚至0.001。該實(shí)數(shù)部分ε ’可以例如是在1- 20或5 - 10的范圍內(nèi)。
[0041]該反射結(jié)構(gòu)可以被定位成壓在該微波入口區(qū)上面。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，該反射結(jié)構(gòu)包括一個(gè)金屬管，該金屬管包括相繼的第一區(qū)和第二區(qū)。這些第一區(qū)可以具有小于這些第二區(qū)的平均內(nèi)徑并且可以被安排成使得該管具有在沿著該管的一個(gè)方向上呈波浪形的內(nèi)徑，這樣使得該管具有一個(gè)波紋狀壁部分。
[0043]在另一個(gè)實(shí)施例中，該反射結(jié)構(gòu)也包括相繼的第一區(qū)和第二區(qū)，這些第一區(qū)包含具有小于這些第二區(qū)的介電常數(shù)的一種材料。例如，這些第一區(qū)可以是金屬的并且這些第二區(qū)還可以包含一種絕緣材料。此外，這些第二區(qū)可以部分地呈氣隙或氣穴形式提供。這些第一區(qū)和第二區(qū)可以具有基本上相同的內(nèi)徑，這樣使得相繼的這些第一區(qū)和第二區(qū)具有基本上均勻的內(nèi)徑。
[0044]該設(shè)備可以被安排用于在重力作用下進(jìn)給該采出物質(zhì)的這些碎片。該通道可以是一個(gè)基本上豎直的通道并且可以是穿過(guò)至少一個(gè)部分或整個(gè)設(shè)備的一個(gè)基本上豎直的導(dǎo)管的一部分。該基本上豎直的導(dǎo)管可以包括該反射結(jié)構(gòu)的該內(nèi)導(dǎo)管和該輻射入口區(qū)的該內(nèi)導(dǎo)管。該設(shè)備可以被安排用于在重力作用下使該采出物質(zhì)的這些碎片的一個(gè)填充床通過(guò)。
[0045]該反射結(jié)構(gòu)的該內(nèi)導(dǎo)管可以具有沿著該內(nèi)導(dǎo)管的一個(gè)長(zhǎng)度部分L均勻的內(nèi)徑并且其中L是大于這些區(qū)中至少一個(gè)的厚度。
[0046]可替代地，該反射結(jié)構(gòu)的該內(nèi)導(dǎo)管可以具有沿著該內(nèi)導(dǎo)管的一個(gè)長(zhǎng)度部分L線(xiàn)性地、均勻地或逐漸地變化的內(nèi)徑。
[0047]在一個(gè)實(shí)施例中，該反射結(jié)構(gòu)具有沿著該反射結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的至少一個(gè)部分變化的內(nèi)徑并且其中該內(nèi)導(dǎo)管被定位在該反射結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的至少該部分內(nèi)并且被安排成減少該反射結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑變化，如另外地由該采出物質(zhì)的顆粒的該下落床層所經(jīng)歷的使用中的內(nèi)徑變化。
[0048]該反射結(jié)構(gòu)可以被安排成使得與該電磁輻射相關(guān)聯(lián)的一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度在從該輻射入口區(qū)進(jìn)入該通道的一個(gè)方向上以至少15、20、25、30、35、40、45或50dB/m的速率減小。此夕卜，該反射結(jié)構(gòu)可以被安排成使得這些碎片的受加熱的微波吸收劑相內(nèi)的與該電磁輻射相關(guān)聯(lián)的一個(gè)功率密度在從該空腔進(jìn)入該通道的一個(gè)方向上以至少30、40、50、60、70、80、90或100dB/m的速率減小。
[0049]該源可以被安排成產(chǎn)生微波輻射。該微波輻射可以具有300MHz- 300GHz、500MHz - 30GHz或600MHz - 3GHz范圍內(nèi)的任何適合的波長(zhǎng)，例如2450MHz或915MHz。
[0050]在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備被安排成使得該微波輻射在該處理區(qū)中引起對(duì)至少一些該采出物質(zhì)的這些碎片的部分進(jìn)行加熱并且當(dāng)該采出物質(zhì)的這些碎片呈一個(gè)填充床形式通過(guò)該設(shè)備時(shí)，該采出物質(zhì)的這些加熱的碎片中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)功率密度是至少I(mǎi)X 19W/cm3、I X 1010W/cm3、I X 10nW/cm3o
[0051]該反射結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度可以是在500mm-2000mm、700-1800mm、900-1600mm 或1000-1400mm 范圍內(nèi)，如大約 1200mm。
[0052]該反射結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度可以被安排成使得沿著該長(zhǎng)度的一個(gè)部分傳播的微波輻射將經(jīng)歷其中介電特性典型地周期性變化的一種環(huán)境。相繼的第一區(qū)和第二區(qū)可以被安排成使得當(dāng)微波輻射穿入該反射結(jié)構(gòu)中時(shí)在這些第一區(qū)中經(jīng)歷與在這些第二區(qū)中不同的一種介電環(huán)境。
[0053]該反射結(jié)構(gòu)的每個(gè)第一區(qū)而且典型地每個(gè)第二區(qū)可以具有一種環(huán)形或弧形形狀并且可以被定向在垂直于該導(dǎo)管的一個(gè)軸線(xiàn)的一個(gè)平面上。該反射結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度可以包括任何數(shù)目的交替的第一區(qū)和第二區(qū)，如1-50、2-40、3-