用于从硬岩石以及冲积矿石中提取重金属的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于从砂矿(或硬岩矿)回收例如金、铜、铅以及贵重或半贵重宝石等重材料的方法以及机器。
【背景技术】
[0002]已出于从砂矿或硬岩矿提取例如金以及其它重金属和矿物等重材料的目的而建构许多不同装置。用以从砂矿或硬岩矿回收金或矿物的常规回收装置的一个极显著问题是所使用的设备不能够从砂矿或载有硬岩石的矿石分离以及回收贵重材料的极细颗粒和/或分离比重比非贵重材料稍高的贵重颗粒。因此，经由常规回收系统处理的许多贵重材料并不从矿石分离，而是与尾矿一同丢弃。更具体来说，常规砂矿和/或硬岩矿金回收装置回收粒子大小比300网孔更细和/或具有最小比重的最小金属或矿物。即，将穿过每英寸具有大于三百个开口的网筛的颗粒或比重小于9的颗粒。此外，常规回收系统丢弃网孔大小在200到300的范围内或比重小于9的大多数细颗粒，例如比重为4.5的金刚石。自然，这大大减小常规矿石回收操作的效率以及获利能力。
[0003]常规金或金刚石回收系统的一个缺点是每次将新砾石矿石装料添加到系统时，在流过系统的水中产生浪涌。此浪涌效应带走了许多最初保留在系统中的金或金刚石细颗粒。
[0004]常规回收系统的另一缺点涉及对于水的极大需求，水对于其操作是必要的。在常规金回收系统中，通常需要每分钟四千加仑的水来每小时处理两百立方码的矿石以仅实现从矿石分离金或金刚石的最低限度地可接受效率。如此大量的水有时在发现含金或金刚石的砂矿的地点不可得到。
[0005]此外，即使在如此大量的水可得到的情况下，在砂矿回收操作中使用如此大量的水必然会对所在区域产生严重环境影响。而且，由于常规砂矿回收装置的操作所需的大量水以及其相对低的回收效率，有必要有大存储池来接收尾矿，以使得仅穿过常规系统的细颗粒可在处理之后沉淀。未能提供用于常规金回收系统的此类存储池导致将精细矿石颗粒排放在水中，因此显著不利地影响通常开采矿物的区域中的环境以及野生生物。
[0006]在金或金刚石开采中，常规系统的回收效率在操作的前三个小时期间从约90%的初始回收效率快速下降到约60%的回收速率。即使此减小的回收的效率也只能维持仅约四或五天。此后，在不完全关闭操作以及不清洁设备的情况下，回收效率甚至进一步下降到操作的持续获利能力不可接受的程度。
[0007]常规砂矿金或金刚石回收系统的另一缺点是需要很长的清理时间。此类系统通常需要约三个小时用于清理，在此期间没有金被回收。此很长的清理时间显著增加操作成本。
[0008]常规金回收设备的其它极显著缺点为所需设备的大体积、大成本以及难以运送。举例来说，IHC Holland(—家总部设于荷兰的公司)或科罗拉多的MSI Madden SteelIndustries制造了若干不同型号的金回收设备。此类常规IHC或MSI装置的典型系统需要三辆有轨电车或三辆卡车来将设备的组成部分运送到工作地点。此外，每小时将处理一百立方码矿石的此类设备的成本超过五十万美元。此外，归因于重的重量以及大的体积，此类常规设备仅可运送到具有良好公路或铁路交通的地点。
【发明内容】
[0009]本发明为一种适用于从砂矿或硬岩矿回收金以及其它重金属和矿物的方法以及设备。本发明对于现有技术系统的不足提供了实质性改善。利用本发明的方法和设备，可一贯地回收500网孔的重金属或矿物颗粒。实际上，可利用本发明的系统回收小到1300网孔的一些颗粒。金属或矿物从矿石的回收效率一贯地为约95%，并且不随持续操作而恶化，因为系统为自洁式的。
[0010]本发明的系统在分离过程中的不同级处利用并且重新利用相同的水，以使得操作所需要的水比在常规砂矿或硬岩石开采系统中少得多。实际上，为每小时处理两百立方码的砂矿，仅需要每分钟九百加仑的水，这与常规系统中以较低回收率处理相同矿石所需的每分钟4000加仑水形成对比。
[0011]本发明的设备的重量远小于竞争性设备。即使每小时可处理两百多立方码矿石的最重型号的重量也只有约38，000到48000镑，这远小于竞争性系统。此外，所有型号的装置都是便携式的，并且可在卡车后方拖曳。该装置非常紧凑，并且不像常规系统那样带来过大的高速公路负载。此外，本发明的设备的较小型号实施例可在公路以及高速公路上拖曳。
[0012]本发明的系统不需要对矿石在处理之前进行预先分类，并且其在将新矿石装料引入到料斗中时不产生浪涌。相反，大砾石碎片在初始级中被处理，该初始级为料斗与格筛的组合，并且过大材料作为清洁尾矿被丢弃，此给出回收卡在过大材料中的金的机会，该过大材料在竞争性砂矿回收系统中通常被丢弃。本发明的系统中所使用的初始分离级将完全通过所有分离级的固体材料的量从初始体积减小到初始体积的约5%以在最终级中进行处理，同时维持95%的回收效率。举例来说，以每小时两百立方码的速率装载到设备的输入料斗中的砂矿减小到通过最终回收洗矿槽级的每小时八立方码。大于90%的所回收金及/或金刚石浓缩成所处理矿石的体积的最小5%。此贵金属通常呈极其精细的颗粒物质形式，尽管如此，其仍可使用本发明的系统来加以回收。
[0013]本发明的系统的另一优势为易于清理。该系统基本上是自洁式的，以使得所需要的仅有的清理是从洗矿槽垫回收金、铜、铅、贵重或半贵重宝石颗粒。此回收过程仅花费约2分钟，这与常规系统中所需要的三个小时清理形成对比。此外，本发明的设备可快速设置，因为其是作为完全装配在带轮底盘上的移动单元而运送。所需要的仅有设置是定位该装置以使得其相对于水平面恰当地定向以及将水泵引入口浸没到所需要的供水系统中。
[0014]在一个广义方面中，本发明可以认为是一种用于从矿石提取重材料的设备，所述设备包括:圆柱形、环形外桶；圆柱形、环形内筒；洗矿槽；用于将水射流引导到所述内筒中的构件；用于将水流供应到所述洗矿槽的构件；以及用于使所述内筒和所述外桶旋转使得所述内筒的旋转速度大于所述外桶的旋转速度的驱动装置。
[0015]所述外桶经安装以用于在相对于水平面倾斜的配置中旋转以便界定其上端和下端。所述外桶在其下部末端处具有径向向内延伸的唇缘。所述外桶还具有圆柱形内表面，至少一个圆形螺旋形叶片安装在所述内表面上以在所述上端与所述下端之间延伸，其间距在较小机器中不小于12英寸并且在最大机器中不大于48英寸。
[0016]所述圆柱形、环形内筒或桶包含上部碎裂区段、中间筛分区段以及下部排放区段。所述上部碎裂区段设置有同等地隔开的三个向内引导、纵向定向的冲击叶片。中间滚筒筛区段也具有同等地隔开的三个向内引导、纵向定向的冲击叶片且通过上部向内延伸环形唇缘而与所述上部区段划定界限。所述下部排放区段通过向内引导中间环形唇缘与所述滚筒筛区段划定界限。所述下部排放区段也在其下部末端处具有向内引导的下部环形唇缘。
[0017]所述洗矿槽经定位以接收来自所述外桶的上端的排放物作为输入。用于所述内筒的喷射构件将水射流引导到所述内筒的滚筒筛区段中，同时另一供水系统将水流引导到所述洗矿槽。通常为汽油或柴油发动机的驱动构件使所述外桶以第一速度旋转，以使得圆形螺旋形叶片朝向其上端推动其中的材料，并且还使所述内筒以大于所述第一速度的第二速度旋转。
[0018]优选地，单个如上所述的螺旋形圆形叶片设置于所述外桶中。所述叶片具有相同间距并且相对于彼此绕着所述外桶的轴线以相等的准确位移定向。关于从所述外桶的下端到上端的2/3的距离，所述螺旋形由两个相等的圆形叶片组成，所述叶片朝向外桶的上部排放端以45度的向前倾斜的倾角A安装在彼此顶部上，如图13中所示。所述桶优选地以外桶相对于水平面的每线性英尺在1/2英寸到2英寸之间的角度倾斜，并且能够独立于所述内部滚筒筛桶调整角度。所处理的矿石的一致性以及组成将在一些程度上决定外桶相对于水平面以及所述机器的其余部分的恰当倾斜角。通常，所述桶以每英尺约I英寸的角度倾斜。
[0019]所述外桶优选地包括纵向延伸的环形延伸部分，至少一个径向引导的螺旋形叶片从此处向内延伸。此延伸部分位于所述外桶的径向延伸唇缘上并且具有截头圆锥形配置。
[0020]所述内筒的所述上部区段具备同等地隔开的三个向内引导、纵向定向的冲击叶片。所述内筒的下一区段在其上端处具有多个细穿孔并且在其下端处具有多个粗穿孔。所述细穿孔的直径优选地约为四分之一英寸，并且所述粗穿孔的直径优选地约为1.5英寸。如同所述外桶，所述内筒相对于水平面以约2度与约15度之间的角度倾斜，常常以约八度的角度倾斜。所述内筒优选地相对于所述外桶同心地安装。所述驱动构件使所述外桶以约每分钟一转与每分钟十转之间的速度旋转。所述驱动构件通常使所述内筒以约每分钟三十转与每分钟四十转之间的速度旋转。
[0021 ] 所述外桶与所述内筒两者优选地安装在具有轮子以便于移动的移动支撑框架上。所述设备因此极具便携性并且为整装式的。优选地，连接件插置于所述外桶的主框架与支撑框架之间以便允许所述外桶的独立倾斜。
[0022]材料在上部排放端处从外部反螺旋形桶排出并且沉积到横向槽道中，所述槽道将浓缩物运送到对所述材料再次分类的另一滚筒筛。所述第二滚筒筛由具有筛分区段以及排放区段的较小圆柱形管组成。所述筛分区段由1/4英寸减筛网(minus screen)组成，所述筛网允许较细颗粒穿过所述筛网并且到达另一横向槽道上，所述另一横向槽道将所述较细颗粒运送到称为消速托盘(stilling tray)的洗矿槽的第一区段。随着1/4英寸减颗粒(minus particles)沿着所述消速托盘向下流动，其持续地根据重量水平地分离。一旦其到达所述洗矿槽的回收区段，贵重颗粒就在多孔金属筛网(expanded metal screen)下方被截留于多孔橡胶垫内。被称为尾矿的废弃材料继续在向下斜坡上到达所述洗矿槽的排放端。在旁侧滚筒筛内在向下斜坡上持续的1/4英寸加材料(plus material)从所述旁侧滚筒筛排放到洗矿槽的下部区段上并且重新引入到1/4英寸减尾矿(minus tailings)或废弃材料。所述两个材料尺寸流过消速托盘的另一区段以便将其彻底重新混合。其接着通过洗矿槽的最终区段，在该处贵重的1/4英寸加颗粒(plus particles)截留在位于I英寸Xl英寸角铁洗槽下方的多孔橡胶垫内，所述洗槽以2英寸的间距与所述洗矿槽并排定位并且以15度斜率向回倾斜。
[0023]所述洗矿槽包括多个垂直偏移的平台，借此流过所述洗矿槽的材料从一个平台向下梯流到下方的平台。在最下平台上方的每一平台终止于使所述平台向下悬垂的唇缘中。在系统恰当地操作以回收金或其它贵重或半贵重矿物时，实质上所有颗粒为500网孔以及更粗的颗粒，其在顶部三个平台中被回收。所述细颗粒不再沿着洗矿槽比这更向下洗涤，并且可通过简单地暂时终止通过所述洗矿槽的水流以及从回收垫提取沉积的颗粒来容易地回收。
[0024]在另一广义方