用于使用电磁辐射处理采出物质的设备和方法
【专利说明】用于使用电磁辐射处理采出物质的设备和方法发明领域
[0001]本发明涉及用于使用电磁辐射处理采出物质的设备和方法，并且具体地，但非排他地涉及用于使用微波辐射处理采出物质的设备和方法。
[0002]术语“采出”物质在此被理解成包括含金属的物质和不含金属的物质。含铁矿石和含铜矿石是含金属的物质的实例。煤是一种不含金属的物质的一个实例。术语“采出”物质在此还被理解成包括(a)原矿物质和(b)在被采出之后且在分选之前已经进行至少初次破碎或类似的大小减小的原矿物质。此外，术语“采出”物质包括处于料堆中的采出物质。
[0003]本发明还涉及从采出物质中回收有价值的物质并且具体地，但非排他地涉及在高通量下处理采出物质。
[0004]发明背景
[0005]最近已经提出，使用高强度微波辐射来处理采出物质以在采出物质的碎片中引起裂缝形成。这些碎片可以包括脉石和有价值的物质(如含铜矿物质或含铁矿物质)并且使这些碎片暴露于与该高强度微波辐射相关的高功率密度电场中引起对这些碎片的一些组分进行优先加热和所产生的热膨胀，这导致微裂缝和大裂缝形成。此类裂缝改善了例如使这些碎片分裂开所需要的能量并且改善了与浸出溶液的接触(access)。这些裂缝的形成是与该高强度微波辐射施加过程中所产生的温差的数值和产生速率直接相关。
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[0007]在一个第一方面中，本发明提供了一种用于处理采出物质的设备，该设备包括:
[0008]用于产生电磁辐射的一个源；
[0009]一个辐射入口 ；
[0010]一个辐射入口区，该辐射入口区是在该辐射入口处并且被安排用于使该采出物质的碎片暴露于该产生的电磁福射中；
[0011]一个通道部分，该通道部分用于将该采出物质的这些碎片导引到该辐射入口区上；以及
[0012]提供或包围该通道的至少一个部分的一个反射结构，该反射结构被安排成在该采出物质的这些碎片通过过程中减弱该电磁辐射从该辐射入口区向该通道中的穿透。
[0013]由于减少该电磁辐射从该辐射入口区传播进入该通道，本发明的实施例具有在该通道内对该采出物质进行的加热也减少的优点，这促进了使用该电磁辐射处理该采出物质的这些碎片的有效性。
[0014]该反射结构可以包括一个内导管，如一个内衬，该内导管具有由基本上透过该电磁辐射的一种材料形成的至少一个壁部分并且该内导管被定位成提供该通道。
[0015]该辐射入口区可以包括一个内导管，该内导管具有由基本上透过该电磁辐射的一种材料形成的至少一个壁部分并且被至少部分地定位在该辐射入口处。
[0016]根据本发明的一个第二方面，提供了一种用于处理采出物质的设备，该设备包括:
[0017]用于产生电磁辐射的一个源；
[0018]一个辐射入口 ；
[0019]一个辐射入口区，该辐射入口区是在该辐射入口处并且被安排用于使该采出物质的碎片暴露于该产生的电磁福射中；
[0020]一个通道，该通道用于将该采出物质的这些碎片导引到该辐射入口区上；以及
[0021]一个反射结构，该反射结构被定位在该辐射入口区上方并且提供或包围该通道的至少一个部分，该通道具有沿着该反射结构的至少大部分长度基本上均匀或均匀变化的直径，该反射结构被安排成在该采出物质的这些碎片通过过程中减弱该电磁辐射从该辐射入口区向该通道中的穿透。
[0022]该反射结构可以包括一个内导管，如一个内衬，该内导管具有由基本上透过该电磁辐射的一种材料形成的至少一个壁部分并且该内导管被定位成提供该通道。
[0023]该辐射入口区可以包括一个内导管，该内导管具有由基本上透过该电磁辐射的一种材料形成的至少一个壁部分并且被至少部分地定位在该辐射入口处。
[0024]根据本发明的一个第三方面，提供了一种用于处理采出物质的设备，该设备包括:
[0025]用于产生电磁辐射的一个源；
[0026]一个辐射入口 ；
[0027]一个辐射入口区，该辐射入口区是在该辐射入口处并且被安排用于使该采出物质的碎片暴露于该产生的电磁福射中；
[0028]用于将该采出物质的这些碎片导引穿过该辐射入口区的一个内导管，该内导管包括由基本上透过该电磁福射的一种材料形成的至少一个壁部分并且被定位成使得该产生的电磁辐射穿过该壁部分进入该微波入口区中；
[0029]一个通道，该通道用于将该采出物质的这些碎片导引到该辐射入口区上；
[0030]一个反射结构，该反射结构被定位在该辐射入口区上方并且提供或包围该通道的至少一部分并且被安排成在该采出物质的这些碎片通过过程中减弱该电磁辐射从该辐射入口区向该通道中的穿透。
[0031]该反射结构可以包括一个内导管，如一个内衬，该内导管具有由基本上透过该电磁辐射的一种材料形成的至少一个壁部分并且该内导管被定位成提供该通道。
[0032]根据本发明的一个第四方面，提供了一种用于处理采出物质的设备，该设备包括:
[0033]一个辐射入口 ；
[0034]一个辐射入口区，该辐射入口区是在该辐射入口处并且被安排用于使该采出物质的碎片暴露于该产生的电磁福射中；
[0035]用于将该采出物质的这些碎片导引穿过该辐射入口区的一个内导管，该内导管包括由基本上透过该电磁福射的一种材料形成的至少一个壁部分并且被定位成使得该产生的电磁辐射穿过该壁部分进入该微波入口区中；
[0036]一个通道，该通道用于将该采出物质的这些碎片导引到该辐射入口区上；
[0037]—个反射结构，该反射结构被定位在该辐射入口区上方并且提供或包围该通道的至少一部分并且被安排成在该采出物质的这些碎片通过过程中减弱该电磁辐射从该辐射入口区向该通道中的穿透。
[0038]该反射结构可以包括一个内导管，如一个内衬，该内导管具有由基本上透过该电磁辐射的一种材料形成的至少一个壁部分并且该内导管被定位成提供该通道。
[0039]下列内容涉及根据本发明的该第一、第二、第三或第四方面的该设备可以具有的特征。
[0040]基本上透过该电磁辐射的该材料具有一个相对介电常数ε * = ε ’_j ε ”( ε 该相对介电常数的实数部分；ε ”:该相对介电常数的虚数部分；)并且其中ε ”是小于0.1、0.05、0.01、0.005或甚至0.001。该实数部分ε ’可以例如是在1- 20或5 - 10的范围内。
[0041]该反射结构可以被定位成压在该微波入口区上面。
[0042]在一个实施例中，该反射结构包括一个金属管，该金属管包括相继的第一区和第二区。这些第一区可以具有小于这些第二区的平均内径并且可以被安排成使得该管具有在沿着该管的一个方向上呈波浪形的内径，这样使得该管具有一个波纹状壁部分。
[0043]在另一个实施例中，该反射结构也包括相继的第一区和第二区，这些第一区包含具有小于这些第二区的介电常数的一种材料。例如，这些第一区可以是金属的并且这些第二区还可以包含一种绝缘材料。此外，这些第二区可以部分地呈气隙或气穴形式提供。这些第一区和第二区可以具有基本上相同的内径，这样使得相继的这些第一区和第二区具有基本上均匀的内径。
[0044]该设备可以被安排用于在重力作用下进给该采出物质的这些碎片。该通道可以是一个基本上竖直的通道并且可以是穿过至少一个部分或整个设备的一个基本上竖直的导管的一部分。该基本上竖直的导管可以包括该反射结构的该内导管和该辐射入口区的该内导管。该设备可以被安排用于在重力作用下使该采出物质的这些碎片的一个填充床通过。
[0045]该反射结构的该内导管可以具有沿着该内导管的一个长度部分L均匀的内径并且其中L是大于这些区中至少一个的厚度。
[0046]可替代地，该反射结构的该内导管可以具有沿着该内导管的一个长度部分L线性地、均匀地或逐渐地变化的内径。
[0047]在一个实施例中，该反射结构具有沿着该反射结构的长度的至少一个部分变化的内径并且其中该内导管被定位在该反射结构的长度的至少该部分内并且被安排成减少该反射结构的内径变化，如另外地由该采出物质的颗粒的该下落床层所经历的使用中的内径变化。
[0048]该反射结构可以被安排成使得与该电磁辐射相关联的一个电场强度在从该辐射入口区进入该通道的一个方向上以至少15、20、25、30、35、40、45或50dB/m的速率减小。此夕卜，该反射结构可以被安排成使得这些碎片的受加热的微波吸收剂相内的与该电磁辐射相关联的一个功率密度在从该空腔进入该通道的一个方向上以至少30、40、50、60、70、80、90或100dB/m的速率减小。
[0049]该源可以被安排成产生微波辐射。该微波辐射可以具有300MHz- 300GHz、500MHz - 30GHz或600MHz - 3GHz范围内的任何适合的波长，例如2450MHz或915MHz。
[0050]在一个实施例中，该设备被安排成使得该微波辐射在该处理区中引起对至少一些该采出物质的这些碎片的部分进行加热并且当该采出物质的这些碎片呈一个填充床形式通过该设备时，该采出物质的这些加热的碎片中的一个相关联功率密度是至少IX 19W/cm3、I X 1010W/cm3、I X 10nW/cm3o
[0051]该反射结构的长度可以是在500mm-2000mm、700-1800mm、900-1600mm 或1000-1400mm 范围内，如大约 1200mm。
[0052]该反射结构的长度可以被安排成使得沿着该长度的一个部分传播的微波辐射将经历其中介电特性典型地周期性变化的一种环境。相继的第一区和第二区可以被安排成使得当微波辐射穿入该反射结构中时在这些第一区中经历与在这些第二区中不同的一种介电环境。
[0053]该反射结构的每个第一区而且典型地每个第二区可以具有一种环形或弧形形状并且可以被定向在垂直于该导管的一个轴线的一个平面上。该反射结构的长度可以包括任何数目的交替的第一区和第二区，如1-50、2-40、3-