专利名称：破碎矿石的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于破碎矿石的方法和设备。
背景技术：
用于削弱岩石或矿石内的第一材料相和第二材料相之间的连接的方法在公布DE603 18 027 T2中公开，其中这是一种对多相材料进行微波处理的方法。涉及岩石或矿石的微波处理的另外的公布是 U.S.7，678，172B2, U.S.7，727，301B2, U.S.5，824，133A 和 WO2009/11435A2。在此方面，岩石或矿石通过微波腔且由此被加热。这导致材料相的连接的削弱，从而导致其界面表面的破裂或削弱。该方法的使用在构造上限制于微波装置。此外，此方法的现场应用，即意味在采矿期间，是不可行的。这些公布明确地涉及利用在微波范围内的交变电磁场的方法。频谱的上限在此最大为300GHz。认为此界限是专门选择的，这是因为相邻的远红外辐射谱已被认为是不利的，因为其迅速地导致被照射的岩石的表面玻璃化，或导致玻璃状剥蚀(removal )，所述剥蚀是非常惰性的且因此岩石不能再通过润湿化学处理被分解。
发明内容
在权利要求1至7中限定的本发明的任务是破碎矿石，其方式使得可随后提取矿石矿物或多种矿石矿物。此任务通过权利要求1和权利要求7中公开的特征解决。用于破碎矿石的方法和装置的特征特别地在于可随后简单地提取矿石矿物或多种矿石矿物。为此目的，使矿石被加载至少一次相干NIR辐射、非相干NIR辐射、具有大于300GHz的频率的至少一个交变电场、具有大于300GHz的频率的至少一个交变磁场、具有大于300GHz的频率的至少一个交变电磁场或它们的组合，这通过用于生成所述辐射、所述至少一个交变场或所述辐射和所述至少一个交变场的装置实现，其中矿石矿物、多种矿石矿物、吸收成分或矿石矿物和吸收成分从所述辐射、所述交变场或所述辐射和所述交变场吸收能量，且矿脉物质不吸收或仅最小地吸收此能量。相应地，通过因此所导致的应力有利地在矿石内生成裂缝或使得矿石分裂开来。为此目的，在用于破碎矿石的装置中，用于分别生成相干NIR辐射、非相干NIR辐射、具有大于300GHz的频率的至少一个交变电场、具有大于300GHz的频率的至少一个交变磁场、具有大于300GHz的频率的至少一个交变电磁场或其组合的装置因此与矿石分开一定间隔地布置。NIR是近红外的已知的缩写。在此方面，有利地是，由于矿脉物质的最小能量吸收，和矿石矿物、多种矿石矿物和/或矿脉物质的另外的 吸收成分的大能量吸收与取决于矿物的加热速度和矿脉物质内的竞争的热传导的较大的穿透深度的组合，矿石矿物相被局部受限地加热或矿石的相当大的体积被加热，使得矿石相应地特定地在多个单独的点处或不特定地在辐射穿透的体积内分解，但在两个情况中，矿石都被深远程度地而非表面地分解。矿石应理解为金属矿物或与矿脉物质混杂的矿物混合物。矿脉物质(lodematter)具体地是与矿物或矿物混合物混杂的岩石。矿石矿物是从中能够获得金属的矿物。这也包括固体金属。所述另外的吸收成分具体地是局部的吸收成分。该方法和装置具体地也适合于其中矿脉物质中的矿石矿物以细分的形式存在的矿石，即所谓的“细粒矿石”，其中带有非常硬的矿脉物质的矿石也可因此被容易地破碎或分裂开来。在矿石分别被加载相应的辐射和/或相应的交变场期间蒸发的矿物或矿物混合物能通过例如抽吸设备的设备而作为提取的矿物或矿物混合物被移除。在浓缩之后，矿物或矿物混合物可被用于另外的处理。另外的优点在于:矿石可在现场即在采矿期间以及在处理位置处以粉碎的形式加载相应的辐射和/或相应的交变场。在第一清况中,米矿过程被简化。例如,激光束能以对准目标的方式在岩石的暴露表面上引导，以仅移除含有矿物的区域，并且通过抽吸设备拾取被移除的材料，或选择性地移除矿物以及矿脉物质(或可能在分开的道次中进行)，利用不同的抽吸嘴将其从采矿地点运走，且使其沉淀在分开的过滤器或压缩器(condenser)内。辐射源和应用位置的这种空间分离的选项使得允许从密闭密封的场所或从合适的车辆执行矿石开采且因此也在有害的生存条件的气氛内或毒性气氛内或水下-即在惰性气体下或在遥远的未来、在地球外区域内以及海底位置执行此工作的可能性。在第二情况中，可执行通过合适的粉碎机或破碎机的机械破碎以及加载相应的辐射和/或相应的交变场，使得 矿石矿物或其反应产物可从矿石经济地提取出来，且因此与矿脉物质分开。对各矿石加载相应的辐射和/或相应的交变场有利地也可交替地执行，使得可执行矿石矿物的大体上完全的提取。通过近红外辐射的激励的原理机制基本上与通过微波传输到矿石的能量传输不同。聚焦此辐射的能力甚至在数米的焦距的情况中也可实现在数平方毫米上大致IOOkW的电磁辐射的功率密度(强度)。与微波处理相比，激光束源可因此在空间上足够远地定位，从而保证设备安全性和职业安全性。通过利用高辐射强度，一方面要求激光束或矿石矿物的移动以处理在经济上可行的量的矿石；另一方面，短且强烈的照射具体地生成所希望的局部冲击效果，该效果导致裂缝和破裂。在此方面，激光束直径的尺寸且因此强度可被调整。另外的优点在于:NIR辐射由电子激励吸收。与此相比，通过微波激发了无机固体(矿石)的晶格振动。因此，NIR辐射到矿石上或到特定的矿物上的能量传输通过电子激励进行。电子激励明显地比固体物体的晶格振动的激励相对于矿石的不同的成分更具选择性。另外的优点在于，待破碎或者待与矿脉物质分离的矿石也可位于水(或另外的液体或溶液)下，且在此处加载辐射。有利地，辐射能以小于90°的角度引导到待从其释放矿石或矿物的矿体或沉积物上。有利地，此介质是流动介质，用于运走从尾矿粉碎的、分解的或蒸发的产品。在此方面，可使用持续的辐射来运行。
本发明的有利的实施例在权利要求2至6和8至12中公开。根据权利要求2的实施例，机械地处理破裂或分裂开来的矿石。在此方面，执行破碎，其中使用已知的粉碎机或破碎机。根据权利要求3的实施例，已被辐射和/或交变场破碎的矿石的矿石矿物将随后被提取出来。根据权利要求4的实施例，在另外的扩展中，这通过如下方式完成:-通过碱溶液、酸或带有或不带有络合剂的溶剂提取矿石矿物，-矿石矿物的通过与固体、液体和/或气体反应的化学反应，-在使用或不使用金属或助熔剂的情况下将矿石矿物或矿石矿物的反应产物熔化，或-蒸发。存在多种已知的且能以经济可行的方式实现以提取矿物和金属的方法。根据权利要求5的实施例，矿石在加载辐射和/或交变场之后或期间通过冷却装置进行冷却。因此导致的应力导致矿石内的另外的裂缝或导致矿石的分裂。根据权利要求6的实施例，矿石相继地或同时加载不同的辐射和/或具有300GHz以上的一个频率或不同的频率的交变场。所引入的能量聚积在矿石内，使得导致另外的裂缝或分裂。根据权利要求8的实施例，矿石的碎片被支承在载体上。此外，载体是运送装置的部件，其中所述载体联接到驱动机构。载体由不吸收或仅最小地吸收辐射和/或交变场的能量的材料制成。在另一个实施例中，载体是旋转的筒或鼓壁的内表面的区域。在此方面，矿石的碎片有利地被翻滚，使得能量被最佳地引入到矿石内。根据权利要求9的实施例，载体是振动运送器的部件。布置在其上的矿石块由于振动而翻滚，使得实现能量向矿石块内的最佳引入。能量从多侧引入到矿石块内。根据权利要求10的实施例，用于矿石的碎片的设备和用于生成相干NIR辐射、非相干NIR辐射、具有高于300GHz的频率的交变电场、具有高于300GHz的频率的交变磁场、具有高于300GHz的频率的交变电磁场或它们的组合的所述装置布置为使得矿石块在与所述装置分开一定间隔处通过法向力的作用而下落，从所述装置旁边经过，或通过以设备形式的鼓风或离心设备而在与所述装置分开一定间隔处从所述装置旁边被吹过或从所述装置旁边被甩过。矿石块当下落或飞过或浮动时被照射，其中所述矿石块有利地利用数个以装置形式的激光源/辐射源进行照射。当这些矿石块是较大的块时，有利地是允许所述矿石块分别单独地下落或飞过。这些矿石块甚至当比辐射在矿石内的有效深度更厚时也被有效地破碎。在此方面，这些矿石块从多侧被照射。此外，矿石块可在到达照射区之前被检测器检测其下落的方向和速度；这实现了相应的源作为装置的脉冲式的且节能的使用。能够重复此过程，而且是在有或没有同时或间歇地吹走/运走微细碎块的情况下。在此方面，可通过新的矿石块连续地或 逐步地替代通过吹走或其它间歇或同时的分选步骤而被运走的材料。被辐射分解的材料的吹出或其它类型的移除可被增强，这通过例如使被照射的矿石在空气、气体或液体流中涡旋来实现，其中通过所产生的摩擦，从仍为大块的残余颗粒中提取出分解的部分。移除作用可进一步扩展为使其可用于颗粒的根据其尺寸或其比重的选择性分离。以此方式，根据矿石矿物含量的分选在原理上是可行的。根据权利要求11的实施例，在作为用于生成相干NIR辐射或非相干NIR辐射的装置的源的下游的辐射束路径中，布置有扫描器，使得通过该扫描器能以限定的方式或随机的方式引导相干NIR福射或非相干NIR福射通过矿石。根据权利要求12的实施例，流体中用于待破碎的矿石或待从尾矿提取的矿石的NIR辐射的出口光学系统的一个部件是对于辐射透明的端口。此外，该端口的耦合出上述辐射的表面至少被流体润湿。例如，流体是水，使得在水中所含有的矿石也可加载NIR辐射。相应地，也可破碎水下的矿石沉积物。
本发明的一个实施例在附图中在原理上图示且将在下文中更详细地解释。附图为:图1示出了带有矿石矿物和/或矿脉物质中的另外的吸收成分的矿石块；图2示出了加载NIR辐射或交变场的矿石块；图3示出了带有裂缝的矿石块；和图4示出了带有裂缝以及分裂的碎片的矿石块。
具体实施例方式在如下的实施例中，将更详细地一起解释用于破碎矿石的方法和装置。图1在原理图示中示出了带有矿石矿物2和/或矿脉物质3中的另外的吸收成分2的矿石块I。用于破碎矿石的装置大体上包括至少一个用于分别生成如下项的、与矿石分开一定间隔地定位的装置:-相干NIR辐射4，-非相干NIR辐射4，-具有高于300GHz的频率的至少一个交变电场4，-具有高于300GHz的频率的至少一个交变磁场4，-具有高于300GHz的频率的至少一个交变电磁场4，-以上项的至少一个组合。在此方面，矿石被相应的所述至少一个装置至少以如下项被处理一次:-相干NIR辐射4，-非相干NIR辐射4，-具有高于300GHz的频率的交变电场4，-具有高于300GHz的频率的交变磁场4，-具有高于300GHz的频率的交变电磁场4，-以上项的至少一个组合。图2在原理图示中示出了加载NIR辐射4或交变场4的矿石块。
矿石矿物2、矿石矿物混合物2和/或矿石的另外的吸收成分从辐射4、交变场4或辐射4和交变场4吸收能量，而矿脉物质3则不吸收或仅最小地吸收此能量，使得通过所导致的应力在矿石内生成裂缝或使矿石分裂开来。在此方面，通过原理图示的方式，在图3中示出了带有裂缝5的矿石块I且在图4中示出了带有裂缝5和分裂的碎片6的矿石块。矿石的以辐射4和/或交变场4破碎的矿石矿物2随后被提取或经受另外的机械处理且然后被提取。这使用已知的方法通过如下方式完成:-通过碱溶液、酸或带有或不带有络合剂的溶剂提取矿石矿物2，-矿石矿物2的通过与固体、液体和/或气体反应的化学反应，-在使用或不使用另一种金属或助熔剂的帮助的情况下，将矿石矿物或其反应产物熔化，或-蒸发。为使得矿石加载辐射4、交变场4或其组合，作为相应的辐射4的辐射源的各相应的装置或用于生成交变场4的装置与待破碎的、具有相应形式的矿石分开一定间隔地定位。在第一实施例中，矿石块I为此目的处在载体上。载体是振动运送器的部件或旋转的管或旋转的鼓的内壁的区域。通过移动相应的载体，矿石块I被翻滚，使得矿石块I从不同的侧加载辐射4和/或交变场4。当使用相干或非相干NIR辐射4时，具有激光器的形式的扫描器在激光束路径内提供在相应源的下游处，使得载体上的矿石块I以限定的或随机的方式一次或多次地加载辐射4。在第二实施例·中，用于矿石块I的设备和用于生成相干NIR辐射4、非相干NIR辐射4、具有高于300GHz的频率的交变电场4、具有高于300GHz的频率的交变磁场4、具有高于300GHz的频率的交变电磁场4或至少其组合的装置布置为使得矿石块I通过法向力的作用而相对于所述装置分开一定间隔地经过所述装置。在矿石块I飞过期间，矿石块I加载辐射4或交变场4。为此目的，矿石块I处在相应的装置上方的可打开的容器内，或被输送到相应的装置上方的空间。在第三实施例中，用于矿石块I的设备和用于生成相干NIR辐射4、非相干NIR辐射4、具有高于300GHz的频率的交变电场4、具有高于300GHz的频率的交变磁场4、具有高于300GHz的频率的交变电磁场4或至少其组合的装置布置为使得矿石块I与所示装置间隔开地飞过该装置。为此目的，使用已知的离心设备。在矿石块I飞过期间，矿石块I加载辐射4或交变场4。在第四实施例中，照射重复一次或多次，其中矿石在照射后在涡旋系统中涡旋。有利地，通过摩擦，将破碎的区域从矿石块I的大块的残余释放，使得具有不同尺寸的矿石块I或不同密度的碎片可单独地分开。在第五实施例中，在以高于300GHz的辐射照射4之前，矿石对于此辐射4的吸收通过辐射或反应处理而被改变。
权利要求
1.一种用于破碎矿石的方法，其特征在于，矿石分别至少一次加载相干NIR福射(4)、非相干NIR辐射(4)、具有大于300GHz的频率的至少一个交变电场(4)、具有大于300GHz的频率的至少一个交变磁场(4)、具有大于300GHz的频率的至少一个交变电磁场(4)或上述的组合，这通过用于生成所述辐射(4)、所述至少一个交变场(4)或所述辐射(4)和所述至少一个交变场(4)的装置实现，其中矿石的矿石矿物(2)、多种矿石矿物(2)、吸收成分(2)或矿石矿物(2)和吸收成分从所述辐射(4)、所述交变场(4)或所述辐射(4)和所述交变场(4)吸收能量，且矿脉物质(3)不吸收或仅最小地吸收此能量，使得通过因此产生的应力而在所述矿石内生成裂缝(5)或使得所述矿石分裂开来。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，裂缝的或分裂开来的矿石被机械地处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述辐射(4)和/或所述交变场(4)破碎的所述矿石的矿石矿物(2)或多种矿石矿物(2)被随后提取。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，矿石矿物(2)的所述提取通过如下方式完成: -通过碱溶液、酸或带有或不带有络合剂的溶剂提取矿石矿物(2 )， -矿石矿物(2)的通过与固体、液体和/或气体反应的化学反应， -在使用或不使用金属或助熔剂的帮助的情况下将矿石矿物(2)或矿石矿物(2)的反应产物熔化，或 -蒸发。
5.根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述矿石在被加载所述辐射(4)和/或所述交变场(4)之后或期间通过冷却装置进行冷却。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿石被相继地或同时加载不同的辐射(4)和/或具有300GHz以上的一个频率或不同的频率的交变场(4)。
7.一种用于通过根据权利要求1所述的方法破碎矿石的装置，其特征在于，在与矿石分开一定间隔处布置分别用于生成相干NIR辐射(4)、非相干NIR辐射(4)、具有高于300GHz的频率的至少一个交变电场(4)、具有高于300GHz的频率的至少一个交变磁场(4)、具有高于300GHz的频率的至少一个交变电磁场(4)或上述的组合的至少一个装置，使得所述矿石的矿石矿物(2)、多种矿石矿物(2)、吸收成分或矿石矿物(2)和吸收成分从所述辐射(4)、所述交变场(4)或所述辐射(4)和所述交变场(4)吸收能量，且矿脉物质(3)不吸收或仅最小地吸收此能量，其中所导致的应力因此在所述矿石内导致裂缝(5)或使所述矿石分裂开来。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述矿石的碎片以矿石块(I)的形式定位在载体上，且所述载体是运送装置的部件，其中所述载体联接到驱动机构，或所述载体是旋转的筒或鼓壁的内表面的区域。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述载体是振动运送器的部件。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，用于所述矿石的碎片的设备和用于生成相干NIR辐射(4)、非相干NIR辐射(4)、具有高于300GHz的频率的交变电场(4)、具有高于300GHz的频率的交变磁场(4)、具有高于300GHz的频率的交变电磁场(4)或上述的组合的所述装置布置为使得矿石块(I)在与所述装置分开一定间隔处通过法向力的作用而下落，从所述装置旁边经过，或使得矿石块通过以设备形式的鼓风或离心设备而在与所述装置分开一定间隔处从所述装置旁边被吹过或从所述装置旁边被甩过。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在作为用于生成相干NIR辐射(4)或非相干NIR辐射(4)的装置的相干NIR辐射(4)或非相干NIR辐射(4)的源的下游的辐射束路径中布置有扫描器，使得通过所述扫描器将所述相干NIR辐射(4)或非相干NIR辐射(4)引导到所述矿石上。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在流体中用于待破碎的矿石或待与尾矿分离的矿石的所述NIR辐射的出口光学系统的部件是对于所述辐射透明的端口，且所述端口的耦合出所述辐射的表 面至少被所述流体润湿。
全文摘要
本发明涉及破碎矿石的方法和装置。所述方法和装置的特征特别地在于矿石矿物或多种矿石矿物可随后容易地被提取。为此目的，将相干NIR辐射、非相干NIR辐射、具有大于300GHz的频率的至少一个交变电场、具有大于300GHz的频率的至少一个交变磁场、具有大于300GHz的频率的至少一个交变电磁场或上述的组合分别至少一次施加到矿石，这通过用于生成辐射、所述至少一个交变场或所述辐射和所述至少一个交变场的装置进行，其中矿石的矿石矿物、多种矿石矿物、吸收成分或多种矿石矿物和吸收成分从所述辐射、所述交变场或所述辐射和交变场吸收能量，且所述能量不被矿脉物质吸收或仅略微被矿脉物质吸收。因此，有利地通过产生的应力而在矿石内形成裂缝或使矿石分裂。
文档编号C22B1/00GK103237908SQ201280003772
公开日2013年8月7日 申请日期2012年2月9日 优先权日2011年2月10日
发明者彼得·雷根弗斯, 安德烈·施特雷克 申请人:米特韦达应用技术大学