颗粒物的分类方法

摘要

一种分类颗粒物的方法，包括形成由颗粒物组成的不受约束的单层送给流，该单层送给流在初始的第一轨迹下在气态介质中移动，并且使该单层送给流在气态介质中的同时受到足够强度的磁场，以影响在该送给流中的至少一些颗粒的轨迹，导致颗粒物的轨迹从所述第一轨迹散开。随后，基于颗粒的轨迹分类和/或收集颗粒。

权利要求

1.一种颗粒物的分类方法，包括：

从机构的端部朝向与所述机构的所述端部分开的磁体投掷由颗粒物组成的不受约束的单层送给流，所述单层送给流以初始的第一轨迹在气态介质中移动，其中所述颗粒物包括的颗粒具有在2:1至4:1之间的平均最大尺寸与平均最小尺寸的比；

使所述单层送给流在气态介质中的同时受到由磁体产生的磁场，所述磁场具有足够强度以基于所述颗粒的磁化率影响在所述送给流中的至少一些颗粒的轨迹，导致颗粒的轨迹从所述第一轨迹散开；和基于颗粒的轨迹分类和/或收集颗粒。

2.根据权利要求1所述的方法，包括将所述磁体布置在处于所述不受约束的单层的大体运动方向上并且与所述机构分开的位置处，以使在散开轨迹中的颗粒中的至少一些颗粒在那些轨迹中被沿着所述不受约束的单层的所述大体运动方向载运超过所述磁体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中分类颗粒包括布置散开轨迹，以使在所述散开轨迹中的颗粒能够在所述不受约束的单层被从所述机构投掷处的相同高度处或附近被收集。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁体相对于在所述气态介质中移动的由颗粒组成的所述单层送给流布置为使得对所述颗粒中的至少一些颗粒的运动的影响包括向上偏转。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在对具体送给流中的颗粒进行分类时，所述磁场是时间恒定的。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括将由颗粒物组成的散装供应布置在由颗粒物组成的所述单层送给流中。

7.根据权利要求6所述的方法，包括在布置所述散装供应前，将所述散装供应划分为具有不同的颗粒尺寸范围的两个或更多个分开的由颗粒物组成的散装供应，其中所述方法被分别地应用于每个分开的供应。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括在使由颗粒组成的所述单层受到磁场前干燥所述颗粒物。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括将所述颗粒物提供为具有1mm至

100mm之间的尺寸的颗粒。

10.根据权利要求9所述的方法，包括将所述颗粒物提供为具有2mm至80mm之间的尺寸的颗粒。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述单层具有1m/s至10m/s之间的速度。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述磁场具有0.5特斯拉至10特斯拉之间的磁场强度。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括分别地处理具有相同的轨迹或共同的轨迹范围的颗粒。

14.根据权利要求13所述的方法，其中分别地处理包括：将所述颗粒收集到单独的收集装置中。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括将所述颗粒物提供为开采的铁矿石颗粒。

16.一种用于分类颗粒物的设备，包括：

能够使由颗粒物组成的散装供应形成不受约束的单层颗粒并且能够投掷所述不受约束的单层颗粒以移动通过气态介质的机构，其中所述颗粒物包括的颗粒具有在2:1至4:1之间的平均最大尺寸与平均最小尺寸的比；和分类器，所述分类器包括被布置成产生磁场的磁体，并且所述分类器能够使在所述气态介质中自由移动的由颗粒组成的单层送给流暴露于所述磁场，使得所述颗粒中的至少一些颗粒的运动基于所述颗粒的磁化率受到所述磁场的影响，以形成颗粒轨迹的散开，其中所述轨迹反映所述颗粒的物理成分；并且其中所述磁体与所述机构的投掷所述颗粒的端部分开。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述磁体被布置在处于所述不受约束的单层的大体运动方向上并且与所述机构分开的位置处，以使在散开轨迹中的颗粒中的至少一些颗粒在那些轨迹中被沿着所述不受约束的单层的所述大体运动方向载运超过所述磁体。

18.根据权利要求16所述的设备，包括多个收集装置，一个收集装置用于在散开轨迹中具有相同轨迹或者具有选定的轨迹范围的相应颗粒组，所述收集装置被布置于允许在所述机构的投掷颗粒的端部相同的高度处或附近收集并分类颗粒的位置处。

19.根据权利要求16所述的设备，其中所述磁体相对于在所述气态介质中移动的由颗粒组成的所述单层送给流布置为使得对所述颗粒中的至少一些颗粒的运动的影响包括向上偏转。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的设备，其中在对送给流中的颗粒进行分类时，所述磁场是时间恒定的。

21.根据权利要求20所述的设备，包括能够基于尺寸而将由颗粒组成的散装供应划分为分开的尺寸段的划分设备，且其中所述尺寸段的一个尺寸段用于形成所述单层。

22.一种开采工艺，包括：

开采矿石以生产开采的矿石颗粒，其中所述矿石颗粒具有的平均最大尺寸与平均最小尺寸的比在2:1至4:1之间；

基于颗粒尺寸将所述开采的矿石划分以形成两个或更多个尺寸段；

由所述矿石颗粒的尺寸段中的一个尺寸段形成单层送给流；

由所述单层送给流形成由矿石颗粒组成的不受约束的单层送给流，并且从机构的端部投掷由矿石颗粒组成的所述不受约束的单层送给流，使得所述颗粒在自由空间中的气态介质中以第一轨迹移动；

使所述单层送给流在自由空间中的气态介质中的同时受到由从所述机构的所述端部分开的磁体产生的磁场，所述磁场具有足够强度以基于所述颗粒的磁化率影响在所述送给流中的至少一些颗粒的轨迹，导致颗粒的轨迹从所述第一轨迹散开；和基于颗粒的轨迹分类颗粒。

23.根据权利要求22所述的工艺，其中所述磁体被布置在处于所述不受约束的单层的大体运动方向上并且与所述机构分开的位置处，以使在散开轨迹中的颗粒中的至少一些颗粒在那些轨迹中被沿着所述不受约束的单层的所述大体运动方向载运超过所述磁体。

24.根据权利要求22所述的工艺，包括提供多个收集装置，一个收集装置用于在散开轨迹中具有相同轨迹或者具有选定的轨迹范围的相应颗粒组，所述收集装置被布置于允许在所述机构的投掷颗粒的端部相同的高度处或附近收集并分类颗粒的位置处。

25.根据权利要求22所述的工艺，所述磁体相对于在所述气态介质中移动的由颗粒组成的所述单层送给流布置为使得对所述颗粒中的至少一些颗粒的运动的影响包括向上偏转。

26.根据权利要求22至25中任一项所述的工艺，其中在对送给流中的颗粒进行分类时，所述磁场是时间恒定的。

说明书

颗粒物的分类方法

技术领域

[0001] 本发明涉及基于物质的磁响应来分类颗粒物。

背景技术

[0002] 本发明源于对铁矿石采矿的经济性方面的考虑。在包含铁矿石的矿床的材料类型中存在很多变化。材料一般地呈颗粒的形式，且例如包括任何一个或多个如下类型的材料：磁铁、赤铁矿、针铁矿(玻璃质的和褐铁矿的)、粘土、页岩和燧石。

[0003] 对于采矿操作者而言，重要的问题在于产生有市场价值的产品或产品范围。有市场价值的产品包括产品中具有指定的最小量的铁的产品。有市场价值的产品可以是来自一个或多个铁矿石矿床的矿坑内的任何一个或更多个磁铁、赤铁矿和针铁矿的混合物。

[0004] 已知在大的矿石块内开采铁矿石。根据已知的开采方法，例如分析40m长和20m宽和10m高且含有8000吨矿石的矿石块，例如通过对于来自矿石块中的钻孔的样本进行化学分析，该分析确定矿石平均上是(a)高等级、(b)低等级或(c)废物三种中的哪一种。在高等级和低等级之间的划分取决于一定范围内的因素，且可能在矿山之间变化，且在矿山的不同部分之间变化。矿石块被开采出来、从矿坑取出并且从矿坑运输出来。取决于等级确定在矿坑内侧和外侧处理矿石。例如，废物矿石用作矿山填充物，低等级矿石被堆积或用于与高等级矿石混合，且高等级矿石被按要求进一步处理，以形成有市场价值的产品。因此，能够将散装颗粒状铁矿石分类为例如前述等级能够提高采矿的经济性。

[0005] 虽然以上的技术背景和如下的描述关注于铁矿石作为颗粒物的示例，但强调的是本发明不限制为应用于铁矿石。此外，也强调的是本发明不限制为呈散装颗粒状材料的形式的颗粒物。

发明内容

[0006] 本发明延伸到分类不同地响应于磁场的任何颗粒物，使得基于材料的磁响应且因此基于材料的类型在材料之间进行区分成为可能。

[0007] 本发明基于如下认识，即在铁矿石矿床中的不同材料具有不同的磁化率，且向开采的铁矿石颗粒施加磁场能够有益地用于基于材料的类型例如材料的成分而分离颗粒，因此使得基于类型例如成分而分离颗粒成为可能。更具体地，在其中开采的铁矿石颗粒包括不同地响应于磁场的含有赤铁矿的颗粒和含有石英的颗粒的情况中，本发明使分离这些类型的材料成为可能。这在生产有市场价值的铁矿石产品方面是有益的。

[0008] 本发明也基于如下认识，即如果颗粒处于气体中而非被支撑在例如传送带、振动送给器或其他设备的表面上，则不同类型的材料对于所施加的磁场的响应能够被用于更多产地分类材料。

[0009] 因此，本发明的实施例利用由于颗粒的不同的物理成分例如颗粒的矿物学和/或元素成分所导致的磁化率上的差异，基于物理成分而分类颗粒物。此外，物理成分的差异与或能够与颗粒的价值的差异关联。因此，通过合适地将一个或更多个送给滑道、箱或其他收集装置定位在轨迹的路径中，能够使用该方法的实施例，基于产品特性和/或价值，分类颗粒物或颗粒状物。本发明的方法的另外的实施例能够实现识别不同物理成分的颗粒(即不同价值的产品)和将颗粒分为类似的物理成分和价值的批次的单步骤工艺。

[0010] 如在此所使用的术语“颗粒物”意图于包括任何物体的物质、材 料，无论其自然地出现或是人造的，且其呈离散的颗粒或粒状的形式。示例包括但不限制于开采的矿石或矿物，谷物(例如，小麦、稻米、大麦)和制造出来的货物和部件。

[0011] 除非具有特定的使用上下文，否则如在此所使用的术语“物质”和“材料”可互换。

[0012] 如在此所使用的术语“物理成分”理解为指特性，例如如下特性中的一个或更多个：物质的作为其表征的且允许其被分类在一起或分类为不同物质类型的形态，微观结构和/或矿物学、化学或元素成分，并且物理成分在此关于这些特性被评估。

[0013] 如在此所使用的术语“单层”在颗粒物的上下文中理解为指具有一个颗粒的深度或厚度的颗粒层。

[0014] 在广义上，本发明提供分类颗粒物的方法，包括：

[0015] 使自由移动通过气态介质的物质的单层颗粒受到磁场；和

[0016] 允许移动的颗粒响应于磁场的影响而偏转，以形成运动着的颗粒的轨迹的散开，其中轨迹反映颗粒的物理成分，因此能够基于颗粒的轨迹分类颗粒。

[0017] 本发明也提供颗粒物的分类方法，包括：

[0018] 形成以初始第一轨迹在气态介质中移动的颗粒物组成的不受约束的单层送给流；和

[0019] 使单层送给流在气态介质中的同时受到足够强度的磁场，以影响在送给流中的至少一些颗粒的轨迹，导致颗粒物的轨迹从第一轨迹散开；和

[0020] 基于颗粒的轨迹分类和/或收集颗粒。

[0021] 方法可包括将颗粒物组成的散装供应布置在颗粒组成的单层送给 流中。

[0022] 方法可包括将单层颗粒水平地投射到气态介质中。

[0023] 在替代实施例中，方法可包括将单层颗粒向上投射到气态介质中。

[0024] 在再另一个实施例中，方法可包括将在自由下落的单层中的颗粒送入磁场。单层可围绕轴线径向地设置。

[0025] 方法可包括在使单层颗粒受到磁场前干燥颗粒物。

[0026] 一个合适的气态介质是空气。

[0027] 方法可包括在布置散装供应前，将散装供应划分为具有不同颗粒尺寸范围的两个或更多个分开的由颗粒物组成的散装供应，其中方法被分别地应用于每个分开的供应。

[0028] 方法可包括按要求收集具有特定的轨迹或轨迹范围的颗粒，且运输收集的颗粒用于进一步的加工或处理。

[0029] 进一步的加工可包括例如尺寸分离。处理例如可包括将颗粒运输到客户处。

[0030] 颗粒物可以是顺磁性、铁磁性或抗磁性物质中的一种或更多种。然而，本发明的实施例依赖于仅应用足够强度的磁场以影响在单层中的至少一些颗粒的自由空间轨迹。应理解的是磁场可能不导致在单层中的每个颗粒的轨迹的改变。

[0031] 基本上，颗粒组成的单层送给流可具有任何形式，其允许颗粒暴露于磁场且允许颗粒响应于磁场而能够将移动的颗粒分离成不同的下 游轨迹，因此将颗粒分类到下游轨迹中。单个轨迹或一定的轨迹范围可考虑为形成颗粒流。设想的是自由移动的单层送给流将扩散为连续散开的轨迹。然而，取决于颗粒物的属性，例如取决于物质是否含有分明地限定的和宽地散开的磁特性的颗粒，代替连续散开的轨迹，可形成类似于分开的颗粒流的多个离散的轨迹组。

[0032] 可按要求根据待分类的物质的物理成分选择例如磁场的强度和在磁场中的暴露时间的特征。在通过电磁铁产生磁场的情形中，可通过改变流过电磁铁的电流来电改变磁场强度。对于电磁铁或永磁体，也可通过改变磁体和单层之间的距离(即气隙)改变作用在单层上的磁场的强度。

[0033] 材料可以是不同地响应于磁场的任何材料，使得基于磁响应因此基于材料类型，例如材料的成分来区分材料成为可能。

[0034] 例如，材料可以是散装颗粒材料，例如铁矿石。

[0035] 铁矿石颗粒可以是开采的铁矿石颗粒。

[0036] 本发明也提供分类开采的散装铁矿石颗粒的方法，包括：

[0037] 形成以初始第一轨迹在气态介质中移动的由铁矿石组成的不受约束的单层送给流；

[0038] 使单层送给流在气态介质中的同时受到足够强度的磁场，以影响在送给流中的至少一些颗粒的轨迹，导致颗粒轨迹从第一轨迹散开；和

[0039] 基于颗粒的轨迹分类和/或收集颗粒。

[0040] 方法可包括将铁矿石颗粒的散装供应布置在铁矿石颗粒组成的至少一个单层送给流内，且其中由所述至少一个单层中的一个单层形成不受约束的单层送给流。

[0041] 将散装供应布置在至少一个单层内包括将散装供应划分为具有不同颗粒尺寸范围的两个或更多个由铁矿石颗粒组成的分开的散装供应，且其中由选择出的铁矿石颗粒组成的分开的散装供应形成所述不受约束的单层送给流。

[0042] 方法可包括将散装供应提供为具有1mm至100mm范围内的尺寸的颗粒的供应。

[0043] 散装供应可划分为例如如下尺寸段：2mm至6mm；6mm至32mm；和32mm至80mm。

[0044] 可替代地，可由如下分开的供应形成不受约束的单层送给流，所述分开的供应具有平均的最大尺寸与最小尺寸的比为2∶1至4∶1，其中平均最大尺寸的颗粒为平均最小尺寸的颗粒的二倍至四倍。

[0045] 在另一个替代中，可由如下分开的供应形成不受约束的单层送给流，所述分开的供应具有平均的最大尺寸与平均最小尺寸的比为2∶1至3∶1，其中平均最大尺寸的颗粒为平均最小尺寸的颗粒的尺寸的二倍至三倍。

[0046] 磁场强度可落在1特斯拉至10特斯拉之间的范围内。

[0047] 方法可包括将不受约束的单层中的颗粒提供为具有当移动通过磁场时速度在1m/s至15m/s之间。

[0048] 方法可包括改变磁场强度的机构，所述机构能够改变作用在颗粒上的磁场的磁场强度。

[0049] 可通过任何合适的方法和设备开采矿石。例如，可通过从矿坑内钻孔和爆破矿石块而开采出矿石，且通过卡车和/或传送机从矿坑运输矿石。

[0050] 通过另外的示例，可通过在矿坑底部上方移动的地面开采矿机开采矿石，且通过卡车和/或传送机从矿坑运输矿石。

[0051] 本发明也提供用于分类颗粒物的设备，所述设备包括：

[0052] 能够使由颗粒组成的散装供应形成单层颗粒的装置；和

[0053] 用于使在气态介质中自由移动的材料的颗粒组成的单层送给流暴露于磁场的分类器，使得颗粒中的至少一些颗粒的运动受到磁场的影响以形成颗粒轨迹的散开，其中轨迹反映颗粒的物理成分。

[0054] 本发明也提供用于分类开采的铁矿石颗粒设备，所述设备包括：

[0055] 能够使由颗粒组成的散装供应形成单层颗粒的装置；和

[0056] 能够使在气态介质中自由移动的材料的颗粒组成的单层送给流暴露于磁场的分类器，使得颗粒中的至少一些颗粒的运动受到磁场的影响，以形成颗粒轨迹的散开，其中轨迹反映颗粒的物理成分。

[0057] 设备可包括：将颗粒物组成的送给流形成为颗粒组成的移动的单层送给流以在分类器中被分类的装置，和用于将单层送给流运输到分类器以暴露于磁场的装置。

[0058] 设备可包括一个或更多个颗粒收集装置，例如送给滑道、箱，所述收集装置能够定位为收集具有相同轨迹或轨迹范围的颗粒。例如，可设置三个箱且将其定位为分别收集具有第一、第二和第三轨迹范围中的轨迹的颗粒。在此例中，设备将单层颗粒分类为三个不同的批，其中每批包含相同或类似物理成分的颗粒，但在不同的批中的颗粒具有不同的物理成分。

[0059] 设备可包括干燥装置，以在颗粒组成的送给流暴露于磁场之前干燥送给颗粒。

[0060] 设备可包括输送装置，例如传送带或径向散开器，所述输送装置将单层输送到磁场，且其是可控制的以改变单层的送给速度，且因此改变分类速度。

[0061] 设备可进一步包括划分设备，所述划分设备能够基于尺寸而将颗粒组成的散装供应划分为分开的尺寸段，且其中尺寸段中的一个尺寸段用于形成单层。

[0062] 本发明也提供开采工艺，包括：

[0063] 开采矿石以生产开采的矿石颗粒；

[0064] 基于颗粒尺寸将开采的矿石划分以形成两个或更多个尺寸段；

[0065] 由矿石颗粒的尺寸段的一个尺寸段形成单层送给流；

[0066] 由单层送给流形成在自由空间中的气态介质中以初始第一轨迹移动的矿石颗粒组成的不受约束的单层送给流；

[0067] 使单层送给流在自由空间中的气态介质中的同时受到足够强度的磁场，以影响在送给流中的至少一些颗粒的轨迹，导致颗粒轨迹从第一轨迹散开；和

[0068] 基于颗粒的轨迹分类颗粒。

附图说明

[0069] 进一步通过示例仅参考附图描述本发明，其中：

[0070] 图1图示本方法的实施例的工艺流程和用于分类颗粒物的设备；

[0071] 图2是图示方法的一个实施例的示意图和根据本发明的用于分类铁矿石颗粒的设备；

[0072] 图3是结合了本方法和设备的实施例的开采工艺的表示；以及

[0073] 图4是图示用于分类铁矿石颗粒的送给流的本发明的实施例的应用的实验结果的曲线图。

具体实施方式

[0074] 图1是用于分类颗粒物的方法10的实施例和利用该方法的相应的设备的工艺流程图。方法10的该图示的实施例示出为包括两个上层工 艺或步骤，即使自由移动通过气态介质即自由或开放空间的单层颗粒受到磁场的工艺或步骤12，和允许移动着的颗粒响应于磁场偏转以形成移动着的颗粒的轨迹的散开的工艺或步骤14，使得能够基于不同的轨迹分类和/或收集颗粒。由于颗粒的不同的物理成分导致轨迹的散开且轨迹的散开指示所述物理成分，所述物理成分导致磁场对于这些颗粒的运动的不同的效果。

[0075] 如本领域一般技术人员将理解的，物体的轨迹一般地是通过该物体在空气中受到力例如初速度、风阻力和重力的影响而移动所描绘的路径。因此，在目前的布置中，颗粒的轨迹一般地通过如下因素确定：颗粒被引入到自由空间中的速度，颗粒进入自由空间(相对于水平方向)的角度，磁场对于各颗粒的影响，风阻力，和重力。如将在下文中更详细地描述的，磁场对于每个颗粒的影响取决于该颗粒的磁化率，由颗粒的物理成分确定该颗粒的磁化率。

[0076] 步骤或工艺12包括三个子工艺12a、12b和12c。工艺12a是初始提供或形成颗粒组成的单层流。如下文中将描述，这可例如通过如下方式实现：使散装颗粒材料通过处理机器或装置例如振动送给器且随后到达传送带上以产生单层送给流。在此上下文中，单层表现为颗粒在表面上的分布，其中颗粒的大部分一个挨一个地处在表面上，且没有颗粒(或很少)处在其他颗粒的顶部上。

[0077] 在步骤12b处，单层送给流被投射或以其他方式输送，以沿初始轨迹在自由空间内的气态介质中流动。气态介质最方便地是空气。典型地，该自由空间以一些建筑物、壳体或类似结构的方式被封闭。例如，颗粒的单层送给流沿轨迹借助于传送带被投射到在建筑物等内部的大的自由空间中。现在，这形成了单层颗粒物的自由移动。关于颗粒物的表述“自由流动”、“自由移动”或“不受约束”意图于表示物质能够在没有约束或限制的情况下移动，否则可能例如通过与表面例如传送带或锥形分类器的壁的接触导致约束或限制。

[0078] 在一个示例中，自由空间的尺寸可使得单层颗粒被输送或投射到自由空间内的点和颗粒在受到磁场后的收集点之间的距离大于1m，且优选地在5m至25m的范围内。另外，颗粒被输送到自由空间内的点和进行收集的点之间的高度在0m至30m的范围内。同样，认识到的是在一个示例中磁场在一些颗粒上的影响，即吸引力可使得某些颗粒可以向上偏转，从而允许所述颗粒在它们被输送到空间内的点处的相同高度处或附近被收集。

[0079] 如通过以上示例，应认识到的是自由空间典型地被容纳在合适的建筑物内部。一个原因是通过将自由空间封闭在建筑物等内允许合适的灰尘控制。

[0080] 现在，在步骤12c中，单层在自由空间内自由地移动，自由移动的颗粒受到磁场。磁场将对于移动的颗粒的轨迹具有变化的影响。影响的变化可以导致颗粒向磁体的运动偏转，导致颗粒的运动从磁体偏转开，或不导致相对于轨迹的偏转。假定单层颗粒包含具有引起不同的磁响应的至少两个不同的物理成分的颗粒，则将在磁场的影响下形成颗粒轨迹的散开。这使得在步骤14处可基于颗粒的轨迹且因此基于颗粒的物理成分将颗粒分类。

[0081] 在开采中，一般地对于最大化利润有利的是将低等级的颗粒从高等级的目标颗粒中分离出来。在开采铁矿石的情况中，低等级的颗粒是带有大比例不含铁的材料的颗粒，例如氧化铝、氧化硅和磷。高等级颗粒是带有重量百分比高于55％的铁的颗粒。在开采的铁矿石颗粒的送给流中，将存在废物材料、低等级颗粒和高等级颗粒之间的一系列颗粒。通过将废物从低等级和高等级颗粒分离出来，可升高从矿物块/体回收的矿石的总的平均等级。本发明的实施例便于不同等级颗粒的这种分离。

[0082] 图2以非常一般的意义图示根据方法10能够分类颗粒物例如铁矿石颗粒的分类设备20的实施例。

[0083] 包括不同类型的颗粒，包括具有不同物理成分的颗粒的开采的铁矿石颗粒的单层供给流22沿传送带24在图中箭头X的方向上被传送，且从传送带24的端部26投射到自由空间内，以形成沿初始轨迹自由地移动通过空气的颗粒的单层供给流，供给流的初始轨迹使颗粒暴露于通过磁场产生器28产生的磁场。

[0084] 颗粒的单层供给流是颗粒在空气中的自由移动的流，以此当颗粒移动通过磁场时，颗粒与其他颗粒或设备或结构的表面不具有接触或与之具有最小的接触，因此颗粒具有受到磁场影响的最大自由度。

[0085] 选择磁场以具有足够的强度来使在移动供给流中的至少一些颗粒作为颗粒的材料的磁化率的函数偏转，使得颗粒形成轨迹的散开。在该示例中，轨迹的散开明显分为一系列三个颗粒流30a、30b和30c，其中每个流包括一定范围的轨迹。设备也包括三个产品箱32a、32b和32c，各产品流30a、30b和30c分别落入其内。每个流包含相同的颗粒；或相似类型和成分的材料。在开采的铁矿石的情况下，单层中的颗粒将具有一定范围的成分，且每个流中的颗粒具有相同的或已知的规定的成分范围(即，类似的成分)。因此，方法使得将铁矿石颗粒基于铁矿石等级分类成为可能。

[0086] 例如，不同类型的铁矿石可包括磁铁矿、赤铁矿和/或针铁矿。同样地，对于这6 3
些材料磁化率χ以10cm/g的单位测量典型地为：磁铁矿-80000；赤铁矿-290；且针铁矿-25。因此，所施加的磁场将具有对于磁铁矿比对于赤铁矿和针铁矿明显得多的效果。类似地，当与针铁矿相比时，磁场对于赤铁矿将具有更明显的效果。因此，如果具有大致相似的尺寸的铁矿石颗粒受到自由空间内的均匀的磁场，则根据颗粒的物理成分将产生轨迹的散开。能够通过在该轨迹散开或范围 中选择收集颗粒的点来简单地完成基于其物理成分的颗粒分类。来自西澳大利亚的皮尔巴拉地区的典型的铁矿石主要包含赤铁矿和针铁矿。
本实施例能够通过引起高等级的赤铁矿颗粒从废物颗粒的轨迹偏转来实现从低等级颗粒和废物颗粒分离出高等级的赤铁矿颗粒。

[0087] 在铁矿石示例中，在以此方式产生的颗粒轨迹的散开中，散开的上端可包括具有+60％铁含量的颗粒，而散开的另一端是具有0％铁含量的颗粒。通过将散开合适地划分，例如根据要求将颗粒分类为0％至45％的铁含量堆，45％至55％的铁含量堆，和+55％的铁含量堆是可能的。

[0088] 布置磁场产生器28，以横跨自由移动的颗粒单层的宽度均匀地施加磁场。磁场在大体上垂直于颗粒的主要运动方向的方向上起作用。因此，如果在磁场的位置中主要运动方向是水平的，则磁场的磁通线大体上竖直地指向。当产生器28是电磁铁时，设备20可包括控制器，以控制输送到电磁铁28的电流，以改变磁场的强度。可替代地，不论产生器28是电磁铁还是永磁体，设备20能够包括用于改变产生器28和自由移动的单层颗粒之间的距离或气隙的机构，以因此改变施加到颗粒的磁场的强度。

[0089] 方法10和设备20可应用于干的颗粒材料和湿的颗粒材料两者。然而，认识到对于湿的颗粒材料，在最初准备单层时可能陷于更大的困难，因为湿的颗粒相互附着。因此，方法10和设备20的实施例也设想提供干燥器，以在颗粒物到达磁场之前将颗粒物干燥到规定的最小表面湿润水平。

[0090] 从以上描述中将显而易见的是，方法10和设备20实现有效的单步骤工艺，以识别不同物理成分的颗粒且基于不同的物理成分将颗粒分离。这与其他分类技术形成对比，所述其他分类技术最初要求一个工艺以识别不同类型或成分的物质，且要求第二工艺用于从产品的散 装流中物理地分离识别到的具有期望的物理成分的产品。

[0091] 在图2中示出的设备20的实施例中，在受到磁产生器28的影响后，单层的轨迹的散开被分为三个流，每个流落入到单独的箱中。然而，如前所述，轨迹的散开能够分为任何数量的流，这仅取决于期望分类的颗粒的不同类型的数量。此外，除了使颗粒落入到产品箱中外，所述颗粒可落在其他收集或材料处理装置上，例如传送装置的进料槽等。

[0092] 在设备20中的传送器24被描绘为在水平面或水平方向上运行，因此在有水平速度分量的情况下从端部26投射单层颗粒。传送器24可相对于水平方向上倾或甚至下倾。在前一种情况中，单层颗粒将在有竖直向上的速度分量的情况下投射到磁场内。同样，传送器24不论其相对于水平方向的角度都使单层颗粒表现为平面的层。然而，单层可形成为其他形状和构造，最明显的是径向或圆形构造，例如通过将单层输送通过锥体实现。在该变体中，单层在通过锥体且通过空气或其他气态介质自由下落之后受到作用。在该情况下，磁场产生器可放置在内侧或可替代地围绕自由移动的圆形单层颗粒的外侧布置。

[0093] 图3图示结合了方法10和设备20的采矿工艺30的实施例。在工艺30中的初始阶段32是目标矿石即铁矿石的开采。可使用任何采矿方法，例如钻孔和爆破，或通过使用在矿坑底部上方移动的表面开采机器。

[0094] 在阶段34中，开采的矿石被输送到破碎机36。运输工具能够是自卸卡车、传送带或轨道。破碎机36将开采的矿石破碎以产生散装颗粒矿石，所述颗粒矿石具有在例如从1mm至100mm的预定的尺寸范围内的缩小的颗粒尺寸。方法10和设备20的实施例能够应用于这样的颗粒尺寸的范围，然而认为能够通过引入筛分或划分阶段38而实现更高质量的分类，所述阶段38将散装颗粒矿石划分为多个(在此情况 中三个)尺寸段。能够由工艺管理人员或采矿管理人员选择尺寸段。单独的尺寸段被保持在料斗或料堆40a、40b和
40c中。当期望将颗粒分类在每个料斗/料堆中时，使各个颗粒通过装置42例如振动筛，所述装置将散装划分的颗粒布置在用于各个设备20a、20b和20c的单层送给流中。其中每个设备20a、20b和20c符合与以上所述的设备20相同的基础和原理，或基于该基础和原理运行。因此，每个尺寸段形成为单层送给流，在每个送给流中的颗粒当以不受约束的方式在自由空间中运行时受到磁场，且基于轨迹从初始的单层轨迹的偏离而分类每个送给流中的颗粒。

[0095] 因为每个尺寸段自然地具有不同尺寸范围的颗粒，所以能够设定各个设备20a、20b和20c的运行参数以优化各个轨迹的散开，因此最优化分类的程度或“清晰度”。运行参数包括磁场强度和传送器24的行进速度，所述行进速度对应于单层在最初被投射或投掷到磁场内时的速度。实际上也能够控制在过程30中的筛分/划分38。

[0096] 在工艺30的一个实施例中，保持在料斗/料堆40a、40b和40c中的尺寸段可以是2mm至6mm；6mm至32mm；且32mm至80mm，或100mm。然而，划分可替代地布置为基于颗粒尺寸以提供不同的尺寸范围。例如，尺寸段可布置为包括具有平均的最大颗粒尺寸与最小颗粒尺寸的比在2∶1至4∶1之间的颗粒。在这种尺寸段中，平均最大颗粒尺寸是平均最小颗粒尺寸的二倍至四倍。可替代地，该比率可以大约为2∶1至3∶1。

[0097] 磁场强度典型地处于0.5特斯拉至5特斯拉之间的范围内，但认为直至10特斯拉是可以的。同样地，取决于待分类的颗粒的要求和特征，0.5特斯拉至3特斯拉的范围也是可以的。在具有尺寸范围为2mm至6mm或6mm至32mm的铁矿石单层送给流的另一个示例中，0.5特斯拉至1.5特斯拉的磁场强度可能是合适的。然而，对于32mm至100mm的颗粒尺寸范围，1.5特斯拉至5特斯拉的磁场强度可能是合 适的。对于本领域一般技术人员显见的是，颗粒尺寸及颗粒的物理成分将对于所要求的合适的磁场强度具有影响，因为较大的颗粒典型地要求较高的磁场强度。然而，以较低的磁场强度分类包括具有高磁化率的材料的较大的颗粒是可能的。

[0098] 在一个示例中，皮带24的速度在1m/s至10m/s之间，直至15m/s，且因此在被提供到磁场的单层颗粒速度在1m/s至10m/s之间，直至15m/s也是可能的。然而，在替代的示例中，速度范围是1m/s至8m/s，或2m/s至6m/s。能够基于范围内的最大颗粒尺寸选择皮带速度，使得具有较小最大尺寸颗粒的尺寸范围一般比具有较大最大尺寸颗粒的尺寸范围具有高的皮带速度。例如，对于32mm至100mm的颗粒尺寸范围，皮带速度小于等于3m/s；对于6mm至32mm的颗粒尺寸范围，皮带速度可以大于2m/s；且对于2mm至6mm的颗粒尺寸范围，皮带速度可以大于4m/s。

[0099] 在方法10的应用的一个示例中，设备20和工艺30在分离散装粒状铁矿石的情况中构思为使得处理速度可大约为250吨/小时/米的单层表现长度。在此，表现长度是通过磁场的单层的宽度，例如将单层送给流投射或投掷到自由空间气态介质内的传送带的宽度，铁矿石颗粒通过经过所述自由空间的气态介质。

[0100] 图4图示用于以至少三个不同的送给流速度流动通过空气的单层送给流分类的方法的实施例的应用的实验结果。曲线图指示了颗粒轨迹的散开与不同的物理成分的关系，在此情况下，所述物理成分是颗粒的含铁量。在图示的每个示例中，沿送给流的宽度通过空气的磁场密度为0.5特斯拉，磁体长度为118mm[w1]。

[0101] 在任何给定的情况中，磁场和其他运行条件，例如向下移动的颗粒的质量流量，颗粒的尺寸分布，距离和颗粒在磁场内的暴露持续时间，将取决于颗粒内的材料的磁特性，并且能够容易地确定磁场和其 他运行条件。

[0102] 在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对于在上文中描述的本发明的实施例进行许多修改。

[0103] 例如，虽然在分类铁矿石颗粒方面描述以上所述的实施例，但本发明不限制于此且延伸到分类其他散装粒状材料，且更一般地，分类任何对磁场具有不同响应的材料。

[0104] 通过另外的示例，方法和设备的实施例能够使磁场强度改变，以控制轨迹的散开且因此控制不同轨迹的颗粒的落点或收集点或轨迹的范围，以因此控制被分类的颗粒在何处落下。因此，在以上的描述中，虽然描述例如箱32的移动的选择，以使相同或类似的类型的颗粒能够被收集，但可替代地将箱处在固定的位置中，而改变场强度以保证具有相同或期望的特征的颗粒落入特定的箱内。

[0105] 一般而言，本发明按要求扩展到可能将颗粒形成为颗粒的单层送给流并且可能使颗粒响应于所施加的磁场被分离到不同的流内并且可能收集分开的流用于颗粒的下游处理的结构和运行条件的任何组合。

[0106] 被视作有利的是，目前的布置提供取决于材料的磁化率分类颗粒材料的装置。特别地，目前的布置允许包括材料的颗粒的轨迹的散开以便于材料的分类。作为仅可将材料分类为磁性材料和非磁性材料的替代，目前的布置实现等级水平分类，其中能够根据要求分配轨迹的散开。该等级水平分类消除对于另外的分类的需求，从而节约时间和成本。