使用官能化过滤器和薄膜进行矿物分离 |
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| 申请号 | CN201280028591.2 | 申请日 | 2012-05-25 | 公开(公告)号 | CN103945922B | 公开(公告)日 | 2017-01-11 |
| 申请人 | 锡德拉企业服务公司; | 发明人 | P·J·罗思曼; M·R·费纳尔德; F·K·迪登; D·H·亚当森; | ||||
| 摘要 | 本文公开了一种用于捕集浆料或 尾矿 中矿物颗粒的设备。所述设备可以采用 过滤器 、传送带或 叶轮 的形式，所述过滤器、传送带或叶轮将用于在处理器中捕集浆料中的矿物颗粒，或用于在尾矿库中捕集尾矿中的矿物颗粒。所述过滤器、传送带或叶轮具有由合成材料制成或涂有合成材料的捕集区域，所述合成材料具有官能团，所述官能团为阴离子或阳离子以粘附所述矿物颗粒。或者，所述合成材料具有使所述捕集区域具有疏 水 性的疏水性分子。当将浆料或尾矿中的矿物颗粒与捕集剂分子组合时，所述矿物颗粒也变得具有疏水性。疏水性矿物颗粒被吸引到疏水性捕集区域上。所述过滤器、传送带和叶轮可以具有多条通道以便增加 接触 表面。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于捕集矿物颗粒的设备，所述设备包括： |
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| 说明书全文 | 使用官能化过滤器和薄膜进行矿物分离[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请对应于2012年5月25日提交的第PCT/US2012/039631号国际专利申请，其要求2011年5月25日提交的美国临时专利申请号61/489,893和2011年9月12日提交的美国临时专利申请号61/533,544的权益，所述申请均以引用的方式整体并入本文。 [0003] 本申请还涉及以下八项PCT申请，所述PCT申请都于2012年5月25日同时提交，并且都要求上述于2011年5月25日提交的美国临时专利申请号61/489,893和上述于2011年9月12日提交的美国临时专利申请号61/533,544的权益，并且都以引用的方式整体并入以便包括彼此的主题在内，所述PCT申请如下： [0004] PCT申请号PCT/US12/39528(代理人案号712-002.356-1)，名称为“Flotation separation using lightweight synthetic bubbles and beads”； [0005] PCT申请号PCT/US12/39524(代理人案号712-002.359-1)，名称为“Mineral separation using functionalized polymer membranes”； [0006] PCT申请号PCT/US12/39540(代理人案号712-002.359-2)，名称为“Mineral separation using sized,weighted and magnetized beads”； [0007] PCT申请号PCT/US12/39576(代理人案号712-002.382)，名称为“Synthetic bubbles/beads functionalized with molecules for attracting or attaching to mineral particles of interest”； [0008] PCT申请号PCT/US12/39591(代理人案号712-002.383)，名称为“Method and system for releasing mineral from synthetic bubbles and beads”； [0009] PCT申请号PCT/US/39596(代理人案号712-002.384)，名称为“Synthetic bubbles and beads having hydrophobic surface”； [0010] PCT申请号PCT/US12/39655(代理人案号712-002.386)，名称为“Mineral recovery in tailings using functionalized polymers”；以及 [0011] PCT申请号PCT/US12/39658(代理人案号712-002.387)，名称为“Techniques for transporting synthetic beads or bubbles In a flotation cell or column”。 技术领域[0012] 本发明总体上涉及一种用于将混合物如矿浆浆料中有价值的材料与不需要的材料相分离的方法和设备。 背景技术[0013] 在许多工业过程中，使用浮选法将有价值或所需的材料与不需要的材料相分离。举例来说，在这个过程中，将水、有价值的材料、不需要的材料、化学品以及空气的混合物放入浮选池中。使用所述化学品使所需的材料具有疏水性，而使用空气将所述材料携带到浮选池的表面。当疏水性材料与气泡相碰撞时，它们会彼此粘附。气泡会携带所需材料与之一起上升到表面。 [0014] 浮选池的性能取决于池中捕集区内的气泡表面积通量。气泡表面积通量取决于气泡的尺寸和空气注入速率。控制气泡表面积通量从传统上来讲十分困难。这是个多变量控制问题并且不存在用于控制的可靠的实时反馈机制。 [0015] 在工业中需要提供更好的方式将有价值的材料与不需要的材料(例如包括在这种浮选池当中的材料)相分离，从而解决在所述分离过程中与使用气泡相关联的问题。 发明内容[0016] 基本过滤设备 [0017] 根据本发明的一些实施方案，本发明可以提供至少部分地基于使用以下设备的矿物分离或过滤技术，所述设备的特点在于：捕集区域，所述捕集区域包括被配置成与包含水和有价值的材料的混合物相接触的捕集表面，所述有价值的材料包含多个矿物颗粒；以及合成材料，所述合成材料至少提供在捕集表面上，所述合成材料包含多个分子，所述分子包含被配置成将矿物颗粒吸引至捕集表面的官能团。 [0018] 根据本发明的一些实施方案，所述官能团可以包括用于使矿物颗粒与所述分子键合的化学官能团。 [0019] 根据本发明的一些实施方案，所述官能团可以包括离子基团，所述离子基团是阴离子或阳离子基团，包括其中官能团包括以下各项中的一种或多种离子：羧酸、硫酸盐、磺酸盐、黄原酸盐、二硫代磷酸盐、硫氨酯、硫脲、黄原、单硫代磷酸盐、氢醌以及聚胺。所述清单未必是详尽的。 [0020] 根据本发明的一些实施方案，合成材料可以选自由以下组成的组：聚酰胺、聚酯、聚氨基甲酸乙酯、苯酚-甲醛、脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛、聚缩醛、聚乙烯、聚异丁烯、聚丙烯腈、聚(氯乙烯)、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏二氯乙烯)、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚丙烯酸酯、聚(碳酸酯)、酚醛树脂以及聚二甲基硅氧烷。所述清单未必是详尽的。 [0021] 根据本发明的一些实施方案，官能团可以被配置成使捕集表面具有疏水性，包括但不限于其中合成材料可以选自由以下组成的组：聚苯乙烯、聚(d,l-丙交酯)、聚(二甲基硅氧烷)、聚丙烯、聚丙烯酸物、聚乙烯、疏水改性乙基羟乙基纤维素、聚硅氧烷、烷基硅烷以及氟烷基硅烷，或包括其中矿物颗粒可以包括其上所粘附的一个或多个疏水性分子链段。 [0022] 根据本发明的一些实施方案，合成材料可以包括硅氧烷衍生物或聚硅氧烷，或羟基封端的聚二甲基硅氧烷。 [0023] 根据本发明的一些实施方案，混合物可以进一步包括多个捕集剂分子，并且每个捕集剂分子可以包括疏水性分子链段和与矿物颗粒键合的电离基团。 [0024] 根据一些实施方案，本发明可以采用如下方法的形式，所述方法的特点在于在过滤器构件上提供捕集区域，所述捕集区域包括被配置成与包含水和有价值的材料的混合物相接触的捕集表面，所述有价值的材料包含多个矿物颗粒；以及至少在捕集表面上提供合成材料，所述合成材料包含多个分子，所述分子包含被配置成使矿物颗粒结合至捕集表面的官能团。 [0025] 根据本发明的一些实施方案，所述方法还可以包括本文阐述的一个或多个其它特点。 [0026] 使用官能化薄膜的技术 [0027] 根据一些实施方案，本发明可以被配置成提供使用官能化薄膜的矿物分离或过滤技术。 [0028] 举例来说，本发明可以由用于从富含矿物的矿浆浆料中回收有价值的材料或矿物的新型机器和新型方法组成。这种浆料可为任何类型的浆料，例如是空气输送的经过研磨的矿物或水性混合物。可以使这种富含矿物的浆料与已经过设计来吸引目标矿物的官能化聚合物表面相接触。官能化聚合物表面可以采用合成气泡或珠粒的形式，这与专利申请序列号__________中所述内容相符，所述专利申请于__________提交，要求上述美国临时专利申请号61/489,893的权益，并且薄膜或薄膜结构可以采用叶轮、传送带、过滤器组件或平板的形式，这与上述美国临时专利申请号61/533,544中所述内容相符。 [0029] 可以洗掉不需要的材料而在官能化聚合物表面上仅留下需要的材料或矿物，或者可以将含有官能化聚合物表面的薄膜结构与不需要的材料相分离。可以通过与浮选、粒选、重力分离和/或磁力分离相关的技术进行这种分离。然后对富集的表面进行处理以便释放和捕集矿物。然后可以将聚合物表面重复使用。 [0030] 根据本发明的一些实施方案，所述机器或设备将被配置成具有两个腔室、储槽、储池或管柱。一个腔室、储槽、储池或管柱所具有的环境有助于粘附有价值的材料或矿物或目标颗粒，而另一个腔室、储槽、储池或管柱所具有的环境有助于释放有价值的材料或矿物或目标颗粒。叶轮可以涂有官能化聚合物并且被配置成在这两个腔室、储槽、储池或管柱内部缓慢旋转。当叶轮叶片移动到一个腔室、储槽、储池或管柱内的粘附区中时，所述叶轮叶片会捕集有价值的材料或矿物或目标颗粒。当富集的叶片移动到另一个腔室、储槽、储池或管柱的释放区中时，将有价值的材料或矿物或目标颗粒释放出来。 [0031] 根据本发明的一些实施方案，官能化聚合物传送带可以被配置成在两个腔室、储槽、储池或管柱之间运行，所述官能化聚合物传送带由此捕集和释放有价值的材料或矿物或目标颗粒。 [0032] 根据本发明的一些实施方案，官能化聚合物捕集过滤器可以被放置到每个腔室、储槽、储池或管柱中以捕集和释放有价值的材料或矿物或目标颗粒。这是一种分批型方法。 [0033] 矿物分离设备的实施方案 [0034] 根据一些实施方案，本发明可以采用特点在于第一处理器和第二处理器的机器、系统或设备的形式。第一处理器可以被配置成在富于粘附的环境中接收流体、有价值的材料和不需要的材料的混合物以及被配置成粘附有价值的材料的涂有官能化聚合物的构件，并且提供富集的粘附了有价值材料的涂有官能化聚合物的构件。第二处理器可以被配置成在富于释放的环境中接收流体和富集的涂有官能化聚合物的构件以便释放有价值的材料，并且提供从富集的涂有官能化聚合物的构件释放到富于释放的环境中的有价值的材料。 [0035] 所述设备可以被配置成包括以下特点中的一个或多个： [0036] 第一处理器可以采用第一腔室、储槽、储池或管柱的形式，而第二处理器可以采用第二腔室、储槽、储池或管柱的形式。 [0037] 第一腔室、储槽或管柱可以被配置成在富于粘附的环境中接收具有水、有价值的材料和不需要的材料的矿浆浆料，所述富于粘附的环境具有高pH值，从而有助于使有价值的材料粘附。 [0039] 涂有官能化聚合物的构件可以采用涂有官能化聚合物的叶轮的形式，所述叶轮具有至少一个叶轮叶片并且被配置成在第一处理器和第二处理器内部缓慢旋转。第一处理器可以被配置成在粘附区中接收至少一个叶轮叶片，并且提供在粘附区中粘附了有价值的材料的至少一个富集的叶轮叶片。第二处理器可以被配置成在释放区中接收至少一个富集的叶轮叶片并且提供从至少一个富集的叶轮叶片释放的有价值的材料。第一处理器可以被配置成具有第一过渡区来排放尾矿，而第二处理器可以被配置成具有第二过渡区来排放精矿。 [0040] 涂有官能化聚合物的构件可以采用涂有官能化聚合物的传送带的形式，所述传送带被配置成在第一处理器与第二处理器之间运行。第一处理器可以被配置成接收涂有官能化聚合物的传送带并且提供富集的粘附了有价值的材料的涂有官能化聚合物的传送带。第二处理器可以被配置成接收富集的涂有官能化聚合物的传送带并且提供从富集的涂有官能化聚合物的传送带释放的有价值的材料。涂有官能化聚合物的传送带可以由网状材料制成。 [0041] 涂有官能化聚合物的构件可以采用涂有官能化聚合物的捕集过滤器的形式，作为分批型方法的一部分，所述捕集过滤器被配置成在第一处理器与第二处理器之间移动。第一处理器可以被配置成接收涂有官能化聚合物的捕集过滤器并且提供富集的粘附了有价值的材料的涂有官能化聚合物的捕集过滤器。第二处理器装置可以被配置成接收富集的涂有官能化聚合物的捕集过滤器并且提供从富集的涂有官能化聚合物的捕集过滤器释放的有价值的材料。 [0042] 第一处理器可以被配置成提供含有不需要的材料的尾矿，而第二处理器可以被配置成提供含有有价值的材料的精矿。 [0043] 涂有官能化聚合物的构件可以采用薄膜或柔软易弯曲的薄片或薄层的形式。 [0044] 根据某个实施方案，本发明还可以采用如下设备的形式，所述设备的特点在于：第一装置，所述第一装置可以被配置成在富于粘附的环境中接收流体、有价值的材料和不需要的材料的混合物以及被配置成粘附有价值的材料的涂有官能化聚合物的构件，并且提供富集的粘附了有价值的材料的涂有官能化聚合物的构件；以及第二装置，所述第二装置可以被配置成在富于释放的环境中接收流体和富集的涂有官能化聚合物的构件以便释放有价值的材料，并且提供从富集的涂有官能化聚合物的构件释放到富于释放的环境中的有价值的材料。 [0045] 根据本发明的一些实施方案，第一装置可以被配置成在富于粘附的环境中接收具有水、有价值的材料和不需要的材料的矿浆浆料，所述富于粘附的环境具有高pH值，从而有助于使有价值的材料粘附；而第二装置可以被配置成在富于释放的环境中接收水，所述富于释放的环境具有低pH值或接收超声波以有助于释放有价值的材料。 [0046] 根据本发明的一些实施方案，涂有官能化聚合物的构件可以采用以下各项之一的形式： [0047] 涂有官能化聚合物的叶轮，具有至少一个叶轮叶片并且被配置成在第一装置和第二装置内部缓慢旋转； [0048] 涂有官能化聚合物的传送带，被配置成在第一装置与第二装置之间运行；或[0049] 涂有官能化聚合物的捕集过滤器，作为分批型方法的一部分，被配置成在第一装置与第二装置之间移动。 [0050] 矿物分离工艺或方法的实施方案 [0051] 根据某个实施方案，本发明还可以采用如下的工艺或方法的形式，所述工艺或方法的特点在于：在第一处理器中，在富于粘附的环境中接收流体、有价值的材料和不需要的材料的混合物以及被配置成粘附有价值的材料的涂有官能化聚合物的构件，并且从第一处理器中提供富集的粘附了有价值的材料的涂有官能化聚合物的构件；并且在第二处理器中，在富于释放的环境中接收流体和富集的涂有官能化聚合物的构件以便释放有价值的材料，并且提供从富集的涂有官能化聚合物的构件释放到富于释放的环境中的有价值的材料。 [0053] 现参考附图，所述附图未必按比例绘制，根据以下说明性实施方案的详细描述结合附图将更充分理解本发明的前述和其它特点和优点，在附图中，相同元件的标号相同： [0054] 图1包括图1a，图1a是根据本发明的一些实施方案的分离处理器的呈示意图形式的局部剖面侧视图，所述分离处理器被配置成具有内部布置有涂有官能化聚合物的叶轮的两个腔室、储槽或管柱；并且包括图1b，图1b是根据本发明的一些实施方案的涂有官能化聚合物的叶轮的呈示意图形式的局部截面顶视图，所述涂有官能化聚合物的叶轮在粘附腔室、储槽或管柱内所容纳的富于粘附的环境中移动，并且还在释放腔室、储槽或管柱内所容纳的富于释放的环境中移动。 [0055] 图2是根据本发明的一些实施方案的分离处理器的示意图，所述分离处理器被配置成具有内部布置有涂有官能化聚合物的传送带的两个腔室、储槽或管柱。 [0056] 图3是根据本发明的一些实施方案的分离处理器的示意图，所述分离处理器被配置成具有涂有官能化聚合物的过滤器组件，所述过滤器组件在半连续分批方法中在两个腔室、储槽或管柱之间移动。 [0057] 图4是根据本发明的一些实施方案的叶轮的图示。 [0058] 图5是根据本发明的一些实施方案的一段传送带的图示。 [0059] 图6是根据本发明的一些实施方案的过滤器的图示。 [0060] 图7a至图7f图解了根据本发明的一些实施方案的叶轮、传送带和过滤器的各种表面特征。 [0061] 图8a图解了根据本发明的一些实施方案的连接至纤维用于吸引根据本发明的一些实施方案的矿物颗粒的多个官能团。 [0062] 图8b图解了根据本发明的一些实施方案的连接至纤维用于吸引矿物颗粒的多个疏水性分子。 [0063] 图8c图解了根据本发明的一些实施方案的连接至纤维用于吸引非矿物颗粒的多个疏水性分子。 [0064] 图9a图解了根据本发明的一些实施方案的连接至表面用于吸引矿物颗粒的多个官能团。 [0065] 图9b图解了根据本发明的一些实施方案的连接至表面用于吸引矿物颗粒的多个疏水性分子。 [0066] 图9c图解了根据本发明的一些实施方案的连接至表面用于吸引非矿物颗粒的多个疏水性分子。 [0067] 图10a图解了根据本发明的一些实施方案的被放置到水平管线中捕集矿物颗粒的多个过滤器。 [0068] 图10b图解了根据本发明的一些实施方案的被配置成从过滤器释放矿物颗粒的释放设备。 [0069] 图11是示出了根据本发明的一些实施方案的被放置到尾矿库中捕集有价值的材料的过滤器的示意图。 [0070] 图12a图解了根据本发明的一些实施方案的使用多个合成珠粒或气泡来捕集有价值的材料的叶轮。 [0071] 图12b图解了根据本发明的一些实施方案的使用多个合成珠粒或气泡来捕集有价值的材料的过滤器。 [0072] 图12c图解了根据本发明的一些实施方案的可以用作过滤器来捕集例如尾矿库中有价值的材料的一袋合成珠粒。 [0073] 图13a图解了根据本发明的一些实施方案的经过官能化以吸引疏水性颗粒的合成珠粒。 [0074] 图13b是根据本发明的一些实施方案的经过官能化以吸引润湿的矿物颗粒的合成珠粒的放大的表面部分。 [0075] 图13c是根据本发明的一些实施方案的经过官能化以吸引非矿物疏水性颗粒的合成珠粒的放大的表面部分。 [0076] 图14a图解了根据本发明的一些实施方案的具有用于吸引矿物颗粒的官能团的合成珠粒。 [0077] 图14b是根据本发明的一些实施方案的经过官能化以吸引矿物颗粒的合成珠粒的放大的表面部分。 [0078] 图15a和图15b图解了本发明的一些实施方案，其中根据本发明的一些实施方案，合成珠粒或气泡的一部分被官能化以具有捕集剂分子，而另一部分被官能化以具有疏水性。 具体实施方式[0079] 图1、图1a、图1b [0080] 举例来说，图1示出了本发明呈机器、装置、系统或设备10的形式，所述机器、装置、系统或设备10例如使用第一处理器12和第二处理器14将混合物11(如矿浆浆料)中有价值的材料与不需要的材料相分离。根据本发明的一些实施方案，第一处理器12和第二处理器14被配置成具有例如被示为涂有官能化聚合物的叶轮20(图1a)、20'(图1b)的涂有官能化聚合物的构件。在操作中，叶轮20、20'相对于第一处理器12和第二处理器14缓慢旋转，叶轮叶片缓慢穿过第一处理器12内的富于粘附的环境16，在所述富于粘附的环境中，有价值的材料与叶片粘附，并且在穿过第二处理器14内的富于释放的环境18时从叶片释放出来。举例来说，如箭头a所指示，叶轮20被示出沿逆时针方向旋转，但是本发明的范围并不意图受限于叶轮旋转的方向或相对于第一处理器12和第二处理器14布置、安装或配置涂有官能化聚合物的叶轮20(图1a)、20'(图1b)的方式。 [0081] 第一处理器12可以采用容纳总体上指示为16的富于粘附的环境的第一腔室、储槽、储池或管柱的形式。第一腔室、储槽或管柱12可以被配置成在富于粘附的环境16中经由管道13接收呈流体(例如水)、有价值的材料和不需要的材料形式的混合物或矿浆浆料11，所述富于粘附的环境例如具有高pH值，从而有助于使有价值的材料粘附。第二处理器14可以采用容纳总体上指示为18的富于释放的环境的第二腔室、储槽、储池或管柱的形式。第二腔室、储槽、储池或管柱14可以被配置成在富于释放的环境18中经由管道15接收例如水22，所述富于释放的环境例如可以具有低pH值或接收超声波以便有助于释放有价值的材料。有助于使有价值的目标材料粘附的富于粘附的环境，如形成元件环境16的一部分的富于粘附的环境，以及有助于释放有价值的目标材料的富于释放的环境，如形成环境18的一部分的富于释放的环境在本领域中是已知的，并且本发明的范围不意图受限于其现在已知或将来后开发的任何具体类型或种类。另外，本领域技术人员将能够基于本文针对形成任何特定混合物或矿浆浆料的一部分的任何特定的有价值的目标矿物(例如铜)所公开的分离技术来配制如环境16的富于粘附的环境和如环境18的相应的富于释放的环境。 [0082] 在操作中，第一处理器12可以被配置成在富于粘附的环境16中接收水、有价值的材料和不需要的材料的混合物或矿浆浆料11以及被配置成粘附有价值的材料的涂有官能化聚合物的构件。在图1中，涂有官能化聚合物的构件被示为涂有官能化聚合物的叶轮20(图1a)、20'(图1b)。在图1a中，涂有官能化聚合物的叶轮20具有轴21和至少一个叶轮叶片20a、20b、20c、20d、2e、20f、20g并且被配置成在第一处理器12和第二处理器14内部缓慢旋转。在图1b中，涂有官能化聚合物的叶轮20'具有轴21'和叶轮叶片20a'、20b'、20c'、20d'、 2e'、20f'、20g'和20h'。应了解，图1中的每个叶轮叶片被配置成并且经过官能化而具有聚合物涂层以在富于粘附的环境16中粘附有价值的材料。(本发明的范围不意图受限于叶轮 20、20'上叶片的数目并且图1a和图1b中的实施方案被示出具有带有不同数目的叶片的叶轮21、21'。) [0083] 在图1中，第一处理器12被配置成接收涂有官能化聚合物的叶轮20(图1a)、20'(图1b)的至少一个叶轮叶片。在图1b中，至少一个叶轮叶片被示为叶轮叶片20g'，所述叶轮叶片20g'正被接收于由壁30a、30b界定的形成富于粘附的环境16的一部分的粘附区30中。第一处理器12还可以被配置成具有总体上指示为40的第一过渡区以便如图1a所示从管道41排放例如尾矿42。 [0084] 第一处理器12还可以被配置成提供在穿过富于粘附的环境16后粘附了有价值的材料的至少一个富集的叶轮叶片。在图1b中，所述至少一个富集的叶轮叶片被示为至少一个富集的叶轮叶片20c'，所述至少一个富集的叶轮叶片20c'正准备从第一处理器12内的富于粘附的环境16进入第二处理器14内的富于释放的环境18中。 [0085] 第二处理器14可以被配置成在富于释放的环境18中经由管道15接收流体22(例如水)和富集的涂有官能化聚合物的构件以便释放有价值的材料。在图1b中，第二处理器14被示为在释放区50中接收富集的叶轮叶片20c'，所述释放区50例如形成富于释放的环境18的一部分并且例如由壁30c和30d界定。 [0086] 第二处理器14还可以被配置成提供从富集的涂有官能化聚合物的构件释放到富于释放的环境18中的有价值的材料。举例来说，在图1b中，示出了第二处理器14被配置成具有由壁30a和30d界定的第二过渡区60以经由管道61排放呈精矿62(图1a)形式的有价值的材料。 [0087] 图2：涂有官能化聚合物的传送带 [0088] 举例来说，图2示出了本发明呈机器、装置、系统或设备100的形式，所述机器、装置、系统或设备100例如使用第一处理器102和第二处理器104将混合物101(如矿浆浆料)中有价值的材料与不需要的材料相分离。根据本发明的一些实施方案，第一处理器102和第二处理器104被配置成具有涂有官能化聚合物的构件，所述涂有官能化聚合物的构件例如被示为在第一处理器102与第二处理器104之间运行的涂有官能化聚合物的传送带120。箭头A1、A2、A3指示了涂有官能化聚合物的传送带120的移动。用于使传送带(如元件120)在两个处理器(如元件102与104)之间运行的技术(包括发动机、传动装置等)在本领域中是已知的，并且本发明的范围不意图受限于其现在已知或将来后开发的任何具体类型或种类。根据本发明的一些实施方案，涂有官能化聚合物的传送带120可以由网状材料制成。 [0089] 第一处理器102可以采用容纳总体上指示为106的富于粘附的环境的第一腔室、储槽、储池或管柱的形式。第一腔室、储槽或管柱102可以被配置成在富于粘附的环境106中接收呈流体(例如水)、有价值的材料和不需要的材料形式的混合物或矿浆浆料101，所述富于粘附的环境例如具有高pH值，从而有助于使有价值的材料粘附。第二处理器104可以采用容纳总体上指示为108的富于释放的环境的第二腔室、储槽、储池或管柱的形式。第二腔室、储槽、储池或管柱104可以被配置成在富于释放的环境108中接收例如水122，所述富于释放的环境例如可以具有低pH值或接收超声波以有助于释放有价值的材料。与上述相符，有助于使有价值的目标材料粘附的富于粘附的环境，如形成元件环境106的一部分的富于粘附的环境，以及有助于释放有价值的目标材料的富于释放的环境，如形成环境108的一部分的富于释放的环境在本领域中是已知的，并且本发明的范围不意图受限于其现在已知或将来后开发的任何具体类型或种类。另外，本领域技术人员将能够基于本文针对形成任何特定混合物或矿浆浆料的一部分的任何特定的有价值的目标矿物(例如铜)所公开的分离技术来配制如环境106的富于粘附的环境以及如环境108的相应的富于释放的环境。 [0090] 在操作中，第一处理器102可以被配置成在富于粘附的环境106中接收水、有价值的材料和不需要的材料的混合物或矿浆浆料101以及被配置成粘附有价值的材料的涂有官能化聚合物的传送带120。应了解，在图2中，传送带120被配置成并且经过官能化而具有聚合物涂层以在富于粘附的环境106中粘附有价值的材料。 [0091] 第一处理器102还可以被配置成如图2所示从管道141排放例如尾矿142。 [0092] 第一处理器102还可以被配置成提供在穿过富于粘附的环境106后粘附了有价值的材料的富集的涂有官能化聚合物的传送带。在图2中，富集的涂有官能化聚合物的传送带例如被示为传送带120的区段或部分120a，所述区段或部分120a正准备从第一处理器102内的富于粘附的环境106进入第二处理器104内的富于释放的环境108中。应了解，传送带120的一些其它区段或部分可以经过富集，包括即将离开富于粘附的环境106的区段或部分以及即将进入富于释放的环境108的区段或部分。 [0093] 第二处理器14可以被配置成在富于释放的环境108中接收流体122(例如水)和富集的涂有官能化聚合物的传送带120的区段120a以便释放有价值的材料。 [0094] 第二处理器104还可以被配置成提供从富集的涂有官能化聚合物的构件释放到富于释放的环境108中的有价值的材料。举例来说，在图2中，示出了第二处理器104被配置成经由管道161排放呈精矿162形式的有价值的材料。 [0095] 在图2中，第一处理器102被配置成具有仅通过两次转弯穿过富于粘附的环境106内部的涂有官能化聚合物的传送带120。然而，已设想如下的实施方案，在所述实施方案中，第一处理器102可以被配置成使用使传送带120在第一处理器内往返来回迂回前进或转弯的蛇形技术来使涂有官能化聚合物的传送带120行进以使传送带在处理器102内的表面积达到最大并且使传送带120在富于粘附的环境106中的暴露达到最大。 [0096] 图3：涂有官能化聚合物的过滤器 [0097] 举例来说，图3示出了本发明呈机器、装置、系统或设备200的形式，所述机器、装置、系统或设备200例如使用第一处理器202、202'和第二处理器204、204'将混合物201(如矿浆浆料)中有价值的材料与不需要的材料相分离。根据本发明的一些实施方案，第一处理器202和第二处理器204被配置成对涂有官能化聚合物的构件进行处理，所述涂有官能化聚合物的构件例如被示为涂有官能化聚合物的捕集过滤器220，作为分批型方法的一部分，所述涂有官能化聚合物的捕集过滤器被配置成如图3中所示在第一处理器202与第二处理器204'之间移动。在图3中，例如，分批型方法被示为具有两个第一处理器202、202'和两个第二处理器204、204，但是本发明的范围不意图受限于第一或第二处理器的数目。另外，设想出使用不同数目的第一和第二处理器、不同类型或种类的处理器以及现在已知或将来后开发的不同类型或种类的处理器的实施方案。根据本发明的一些实施方案，涂有官能化聚合物的捕集过滤器220可以采用薄膜或柔软易弯曲的薄片或薄层的形式。箭头B1指示涂有官能化聚合物的过滤器220从第一处理器202移动，而箭头B2指示涂有官能化聚合物的捕集过滤器220移动到第二处理器202中。使过滤器(如元件220)从一个处理器移动到另一个处理器中(如元件202和204)的技术(包括发动机、传动装置等)在本领域中是已知的，并且本发明的范围不意图受限于其现在已知或将来后开发的任何具体类型或种类。 [0098] 第一处理器202可以采用容纳总体上指示为206的富于粘附的环境的第一腔室、储槽、储池或管柱的形式。第一腔室、储槽或管柱102可以被配置成在富于粘附的环境206中接收呈流体(例如水)、有价值的材料和不需要的材料形式的混合物或矿浆浆料201，所述富于粘附的环境例如具有高pH值，从而有助于使有价值的材料粘附。第二处理器204可以采用容纳总体上指示为208的富于释放的环境的第二腔室、储槽、储池或管柱的形式。第二腔室、储槽、储池或管柱204可以被配置成在富于释放的环境208中接收例如水222，所述富于释放的环境例如可以具有低pH值或接收超声波以有助于释放有价值的材料。与上述相符，有助于使有价值的目标材料粘附的富于粘附的环境，如形成元件环境206的一部分的富于粘附的环境，以及有助于释放有价值的目标材料的富于释放的环境，如形成环境208的一部分的富于释放的环境在本领域中是已知的，并且本发明的范围不意图受限于其现在已知或将来后开发的任何具体类型或种类。另外，本领域技术人员将能够基于本文针对形成任何特定混合物或矿浆浆料的一部分的任何特定的有价值的目标矿物(例如铜)所公开的分离技术来配制如环境206的富于粘附的环境和如环境208的相应的富于释放的环境。 [0099] 在操作中，第一处理器202可以被配置成在富于粘附的环境206中接收水、有价值的材料和不需要的材料的混合物或矿浆浆料101以及被配置成粘附有价值的材料的涂有官能化聚合物的捕集过滤器220。应了解，在图3中，涂有官能化聚合物的捕集过滤器220被配置成并且经过官能化而具有聚合物涂层以在富于粘附的环境106中粘附有价值的材料。 [0100] 第一处理器202还可以被配置成如图3所示从管道241排放例如尾矿242。 [0101] 第一处理器202还可以被配置成提供在浸泡在富于粘附的环境106中之后粘附了有价值的材料的富集的涂有官能化聚合物的捕集过滤器。在图3中，富集的涂有官能化聚合物的捕集过滤器220被示为例如正准备从第一处理器202内的富于粘附的环境206进入第二处理器204内的富于释放的环境208中。 [0102] 第二处理器204可以被配置成在富于释放的环境208中接收流体222(例如水)和富集的涂有官能化聚合物的捕集过滤器220以便释放有价值的材料。 [0103] 第二处理器204还可以被配置成提供从富集的涂有官能化聚合物的捕集过滤器220释放到富于释放的环境208中的有价值的材料。举例来说，在图3中，示出了第二处理器 204被配置成经由管道261排放呈精矿262形式的有价值的材料。 [0104] 第一处理器202'还可以被配置成具有管道280和泵280以便将尾矿242再循环回第一处理器202'中。本发明的范围还意图包括被配置成具有相应管道和泵以将精矿262再循环回第二处理器204'中的第二处理器204'。可以对于上文关于图1-图2所公开的实施方案实行类似的再循环技术。 [0105] 本发明的范围不意图受限于所实现的分批方法的类型或种类。举例来说，设想出如下的实施方案，在所述实施方案中，分批方法可以包括第一处理器202和第二处理器204，所述处理器被配置成针对一种类型或种类的有价值的材料处理富集的涂有官能化聚合物的捕集过滤器220；以及第一处理器202'和第二处理器204'，所述处理器被配置成针对相同类型或种类的有价值的材料或不同类型或种类的有价值的材料处理富集的涂有官能化聚合物的捕集过滤器220。另外，本发明的范围意图包括现在已知和将来后开发的分批方法。 [0106] 为了进一步阐明应用于经过涂布的叶轮20(图1a)、经过涂布的传送带120(图2)和捕集过滤器220(图3)的术语“官能化聚合物”，图4至图6中图解了有待涂布的各种表面。图7a至图7f图解了有待涂布的表面的各种物理结构，并且图8a、图8b、图8c、图9a、图9b以及图 9c中描绘了官能化聚合物的一些实施方案。 [0107] 举例来说，至少可以两种不同的方式来对根据本发明的一些实施方案的聚合物进行官能化以吸引颗粒。 [0108] 1.聚合物表面具有多个分子73(图8a、图9a)，所述分子具有官能团78(图8a、图8b)以吸引矿物颗粒72(图8a、图9a)。 [0109] 2.聚合物表面具有多个分子79(图8b、图9b、图9c)，所述分子使表面具有疏水性以便吸引矿物颗粒71、71’(图8b、图9b、图9c)。 [0110] 具有官能团的聚合物表面 [0111] 术语“聚合物”在本公开中意指由具有相同或相似结构的多个单元连接在一起所构成的大分子。在本发明的一些实施方案中，过滤器上的聚合物表面具有多个分子73(图8a、图9a)，所述分子具有吸引矿物颗粒72(图8a、图9a)的官能团78(图8a、图8b)。在这些实施方案中，所述单元可为单体或低聚物，所述单体或低聚物形成例如以下各项的基础：聚酰胺(尼龙)、聚酯、聚氨基甲酸乙酯、苯酚-甲醛、脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛、聚缩醛、聚乙烯、聚异丁烯、聚丙烯腈、聚(氯乙烯)、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏二氯乙烯)、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚丙烯酸酯、聚(碳酸酯)、酚醛树脂、聚二甲基硅氧烷以及其它有机或无机聚合物。因此，所述合成材料可以是硬质或刚性的(如塑料)或柔软且柔性的(如弹性体)。虽然过滤器的物理特性可能有所不同，但可以对过滤器的表面进行化学官能化，以便提供多个官能团来吸引矿物颗粒。术语“有价值的材料”和“矿物颗粒”在本文中可互换使用。有可能使用分子或分子链段76(图8a、图9a)来使官能团78连接至聚合物表面上。一般来说，分子76可以为例如烃链，并且官能团78可以为用于将矿物(如铜)吸引到表面 74上的离子。黄原酸盐例如同时具有有待并入到用于制造或涂布表面的聚合物中的官能团 78和分子链段76。官能团78也被称为离子型或非离子型捕集剂。离子可以是阴离子或阳离子。阴离子包括但不限于氢氧基，如羧基、硫酸根和磺酸根；以及氢硫基，如黄原酸根和二硫代磷酸根。可用来提供官能团78的其它分子或化合物包括硫氨酯、硫脲、黄原、单硫代磷酸盐、氢醌以及聚胺。类似地，可以将螯合剂并入聚合物中作为用于粘附矿物(如铜)的捕集位点。具有官能化聚合物的表面在本文也被称为合成表面。 [0112] 具有使得表面具有疏水性的分子的聚合物 [0113] 在本发明的一些实施方案中，至少对过滤器表面进行官能化，以使所述表面具有疏水性。有可能对聚合物表面进行官能化，以便具有多个分子79(图8b、图8c、图9b、图9c)以使得所述表面具有疏水性。 [0114] 在化学上，疏水性是被水团排斥的分子(被称为疏水物)的物理特性。疏水性分子倾向于具有非极性，并且因此偏好其它中性分子和非极性溶剂。水中的疏水性分子经常集聚在一起。根据热力学，物质设法处于低能态，并且键合会降低化学能。水是可以电极化的，并且能够在内部形成氢键，这赋予它许多独特的物理特性。但由于疏水物是非电极化的，并且因为它们不能形成氢键，因此水排斥疏水物，这有利于与它本身键合。正是这种效应引起了疏水性相互作用。 [0115] 所述疏水性效应是所观察到的非极性物质在水溶液中聚集并且排斥水分子的倾向。这可以作为水与非极性物质之间的分离和明显的排斥而被观测到。所述疏水性相互作用主要是由非极性溶质使液体水分子之间的氢键断裂所引起的熵效应。将这种非氢键键合表面引入到水中会导致水分子之间的氢键键合网状结构断裂。通过聚集在一起，非极性分子减少了暴露于水的表面积并且使得它们的破坏作用减到最小。 [0117] 在采矿操作中，泡沫浮选法是一种通过利用疏水性差异将矿物与脉石分离的方法。通过使用表面活性剂和润湿剂来增大有价值的材料与废弃脉石之间的疏水性差异。将矿物选择性分离使得处理复杂(即混合)矿石在经济上可行。浮选法用于在进一步精炼之前对多种硫化物、碳酸盐以及氧化物进行分离。也可以通过浮选技术来提高磷酸盐和煤的品位(纯化)。泡沫浮选法开始是进行破碎(即粉碎和研磨)，用于增加矿石的表面积以进行随后的处理。矿石包括所需的矿物和其它不需要的材料(被称为脉石)。将矿石研磨成精细粉末的过程被称为解离。然后将精细粉末矿石与水混合以形成浆料。通过添加表面活性剂或捕集剂化学品来使所需的矿物具有疏水性。具体的化学品取决于正精炼何种矿物。然后将这种含疏水性矿物颗粒和亲水性脉石颗粒的浆料(更恰当地被称为矿浆)放入浮选柱或水平管线中，在所述浮选柱或水平管线中将精矿与含有脉石的尾矿分离。为了有效用于给定的矿石浆料，基于捕集剂对有待分离的颗粒类型的选择性润湿作用来选择捕集剂。良好的捕集剂将与所述类型颗粒中的一种发生物理或化学吸附。在用于选矿的浮选回路中，将不同的浮选试剂添加到调和槽中的矿石与水的混合物(被称为矿浆)中。流速和槽尺寸经过设计以给予矿物足够的时间来活化。将调和矿浆送入一组粗选池中，所述粗选池以精矿形式提取大部分的所需矿物。将粗选矿浆通到一组扫选池中，在所述扫选池中可能添加了另外的试剂。通常使扫选池泡沫返回到粗选池中以进行另外的处理，但在某些情况下，可能送到特殊的精选池中。扫选矿浆通常是足够贫瘠的而可以作为尾矿被丢弃。更复杂的浮选回路具有几组精选池和再精选池，并且中间对矿浆或精矿进行再研磨。由于多种其它因素，多达15％的解离矿物没有被回收而作为脉石被丢弃。 [0118] 捕集剂 [0119] 捕集剂以化学方式键合于疏水性矿物表面上(化学吸附)，或在例如通过物理吸附进行煤浮选的情况下吸附到所述表面上。捕集剂增加了表面的天然疏水性，从而提高了疏水性颗粒与亲水性颗粒的可分离性。根据本发明的疏水性目标颗粒在图8b、图8c、图9b以及图9c中描绘为颗粒71’、72’。 [0120] 图4、图5和图6：叶轮、传送带和过滤器 [0121] 举例来说，叶轮20(图1)具有捕集区域23以支撑官能化聚合物(图4)。传送带120(图2)具有捕集区域123以支撑官能化聚合物(图5)。过滤器220(图3)具有捕集区域223以支撑官能化聚合物(图6)。捕集区域23、123和223可以采用多种形式并且具有各种表面特征(图7a至图7f)以在使叶轮20、传送带120和过滤器220与包括水和有价值的材料的混合物或矿浆浆料11(图1)、101(图2)、201(图3)接触时吸引目标矿物颗粒。 [0122] 图7a至图7f：表面特征 [0123] 举例来说，捕集区域23、123和223(图4至图6)中的每一个可以具有多个开口以允许矿浆浆料11(图1)、101(图2)、201(图3)穿过，同时捕集矿浆浆料中的至少一部分有价值的材料。开口内部的表面与开口周围的表面或边缘将具有吸引矿物颗粒的官能团。这些表面被称为捕集表面。举例来说，捕集区域23、123以及223上的开口可以采用如图7a中所示的洞或圆柱形通道701的形式。捕集区域23、123以及223上的开口可以采用如图7b中所示被布置成蜂窝状的六边形通道702的形式。捕集区域23、123以及223可以具有如图7c中所示的矩形网格703。捕集区域23、123以及223可以包括如图7d中所示的波纹状薄片704的堆叠。捕集区域23、123以及223可以包括如图7e中所示的纤维状结构705的不规则排列。捕集区域23、123和223可以包括如图7f中所示的平坦表面706。平坦表面06可以是平滑表面、纸状表面或不光洁表面，而无较大的结构。捕集区域23、123以及223可以由合成材料(如经过官能化而能够吸引矿物颗粒的聚合物)制成。或者，仅捕集表面涂有这种聚合物。在本发明的一个不同的实施方案中，捕集区域223包括面板，如玻璃面板、陶瓷面板和金属薄片，其中所述面板的一面或两面具有平坦表面706。在本发明的又另一个实施方案中，叶轮20和过滤器220包括如图12a至图12b中所示的一批合成气泡或珠粒。 [0124] 图8a至图9c：表面分子 [0125] 举例来说，纤维状结构705(图7e)可经过官能化，以使得它们与分子73连接(图8a、图8b)。如图7e中所示的纤维状结构705可由如图8a至图8c中所示的单个纤维401、401’制成。在本发明的一个实施方案中，纤维401(图8a)可由聚合物制成，所述聚合物具有多个分子73，以便提供官能团78和连接的分子链段76。黄原酸盐例如同时具有有待并入到用于制造纤维401的聚合物中的官能团78和分子链段76两者。官能团78也被称为离子型或非离子型捕集剂，所述捕集剂吸引矿物颗粒72。离子可以是阴离子或阳离子。阴离子包括但不限于氢氧基，如羧基、硫酸根和磺酸根；以及氢硫基，如黄原酸根和二硫代磷酸根。可用来提供官能团78的其它分子或化合物包括硫氨酯、硫脲、黄原、单硫代磷酸盐、氢醌以及聚胺。在本发明的另一个实施方案中，纤维401涂有聚合物，所述聚合物具有分子73以便提供官能团78和连接的分子链段76。在具有这种涂层的情况下，纤维401可由玻璃、陶瓷、金属、尼龙、棉或不同的聚合物制成。在图8a中示出了纤维401和所连接的分子73的示意图。 [0126] 在本发明的一个不同的实施方案中，纤维401’(图8b)可以由聚合物制成，所述聚合物具有多个分子79，以使得纤维401’(以及因此使得图4、图5、图6中的捕集区域23、123以及223)具有疏水性。所述聚合物可以是疏水性材料，如聚苯乙烯、聚(d,l-丙交酯)、聚(二甲基硅氧烷)、聚丙烯、聚丙烯酸物、聚乙烯等。所述聚合物也可以是疏水改性聚合物，如疏水改性乙基羟乙基纤维素。或者，纤维401’可由玻璃、陶瓷、金属、尼龙、棉或其它织物材料制成，并且涂有疏水性分子，如聚硅氧烷、烷基硅烷以及氟烷基硅烷。分子79使得纤维401’变得具有疏水性。因而，可将疏水改性的矿物颗粒72’吸引到疏水性纤维401’上。疏水改性或润湿的矿物颗粒72’包含矿物颗粒71和其上所粘附的一个或多个分子73。分子73或捕集剂具有粘附矿物颗粒71的官能团78和疏水链或分子链段76。示出了疏水链或分子链段76与疏水性纤维401’之间的吸引作用的示意图示出于图8b中。应了解，颗粒72’可与矿物无关并且可以是水体中的一些有害的颗粒。此外，疏水性纤维401’也可用于吸引非矿物颗粒。举例来说，如果非矿物颗粒71’具有一个或多个疏水链或分子链段76，那么非矿物颗粒71’也可被吸引到疏水性纤维401’上。示出了非矿物颗粒71’与疏水性纤维401’之间的吸引作用的示意图示出于图8c中。因此，可在过滤器、叶轮或传送带(与图4至图6中所示的那些类似)中使用疏水性纤维401’以用于水污染控制、水纯化等。 [0127] 开口或表面结构701、702、703、704(图7a至图7d)周围的表面和边缘可经过官能化以提供分子73(图9a、图9b)。开口或表面结构701、702、703、704周围的暴露表面和边缘由如图9a至图9c中所示的表面部分403、403’来表示。表面部分403、403’的长度L可以等于叶轮20、传送带120和过滤器220的厚度(图4至图6)。正如图8a中所示的纤维401一样，表面部分 403可由聚合物制成，所述聚合物具有多个分子73以提供官能团78和连接的分子链段76。在一个不同的实施方案中，表面部分403涂有聚合物，所述聚合物具有分子73，以便提供官能团78和连接的分子链段76。表面部分403可由玻璃、陶瓷、金属、尼龙、棉或不同的聚合物制成。官能团78用于吸引矿物颗粒72。在图9a中示出了表面部分403和所连接的分子73的示意图。 [0128] 在本发明的一个不同的实施方案中，表面部分403’可以由聚合物制成，所述聚合物具有多个分子79，所述分子使得表面部分403’(以及因此使得图4、图5、图6中的捕集区域23、123以及223)具有疏水性。正如图8b和图8c中所示的疏水性纤维401’一样，所述聚合物可以是疏水性材料，如聚苯乙烯、聚(d,l-丙交酯)、聚(二甲基硅氧烷)、聚丙烯、聚丙烯酸物、聚乙烯等。所述聚合物也可以是疏水改性聚合物，如疏水改性乙基羟乙基纤维素。或者，表面部分403’可由玻璃、陶瓷、金属、尼龙、棉或其它织物材料制成，并且涂有疏水性分子，如聚硅氧烷、烷基硅烷以及氟烷基硅烷。分子79使得表面部分403’变得具有疏水性。因而，疏水改性的矿物颗粒72’会被吸引到疏水性表面部分403’上。示出了分子链段76与疏水性表面部分403’之间的吸引作用的示意图示出于图9b中。应了解，颗粒72’可以是非矿物颗粒并且可以是水体中的一些有害的颗粒。此外，疏水性表面部分403’也可用于吸引非矿物颗粒。举例来说，如果非矿物颗粒71’具有一个或多个疏水链或分子链段76，那么非矿物颗粒 71’也会被吸引到疏水性表面部分403’上。示出了非矿物颗粒71’与疏水性表面部分403’之间的吸引作用的示意图示出于图9c中。因此，具有疏水性表面部分403’的过滤器、叶轮或传送带(与图4至图6中所示的那些类似)也可以用于水污染控制、水纯化等，以便清除疏水改性的颗粒72’，所述颗粒可能不是目标矿物，但是对环境有害的一些金属。 [0129] 可类似于图9a至图9c中所示的表面部分403、403’对平坦表面706(图7f)进行处理。也就是说，可将平坦表面706官能化，以提供如图9a中所示的官能团78。也可将平坦表面706官能化以如图9b和图9c中所示具有疏水性。 [0130] 应了解，当叶轮20的捕集区域23(图4)、传送带120的捕集区域123(图5)和过滤器220的捕集区域223(图6)经过官能化而具有疏水性时，须将矿浆浆料11(图1a)、矿浆浆料 101(图2)和矿浆浆料201(图3)与捕集剂分子(如黄原酸盐)混合以使浆料中的矿物颗粒71(图8b和图9b)可经过捕集剂分子73疏水改性，从而变成润湿的矿物颗粒72’。 [0131] 在本发明的一个不同的实施方案中，将叶轮20(图1a)、传送带120(图2)和过滤器220(图3)用于水平管线中以进行矿物分离。另外，如图3中所示，可以将一组过滤器220用于第一处理器202中。举例来说，如图10a中所示，将多个过滤器220放置到水平管线300中以捕集浆料322中的有价值的材料。在浆料穿过过滤器220时，浆料中的一些矿物颗粒将粘附到捕集区域223和开口(参见图7a至图7e)上。在所述布置下，可以从水平管线300中取出一个或多个过滤器220来进行矿物释放(参见图10b)，而其它过滤器220继续捕集矿物颗粒。可以将尾矿342排放或运送到尾矿库等中(参见图11)。可以在具有低pH值溶液和/或超声波振荡的富于释放的环境中释放过滤器220上粘附的矿物颗粒。低pH值溶液的pH值可以是例如0至 7。如图10b中所示，可以将捕集了矿物颗粒的过滤器220放置到释放设备410中，以便用由水容器424和酸容器422提供的酸与水的混合物洗涤。可以使用一个或多个超声源432从过滤器220上抖下所粘附的矿物颗粒。在本发明的一个实施方案中，过滤器200包括面板，如玻璃面板、陶瓷面板、金属薄片、塑料薄片，其中所述面板涂有合成材料，所述合成材料包含被配置成吸引矿物颗粒的多个分子。面板的表面可以是如图7f中所示的平坦表面。可将回收水 427通回以重复使用。可从释放设备410中获取精矿440。 [0132] 在许多释放环境中，pH值小于用于粘附矿物的pH值。然而，应指出的是，当有价值的材料是例如铜时，有可能提供更低的pH值环境来使矿物颗粒粘附并且提供更高的pH值环境来使矿物颗粒从合成珠粒或气泡释放。一般来说，对pH值进行选择以促成最强的粘附，并且选择不同的pH值来促成释放。因此，根据本发明的一些实施方案，选择一个pH值来使矿物粘附，并且选择不同的pH值来使矿物释放。这个不同的pH值可以更高或更低，这取决于特定的矿物和捕集剂。 [0133] 应用 [0134] 关于包括从矿石中分离铜在内的矿物分离描述了本发明范围。 [0135] 举例来说，所设想的应用包括 [0136] 生产流中的粗选/扫选分离池，代替传统的浮选机。 [0137] 尾矿扫选池用于对尾矿流中未回收的矿物进行扫选。 [0138] 尾矿精选池用于在将尾矿流送到处理池之前将尾矿流中不需要的材料清除。 [0139] 被放入尾矿库中以回收已被送到尾矿库中的有价值的矿物的尾矿回收机。 [0140] 应了解，过滤器220(图3、图6)也可以用于在尾矿点处进行矿物回收。举例来说，可以将一个或多个过滤器220放置到尾矿库350中以捕集尾矿342中的矿物颗粒。为了增加尾矿库350中捕集区域223与尾矿342之间的接触，有可能如箭头A和B所指示来回移动过滤器220。应了解，当过滤器220的捕集区域223经过官能化而具有疏水性时，应将捕集剂分子(如黄原酸盐)添加到尾矿342中，从而可将尾矿中的矿物颗粒润湿。 [0141] 应了解，无论是经过官能化以具有捕集剂还是经过官能化以具有疏水性的根据本发明的合成珠粒和过滤器也可以被配置成用于油砂分离，即在油砂开采操作中使沥青与砂和水相分离以回收沥青。 [0142] 其它类型或种类的有价值的材料或目标矿物包括金、钼等。 [0143] 然而，本发明的范围意图包括现在已知或将来后开发的其它类型或种类的应用。 [0144] 图12a至图14b：不同的实施方案 [0145] 在如图4至图7f中所示的叶轮20、传送带120和过滤器220的捕集区域23、123、223上，表面结构上的捕集表面涂有具有吸引矿物颗粒的特定分子的合成材料。在本发明的不同实施方案中，可以使用合成材料在珠粒或气泡上提供那些特定的分子，或者制造所述珠粒或气泡(参见图13a至图14b)。具有吸引矿物颗粒的特定分子的气泡或珠粒在本文被称为合成气泡或珠粒。举例来说，在叶轮或过滤器中使用合成珠粒或气泡170来捕集矿物颗粒72、72’(参见图8a至图9b、图13a至图14b)。如图12a中所示，所述叶轮使用笼状物等来容纳多个合成珠粒，以便在捕集区域23中提供捕集表面。如图12b中所示，所述过滤器使用笼状物等来容纳多个合成珠粒170，以便在捕集区域223中提供捕集表面。当使用合成珠粒或气泡170在尾矿库350中捕集有价值的材料(图11)时，可以如图12c中所示将它们放入袋320中。正如捕集表面403、403’(图9a至图9c)上所使用的合成材料一样，有待用于合成珠粒或气泡170上的合成材料可具有用于吸引矿物颗粒72的官能团78或可具有疏水性分子79。 [0146] 图13a图解了经过官能化以吸引疏水性颗粒的合成珠粒。如图13a中所示，合成气泡或珠粒170具有用于提供珠粒表面174的固相珠粒体。所述珠粒体中至少外部由合成材料(如疏水性聚合物或疏水性化学品的涂层)制成。如图13a和图13b中所示，合成气泡或珠粒的表面174包含使表面174具有疏水性的多个分子79。举例来说，表面174可以是涂有聚硅氧烷的玻璃表面，所述聚硅氧烷可与所述玻璃表面的羟基结合。聚硅氧烷(如羟基封端的聚二甲基硅氧烷)具有硅氧链以提供疏水性分子79。如图13b中所示的疏水性颗粒72’可以是粘附有一个或多个捕集剂73的矿物颗粒71。捕集剂73的一端(78)具有粘附矿物颗粒71的电离键。捕集剂73的另一端具有倾向于移入疏水性分子79中的疏水链76。因此，疏水性颗粒72’可以是润湿的矿物颗粒。捕集剂(如黄原酸盐)同时具有官能团78和分子76两者。如图13c中所示的疏水性颗粒72可以是具有疏水链76的颗粒71’。这种颗粒可能与矿物无关，但它可以被布置成与本发明的疏水性合成气泡或珠粒170接触。同样，颗粒71可能非矿物并且可能对环境有害。因此，根据本发明的疏水性气泡或珠粒170可以用于非采矿应用(如水污染控制和水纯化)中。合成珠粒的尺寸可能小于矿物颗粒的最小尺寸(其为约150μm)，并且可能大于所述矿物颗粒的最大尺寸。在某些应用中，合成珠粒的尺寸可为1cm或更大。 [0147] 图14a图解了具有用于吸引矿物颗粒的官能团的合成珠粒。合成珠粒170具有珠粒体，以便提供用于吸引矿物颗粒72的珠粒表面174。图14b是经过官能化来吸引矿物颗粒的合成珠粒的放大的表面。珠粒体中至少外部由合成材料(如聚合物)制成以便在表面174上提供多个分子或分子链段76。分子76用于将化学官能团78连接至表面174上。一般来说，分子76可以是例如烃链，并且官能团78可具有用于将矿物(如铜)吸引到表面174上的阴离子键。黄原酸盐例如同时具有有待并入到用于制造合成珠粒70的聚合物中的官能团78和分子链段76两者。官能团78也被称为可以具有非电离键或电离键来吸引矿物颗粒72的捕集剂。类似地，可将螯合剂并入聚合物中作为用于吸引矿物(如铜)的捕集位点。 [0148] 使矿物颗粒从合成珠粒上释放可能与使矿物颗粒从叶轮、传送带或过滤器上释放类似。举例来说，在捕集区域23或223中或在袋320中的合成珠粒170(图12a至12c)已捕集了一定量的矿物颗粒之后，可以使合成珠粒170与低pH值溶液接触和/或经受超声波振荡(例如，图10b)，以便释放矿物颗粒。然而，也可以使用高pH值溶液释放某些矿物颗粒，而使用低pH值环境进行矿物粘附。 [0149] 根据本发明的一些实施方案，仅将合成珠粒的一部分表面官能化以具有疏水性。这具有如下好处： [0150] 1.防止过多珠粒聚集在一起或限制珠粒聚集， [0151] 2.一旦粘附矿物，矿物的重量可能会迫使珠粒旋转，从而允许珠粒在穿过浮选池上升时位于珠粒下方； [0152] a.精选作用更佳，因为它可以使脉石通过； [0153] b.防止所粘附的一个或多个矿物颗粒被碰掉，以及 [0154] c.使得向浮选池内的顶部捕集区的上升过程更畅通。 [0155] 根据本发明的一些实施方案，仅将合成珠粒的一部分表面官能化以具有捕集剂。这也具有以下好处： [0156] 1.一旦粘附矿物，矿物的重量可能会迫使珠粒旋转，从而允许珠粒在穿过浮选池上升时位于珠粒下方； [0157] a.精选作用更佳，因为它可以使脉石通过； [0158] b.防止所粘附的一个或多个矿物颗粒被碰掉，以及 [0159] c.使得向浮选池内的顶部捕集区的上升过程更畅通。 [0160] 根据本发明的一些实施方案，如图15a和图15b所示，将合成珠粒的一部分官能化以具有捕集剂，同时将同一合成珠粒的另一部分官能化以具有疏水性。如图15a所示，合成珠粒74具有如下的表面部分，在所述表面部分中，将聚合物官能化以具有捕集剂分子73，所述捕集剂分子73带有官能团78和连接至珠粒74表面的分子链段76。合成珠粒74还具有不同的表面部分，在所述不同的表面部分中，将聚合物官能化以具有疏水性分子79。在图15b所示的实施方案中，虽然可以将合成珠粒74的整个表面官能化以具有捕集剂分子73，但是将表面的一部分官能化以具有使它具有疏水性的疏水性分子79。 [0161] 这种“混合型”合成珠粒可以捕集湿润的和并非湿润的矿物颗粒。 [0162] 根据本发明的一些实施方案，可以将合成珠粒的表面官能化以具有捕集剂分子。捕集剂具有带有能够与矿物颗粒形成化学键的离子的官能团。与一个或多个捕集剂分子相缔合的矿物颗粒被称为润湿的矿物颗粒。根据本发明的一些实施方案，可以将合成珠粒官能化以具有疏水性以便捕集一种或多种润湿的矿物颗粒。 [0163] 发明范围 |
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