Устройство для активации растворов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ РАСТВОРОВ, содержащее сферические нижнюю и верхнюю отражающие поверхности , в фокусах которьпс расположены источник излучения и облучаемый раствор, отверстие для подачи раствора , отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности устройства в работе путем Ъбеспечения оптимальных режимов облучения при непрерывном процессе, повьппения производительности и эксплуатационной надежности, оно снабжено приспо-соблением для i изменения фо.кусного расстояния, вьтолненным в виде подвижного клапана с отражающей поверхностью и размещенным в центре кривизны нижней сферической поверхности над отверстием для подачи раствора, при этом сферические поверхности установлены соосно, центры коивизны каждой КЗ них лежат в фокусе противолежащей сферической поверхности, Э 49 причем в центре кривизны верхней сферической поверхности установлен источник излучения. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающеееся тем, что соотношение диаметрор верхней и нижней сферических поверхностей составляет 1:1-1:3; 3.Устройство по п. 2,отли4 чающееся тем, что соотношеОд О Од ние диаметра отверстия дляподачи , раствора и диаметра нижнейсферической поверхности составляет1:10 1:100 .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь

С.Ь;.

" Ь 1 Ь

1 д :

Ьпь ь -ь Ь ь -ь " 2

" .Ъ ььь:(21) 3294943/22-03 (22) 29.05.81 (46) 23.03.85. Бюл. Ф 11 (72) Л.С. Пешикова, О.Н. Иванов, Б.Х. Блаев, Г.И. Даниленко, Т.М. Шамуилова, М.Я. Боровиков и А.П. Нарышкин (7!) Среднеазиатский научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии (53) 622.765.06(088.8) (56) 1.Ландсберг Г.С. Оптика. М., "Наука", 1976, с. 793.

2. Додин Е.И. Фотохимический анализ. M., "Металлургия", 1979, с. 54, 3 . Ландсберг Г.С. Оптика. М., "Наука", 1976, с. 786.

4. Додин Е.И. Фотохимический анализ. М., "Металлургия", 1979, с. 75 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ

РАСТВОРОВ, содержащее сферические нижнюю и верхнюю отражающие поверхности, в фокусах которых расположены источник излучения и облучаемый раствор, отверстие для подачи раствора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности

„„SU„„Д Ы6096 .

4(51) В 03 D 1/04 С 02 В 9/00 устройства в работе путем обеспечения оптимальных режимов облучения при непрерывном процессе, повьппения производительности и эксплуатационной надежности, оно снабжено приспособлением для изменения фокусного расстояния, выполненным в виде подвижного клапана с отражающей поверхностью и размещенным в центре кривизны нижней сферической поверхности над отверстием для подачи раствора, при этом сферические поверхности установлены соосно, центры коивиэны каждой из них лежат в фокусе противолежащей сферической поверхности, причем в центре кривизны верхней сферической поверхности установлен источник излучения.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е е с я тем, что соотношение диаметров верхней и нижней сферических поверхностей составляет

1:1-1:3:

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что соотношение диаметра отверстия для подачи раствора и диаметра нижней сферической поверхности составляет 1:10—

1: 100.

I !

1146!

Изобретение о носится к обогаще-. нию полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении полиметаллических руд, содержащих, например, вольфрам, молибден, висмут.

Известно устройство оптическои накачки систем r àçîâûõ лазеров, которое включает газоразрядную трубку диаметром несколько миллиметров и длиной до 1,5 м и более. Разрядная,.трубка помещается .между зеркалами, обычно сферическими, с разным коэффициентом пропускания. Напряжение между катодом и анодом в трубке составляет 1,0-2,5 кВ 1).

Недостатком этого устройства является необходимость создания давления газа в трубке и наложения напряжения, кроме того, имеет место работа с ограниченным объемом рабочей среды

20 в периодическом режиме.

Известен прибор для фотохимического генерирования кода, состоящий из реакционного сосуда, биамперметрической установки и источника света.

Раствор, находящийся в реакционном сосуде (стакан диаметром 45 мм), защищенном от попадания света, перемешивается магнитной, мешалкой с постоянной скоростью. Над стаканом на расстоянии 16 см от поверхности

30 раствора расположена лампа накаливания с вольфрамовой нитью мощностью

150 Вт. Лампа снабжена отражателем.

Между лампой и стаканом помещен водяной теплозащитный фильтр, толщина 35 слоя которого 4 см (2 ).

Недостатками указанного устройства являются отсутствие Системы, выполняющей. роль резонатора, и вследствие,этого низкий КПД источника 40 света, низкая производительность, поскольку для усиления поля в активной среде и достижения порога генерации резонатор играет существенную роль. 45

Известно устройство рубинового лазера, в котором возбуждение ионов хрома производится освещением его белым светом. В нем цилиндрический рубиновый стержень диаметром в не- 50 сколько миллиметров и длиной в несколько сантиметров с плоскими, тщательно отполированными и покрытыми слоем серебра торцами, строго перпендикулярными оси цилиндра, осве- .55 щается лампой, помещенной вместе со стержнем в специальный зеркальный осветитель. Осветитель, имеющий ом> 3 форму эллиптического цилиндра с зеркальной поверхностью, концентрирует свет лампы на рубине $3 3.

Недостатком указанного устройства является замкнутость, стационарность объема, что необходимо дпя получения лазерных пучков, не достаточно для оптического возбуждения большого объема водных систем, применяемых в процессах флотации, Газовыделение, которое будет иметь место в замкнутом объеме при облучении органических систем, снизит отражательные свойства зеркал.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для активации растворов, содержащее нижнюю и верхнюю сферические отражающие поверхности, в фокусах кото— рых расположены источник излучения и облучаемый раствор, отверстие для подачи раствора (4 J.

Процесс облучения раствора дис— кретный и заключается в том, что емкость заполняют раствором и устанавливают в фокусе эллиптического ко— жуха, включают источник излучения, который входит в устойчивый режим работы в течение 15 — 30 мин, далее раствор облучают в пределах заданного времени, отключают источник излучения и емкость с облученным раствором извлекают из устройства. Далее следует повторение операций.

Процесс облучения получается длительный, непроизводительный и сложный в обслуживании. Объем емкости с раствором незначительный, само излучение оказывается отфильтрованным материалом сосуда, поэтому известное устройствб не нашло применения в указанной отрасли промышленности.

Целью изобретения является повы— шение эффективности устройства в работе путем обеспечения оптимальных режимов облучения при непрерыв— ном процессе, повышение производительности и эксплуатационной надеж— ности устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство снабжено приспособлением для изменения фокусного расстояния, BblBoJIHpHHblM в виде подвижного клапана с отражающей поверхностью и размещенным в центре кривизны нижней сферической поверхности над отверстием для подачи раствора, при

При этом положительная обратная связь между полем излучения и актив- 50 ной средой, необходимая для превращения усиливающей системы в автоколебательную, осуществляется с помощью зеркал, отражающих волны обратно.

Одновременно создается физическая основа для осуществления двух способов реализации положительной обрат.ной связи: спонтанное излучение

3 1146 этом сферические поверхности установлены соосно, центры кривизны каждой и з них лежат в фокус е пр оти в олежащей сферической поверхности, причем в центре кривизны верхней сфе5 рической поверхности установлен источник излучения.

Причем соотношение диаметров верхней и нижней сферических поверхностей составляет 1:1. — 1:3.

Кроме того, отношение диаметра отверстия для подачи раствора и диаметра нижней сферической поверхности составляет 1: 10 — 1: 100.

На чертеже представлено устройство для активации растворов, общий

Вид в

Устройство содержит сферическую поверхность 1 с отражающей внутренней поверхностью 2, в центре кривизны которой помещен источник 3 излучения. Соосно поверхности 1 расположена нижняя сферическая поверхность 4 с отражающей внутренней поверхностью

5. Нижняя поверхность 4 имеет отвер- 5 стие 6 для непрерывной подачи раствора 7 через входной патрубок 8 и клапан 9 с отражающей поверхностью. Клапан 9 закреплен на истоке 10 и может совершать возвратно-поступательное движение в корпусе 11. Снаружи зеркала 4 неподвижно установлена емкость

12 для сбора облученного раствора 13, который непрерывно вытекает через патрубок 14.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 3 лучи от него направляются на отражающую поверхность 5 сферической поверх40 ности 4. Одновременно через отверстие 6 подается раствор 7 в полость сферической поверхности 4. Раствор, заполняя поверхность 4, переливается через ее край в емкость 12, из ко45 торой уже облученный, активный раствор 13 непрерывно отводится через патрубок 14.

096 4 среды, отражаясь от неоднородностей, созданных интерферирующими пучками, возвращается в активную среду, спонтанное излучение среды, отражаясь от зеркальной поверхности сферы, также возвращается в активную среду.

Для поддержания автоколебательной системы несбходимо, чтобы сферические поверхности 1 и 4 были распо-. ложены таким образом, чтобы центры кривизны каждой пэ них находились н фокусе („ и f ) противолежащей ,поверхности. Расположение двух сферических зеркал с такими фокусными расстояниями, и ., когда поверхности зеркал совпадают с волновыми фронтами в установленных сечениях, позволяет преобразовать исходный пучок с распределением интенсивности в виде гауссовой функции после от-. ражения его вновь в гауссов же пучок, распространяющийся в противоположном направлении.

Интенсивность облучения регулируется изменением мощности источника 3 излучения посредством пускорегулирующего устройства (га чертеже не показано) и изменением скорости подачи раствора 7 в полость сферической поверхности 4. После заполнения полости сферической поверхности 4 раствором 7 сначала на поверхности 15 раствора 7 попадают лучи от источника 3 излучения, часть из которых поглощается раствором, а другая часть лучей достигает внутренней отражающей поверхности 5, и отражаясь от нее, возвращается в раствор 7, часть лучей отразившихся от поверхности 15 и поверх-. ности 5, возвращается на поверхность 2 и, отразившись от нее, вновь достигает поверхности 15 раствора 7.

За счет многократного отражения от внутренних поверхностей 2 и 5 поддерживается работа системы в автоколебательном режиме.

При изменении характера и вида . раствора применяются его оптические свойства, что приводит к изменению фокусного рассгояния нижнего сферического зеркала. Изменять фокусное расстояние сферических поверхностей технически сложно. Кроме того, при подаче раствора через центр-кривизны нижней сферической поверхности нарушается принцип совгэдения фокуса с центром кривизны,.так как эеркаль1146096

1,5

УФ

УФ

3,0

3,0

УФ

1,0

ВС

ВС

2,0

ВС

2,0

ИК

200

0,5

1000

ИК

1,5

ИК

1 500

1,5 но отражающая поверхность, равная площади отверстйя, чер ез которое подается раствор, отсутствует. Этот фактор приводит к потерям энергии излучения. Поэтому в центре кривизны нижней сферической поверхности имеется приспособление для изменения фокусного расстояния, выполненное в виде подвижного клапана 9 с отражающей поверхностью. 10

Перемещением штока 10 клапан 9 о вертикали настраивает фокусное расстояние, необходимое для системы с заданным раствором, и потому кла-. пан может занять промежуточное положение, .например, с фокусным расстоянием

Наиболее полное использование энергии излучения достигается в том ° случае, когда диаметры сферических ° эп поверхностей, верхней и нижней, выбираются в соотношении 1:1-3. Уменьшение диаметра нижнего сферического объема относительно верхней отражающей поверхности нежелательно, поскольку возрастают потери потока излучения. Отношение диаметров 1:3 обеспечивает полное использование светового потока, при этом потери излучения составляют только 0,013 от общего потока, следовательно, увеличивать и далее диаметр нижней отражающей сферы нецелесообразно.

Для обеспечения ламинарных пото" ков, а следовательно, гладкой по,верхности раствора в облучаемой нижней сфере при обеспечении заданной производительности. устройства, диаметр отверстия для подачи раствора и диаметр нижней сферической поверхности должны находиться в соотношении 1: 10- 100. Отношение 1: 10 обусловлено требованием выдерживания ламинарных потоков, а отношение 1:100 обусловлено производительностью устройства, нбо в первом случае будет нарушен динамический режим активации, а во втором — будет низкая производительность, SO

Устройство было испытано при обработке растворов реагентами, подаваемыми в процесс флотацни: олеиновой кислоты, терпинеола, ксантогената. Критерием повышения актив-, ности раствора служило увеличение извлечения полезного компонента в процессе флотацни.

Ф

В качестве источника электромагнитного излучения применялись лампа накаливания с вольфрамовой нитью (видимый свет), осветитель

0РК (ультрафиолетовое излучение), лампа типа ЛГ (инфракрасное излучение).

В таблице даны сравнительные показатели процесса при различных вариантах облучения.

Сравниваемые варианты облучения олеата натрия: 1 — вариант облучения в стакане, помещенном в фокусе эллиптического кожуха, 2 — вариант облучения на сферической отражающей поверхности с равными диаметрами двух сфер и радиусами кривизны;

3 — вариант облучения, когда расположение сферических зеркал (гри отношении диаметра верхней и нижней сферических поверхностей, равном

1:3) обеспечивает распределение интенсивности излучения в виде гауссовой функции.

Устройство для активации растворов просто по конструкции и в обслуживании, делает процесс облучения непрерывным, без участия обслуживающего персонала °

Таким образом, предлагаемое устройство наиболее полно и с большей эффективностью использует энергию электромагнитного излучения, надежно в работе, позволяет повысить производительность процесса активации растворов в 2-7 раз, обеспечивает прирост извлечения полезного компонента íà 1-22.

Вариа- Вид из- Объем об- Прирост ант об- луче- лученно- извлечеаучения ния го раство-., ния, Ж ра,мл/мин

1 14Ь096

Тираж 525 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР до делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1255/8

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А.Антонова

Редактор Г.Волкова Техред Т.Дубинчак Корректор Е.Рошко