Устройство для активации растворов

,"ьп ьь.Е АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВ ь.ьь. 1Иванонко,ровико тский научно-и оектный инстит ледо- цвет 8.8) .С. Оптика 793. отохимическаллургия", 19 М.,и и ние диаметрраствора икой поверхн1:100. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(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 устройства в работе путем обеспечения оптимальных режимов облучения при непрерывном процессе, повышения производительности и эксплуатационной надежности, оно снабжено приспособлением дляизменения фокусного расстояния, выполненным в виде подвиж ного клапана с отражающей поверхностью и размещенным в центре кривиз ны 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. Устрочающее йство по п. 2, о т л ис я тем, что соотношеа отверстия для подачи диаметра нижней сферичесости составляет 1:10 -1146Изобретение оносится к обогаще-.нию полезных ископаемых и может бытьиспользовано при обогащении полиметаллических руд, содержащих, например,вольфрам, молибден, висмут.5Известно устройство оптическоинакачки систем газовых лазеров, которое включает газоразрядную трубкудиаметром несколько миллиметрови длиной до 1,5 м и более. Разрядная,.трубка помещается, между зеркалами,обычно сферическими, с разным коэффи"циентом пропускания. Напряжение между катодом и анодом в трубке составляет 1,0-2,5 кВ 11,Недостатком этого устройства является необходимость создания давления газа в трубке и наложения напряжения, кроме того, имеет место работас ограниченным объемом рабочей среды20в периодическом режиме.Известен прибор для фотохимического генерирования кода, состоящийиз реакционного сосуда, биамперметрической установки и источника света.Раствор, находящийся в реакционномсосуде (стакан диаметром 45 мм),защищенном от попадания света, перемешивается магнитной, мешалкой с постоянной скоростью. Над стаканомна расстоянии 16 см от поверхности30раствора расположена лампа накаливания с вольфрамовой нитью мощностью150 Вт. Лампа снабжена отражателем,Между лампой и стаканом помещен водяной теплозащитный фильтр, толщина 35слоя которого 4 см 2 3Недостатками указанного устройстваявляются отсутствие Системы, выполняющей. роль резонатора, и вследствие,этого низкий КПД источника 40света, низкая производительность,поскольку для усиления поля в активной среде и достижения порога генерации резонатор играет существеннуюроль. 45Известно устройство рубиновоголазера, в котором возбуждение ионовхрома производится освещением егобелым светом. В нем цилиндрическийрубиновый стержень диаметром в несколько миллиметров и длиной в несколько сантиметров с плоскими, тщательно отполированными и покрытымислоем серебра торцами, строго перпендикулярными оси цилиндра, осве- .55щается лампой, помещенной вместесо стержнем в специальный зеркальный осветитель. Осветитель, имеющий О 96 3Форму эллиптического цилиндра сзеркальной поверхностью, концентрирует свет лампы на рубине 3 3.Недостатком указанного устройстваявляется замкнутость, стационарностьобъема, что необходимо дпя получениялазерных пучков, не достаточно дляоптического возбуждения большогообъема водных систем, применяемыхв процессах флотации, Газовыделение,которое будет иметь место в замкнутом объеме при облучении органическихсистем, снизит отражательные свойствазеркал.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройстводля активации растворов, содержащеенижнюю и верхнюю сферические отражающие поверхности, в фокусах которых расположены источник излученияи облучаемый раствор, отверстие дляподачи раствора 4 .Процесс облучения раствора дискретный и заключается в том, что емкость заполняют раствором и устанавливают в Фокусе эллиптического кожуха, включают источник излучения,который входит в устойчивый режимработы в течение 15 - 30 мин, далеераствор 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 сложныйв обслуживании. Объем емкости с раствором незначительный, само излучениеоказывается отфильтрованным материалом сосуда, поэтому известноеустройство не нашло применения вуказанной отрасли промышленности,Цельюизобретения является повышение эффективности устройства вработе путем обеспечения оптимальных режимов облучения при непрерыв -ном процессе, повышение производительности и эксплуатационной надежности устройства,Укаэанная цель достигается тем, что устройство 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, при3 146этом сферические поверхности установлены соосно, центры кривизны каждой из них лежат в фокусе противолежащей сферической поверхности, причем в центре кривизны верхней сфе 5рической поверхности установлен источник излучения.Причем соотношение диаметровверхней и нижней сферических поверхностей составляет 1:. - 1:3,ОКроме того, отношение диаметраотверстия для подачи раствора и диаметра нижней сферической поверхностисоставляет 1:10 - 1:100.На чертеже представлено устройство для активации растворов, общийВид вУстройство содержит сферическуюповерхность 1 с отражающей внутренней поверхностью 2, в центре кривизны которой помещен источник 3 излучения, Соосно поверхности 1 расположена нижняя сферическая поверхность 4с отражающей внутреннейповерхностью5. Нижняя поверхность 4 имеет отверстие 6 для непрерывной подачи раствора 7 через входной патрубок 8 и клапан 9 с отражающей поверхностью. Клапан 9 закреплен на истоке 10 и можетсовершать возвратно-поступательноедвижение в корпусе 11. Снаружи зеркала 4 неподвижно установлена емкость12 для сбора облученного раствора 13,который непрерывно вытекает черезпатрубок 14.Устройство работает следующимобразом.При включении источника 3 лучиот него направляются на отражающуюповерхность 5 сферической поверх 40ности 4. Одновременно через отверстие 6 подается раствор 7 в полостьсферической поверхности 4. Раствор,заполняя поверхность 4, переливаетсячерез ее край в емкость 12, из ко 45торой уже облученный, активныйраствор 13 непрерывно отводится черезпатрубок 14. При этом положительная обратная связь между полем излучения и актив ной средой, необходимая для превращения усиливающей системы в автоколебательную, осуществляется с помощью зеркал, отражающих волны обратно. Одновременно создается физическая 55 основа для осуществления двух способов реализации положительной обратной связи: спонтанное излучение 096 4среды, 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 необходимо, чтобы сферические поверхности 1 и 4 были распо-. ложены таким образом, чтобы центры кривизны каждой пэ них находились в фокусе ( Е и) 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 отражения 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 поверхности 5, возвращается на поверхность 2 и, отразившись от нее, рновь 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 20 УФ УФ 3,0 3,0 70 УФ 1,0 ВС 50 ВС 2,0 ВС 2,0 ИК 200 0,5 1000 ИК 1,5 ИК 1500 но отражающая поверхность, равная площади отверстйя, через 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, 10Перемещением 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 расстояниемНаиболее полное использование энергии излучения достигается в том случае, когда диаметры сферических р 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 облучаемойнижней сфере при обеспечении заданной производительности. устройства,диаметр отверстия для подачи раствора и диаметр нижней сферическойповерхности должны находиться в соотношении 1: 10- 100. Отношение 1: 10обусловлено требованием выдерживания ламинарных потоков, а отношение 1:100 обусловлено производительностью устройства, нбо в первомслучае будет нарушен динамическийрежим активации, а во втором - будетнизкая производительность,50Устройство 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. ФВ качестве источника электромагнитного излучения применялись лампа накаливания с вольфрамовой нитью (видимый свет), осветитель ОРК (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 персоналаТаким 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 на 1-22. Вариа- Вид из- Объем об- Прирост ант об- луче- лученно- извлечеаучения ния го раство-., ния, Жра,мл/мин1 146096 Составитель А.Антоноваактор Г.Волкова Техред Т,Дубинчак Корректор Е.Рощко аказ 1255/8 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 525 ВНИИПИ Государственног но делам изобретений 113035, Москва, Ж, Подпис ноеомитета СССРоткрытийшская наб., д, 4/5