Устройство для активации растворов Советский патент 1985 года по МПК B03D1/04 

Изобретение относится к обогаще-. нию полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении полиметаллических руд, содержащих, наприме вольфрам, молибден, висмут. Известно устройство оптической накачки систем газовых лазеров, кото рое включает газоразрядную трубку диаметром несколько миллиметров и длиной до 1,5 м и более. Разрядная,.трубка помещается .между зеркалам обычно сферическими, с разным коэффи циентом пропускания. Напряжение между катодом и анодом в трубке составляет 1,0-2,5 кВ СОНедостатком этого устройства является необходимость создания давле ния газа в трубке и наложения напряжения, кроме того, имеет место работ с ограниченным объемом рабочей среды периодическом режиме. Известен прибор для фотохимического генерирования кода, состоянщй из реакционного сосуда, биамперметри ческой установки и источника света. Раствор, находящийся в реакционном сосуде.(стакан диаметром 45 мм), защищенном от попадания света, пере мешивается магнитной, мещалкой с постоянной скоростью. Над стаканом на расстоянии 16 см от поверхности раствора расположена лампа накалива ния с вольфрамовой нитью мощностью 150 Вт. Лампа снабжена отражателем. Между лампой и стаканом помещен воДяной теплозащитный фильтр, толщина слоя которого 4 см 2 3. Недостатками указанного устройст являются отсутствие системы, выполняющей, роль резонатора, и вследствие .этого низкий КПД источника света, низкая производительность, поскольку для усиления поля в актив ной среде и достижения порога генерации резонатор играет существенную роль. Известно устройство рубинового лазера, в котором возбуждение ионов хрома производится освещением его белым светом. В нем цилиндрический рубиновый стержень диаметром в несколько миллиметров и длиной в несколько сантиметров с плоскими, тща тельно отполированными и покрьтть1ми слоем серебра торцами, строго перпендикулярными оси цилиндра, освещается лампой, помещенной вместе со стержнем в специальный зеркальньй осветитель. Осветитель, имеющий 6, 2 форму эллиптического 1шлиндра с зеркальной поверхностью, концентрирует свет лампы на рубине ГЗL Недостатком указанного устройства я-вляется замкнутость, стационарность объема, что необходимо для получения лазерных пучков, не достаточно для оптического возбуждения больщого объема водных систем, применяемых в процессах флотации. Газовьщеление, 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 которых расположены источник излучения и облучаемьй раствор, отверстие для подачи раствора . 4 . Процесс облучения раствора дискретньй и заключается в том, что емкость заполняют раствором и устанавливают в фокусе эллиптического кожуха, включают источник излучения, который входит в устойчивьм режим работы в течение 15-30 мин, далее раствор облучают в пределах за цанного 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 устройство не напшо применения в указанной отрасли промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности устройства в работе путем обеспечения оптимальных режимов облучения при непрерывном процессе, повышение производительности и эксплуатационной надежности устройства. Указанная 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 поверхрюсти над отверстием для подачи раствора, при этом сферические поверхности установлены соосно, центры кривизны каждой из них лежат в фокусе противолежащей сферической поверхности, причем в центре кривизны верхней сферической 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. Устройство содержит сферическую поверхность 1 с отражающей внутренней поверхностью 2, в центре кривизны которой помещен источник 3 излуче ния. Соосно поверхности 1 расположена нижняя сферическая поверхность .4 с отражающей внутренней поверхностью 5. Нижняя поверхность 4 имеет отверстие 6 для непрерьгоной подачи pacTiso pa 7 через входной патрубок 8 и клапан 9 с отражающей поверхностью. Кла пан 9 закреплен на истоке 10 и может совершать возвратно-поступательное движение в корпусе 11. Снаружи зеркала 4 неподвижно установлена емкост 12 для сбора облученного раствора 13 которьй непрерьшно вытекает через патрубок 14; Устройство работает следующим образом. При включении источника 3 лучи от него направляются на отражающую поверхность 5 сферической поверхности 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 которой уже облученный, активный раствор 13 непрерьшно отводится чере патрубок 14. При этом положительная обратная связь между полем излучения и актив- ной средой, необходимая для превра,щения усиливающей системы в автоколе бательнзто, осуществляется с помощью зеркал, отражаюпщх волны обратно. Одновременно создается физическая основа для осуществления двух способов реализации положительной обрат.ной связи: спонтанное излучение 1 964 среды, отражаясь от неодпородностет, 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 расположены таким образом, чтобы центры кривизны каждой из них находили(;ь н фокусе ( f, и 2 ) противолежащей поверхности. Расположение двух сферических зеркал с такими фокусными когда поверхрасстоянияминости 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 (ка чертеже не показано) и изменением скорости подачи раствора 7 в полость сферическрй 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, эновь достигает поверхности 15 раствора 7. За счет многократного отражения от внутренних поверхностей 2 и 5 поддерживается работа системы з автоколебательном режиме. При изменении характера и вида . раствора применяются его оптические свойства, что приводит к изменению фокусного расстояния нижнего сферического зеркала. Изменять фокусное расстояние сферических поверхностей . технически сложно. Кроме того, при подаче раствора через центр-кривизны нижней сферической поверхности нару шается принцип совпадения фокуса с центром кривизны,, так как зеркаль-. 5 но отражающая поверхность, равная площади отверстия, через которое подается раствор, отсутствует. Этот фактор приводит к потерям энергии излучения. Поэтому в центре кривизн нижней сферической поверхности имее ся приспособление для изменения фокусного расстояния, выполненное в виде подвижного клапана 9 с отражающей поверхностью. Перемещением штока 10 клапан 9 по вертикали настраивает фокусное расстояние, необходимое для системы с заданным раствором, и потому клапан может занять промежуточное поло жение, например, с фокусным расстоя нием fg. Наиболее полное использование энергии излучения достигается в том случае, когда диаметры сферических поверхностей, верхней и нижней, выбираются в соотношении 1:1-3. Умень шение диаметра нижнего сферического объема относительно верхней отражаю щей поверхности нежелательно, поскольку возрастают потери потока излучения. Отношение диаметров 1:3 обеспечивает полное использование светового потока, при этом потери излучения составляют только 0,01% от общего потока, следовательно, увеличивать и далее диаметр нижней отражающей сферы нецелесообразно. Для обеспечения ламинарных пото ков, а следовательно, гладкой поверхности 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 производитель ностью устройства, ибо в первом случае будет нарушен динамический режим активации, а во втором - буде низкая производительность. Устройство испытано при обработке растворов реагентами, подаваемыми в процесс флотации: олеиновой кислоты, терпинеола, ксан тогената. Критерием повьштепйя актив йости раствора служило увеличение извлечения полезного компонента в процессе флотации. 66 В 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 (при отнощении 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 непрерывньм,-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 на 1-2%.

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.

, 5

Щ