Установка для обогащения жильного кварца

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ЖИЛЬНОГО КВАРЦА(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Шершнев Евгений Борисович Соколов Сергей Иванович Побияха Александр Сергеевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Установка для обогащения жильного кварца, содержащая устройство нагрева жильного кварца, отличающаяся тем, что в качестве устройства нагрева жильного кварца используют лазер, плотность мощности пучка которого превышает порог плавления примесей, кроме того, установка дополнительно содержит лазер, плотность мощности которого не превышает порог плавления жильного кварца, фокусирующие объективы для каждого лазера, координатный вибростол, блоки управления лазерами и координатным вибростолом, соединенные с блоком управления установкой. Полезная модель относится к устройствам для эффективного удаления лазерным излучением из песка природного жильного кварца примесных минералов и частиц кварца с включениями инородного материала и может найти применение в стекольной промышленности при получении кварцевого концентрата повышенной чистоты, являющегося исходным материалом для изготовления прозрачного и оптического кварцевого стекла. 51472009.04.30 В природном кварцевом песке присутствует полевой шпат, мусковит, каолинит и другие комплексные минералы, в которых, в свою очередь, могут содержаться примеси оксида железа (, 23), оксида алюминия (А 2 Оз) и других металлов. Наличие примесей нежелательно, так как эти примеси либо окрашивают стекло, либо повышают его хрупкость. Известна установка для очистки кварцевого песка от минеральных загрязнений, содержащая емкость с впускным и выпускным каналом, нагревательные элементы, устройство вращения емкости 1. Известная установка обеспечивает возможность качественной очистки кварцевого песка от минеральных примесей за счет прогрева кварцевого песка до температуры 12001400 С в течение 10-120 мин для образования расплавленных агломератов. После охлаждения расплавленные агломераты отделяются от частиц кварца, и очищенный кварцевый песок выдувается из емкости. Однако данная установка не обеспечивает высокую чистоту обработки, так как мелкие частицы примесей не будут оседать на стенках сосуда и будут вынесены воздухом вместе с очищенным кварцевым песком. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является установка для обогащения жильного кварца, содержащая устройство нагрева жильного кварца 2. Кроме того, установка содержит вакуумную камеру, электронную пушку и систему откачки паров примесей. Песок жильного кварца насыпают в емкость и помещают в вакуумной камере. Под воздействием электронного луча происходит плавление жильного кварца, и примеси, такие как бор, фосфор, сурьма, испаряются. Однако данная установка не обеспечивает очистку от примесей, давление паров которых ниже давления паров кварца. Кроме того, известная установка достаточно сложная, так как необходимо обеспечивать вакуум. Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в обеспечении получения кварцевого концентрата высокой степени чистоты. Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в обеспечении образования агломератов, содержащих примеси, и последующего их удаления упрощения конструкции установки. Достижение указанного технического результата достигается тем, что в установке для обогащения жильного кварца, содержащей устройство нагрева жильного кварца, в качестве устройства нагрева жильного кварца используют лазер, плотность мощности пучка которого превышает порог плавления примесей, кроме того, установка дополнительно содержит лазер, плотность мощности которого не превышает порог плавления жильного кварца, фокусирующие объективы для каждого лазера, координатный вибростол, блоки управления лазерами и координатным вибростолом, соединенные с блоком управления установкой. Заявляемая полезная модель отличается от прототипа наличием иных конструктивных элементов и связей между ними, поскольку на жильный кварц воздействуют лазерным излучением, а не электронным лучом. Таким образом, заявляемая установка для обогащения жильного кварца соответствует критерию новизна. Полезная модель является промышленно применимой, так как заявляемая совокупность признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи, возникающей в процессе получения кварцевого концентрата повышенной чистоты, являющегося исходным материалом для изготовления прозрачного и оптического кварцевого стекла. На фигуре схематически изображена заявляемая полезная модель, вид сбоку. 2 51472009.04.30 Установка для обогащения жильного кварца содержит координатный вибростол 1, лазер 2 и его фокусирующий объектив 3, лазер 4 и его фокусирующий объектив 5, блоки управления 6, 7 соответственно лазерами 2, 4, блок управления координатным столом 8,соединенные с блоком управления установкой 9. Емкость для жильного кварца, устанавливаемая на координатном столе 1, обозначена цифрой 10. Координатный вибростол 1 предназначен для относительного перемещения обогащаемого жильного кварца в горизонтальной плоскости относительно лазеров 2, 3. Лазер 2, длина волны которого 1,06 мкм, соответствует диапазону спектра, для которого непрозрачны примеси и включения в порошке, предназначен для нагрева и плавления примесей и включений. Плотность мощности пучка должна превышать порог плавления примесей. Лазер 4, длина волны которого 10,6 мкм, соответствует диапазону спектра, для которого жильный кварц непрозрачен, предназначен для его прогрева. Плотность мощности пучка не должна превышать порога плавления жильного кварца. Лазеры 2, 4 снабжены соответственно фокусирующими объективами 3, 5 для регулирования плотности мощности и блоками управления 6, 7. Управление вибростолом осуществляет блок управления 8. Программное управление установкой осуществляет блок управления 9, связанный с блоками управления 6, 7 лазерами 2, 4 и блоком управления 8 вибростолом 1. Средство для подачи песка жильного кварца в зону воздействия лазеров 2, 4 выполнено в виде емкости и обозначено цифрой 10. Для регулирования подачи излучения от лазера 2 и лазера 4 используют заслонку (на фигуре не показана), предназначенную для отвода излучения из зоны воздействия лазеров при установке емкости 10 для песка жильного кварца на координатном вибростоле 1. Функции отвода тепловой энергии выполняет вода. Электромагнитный клапан предназначен для обдува фокусирующих объективов 3, 5 с целью предотвращения его загрязнения продуктами обработки (на фигуре не показан). Установка работает следующим образом. В емкость 10 насыпают слой песка жильного кварца толщиной в одну крупинку и устанавливают ее на координатном вибростоле 1. Блок управления установкой 9 подает сигнал на включение лазеров 2, 4 и клапанов обдува фокусирующих объективов 3, 5 блоку управления 8 координатным вибростолом 1. Координатный вибростол 1 перемещает емкость 10 в зону воздействия лазеров 4 и 2,при этом, сканируя по длине емкости жильный кварц, лазер 4 прогревает его, а лазер 2 осуществляет нагрев и плавление примесей и включений. Ширина сканирования равна диаметру лазерного пучка лазера 2. Пройдя длину емкости, блок управления установкой 9 включает заслонку, и координатный вибростол 1 перемещает емкость 10 в исходное положение, при этом смещает зону воздействия лазеров 2, 4 на диаметр лазерного пучка лазера 2. После прохождения координатным вибростолом 1 всей площади емкости 10 блок управления 10 дает сигнал на выключение лазеров 2, 4 и координатного вибростола 1. В емкости 10 образуются агломераты из кварца и примесей, которые затем могут быть удалены просеиванием через сито. Результатом работы установки для обогащения жильного кварца является получение кварцевого концентрата высокой степени чистоты. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3