close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL186023B1

код для вставкиСкачать
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) 186023
(13)B1
(2 1) Numer zgłoszenia:
324051
(51) IntCl7
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(
5
4
)
(22) Data zgłoszenia:
Sposób dezintegracji skał metodą kriogeniczną
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
05.07.1999 BUP 14/99
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.09.2003 WUP 09/03
PL
186023
B1
(57)
23.12.1997
E21C 37/16
E21C 39/00
B03C 3/02
(73) Uprawniony z patentu:
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej,
Lublin, PL
(72)
Twórcy wynalazku:
Tomasz Durakiewicz, Lublin, PL
Michał Banaś, Lublin, PL
Sposób dezintegracji skał metodą kriogeniczną przez przemienne ogrzewanie i zamrażanie skały uprzednio nasączonej cieczą, znamienny tym, że skałę nasączoną wodą
lub inną cieczą zwiększającą objętość po zamarznięciu kontaktuje się cieplnie ze złączem
lub układem złącz wykonanych z różnych metali lub półprzewodników, przez które przepuszcza się przemiennie prąd elektryczny o natężeniu i czasie przepływu w określonym
kierunku powodującym przemrożenie cieczy poniżej temperatury krzepnięcia tej cieczy
lub całkowite stopienie cieczy zamarzniętej.
Sposób dezintegracji skał metodą kriogeniczną
Zastrzeżenie
patentowe
Sposób dezintegracji skał metodą kriogeniczną przez przemienne ogrzewanie i zamrażanie skały uprzednio nasączonej cieczą, znamienny tym, że skałę nasączoną wodą lub inną
cieczą zwiększającą objętość po zamarznięciu kontaktuje się cieplnie ze złączem lub układem
złącz wykonanych z różnych metali lub półprzewodników, przez które przepuszcza się przemiennie prąd elektryczny o natężeniu i czasie przepływu w określonym kierunku powodującym przemrożenie cieczy poniżej temperatury krzepnięcia tej cieczy lub całkowite stopienie
cieczy zamarzniętej.
* *
*
Przedmiotem wynalazku jest sposób dezintegracji skał metodą kriogeniczną przez
przemienne ogrzewanie i zamrażanie skały uprzednio nasączonej cieczą.
Separacja minerałów takich jak glaukonit, miki, cyrkony itp. ze skał jest niezbędnym
etapem pracy w przygotowaniu próbek do badań fizykochemicznych, w szczególności do
określania wieku minerału metodami izotopowymi. Pierwszym krokiem separacji jest dezintegracja, czyli rozdrobnienie skały na fragmenty o identycznej strukturze, to jest na poszczególne ziarna mineralne. Dezintegracji dokonuje się poprzez kruszenie skał w łamaczach
szczękowych, moździerzach lub młynkach kulowych jak również za pomocą ultradźwięków.
Oddzielania poszczególnych minerałów dokonuje się za pomocą cieczy ciężkich, na stołach
mechanicznie lub magnetycznie.
Zasadniczą wadą wymienionych wyżej metod dezintegracji jest to, że kruszenie w łamaczach szczękowych lub młynach powoduje pokruszenie wszystkich ziaren mineralnych
tworzących skałę i ich wymieszanie, a w konsekwencji wzajemną kontaminację. Kontaminacja zaś częstokroć uniemożliwia wykonanie wiarygodnej analizy fizykochemicznej.
Stosowane są również metody kriogeniczne dezintegracji skał polegające na przemiennym zamrażaniu i rozmrażaniu próbki nasączonej wodą. W metodzie kriogenicznej wykorzystuje się zjawisko rozszerzalności cieplnej wody lub innej cieczy jak też różnice w rozszerzalności cieplnej ziaren różnych minerałów. Nasyconą wodą próbkę umieszcza się w aparaturze
umożliwiającej naprzemienne zamrożenie i ogrzanie próbki. Podczas przemrażania woda wypełniająca pory w próbce zamarza. Minimalną objętość ma woda w pobliżu 4 stopni, maksym alną jako lód poniżej 0 stopni. Woda wnika wzdłuż pęknięć na granicy ziaren mineralnych,
powiększając je i rozsadzając po zamarznięciu. W ten sposób ziarna mineralne są separowane
od siebie bez ich uszkodzenia, pod warunkiem że są pozbawione pęknięć lub większych jednofazowych inkluzji ciekłych. Ponadto, ziarna różnych minerałów odznaczają się różną rozszerzalnością cieplną, co powoduje że nawet w miejscach do których nie dotarła woda zachodzi proces separacji podczas cyklicznych zmian temperatury. Po przemrożeniu próbki kierunek prądu jest zmieniany i próbka jest ogrzewana. Cykl ten powtarza się wielokrotnie.
Dotychczasowe sposoby uzyskiwania przemiennej temperatury polegają na stosowaniu
agregatów chłodniczych w połączeniu z grzejnikami oporowymi lub dozowników ciekłego
azotu w połączeniu z grzejnikiem mikrofalowym. Sposoby te są rzadko stosowane ze względu na wysoki koszt, awaryjność wynikającą ze zużywania się części ruchomych oraz energochłonność tych rozwiązań.
Wynalazek rozwiązuje zagadnienie dezintegracji skał w sposób prosty, energooszczędny
i materiałooszczędny.
Istota wynalazku polega na tym, że skałę nasączoną wodą lub inną cieczą zwiększającą
objętość po zamarznięciu kontaktuje się cieplnie ze złączem lub układem złącz wykonanych
z różnych metali lub półprzewodników. Przez złącza te przepuszcza się przemiennie prąd
186 023
3
elektryczny o natężeniu i czasie przepływu powodującym przemrożenie cieczy poniżej temperatury krzepnięcia tej cieczy lub całkowite stopienie cieczy zamarzniętej, zależnie od kierunku przepływu prądu.
Zaletą sposobu według wynalazku jest jego prostota i niezawodność. Prowadzenie dezintegracji opisanym sposobem pozwala na stosowanie prostych urządzeń bez części ruchomych, z dużą oszczędnością energii.
P r z y k ł a d I. Próbkę bentonitu z pokładu węgla 327/328 z Górnośląskiego Zagłębia
Węglowego (miejscowość Zgoń) o składzie : illit/smektyt, kwarc, skaleń i biotyt, podzielono
na fragmenty o średnicy 10 mm każdy. Następnie odważono 15 g próbki. Naważkę umieszczono w torebce foliowej o wymiarach 3.5 x 4.5 cm którą napełniono 6 cm3 wody destylowanej. Całość umieszczono pomiędzy złączami w kontakcie cieplnym, przez które przepuszczano prąd elektryczny o natężeniu 7.5 A o kierunku zmienianym co 5 minut. Proces prowadzono przez 12 godzin. Po osuszeniu i wyseparowaniu odpowiednich frakcji, próbkę poddano
badaniom mikroskopowym, rentgenograficznym i spektrometrycznym. Stwierdzono zachowanie morfologii ziarn kwarcu, skalenia i biotytu. Nie stwierdzono zanieczyszczenia frakcji
ilastej ani też utraty argonu radiogenicznego z ziarn skalenia.
W takiej samej próbce bentonitu poddanej dezintegracji w młynie kulowym oraz za
pomocą ultradźwięków stwierdzono zniszczenie ziarn kwarcu, skalenia i biotytu, liczne
uszkodzenia powierzchni ziarn oraz niepełne oddzielenie ziarn drobniejszych od grubszych.
Ponadto, stwierdzono zanieczyszczenie frakcji ilastej oraz ubytek argonu radiogenicznego
z ziarn skalenia.
P r z y k ł a d II. Podanym w przykładzie I sposobem dezintegrowano próbkę z zastosowaniem zamiast wody 3% roztworu chlorku potasu. Uzyskano efekt opisany w przykładzie I, lecz
w czasie dwukrotnie krótszym.
186 023
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.
Cena 2,00 zł.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
316 Кб
Теги
pl186023b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа