专利名称:矿物、微体化石、粉末介质材料的射频高压介电分离技术的制作方法
该项发明属于矿物物理技术领域：
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在地质科学研究中，均需提取一定数量的高纯度单矿物，以进行矿物波谱分析，晶体结构分析和化学成分分析，提取一定数量的微体化石以确定地层。细小单矿物分离，由于矿物本身的复杂性，多年来仅局限于重选、浮选、磁选和静电选等方法，而微体化石的提取在国内外均没有有效的分离手段，大多数靠人工双目镜下手选。
波尔等人〔1、2、3〕于六十年代实行了交流介电分离法。苏联罗日科娃〔4〕，别林斯基〔5〕于六十年代至七十年代将交流介电分离法直接用于分离矿物。但是，交流介电分离法仅能分离介电常数为2-20的脉石矿物〔5〕，由于采用双电极，对大量金属矿物(介电常数大于81的矿物)，及介电常数大于20的有用矿物，由于分离中出现电源短路现象，而使仪器不能工作〔4、5〕，该项技术提取矿物的效率低，一次提取量处于毫克数量级，不能满足矿物分析实验室对单矿物数量和纯度的需要。
发明人王裕先等人于1973-1974年研制成功GJF-1型高频介电分离仪，于1979年获国家科委三等发明奖(发明证书A00041号)。首次采用了1MHZ和30KHZ的频率实现了发射单电极分离，有效地解决了金属矿物在场中引起短路的问题，被分离矿物的介电常数的范围扩大到2-100以上。提取量可达百毫克数量级〔6、7〕。该仪器技术指标的范围为1MHZ，电压0-1500V，工作功率50W;30KHZ，电压0-3000V，工作功率150W以下〔8〕。该仪器已由上海地质仪器厂制作批量产品。
附〔1〕Pohl，H.A.and Schwal，J.P.1960J.Ele.Soc.Vol.107，NO5，P383-385。
〔2〕Pohl，H.A.and Plymale，C.E.1960J.Ele.Soc.Vol 107，NO5，P390-396。
〔3〕Pohl，H.A.J.Ele.Soc.Vol107，NO5，P386-390。
〔4〕Ро
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.Е.В.Мuнерaьное сирье.вип 9，C.148-151.
〔5〕
ерлuнск
А.u.1975.Рaзgе
енuе мuнер
ов.CTP.58-61.
〔6〕矿床地质研究所，1974，矿物的高频介电分离。地质学报，第二期。
〔7〕王裕先，高频介电分离方法及其应用。1980年。科学技术成果报告(内部)，科学技术文献出版社。
〔8〕上海地质仪器厂GJF-1高频介电分离仪说明书。
本发明的目的是在GJF-1高频介电分离仪的基础上，进一步改进、扩大，提高该项技术的指标和使用效能。实现射频高压强电场，及其与矿物，微体化石，粉末介质材料的阻抗匹配，高效率、高纯度地提取矿物，微体化石和粉末介质材料。
本发明的内容为本发明实现的技术指标是GJF-1高频介电分离离仪技术指标的连续大幅度扩充。采用射频高压场技术，实现1KHZ-1MHZ，场强为3000V-40000V，工作功率为150W-5000W;频率为1MHZ-20MHZ，场强为1500V-10000V，工作功率为50W-1000W的发射场，采用电感、电容、电阻耦合方法实现与矿物等介质的阻抗匹配，进而获得有效输出。现已实现MF-1和MF-2型科研样机。本发明分离矿物的主要技术指标为可分矿物介电常数范围为2-100以上;可分矿物粒度范围10μm-2mm以上;可分矿物的介电常数差值△∑＞1;一次提取量1克至10克以上;最佳分离纯度99%以上。
按上述技术指标的要求，可采用多种电子线路的设计方案即可以是发射管单级振荡放大线路，也可以是多级调频振荡放大线路。在中给出了仪器设计的电子线路图。按本说明书给出的全部技术资料和电子线路图，有关技术人员即可实现本发明。
实现本发明的电子线路设计主要包括(1)直流高压电源，提供2500V-6000V直流高压，供发射电子管板极工作。
(2)低压直流稳压电源，供控制线路工作，输出6-9V，500mA，电源调整率＜±5%，负载调整率＜5%。
(3)直流调压电路，以调整输出大小和吸矿量程度，可采用变压器调压或可控硅调压线路。
(4)输出功率为250W-800W-1500W-5000W的发射电子管构成的单级间歇或多谐振荡电路或由集成电路(或晶体管电路)构成的脉冲信号源-射极输出器-中间放大级-末级放大器形式的多级调频功率放大电路。
(5)电感、电容、电阻耦合的阻抗匹配电路。
(6)射频高压脉冲变压器，功率范围5000W以下。
(7)输出端采用环形或方网状镀银电极。
(8)采用由ND可逆电机控制的往复式自动分离器，ND电机工作见电路图。
该发明与现有技术相比有以下优点(1)比GJF-1高频介电分离仪提高效率10倍-100倍以上;
(2)由于采用高压强电场，使金属矿物及脉石矿物的分离纯度提高到99%以上，并有效地提取了微体化石;
(3)首次实现钢中大型非金属夹杂物的新的分析方法;
(4)为人造金刚石的分选、分级开拓了一条新的途径;
(5)为实验室工业选矿实验提供了小规模处理样品的一种新方法;
(6)首次实现细粒(达几十微米数量级)介质的晶体定向排列;
(7)在国防工业上可分离提纯长程歼击机涡轮叶片细化剂材料;可处理核爆炸后高温高压状态下形成的合成人工材料;可进行导弹能源材料中的物质组分的分离;可提取高纯度锆石作为原子反应堆的结构材料。为此，要求该项专利审查及公布能按保密处理。
附电子线路图的说明如下这是一种单级振荡的典型的电子线路设计。
其中T1～T10为调压变压器T11为电感器，0.1亨，2500V-5000V。
J1、J2为交流接触器，可采用CJO-10A。
L1、L2、L3、L4为按钮开关。
M1、M2为220V指示灯。
N为ND-15可逆电机。
B1～B4为2DL 10KV高压硅堆。
mA表，A表为电子管板极显示。
C1、C21μf，600VCZY型电容。
C3CZY，6000V，0.22μf。
C420PI-5000Pf可调电容。
C5CY云母电容6800Pf。
C6CY云母电容，6800Pf。
C7500μf电解电容。
C8100μf电解电容。
C9100μf电解电容。
R1-R8分压电阻。
R9BC1 100W 5KΩ瓷盘变阻器。
R10RXYC 50W 1KΩ。
mA表0-500mA直流电流表。
A表0-5A直流电流表。
V10-300V交流电压表。
R116.2KΩ。
R1227KΩ。
R133.9KΩ。
R14800KΩ。
R1590KΩ。
R16330KΩ。
R174.7KΩ。
R181.6Ω。
B5-B82DL二极管。
BG13AD6。
BG2、BG33AX31。
E当工作功率在1KW以下时，采用FU-33;5KW以下时，采用FU-5S或其它发射管。
W脉冲变压器。
X输出器。
S中间继电器。
实现本发明的最好方式即可以按上述提供的电子线路设计及元件规格要求来实现，也可以采用8FC6-8构成的脉冲信号源-射极输出-中间放大-末级放大的功率放大电路。
权利要求
本发明是一项采用无线电发射技术与矿物等固体介质负载实现有效阻抗匹配的特定电子线路设计。要求保护的内容是1、能够与矿物、微体化石、粉末介质材料相匹配的频率为1KHZ-1MHZ，场强为5000V至40000V，工作功率为150W至5000W的中频介电分离装置；2、能够与矿物、微体化石、粉末介质材料相匹配的频率为1MHZ-20MHZ，场强为1500V-10000V，工作功率为150W-1000W的高频介电分离装置;3、按1、2项要求可采用发射管单级振荡放大线路，也可以采用其它形式，如多级振荡放大线路。
专利摘要
本发明提出了技术指标的范围为频率1kHz-1mHz，场强5000-40000V，工作功率为150W-5000W；频率为1mHz-20mHz，场强为1500V-10000V，工作功率为150W-1000W的中频和高频介电分离装置的技术方案，并试制了科研样机，在分离细小矿物、微体化石，粉末工业介质材料方面获得了实际的效益。该项技术比获得国家三等发明奖之GJF-1高频介电分离仪(本发明人的前期成果)大幅度提高效率、分辨力和分选纯度，并还具有晶体定向、测定介电常数等多种功能。
文档编号B07C5/34GK85101009SQ85101009
公开日1986年8月6日 申请日期1985年4月1日
发明者王裕先 申请人:地质矿产部矿床地质研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan