Пристрій для визначення температури кюрі та ідентифікації магнітних мінералів в рудах та магнітних матеріалах

Реферат: Пристрій для визначення температури Кюрі та ідентифікації магнітних мінералів в рудах та магнітних матеріалах містить блок вимірювання намагніченості, нагрівальний блок з програматором температури, що програмується за допомогою комп'ютера, та систему збору та обробки даних. Магніт нерухомо закріплений на силовимірювальному блоку з цифровим виходом на комп'ютер, зразок руди або іншого магнітного матеріалу нерухомо фіксується над магнітом в зоні найбільшого градієнту магнітного поля за допомогою фіксатора зразка з немагнітного матеріалу. Система збору та обробки даних одночасно фіксує температуру, намагніченість та дозволяє отримувати криву залежності намагніченості від температури і відповідну криву для першої похідної залежності намагніченості від температури, екстремуми на який відповідають температурі Кюрі. UA 94514 U (12) UA 94514 U UA 94514 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв, що призначені для неперервної реєстрації намагніченості руд та інших магнітних матеріалів при зміні температури з подальшим визначенням температур Кюрі для ідентифікації магнітних мінералів в рудах та інших магнітних матеріалах. Такий пристрій може бути використаний в науково-дослідних лабораторіях при дослідженні мінерального складу залізних руд та інших магнітних матеріалів. Пристрій може бути використаний на виробництві, в наукових дослідженнях та у навчальних закладах. Відомо, що кожен магнітний мінерал має свою температуру Кюрі [1]. Визначення температури Кюрі термомагнітним аналізом мінералів дає значну інформацію для ідентифікації мінералів. Відомий пристрій для термомагнітного аналізу [2], що містить вимірювач магнітної сприйнятливості, термопару для вимірювання температури зразка та двокоординатний самописець, який реєструє залежність намагніченості від температури. Тобто, для знаходження температури Кюрі за отриманими кривими потребує спеціальної процедури. Найближчим аналогом корисної моделі є пристрій для реєстрації термомагнітних кривих [3], що містить автоматичні ваги з блоком запису на діаграмний папір (самописець), за допомогою яких реєструється намагніченість зразка, піч, що управляється блоком програмування температур, лінійна швидкість нагріву складає від 0,57 хв. до 307 хв. та максимумом температур 800°. Проте, цей пристрій потребує стаціонарного великого електромагніту, прецизійних реєструючих автоматичних ваг, контролюючих та програмуючих приладів, при цьому, температура і намагніченість реєструються в залежності від часу і знаходження кривих намагніченості в залежності від температури, потребує окремої обробки цих даних, а методика розрахунку температури Кюрі не наведена. Таким чином, хоча в даному пристрої використовують реєструючі ваги, автоматичного визначення температур Кюрі в цьому пристрої не здійснюється. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення пристрою, що реєструє намагніченість зразка при зміні температури та автоматичного вираховування температури Кюрі, що є константою феромагнетика, однозначно зв'язаною з його кристалічною структурою, значення якої може бути використано для ідентифікації магнітних мінералів в рудах та магнітних матеріалах. Поставлена задача вирішується тим, що для вимірювання намагніченості зразка використовується пристрій, принцип дії якого базується на вимірюванні сили взаємодії зразка з магнітним полем постійного магніту. Суть корисної моделі полягає в тому, що постійний магніт NdFeB нерухомо закріплюється на силовимірювальному датчику блоку з стандартним цифровим виходом на комп'ютер для реєстрації сили взаємодії зразка з магнітним полем постійного магніту. Нагрів та охолодження зразка програмується блоком регуляції температури за допомогою програмного забезпечення комп'ютера. Обробка даних намагніченості від температури та розрахунок температури Кюрі також здійснюється за допомогою комп'ютера. Температуру Кюрі визначають за екстремумами на кривій для першої похідної залежності намагніченості від температури. Відомості, які підтверджують можливість здійснення корисної моделі. Приклад 1 Пристрій збирають згідно схеми на фіг. 1 з використанням наступних компонентів: як силовимірювальний блок використовують лабораторні електронні ваги з границею зважування 210 г з відліком 0,001 г та з цифровим виходом для комунікації з комп'ютером (1, фіг. 1), постійний магніт NdFeB циліндричної форми діаметром 25 мм та висотою 10 мм, намагнічений вздовж осі циліндра, що нерухомо закріплюють на платформі ваг та фіксатором зразка, товщиною 1 мм, виготовленого з алюмінію, що нерухомо закріплюють на корпусі ваг на відстані 1 мм від магніту. Магнітне поле в місці встановлення зразка, виміряне тесламетром, становить 0,3 Тл. Блок терморегуляції та програмування (2, фіг. 1), з'єднаний з комп'ютером (3, фіг. 1), вимірює температури за допомогою термопари (4, фіг. 1). Нагрів та охолодження зразка програмують за допомогою програмного забезпечення. Нагріваючий елемент (6, фіг. 1) забезпечує нагрів зразка зі швидкістю 70°/хв. в діапазоні до 650 °C. Для відводу або підводу газу для контролю складу окисно-відновного середовища використовують трубопровід (5, фіг. 1). Приклад 2 Природний зразок магнетитової руди (7, фіг. 1), подрібнений до розмірів менше 0,1 мм, поміщають в ампулу так, щоб висота зразка не перевищувала 1 см. Ампулу ставлять в пристрій, як показано на фіг. 1 та вмикають пристрій. Отримана крива намагніченості в залежності від температури наведена на фіг. 2а, а відповідна їй крива першої похідної наведена на фіг. 2б. За визначеною температурою Кюрі ідентифікують наявність в зразку мінералу магнетиту, температура Кюрі якого близько 580 °C. 1 UA 94514 U 5 10 15 20 Приклад 3 Зразок карбонільного заліза поміщають в ампулу так, щоб висота зразка не перевищувала 1 см. Ампулу ставлять в пристрій, як показано на фіг. 1 та вмикають пристрій. Отримана крива намагніченості в залежності від температури наведена на фіг. 3а, а відповідна їй крива першої похідної наведена на фіг. 3б. За визначеною температурою Кюрі ідентифікують наявність в зразку заліза, температура Кюрі якого близько 770 °C. Перелік фігур креслення. Фіг. 1. Схематичне зображення пристрою для визначення температури Кюрі та ідентифікації магнітних мінералів в рудах та магнітних матеріалах, де 1 - магнітні цифрові ваги, 2 терморегулятор та програматор, 3 - персональний комп'ютер, 4 - термопара, 5 - трубопровід для відводу або підводу газоподібних реагентів та продуктів реакції, 6 - нагріваючий елемент, 7 - зразок. Фіг. 2а. Приклад термомагнітної кривої для магнетитової руди. Фіг. 2б. Диференційна термомагнітна крива для магнетитової руди. Фіг. 3а. Приклад термомагнітної кривої для заліза. Фіг. 3б. Диференційна термомагнітна крива для заліза. Джерела інформації 1. Т.Nagata. Identification of magnetic minerals in rocks using methods based on their magnetic properties // in: Methods of paleomagnetism / Eds.: D.W. Collinson, K.M. Creer, S.K. Runcorn. Amsterdam - London - New York: Elsevier Publishing Company, P. 500. 2. Г.П. Кудрявцева. Ферримагнетизм природных оксидов. - Μ.: Недра, 1988. - С. 51. 3. R.R. Doell, A. Cox. Recording magnetic balance // in: Methods of paleomagnetism / Eds.: D.W. Collinson, K.M. Creer, S.K. Runcorn. - Amsterdam - London - New York: Elsevier Publishing Company, P. 440. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Пристрій для визначення температури Кюрі та ідентифікації магнітних мінералів в рудах та магнітних матеріалах, що містить блок вимірювання намагніченості, нагрівальний блок з програматором температури, що програмується за допомогою комп'ютера, та систему збору та обробки даних, який відрізняється тим, що магніт нерухомо закріплений на силовимірювальному блоку з цифровим виходом на комп'ютер, зразок руди або іншого магнітного матеріалу нерухомо фіксується над магнітом в зоні найбільшого градієнту магнітного поля за допомогою фіксатора зразка з немагнітного матеріалу, а система збору та обробки даних одночасно фіксує температуру, намагніченість та дозволяє отримувати криву залежності намагніченості від температури і відповідну криву для першої похідної залежності намагніченості від температури, екстремуми на який відповідають температурі Кюрі. 2 UA 94514 U 3 UA 94514 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4