Поглощательная способность

1. Разработка полезных ископаемых: а) производство с помощью ядерных взрывов вскрышных работ и массовой отбойки полезного ископаемого в крупных карьерах; б) дробление ядерными взрывами полезного ископаемого, а при необходимости и налегающих пород, при подземной разработке крупных месторождений бедных руд системой принудительного этажного обрушения; в) дробление ядерными взрывами полезного ископаемого на крупных месторождениях бедных руд для последующего подземного выщелачивания на месте залегания; г) добыча трудноизвлекаемой нефти за счет понижения ее вязкости при разогреве пород и разрушения структур (создания дополнительных трещин в коллекторе) энергией ядерного взрыва; иногда в сочетании с подземной термической перегонкой нефти; д) стимуляция добычи природного газа из плотных породных массивов при разрушении их ядерными взрывами.

С 1966 г. изучается возможность конкретного эксперимента подземного выщелачивания меди на одном из вкрапленных месторождений фирмы «Коннекотт Крппер корпорэйшн» [18]. Недавно был опубликован проект, получивший кодовое наименование «Слуп» [77, 82—84].

Основная цель проекта «Слуп» — выяснить практическую возможность использования ядерных взрывов для добычи меди способом подземного выщелачивания в конкретных условиях Саффордского месторождения вкрапленных бедных руд.

1. Определить возможное извлечение меди из ядерного магазина методом подземного выщелачивания.

Реализацией проекта «Слуп» будет заниматься Комиссия по атомной энергии, фирма «Коннекотт Коппер корпорэйшн» и Горное бюро США. КАЭ представит ядерное устройство, произведет взрыв и обеспечит необходимые меры для безопасности эксперимента. «Коннекотт Коппер корпорэйшн» будет ответственна за проведение подземного выщелачивания и цементацию меди во время эксперимента. Горное бюро примет участие во всех этапах эксперимента, поможет оценить его результаты и составить окончательный отчет.

Для организации подземного выщелачивания руды в в ядерном магазине с поверхности до его кровли пробурят три скважины для подачи раствора. На 60 м ниже центра взрыва и примерно на 30 м ниже подошвы магазина под ним пройдет крестообразная система горных выработок с буровыми камерами ( 50). Из них в подошву магазина пробурят скважины для сбора продукционных растворов, которые затем насосами будут выдавать на цементационную установку ( 51). Производительность установки 600 м9/ч продукционного раствора. После осаждения меди дополнительно подкисляемые маточные растворы вновь будут закачиваться в подающие скважины.

51. Схема подземного выщелачивания и осаждения меди на поверхностной установке:

На третьем этапе (продолжительностью 12 месяцев) будут восстановлены подходные горные выработки и пройдены дренажные, пробурены раствороподающие и дренирующие скважины, смонтированы соответствующие системы трубопроводов и" насосов, построены установки для "цементации меди из растворов. Учитывая вредные эффекты взрыва, главным образом радиационные, будут приняты соответствующие меры безопасности. При успешном развитии процесса подземного выщелачивания будет составлен отчет с оценкой результатов эксперимента «Слуп». Затраты третьего этапа составят 6,675 млн. долл.

6.8. Технологическая схема комплекса подземного выщелачивания урана с последующим извлечением его из раствора сорбционным методом: 1 — закачиая скважина; 2 — выщелачивающий раствор; 3 — емкость для выщелачивающего раствора (окислителя и бикарбоната натрия); 4 — колонна для очистки воды; 5 — сорбцион-ная колонна; 6 — смола для десорбции; 7 — десорбат иа осаждение урана; 8 — реагент; 9 — емкость для осаждения урана; 10 — пульпа химического концентрата; 11 — десорбирую-щий раствор; 12 — десорбционная колонна; 13 — насыщенный ураном сорбент; 14 — раствор после выщелачивания; 15 — погружной насос; 16 — откачиая скважина

влечение урана. На 6.8 показана технологическая схема подземного выщелачивания и сорбционного извлечения урана из раствора.

Метод подземного выщелачивания, таким образом, не требует горнорудных работ, транспортирования, дробления, измельчения и обогащения руды, разделения жидкой и твердой фаз после выщелачивания и пр., т. е. коренным образом изменяет существующую технологию и у'словия добычи урана. Кроме того, при подземном выщелачивании не загрязняется отвалами окружающая среда, в сотни раз снижается объем образующихся отходов на каждый килограмм UaOg, при этом резко сокращаются объемы промышленного и гражданского строительства, сроки ввода в эксплуатацию и освоения новых мощностей.

равна 0,9, поглощательная способность поверхности приемника 0,95. Отсюда энергия, поглощенная приемником,

Пример 8.2. Поглощательная способность е небольшого по размерам тела изменяется в зависимости от температуры (°С) следующим образом:

нако поглощательная способность атмосферы сильно зависит от длины волн, поэтому, например, волны длиной 400 нм поглощаются лишь на 70%. Величине поглощения можно дать количественную оценку. Известно, что для электромагнитных волн справедливо следующее соотношение (см. гл. 14):

2.3.2. Спектр ПТСРКП a-Ge0i4,Si0)5, в области энергий, близких к /С-краю поглощения Ос [101]; а - спектральная поглощательная способность

Известно, что трехкомпонентные твердые растворы a-SixC[_x:H, a-SixNi_x:H и a-SixOi_x :H, также как и a-Si: H, можно легировать примесями замещения. Механизм растворения этих примесей в трехком-понентных твердых растворах отличен от механизма в случае легирования a-Si: Н [74-76]. Целью настоящего раздела является выяснение характерных особенностей поведения легирующих примесей в сетках a-SixN i _х : Н. На 4.4.7 показаны зависимости а и ее энергии активации от уровня легирования. Отношение мольных долей A^NH /^siH поддерживалось постоянным (0,26). Проводимость пленок a-SixNi_x4:H легированных бором, минимальна при WB 2 н ь / (Ws i н „ +^NH3) = 10"3, что соответствует п -»р -конверсии типа проводимости и максимальной величине энергии активации. Проводимость пленок рттипа с повышением уровня легирования постепенно увеличивается, однако максимально достижимая проводимость не превышает в этом случае величины 10~6 См/см. На 4.4.7 показана также фотопроводимость пленок, измеренная в условиях АМ-1 (мощность светового потока 100 мВт). При увеличении содержания в газовой смеси В2Н6 выше 2 • 10~2 мольных долей для фотонов с энергией выше 1,6 эВ заметно возрастает коэффициент поглощения. Спектр оптического поглощения пленок a-SixNi_x : Н, легированных фосфором, от уровня легирования не зависит. Вблизи энергии 1,9 эВ наблюдается резкий край оптического поглощения. Сетка a-SixNi_x :H состоит в основном из тетраэдрически связанных атомов кремния и некоторого количества атомов азота с координационным числом три, поэтому механизм электрической активации атомов бора и фосфора по сравнению с сетками a-Si: Н здесь довольно сложен. Для выявления локальных особенностей химической связи с помощью ИК-спектров поглощения ( 4.4.8) проанализированы колебательные спектры легированных пленок a-SixN[_x : Н. При содержании в газовой смеси легирующих добавок < 9,1 • 10~4 мольных долей ИК-спектры поглощения легированных пленок не отличаются от спектров нелегированных пленок ( 4.4.8). С повышением уровня легирования бором в пленках a-SixNi_x:H монотонно увеличивается интегральная поглощательная способность колебательных мод растяжения связей Si-H, что связано с усилением поглощения фотонов низких энергий.

2.3.2. Спектр ПТСРКП a-Gc0i4,Si0>5, в области энергий, близких к К-крлю поглощения Ос [101]; о - спектральная поглощательная способность

Известно, что трехкомпонентные твердые растворы a-SixCi_x :Н, a-SixNi-^:H и a-SixOi_x :H, также как и a-Si: H, можно легировать примесями замещения. Механизм растворения этих примесей в трехком-понентных твердых растворах отличен от механизма в случае легирования a-Si: Н [74-76]. Целью настоящего раздела является выяснение характерных особенностей поведения легирующих примесей в сетках a-SixN i _x : Н. На 4.4.7 показаны зависимости а и ее энергии активации от уровня легирования. Отношение мольных долей WNH /WsiH поддерживалось постоянным (0,26). Проводимость пленок a-SixNi_x:H легированных бором, минимальна при WB H6/(^SiH +^NH3) = 10~3> что соответствует п -*р -конверсии типа проводимости и максимальной величине энергии активации. Проводимость пленок р ттипа с повышением уровня легирования постепенно увеличивается, однако максимально достижимая проводимость не превышает в этом случае величины 10~6 См/см. На 4.4.7 показана также фотопроводимость пленок, измеренная в условиях АМ-1 (мощность светового потока 100 мВт). При увеличении содержания в газовой смеси ВзНб выше 2 • 10~2 мольных долей для фотонов с энергией выше 1,6 эВ заметно возрастает коэффициент поглощения. Спектр оптического поглощения пленок a-SixNi_x : Н, легированных фосфором, от уровня легирования не зависит. Вблизи энергии 1,9 эВ наблюдается резкий край оптического поглощения. Сетка a-SixNi_x :H состоит в основном из тетраэдрически связанных атомов кремния и некоторого количества атомов азота с координационным числом три, поэтому механизм электрической активации атомов бора и фосфора по сравнению с сетками a-Si: Н здесь довольно сложен. Для выявления локальных особенностей химической связи с помощью ИК-спектров поглощения ( 4.4.8) проанализированы колебательные спектры легированных пленок a-SixN[_x : Н. При содержании в газовой смеси легирующих добавок < 9,1 • 10~4 моль-ньгх долей ИК-спектры поглощения легированных пленок не отличаются от спектров нелегированных пленок ( 4.4.8). С повышением уровня легирования бором в пленках a-SixNi_x:H монотонно увеличивается интегральная поглощательная способность колебательных мод растяжения связей Si-H, что связано с усилением поглощения фотонов низких энергий.

в энергию излучения происходит в результате колебательных и вращательных движений молекул тела, а также при переходе электронов внешней орбиты атомов с одного уровня на другой. Это излучение называется тепловым. Спектр теплового излучения сплошной. При падении излучения на тело часть этого излучения поглощается, переходя в тепло и увеличивая температуру тела. Кроме того, излучение частично отражается, а также проходит, не поглощаясь. Тело, поглощающее весь падающий на него поток излучения, независимо от спектрального состава потока и от температуры, называется абсолютно черным телом (АЧТ). Поглощательная способность АЧТ при любой температуре равна единице. Излучение АЧТ определяется только его температурой и не зависит от свойств вещества, из которого оно состоит. В природе не существует тел, обладающих свойствами АЧТ для всех длин волн. Искусственным путем свойства АЧТ лучше всего воспроизводятся посредством малого отверстия в стенке большой замкнутой полости при условии, что эта стенка имеет во всех точках постоянную температуру и не пропускает падающего на нее потока излучения.

Здесь m(k, T) —спектральная плотность энергетической светимости, а а{\. Г) — спектральная поглощательная способность тела. Величины ш(\, 7*)дчТ и а(Х, 7")АЧТ характеризуют аналогичные свойства АЧТ. Универсальная функция Кирхгофа /п(л; 7")ачт представляет собой излучательную способность АЧТ. Излучательная способность любого тела тем выше, чем больше его поглощательная способность. При данной температуре АЧТ обладает максимальной излучательной способностью.

шределение интенсивности излучения т(К) подобно распределению для АЧТ, то такое излучение называют серым. Поглощательная способность серых тел зависит только от температуры. В относительно •узких интервалах длин волн многие тела могут рассматриваться как »серые.

А — поглощательная способность или коэффициент поглощения поверхности тела. е —степень черноты поверхности тела. Q; — результирующий тепловой поток (сальдоооток) от тела i в окружающее пространство, ккал/ч. Считается положительным, когда исходит от тела. Fi — полная поверхность тела i, м2. Hi, ft, kt — символы, применяемые для сокращения расчетов.

Важно отметить, что для большинства диэлектриков поглощательная способность растет с увеличением длины волны падающего излучения %. Это накладывает известные ограничения на выбор материалов оптических систем для работы в длинноволновой области спектра. Поглощательная способность меняется также и в зависимости от угла падения лучей на вещество, однако это изменение практически не столь сильно сказывается, как зависимость а от %.