Результат интеллектуальной деятельности: Способ очистки янтаря

Изобретение относится к области обработки ископаемых смол и может быть использовано, в частности, для очистки и удаления окисленной корки с поверхности янтарного сырья, в том числе, янтаря неправильной формы и(или) мелких фракций (3-7 мм). Цель изобретения достигается ультразвуковым воздействием на янтарь разных размерных фракций, в водном растворе, содержащем NaCl и лимонную кислоту.

За многовековую практику использования янтаря в технических, ювелирных, косметических, лечебных и других целях, до настоящего времени не предложено простых и надежных способов очистки природного янтарного сырья без потери ценного сырья и без применения органических растворителей.

Существует ряд способов предварительной обработки янтарного сырья, обеспечивающих его очистку.

Известен, например, способ очистки янтаря от окисной пленки (Воротников Б.Ю., Кунин В.А. Способ комплексной переработки янтаря, патент РФ №2336165, 2007 г.), заключающийся в ошкуровке янтаря на обдирочном агрегате. Недостатками данного способа являются большие потери янтарного сырья и значительная длительность процесса очистки.

Известен способ очистки янтаря путем воздействия на заготовки и изделия, помещенные в контейнер, под давлением гидроабразивной смесью, содержащей микропорошок из нормального электрокорунда (Римкевичюс Е.И., Ларионов В.В. и др. Способ очистки янтаря. Авт. свид. СССР №207071, 1967 г.). Недостатками данного способа являются необходимость применения сложных и громоздких устройств, а также большие потери янтарного сырья.

Известен способ очистки янтаря, включающий загрузку в контейнер и обработку гидроабразивным материалом - раствором акрилатсодержащих кремнийорганических олигомеров в смеси органических растворителей, с введением в нее ферромагнитного порошка, после чего на контейнер с загруженными материалами накладывают электромагнитное поле, а контейнер подвергают вибрации, причем процесс очистки янтаря осуществляют при постоянном нагревании до температуры, не превышающей температуру оплавления янтаря (Думенко Ю.В.; Тилипалов В.Н.; Алешкевич В.В.; Перетятко СБ.; Акимов С.С. Способ очистки янтаря. Патент РФ №2210483, 2001 г.). Способ достаточно сложен, требует применения громоздких устройств, отличается значительной энергоемкостью процесса.

Известен способ очистки янтаря, включающий его выдерживание в течение двух часов в смеси органических растворителей - толуола, метилового спирта, этилацетата - с последующей обработкой во вращающемся барабане в течение еще двух часов, в результате чего окисленная корка отделяется от поверхности янтаря и удаляется при просеивании. Метод для своей реализации требует применения токсичных и небезопасных в пожарном отношении растворителей и пригоден для интегральной обработки поверхностей мелких фракций янтаря, при этом выход очищенного (ошкуренного) янтаря составляет (50-60) % (Рождественский В.А., Серганова Г.К. Способ снятия окисленной корки с поверхности янтаря. АС 579233, 1957 г.).

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ очистки янтаря от загрязнений обработкой органическим растворителем - тетрагидрофураном или его водным раствором при содержании тетрагидрофурана выше 30 мас. % (Вещезеров В.В., Волынки В.М., Иванова М.И. и др. Способ очистки янтаря. Патент РФ №2486970, 2011 г.). Воздействие на янтарь органическим растворителем осуществляют при температуре 20-50°С в течение 3-25 минут, а промывку водой проводят под давлением с дополнительным воздействием ультразвука.

Недостатком данного способа очистки янтаря от окисленной корки является использование органического растворителя - тетрагидрофурана, который является токсичным веществом, и даже в малых концентрациях вызывает воспаление слизистых оболочек (Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977, стр. 180).

Предлагаемый способ очистки любых размерных фракций ценного сырья обеспечивает высокое качество очистки янтарного сырья неправильной формы и мелких фракций, уменьшение потерь, очистки при сохранении первоначальной формы янтаря, а также упрощение технологического процесса очистки янтаря с использованием безвредных нетоксичных растворов и сокращение энергозатрат.

Сущность предлагаемого способа очистки янтаря заключается в следующем.

Янтарь любых размерных фракций погружают в водный раствор, с температурой 10-70°С, содержащий NaCl (1-15 мас. %) и лимонную кислоту - (1-15 мас.%), в зависимости от степени загрязненности исходного сырья, подвергают полученную смесь действию ультразвука с частотой 22-35 кГц (Частоты, разрешенные для использования в технических целях Международным электротехническим комитетом) и плотностью мощности 1-10 Вт/см³, в течение 5-10 минут, ополаскивают проточной водой или в стандартной ультразвуковой ванне с водой, после чего обрабатываемое сырье выгружают и высушивают.

Изобретение поясняется примерами, не носящими ограничивающего характера.

Пример 1

В емкость загружают подлежащее очистке янтарное сырье, заливают водой с температурой ~ 50°С, после чего смесь подвергают ультразвуковому воздействию в течение 5-10 минут и плотностью мощности 1 Вт/см, в зависимости от степени загрязненности исходного сырья. При этом окисленная корка, находящаяся на янтарном сырье, удаляется, переходя в водный раствор. По окончанию ультразвуковой обработки янтарное сырье промывают водой и высушивают.

На очищенном продукте заметны значительные следы окисленной корки на кусочках янтаря. Таким образом, обработка в водном растворе, содержащем NaCl и лимонную кислоту менее 1%, не достаточно эффективна.

Пример 2

В емкость загружают подлежащее очистке янтарное сырье, заливают водный раствор, содержащий NaCl (1 мас. %) и лимонную кислоту - (1 мас. %), с температурой ~ 50°С, после чего смесь подвергают ультразвуковому воздействию в течение 5-10 минут, и плотностью мощности 1 Вт/см³. При этом окисленная корка, находящаяся на янтарном сырье, удаляется в водно-солевой раствор. По окончанию ультразвуковой обработки янтарное сырье промывают водой и высушивают.

После очистки в водном растворе, содержащем NaCl (1 мас.%) и лимонной кислоты - (1 мас. %), заметны точечные следы окисленной корки.

Пример 3

В емкость загружают подлежащее очистке янтарное сырье, заливают водный раствор, содержащий NaCl (15 мас. %) и лимонную кислоту - (15 мас .%), с температурой ~ 50°С, после чего смесь подвергают ультразвуковому воздействию в течение 5-10 минут, и плотностью мощности 1 Вт/см. При этом окисленная корка, находящаяся на янтарном сырье, удаляется, переходя в водно-солевой раствор. По окончании ультразвуковой обработки янтарное сырье промывают струей воды и высушивают.

При очистке в водном растворе, содержащем NaCl (15 мас. %) и лимонную кислоту - (15 мас. %), янтарное сырье стало значительно чище, чем в предыдущем примере, и практически на поверхности янтаря не наблюдается следов окисленной корки. Соответственно, использование очищающих ингредиентов NaCl и лимонной кислоты в смеси больше 15 мас. % не является целесообразным, в силу удорожания процесса очистки и излишнего использования соли и лимонной кислоты.

Пример 4

В емкость загружают подлежащее очистке янтарное сырье, заливают водный раствор, содержащий NaCl (1-15 мас.%) и лимонную кислоту - (1-15 мас. %), в зависимости от степени загрязненности исходного сырья, при комнатной температуре полученную смесь подвергают ультразвуковому воздействию в течение 5-10 минут и плотностью мощности 1 Вт/см³. При этом окисленная корка, находящаяся на янтарном сырье, различных размерных фракций, удаляется, переходя в водно-солевой раствор. По окончанию ультразвуковой обработки янтарное сырье промывают и высушивают.

При обработке полученной смеси при комнатной температуре также происходит процесс очистки и не наблюдается окисленной корки на янтаре. Можно заключить, что температура процесса очистки не существенна, т.к. температура под действием ультразвука, за счет его поглощения в водной среде, в процессе обработки раствора несколько повышается. ПРИМЕР 5

В емкость загружают подлежащее очистке янтарное сырье, заливают водный раствор, содержащий NaCl (1 мас. %) и лимонной кислоты - (1 мас. %) с температурой ~ 50°С, после чего подвергают ультразвуковому воздействию в течение 5-10 минут, и плотностью мощности 1 Вт/см³, в зависимости от степени загрязненности янтарного сырья. При этом окисленная корка, находящаяся на янтарном сырье удаляется в водно-солевой раствор. По окончанию ультразвуковой обработки янтарное сырье погружают в ультразвуковую ванну с водой при комнатной температуре для удаления ингредиентов растворов, обрабатывают до 15 минут, выгружают обработанное сырье и высушивают.

При последующей обработке полученной смеси в ультразвуковой ванне с водой также происходит процесс очистки и не наблюдается окисленной корке на янтаре после очистки.

Из приведенных примеров следует, что оптимальным режимом очистки является очистка янтаря любых размерных фракций, при которой исходное сырье погружают в водный раствор, с температурой 25-50°С, содержащий NaCl (1-15 мас. %) и лимонную кислоту - (1-15 мас. %), в зависимости от степени загрязненности исходного сырья, подвергают полученную смесь действию ультразвука с частотой 22-35 кГц и плотностью мощности 1-10 Вт/см³, в течение 5-10 минут, промывают (ополаскивают) проточной водой или в стандартной ультразвуковой ванне с водой и высушивают.

Таким образом, совокупность отличительных признаков описываемого изобретения обеспечивает достижение указанного результата. Применение предлагаемого способа очистки янтаря от окисленной корки позволяет улучшить качество очистки янтарного сырья, снизить до минимума потери ценного сырья при очистке, очищать янтарь мелких фракций (3-5 мм и меньше), очищать янтарь неправильной формы, сохраняя первоначальную форму янтаря, ускорить процесс очистки, упростить технологический процесс очистки янтаря, сократить энергозатраты на очистку янтаря, использовать только безвредные нетоксичные растворы.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной формуле, подтверждена возможность осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

В результате проведенного анализа уровня техники очистки янтарного сырья, источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, не обнаружен, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Дополнительный поиск известных решений показал, что заявленный способ не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку подобраны новые условия очистки янтаря, а также совокупность и очередность технологических воздействий, позволяющих улучшить качество очистки янтарного сырья, снизить до минимума потери ценного сырья при очистке, очищать янтарь мелких фракций (3-5 мм и меньше), очищать янтарь неправильной формы, сохраняя первоначальную форму янтаря, ускорить процесс очистки, упростить технологический процесс очистки янтаря, сократить энергозатраты на очистку янтаря, использовать только безвредные нетоксичные растворы. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".