EP3261769A1 - Verfahren und vorrichtung zur fragmentierung und/oder schwächung von schüttfähigem material mittels hochspannungsentladungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur fragmentierung und/oder schwächung von schüttfähigem material mittels hochspannungsentladungen

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EP3261769A1
EP3261769A1 EP16707373.3A EP16707373A EP3261769A1 EP 3261769 A1 EP3261769 A1 EP 3261769A1 EP 16707373 A EP16707373 A EP 16707373A EP 3261769 A1 EP3261769 A1 EP 3261769A1
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EP
European Patent Office
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electrode assembly
conveyor belt
electrode
material flow
electrodes
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EP3261769B1 (de
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Alexander WEH
Jean-Pierre AEBY
Johannes KÄPPELER
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Selfrag AG
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    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B02C23/10—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with separator arranged in discharge path of crushing or disintegrating zone
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    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • B02C2019/183—Crushing by discharge of high electrical energy

Definitions

  • the invention relates to a method for fragmenting and / or weakening pourable material by means of high-voltage discharges, a device for carrying out the method, a system comprising a plurality of such devices and a use of the device or system according to the preambles of the independent claims.
  • the fragmentation and / or weakening of the material is erroneous. Batch operation in a closed process vessel in which high-voltage breakdowns are generated by the material.
  • the fragmentation and / or weakening of the material takes place in a continuous process, by passing a stream of material from the material to be comminuted past one or more electrodes and using these high-voltage can be produced by the material.
  • the material is transported past the electrodes either by gravity or by means of a conveyor which simultaneously serves as a counter electrode to one or more high voltage electrodes.
  • the problem arises that the material flow or the residence time of the material in the process zone is only very limited adjustable and strongly depends on the piece size of the materials.
  • the decisive disadvantage arises that very expensive, at least in the process zone electrically conductive conveyors are needed, which are expensive and also subject to heavy wear.
  • a first aspect of the invention relates to a method for fragmenting and / or weakening pourable material, in particular slag from waste incineration, by means of high-voltage discharges "
  • the high-voltage electrodes and the counterelectrodes assigned to them are immersed in the process liquid from above, and those of these electrodes between which the high-voltage breakdowns are produced face each other transversely to the material advancing direction with an electrode spacing.
  • the high-voltage electrodes and the counterelectrodes, between which the high-voltage breakdowns are generated are in contact with the material flow.
  • one or the other embodiment may be more preferable.
  • the material flow is formed from pieces of material which do not exceed a certain maximum piece size, preferably one maximum piece size in the range between 40 mm and 80 mm.
  • the electrode spacing is greater in each case than this maximum piece size. This has the advantage that the pieces of material can migrate between them when the electrodes are immersed in the material flow, which makes it possible to subject the pieces of material to the high-voltage breakdowns in a particularly intensive manner. Also, this makes it relatively easy to apply the material flow substantially over its entire width with high voltage breakdowns, which is also preferred.
  • the distance of the electrodes to the bottom of the material flow, i. to the top of the material flow carrying conveyor is greater than this maximum piece size. This results in the advantage that the pieces of material can not be clamped between the upper side of the conveying device and the electrodes when the electrodes are in contact with the material flow or when the electrodes are immersed in the flow of material, thereby significantly improving the operational reliability and service life of the device.
  • the material of the material flow or a part thereof is divided downstream of the electrode assembly into coarse material having a size greater than a desired target size and fine material having a size less than or equal to the desired target size.
  • the coarse material is fed back into the material flow upstream of the electrode arrangement, in order to be guided once again past the electrode arrangement and fragmented or weakened, or that the coarse material is subjected to a further fragmentation or weakening process. is subjected, in particular a further method according to this first aspect of the invention, to be further crushed or weakened.
  • a conveying device which, viewed in cross-section, is designed to be channel-shaped, preferably V-shaped, at least in the region in which it passes the material flow past the electrode arrangement.
  • the material flow is guided past the electrode arrangement by means of a flexible, electrically non-conductive conveyor belt whose edge regions are curved upward in the region in which it passes the material flow past the electrode arrangement.
  • a flexible, electrically non-conductive conveyor belt whose edge regions are curved upward in the region in which it passes the material flow past the electrode arrangement.
  • Such conveyor belts are robust, low-maintenance and commercially available in a variety of designs and sizes.
  • the inclinations of the edge regions of the conveyor belt are preferably set to optimize the respective process.
  • the conveyor belt is preferably flat so that the lowest possible elongation of the edge areas is required.
  • the stream of material downstream of the region in which it is passed with the conveyor belt on the electrode assembly and there is fragmented by means of high voltage breakdown is conveyed upwards with the conveyor belt, preferably such that it the conveyor belt is led out of the process liquid.
  • the conveyor belt is led out of the process liquid.
  • the material flow conveyed upward with the conveyor belt is fed from the delivery end of the conveyor belt, preferably via a device for screening pieces of material comminuted to a certain target size, to an underlying delivery end of a further conveyor belt, with which it further fragmentation - And / or weakening method is supplied, in particular according to this first aspect of the invention. Accordingly, the method described is then part of a multi-stage fragmentation and / or attenuation method.
  • the method according to the invention uses an electrode arrangement which comprises a plurality of electrode pairs or electrode groups, with each electrode pair or electrode group being assigned its own high-voltage generator, with which exclusively this pair or this group is advantageously independent from the other pairs of electrodes or electrode groups, with high voltage pulses is applied.
  • an electrode arrangement which comprises a plurality of electrode pairs or electrode groups, with each electrode pair or electrode group being assigned its own high-voltage generator, with which exclusively this pair or this group is advantageously independent from the other pairs of electrodes or electrode groups, with high voltage pulses is applied.
  • An electrode group is understood here to mean a combination of a high-voltage electrode, which is supplied with high-voltage pulses with the high-voltage generator, and a plurality of counter electrodes, between which the high-voltage breakdowns take place, whereby the respective high-voltage breakdown between the high-voltage electrode and that of the counterelectrodes usually takes place. between which the most favorable breakdown conditions are present.
  • the material stream is formed from pieces of material or contains pieces of material which form a composite of metallic and non-metallic materials, as e.g. in slag pieces from waste incineration is the case.
  • the advantages of the invention become particularly clear and it proves to be a further advantage that the requirements on the quality of the process liquid, mostly water, are very low, which reduces the costs are extremely low for the process liquid preparation.
  • the processed material resulting from the process is preferably divided into metallic material and non-metallic material, advantageously with ferromagnetic metals, non-ferromagnetic metals and non-metallic material. In this way, a recycling or selective disposal of the components of the processed material is simplified.
  • the electrode arrangement is Preferably applied with high voltage pulses in the range between 100 KV and 300 KV, in particular in the range between 150 KV and 200 KV, wherein preferably the power per pulse between 100 joules and 1000 joules, in particular between 300 joules and 750 joules.
  • the high-voltage pulse frequencies are preferably in the range between 0.5 Hz and 40 Hz, in particular in the range between 5 Hz and 20 Hz, and the material flow is when passing the electrode assembly per millimeter of its extension in the direction Vorbei operationschal preferably 0.1 to 2.0, in particular 0.5 to 1.0 applied to high voltage breakdowns.
  • a second aspect of the invention relates to an apparatus for carrying out the method according to the first aspect of the invention.
  • the device comprises an electrode arrangement with one or more high-voltage electrodes and associated counterelectrodes. Their high-voltage electrodes can be acted upon by high-voltage pulses with one or more high-voltage generators.
  • the device comprises a conveying device, preferably in the form of a conveyor belt or a conveyor chain, which is arranged at least partially in a tank filled or to be filled with a process liquid, in particular water, and with which a stream of material from a free-flowing z fragmenting and / or or material to be attenuated, immersed in a process fluid, may be carried past the electrode assembly while high voltage breakdowns are produced by the material flow by applying high voltage pulses to the electrodes of the electrode assembly.
  • a conveying device preferably in the form of a conveyor belt or a conveyor chain, which is arranged at least partially in a tank filled or to be filled with a process liquid, in particular water, and with which a stream of material from a free-flowing z fragmenting and / or or material to be attenuated, immersed in a process fluid, may be carried past the electrode assembly while high voltage breakdowns are produced by the material flow by applying high voltage pulses to the electrodes of the electrode assembly.
  • the device is designed in such a way that, during normal operation, the electrodes of the electrode arrangement are immersed in the process fluid from above and those of these electrodes between which the high-voltage breakdowns are generated. which, in each case opposite to the Materialvorbei operationsplatz with an electrode spacing.
  • the device is designed in such a way that, in the case of appropriate operation, the high-voltage electrodes and the counterelectrodes, between which the high-voltage breakdowns are generated, are in contact with the material flow or even immersed in it.
  • one or the other embodiment may be more preferable.
  • the distance between the electrodes, between which high-voltage breakdowns are generated is in each case greater than 40 mm, more preferably in each case greater than 80 mm.
  • the device has downstream of the electrode assembly means, in particular screening devices, with which the processed material of the material flow or a part thereof can be divided into coarse material with a size larger than a desired size.
  • the electrode arrangement comprises a plurality of electrode pairs or electrode groups.
  • each electrode pair or each electrode group is assigned its own high-voltage generator, with which only this electrode pair or this electrode group can be acted upon during normal operation with high-voltage pulses.
  • a pair of electrodes is here a combination of a high voltage electrode, which is acted upon in normal operation with the associated high voltage generator with high voltage pulses, and a single of these high voltage electrode associated counter electrode, between which electrodes take place in the normal operation, the high voltage breakdowns understood.
  • An electrode group is understood here to mean a combination of a high-voltage electrode, which is subjected to high-voltage pulses during normal operation with the associated high-voltage generator, and a plurality of counterelectrodes assigned to this high-voltage electrode, between which electrodes the high-voltage breakdowns take place during normal operation, where usually the same applies High voltage breakdown occurs between the high voltage electrode and the back of the counter electrodes, between which the most favorable breakdown conditions exist.
  • the conveying device at least in the region in which it passes the material flow past the electrode arrangement, is channel-shaped, preferably V-shaped, seen in cross-section. det. This results in the advantage that the pourable material can be guided from the side areas in the middle, thereby simplifying a substantially complete loading of the material flow over its entire width with high voltage breakdowns.
  • the conveyor thereby comprises a flexible, electrically non-conductive conveyor belt, with which the material flow is passed in the intended operation of the electrode assembly whose edge regions in the area in which it passes the material flow past the electrode assembly, curved upwards are.
  • Such conveyor belts are robust, low-maintenance and commercially available in a variety of designs and sizes.
  • the inclinations of the edge regions of the conveyor belt are preferably adjustable to optimize the respective process.
  • the conveyor belt is preferably flat, so that the smallest possible elongation of the edge regions results.
  • the conveyor of the device comprises a conveyor belt, which is designed such that during normal operation of the material flow downstream of the area in which it is passed with the conveyor belt on the electrode assembly and is fragmented there by high voltage breakdowns or weakened, with the
  • the conveyor belt is conveyed upward, preferably in such a way that it is led out of the process fluid with the conveyor belt. In this way can be dispensed with expensive additional devices for removal of the processed material from the process liquid.
  • a third aspect of the invention relates to a multi-stage plant for fragmenting and / or weakening pourable material, comprising a plurality of devices connected in series in the material conveying direction according to the second aspect of the invention.
  • the plant is constructed in such a way that, in the normal operation of the plant, a material flow which is conveyed upwards by the conveyor belt of a first of the devices, from the discharge end of this conveyor belt, preferably via a device for screening pieces of material comminuted to a certain target size on the underlying Task end of the conveyor belt is placed in a direction of material delivery to this first of the devices following second of the devices, with which it passes the electrode assembly of this second of the devices and thereby further fragmented and / or weakened.
  • a fourth aspect of the invention relates to the use of the device according to the second aspect of the invention or the device according to the third aspect of the invention for the fragmentation and / or weakening of pieces of material which form a composite of non-metallic and metallic materials, preferably slag pieces , from the waste incineration.
  • Figure 1 is a plan view of a first inventions dungsgemässe device in a first mode.
  • FIG. 2 shows a vertical section through the first device along the line AA in FIG. 1;
  • Fig. 3 is a vertical section through the first device along the line B-B in Fig. 1;
  • FIG. 4 is a plan view of the first Vorrich ⁇ device in a second mode
  • Fig. 5 is a side view of one of the electrodes of the electrode assembly of the apparatus of Fig. 1;
  • FIG. 6 is a side view of a first Vari ⁇ ante the high voltage electrode of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a side view of a second Vari ⁇ ante the high voltage electrode of FIG .. 5
  • FIG. 8 shows a longitudinal section along the line D-D in FIG. 10 through a second device according to the invention
  • FIG. 9 is a top plan view of the device of FIG. 8; FIG.
  • Fig. 10 is a cross-section through the device taken along the line C-C in Fig. 8;
  • FIG. 11 shows a longitudinal section along the line E-E in FIG. 13 through a third device according to the invention
  • Fig. 12 is a top plan view of the device of Fig. 11;
  • Fig. 13 is a cross section through the Vorrich ⁇ tung along the line FF in Fig. 11;
  • FIG. 14 shows a longitudinal section along the line G-G in FIG. 16a through a system according to the invention
  • FIG. 15 is a plan view from above of the system of FIG. 14;
  • Figures 16a and 16b are cross-sectional views of the plant along the line H-H in Figure 14;
  • FIGS. 17 to 19 are longitudinal sections as in FIG. 14 through different variants of individual apparatus of the system from FIG. 14. WAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIGS. 1 to 3 show a first device according to the invention for fragmenting bulk material 1 by means of high-voltage discharges, once in a plan view from above (FIG. 1), once in a vertical section along the line AA in FIG. 1 (FIG. 2) and once in a partial vertical section along the line BB in Fig. 1 (Fig. 3).
  • the device comprises a carousel-like device 9, 10, 11 formed from an annular bottom plate 10, a fixed to the bottom plate 10 and connected from the bottom plate 10 perpendicular upwardly projecting cylindrical outer and 9 and not with the bottom plate 10 in connection and perpendicular from the bottom plate 10 upwardly projecting cylindrical inner wall 11.
  • the bottom plate 10 is flat and continuously closed and is mounted by means of a roller ring 24 on an annular support member 25 of a fixed support structure, and is in normal operation by means of a drive motor 26 in the direction of rotation R to a running through the center of the circular shape of the bottom plate 10 vertical axis of rotation Z rotates around, whereby the lying on the bottom plate 10 to be fragmented material 1 forms an annular or Vietnamese bobringsegment- fcrmigen material flow 4 in the direction of rotation R about the rotation axis Z around.
  • the carousel-like device 9, 10, 11 is disposed in a water-5 (process liquid) be ⁇ filled circular basin 27, the bottom of which is penetrated by the annular support member 25th
  • the carousel-like device 9, 10, 11 is completely immersed in the water 5 in the basin 27 except for the upper boundary edges of the outer wall 9 and the inner wall 11.
  • the bottom of the basin 27 is surrounded by a circular, downwardly extending funnel 19. forms whose lower end over a conveyor belt 20 ends, which promotes obliquely up to a level above the water level of the basin 27 (not fully shown here for space) and is arranged in a housing 30 which is connected to the lower funnel end and together with the basin 27 forms a water ⁇ tight container.
  • the basin 27 is surrounded by an annular Schutzwar.d 31 through which the housing of the conveyor belt 30 and the conveyor belt 20 pass.
  • the device arranged on the carousel-like device 9, 10, 11, a Elek oden-Ano tion 2 with a plurality of matrix-arranged high-voltage electrodes 12, which is approximately over a range of 270 ° of the circular ring shape carousel-like device 9, 10, 11 extends.
  • Each of the high-voltage electrodes 12 protrudes in the illustrated situation from above to just above the surface of guided in the carousel-like device 9, 10, 11 circular ring-shaped material flow 4, wherein it dips into the water 5, and has its own, arranged directly above it High voltage generator 3, with which it is acted upon in operation with high voltage pulses.
  • the reference numeral 3 only one of the high-voltage electrodes with the reference numeral 12 and only one of the high-voltage generators is designated by the reference numeral 3.
  • each of the high voltage electrodes 12 has its own ground potential counter electrode 13.
  • the high-voltage electrodes 12 and the counterelectrodes 13 associated therewith face each other at a distance transversely to the material forwarding direction and are in each case arranged in such a way that in the illustrated embodiment operation according to the invention by applying the respective high voltage electrode 12 with high voltage pulses Hochwoods tellelle between the high voltage electrode 12 and its associated counter electrode 13 are generated by the material 1 of the material flow 4 therethrough.
  • the high-voltage electrode 12 together with the only associated counter electrode 13 thus forms a claimed pair of electrodes 12, 13th
  • FIGS. 6 and 7 show side views of two variants of the high voltage electrode of FIG. 5.
  • FIG. 6 shows a high-voltage electrode 12, which differs from that shown in FIG. 5 essentially in that it has two identical counter-electrodes 13 which are opposite one another and are inclined at their free ends to the high-voltage electrode 12.
  • the high-voltage electrode 12 together with the two counter-electrodes 13 thus forms a claim-compliant electrode group 12, 13.
  • Another difference is that this high-voltage electrode 12 has a straight electrode tip.
  • FIG. 7 shows a high-voltage electrode 12, which differs substantially from that shown in FIG. 6 in that here the two mirror-inverted counterelectrodes 13 shown below in FIG. 6 form a single, U-shaped counterelectrode 13 are connected .
  • the electrodes 12 and counter electrodes 13 are immersed in the material flow.
  • the apparatus has a in a closed housing 32 angeord ⁇ scribed feed conveyor belt 15, by means of which upstream of the electrode assembly 2 to be fragmented material 1, in this case, fragments of precious metal ore body 1 on the base plate 10 the carousel-like device 9, 10, 11 is abandoned.
  • the height of the material packing 1 guided under the electrode arrangement 2 as a circular ring-segment-shaped material flow 4 is defined by a passage-limiting plate 33 before entry into the region (process zone) formed between the carousel-like device 9, 10, 11 and the electrode arrangement 2.
  • a fixed first baffle 17 Downstream of the electrode assembly 2 is a fixed first baffle 17 which extends from the outer wall 9 of the carousel-like device 9, 10, 11 through a first interruption 23 in the inner wall 11 in a region 7 in the center of the carousel-like device 9, 10th , 11 extends and shown in the intended operation, the material stream 4 emerging from the process zone substantially completely over the first interruption 23 in the inner wall 11 in the central region 7 leads.
  • the bottom of the central region 7 is formed as a flat sieve bottom 8, with a Sieböffr.ungs- size which is dimensioned such that on target size fragmented material la passes through the sieve openings and falls into the funnel 19 disposed below, while material 1b, which is larger is as the target size, remains on the sieve plate 8.
  • the finished material la shredded to target size is passed from the hopper 19 onto the conveyor belt 20 with which it is transported out of the device.
  • the non-finished processed or not yet shredded to target size material 1b is pushed by the nach Wegende material 1 on the sieve 8 and from a subsequent to the first baffle 17 fixed second baffle 21 via a second interruption 28 in the inner wall 11 from the central Area 7 back into the annular segment-shaped material flow 4 out, with which it again at a portion of the high voltage electrodes 12 of the electrode assembly. 2 is passed and thereby acted upon with high voltage breakdowns.
  • Fig. 3 which shows a vertical section through a part of the first device in the region of the processing zone along the line BB in Fig. 1, 10, the bottom plate of the carousel-like A ⁇ direction 9, 10, 11 one with a 29leisshemmenden layer 29 made of rubber occupied top on which the material to be processed 1 rests.
  • Fig. 4 shows a plan view of the device in another mode.
  • the second baffle 21 is here arranged in a position in which it closes the second interruption 28 in the inner wall 11 from the side of the central area 7 and releases an exhaust duct 34, in which the non-finished process resp not yet shredded to target size material 1b, which is pushed by the advancing material 1 on the sieve plate 8, falls into it and then with devices (not shown) is led away from the device.
  • FIGS. 8 to 10 show a second device according to the invention for fragmenting pourable material 1 by means of high-voltage discharges, once in a longitudinal section along the line DD in FIG. 10 (FIG. 8), once in a plan view from above (FIG. 9). and once in a cross section along the line CC in Fig. 8 (Fig. 10).
  • the device has an electrode arrangement 2 with a matrix of high-voltage electrodes 12, which are arranged in four consecutively arranged rows with four electrodes 12 in the direction of passage through the material S (in the figures, for the sake of clarity, only one of each is shown) Electrodes provided with the reference numeral 12).
  • the electrodes 12 are in the illustrated normal operation with one directly over they are arranged high voltage generator 3 applied with high voltage pulses.
  • a conveyor belt 6 by means of which a flow of material from a fragmented bulk material 1, in the present case fragments of ore, from the task side ⁇ Device is moved past in the material passage direction S to the electrodes 12 of the electrode assembly 2, while high voltage breakdowns are generated by the material 1 as a result of application of high voltage pulses to the electrode assembly 2.
  • the material 1 of the material flow is in the water in the basin 16 5 immersed, as well as the electrodes 12 arranged above.
  • the height of the flow of material is adjusted before entry into the area between the conveyor belt 6 and the electrode assembly 2 (process zone) through a fürbegrenzu.ngsblech 18.
  • the conveyor belt 6 extends in the passage direction S over the entire width of the basin 16, so that the moving material flow covers the entire width of the basin 16.
  • the medium region of the material flow is subjected to high-voltage breakdowns when passing through the process zone, which leads to an increasing fragmentation of the material 1 in this region, while the edge regions of the material flow remain practically untouched by high-voltage breakdown , so that the material 1 kept there retains its original lumpiness.
  • the material stream exiting the process zone is separated from the conveyor belt 6 into three of separation walls 22 and juxtaposed across the entire width the collecting conveyor 6 extending collecting funnel 14, 14a, 14b at the end of the basin 16 delivered.
  • the separation walls 22 are arranged such that the fragmented material 1 is discharged from the middle region of the material flow into the central collecting funnel 14, while the unfragmented material 1 is discharged from the edge regions of the material flow into the outer collecting funnels 14a, 14b.
  • the fragmented material 1, which is discharged into the central hopper 14, is conveyed out of the basin 16 by means of a conveyor (not shown) and supplied for further use.
  • the non-fragmented material 1, which is discharged into the outer collecting funnels 14a, 14b, is conveyed out of the basin 16 by means of conveying devices (not shown) and returned to the material flow on the feeding side A of the device.
  • each of the high tensioning ⁇ voltage electrodes 12 two identical, mirror image opposite ode at their free ends respectively to Hochschreibselekt 12 inclined towards Counter electrodes 13, which are at ground potential and attached to the support structure of the high voltage electrode 12.
  • the high-voltage electrode 12 together with the two counter-electrodes 13 forms a claim-compliant electrode group 12, 13.
  • the high voltage electrodes 12 and their respective associated two counter electrodes 13 each transverse to Materialvorbei Operations- direction with a distance and immerse in the flow of material.
  • FIGS. 11 to 13 show a third device according to the invention for fragmenting bulk-capable material 1 by means of high-voltage discharges, once in a longitudinal section along the line EE in FIG. 13 (FIG. 11), once in a plan view from above (FIG. 12) and once in a cross section along the line FF in Fig. 11 (Fig. 13).
  • the device has an electrode arrangement 2 with three high-voltage electrodes 12, which are arranged one behind the other in the material passage direction S.
  • the high voltage electrodes 12 and the associated counter electrodes 13 are formed as shown in Fig. 6, are each transverse to the materiallves.
  • Results are each transverse to the material.
  • these electrode groups 12, 13 each have a lateral offset with respect to one another in the material passage direction S.
  • the high voltage electrodes 12 are acted upon in the illustrated operation as intended, each with a directly above them arranged high voltage generator 3 with high voltage pulses.
  • a straight conveyor belt 6 of a flexible, electrically non-conductive strip material which has been reinforced in the direction of passage of material S at an angle of 10 degrees.
  • a stream of material to be fragmented from the pourable material 1 in the present case slag pieces from waste incineration with a maximum piece size of 80 mm, from the task side A of the device ago in the material flow direction S at the electrodes 12, 13 of the electrode assembly is passed while high voltage breakdowns are produced by the material 1 as a result of application of high voltage pulses to the high voltage electrodes 12 of the electrode assembly 2.
  • the material 1 of the material flow in Area of the electrode assembly 2 immersed in the water in the basin 16 5, as well as the electrodes 12 arranged above it, 13, which also dive into the flow of material.
  • process water is removed from the basin 16 via a discharge line 35 arranged at the bottom of the basin 16 and fed to a water treatment plant (not shown), from which treated process water is conveyed back into the basin 16 via supply lines 36, which supply the water in each case of the electrodes 12, 13 in the material flow.
  • the edge regions of the conveyor belt 6 are curved upward in the region in which they pass the material flow past the electrode arrangement 2, so that the conveyor belt 6 is channel-shaped in cross-section in this region or V-shaped, in such a way that the pourable material 1 of the material flow is guided by the side areas in the middle.
  • the material flow is subjected to high voltage breakdowns over substantially its entire width, which leads to a fragmentation of the entire material flow.
  • the angle of inclination of the edge regions of the conveyor belt can be adjusted in order to be able to optimally adapt the device to the material to be processed or its piece size. In the region of its ends, the conveyor belt 6 is flat.
  • the material flow emerging from the process zone is led upwards out of the basin 16 by the conveyor belt 6 and subsequently fed to a further utilization or processing step (not shown).
  • Figures 14, 15, 16a and 16b show an inventive system for fragmenting pourable material 1 by means of high-voltage discharges, once in a longitudinal section along the line GG in Fig. 16a (Fig. 14), once in a plan view from above (Fig. 15) and twice in a cross section along the line HH in Fig. 14 ( Figures 16a and 16b).
  • this system consists of three devices connected in series according to FIGS 11 to 13 (three stages), with the difference that each of the devices in place of the three in the material flow direction S successively arranged and staggered electrode groups 13, 12, 13 with eweils own high voltage generator 3 only one centrally positioned electrode group 13, 12, 13, each with associated high voltage generator 3 has.
  • the angle of rise of the conveyor belt 6 with 15 degrees here is DEU Lich steeper than in the previously described third inventive device according to Figures 11 to 13. All other details are identical and therefore will not be explained again here.
  • Figures 16a and lob show cross-sections through the plant along the line HH in Fig. (But without pool and high-voltage generator) 14 at different settings of the inclination angles a of the edge regions of the conveyor belt shown 6, namely once at Nei ⁇ supply angles ⁇ of 23 degrees ( Figure . 16a) and once at Nei ⁇ supply angles a of 33 degrees (ig. 16b).
  • FIGS. 17 to 19 show longitudinal sections as in FIG. 14 through different variants of one of the apparatuses according to FIGS. 14, 15, 16 a and 16 b.
  • the first variant of the device according to FIG. 17 differs from that shown in Fig. 14 Vorrich ⁇ tung characterized in that the to be processed material is fed to the feed end A of the device via an outside of the basin 16 arranged inclined screening surface 37, by means of which fine material bes with a immten piece size, eg depending on the location of the device within the plant of less than 2 mm, less than 5 mm or less than 8 mm, is screened off before entering this device.
  • the second device variant according to FIG. 18 differs from the device shown in FIG. 14 in that the material to be processed is placed on the conveyor belt 6 of the device at the feed end A of the device via an inclined screen surface 38 arranged inside the basin 16. by means of which fine material with a specific piece size, eg depending on the location of the device within the plant of less than 2 mm, less than 5 mm or less than 8 mm, within the basin 16 of this device but before entering the process zone is sieved.
  • the third device variant according to FIG. 19 consists of a device according to FIG. 18, at the discharge end of which the processed material is dispensed onto an inclined screen surface 41, through which the material fragmented to a desired size falls onto a further conveying belt 39 arranged below it.
  • the insufficiently fragmented material travels over the screen surface 38 and falls at the end of a conveyor belt 40, with which it is conveyed back to the task end of the device and there again to be processed material stream 1 to.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fragmentierung von schüttfähigem Material (1) mittels Hochspannungsentladungen. Dabei wird ein Materialstrom aus dem Material (1) eingetaucht in einer Prozessflüssigkeit (5) mittels einer den Materialstrom tragenden Fördereinrichtung (6) an einer Elektroden-Anordnung (2) vorbeigeführt, während durch Beaufschlagung der Elektroden- Anordnung (2) mit Hochspannungspulsen Hochspannungsdurchschläge durch das Material (1) des Materialstromes erzeugt werden. Die Elektroden (12, 13) der Elektroden- Anordnung (2) sind dabei von oben in die Prozessflüssigkeit (5) eingetaucht und diejenigen dieser Elektroden (12, 13), zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, stehen sich jeweils quer zur Materialvor- beiführungsrichtung (S) mit einem Elektrodenabstand gegenüber. Durch die Erfindung wird es möglich, ein kontinuierliches Verfahren zur Fragmentierung grosser Mengen schüttfähigen Materials (1) zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Verweildauer des Materials (1) in der Prozesszone in weiten Bereichen und praktisch unabhängig von der Stückgrösse der Materialien eingestellt werden kann und auf aufwendige, zumindest im Bereich der Prozesszone elektrisch leitende Fördereinrichtungen, welche teuer sind und zudem einem starken Verschleiss unterliegen, verzichtet werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Fragmentierung und/oder Schwächung von schüttfähigem Material mittels
Hochspannungsentladungen
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung von schüttfähigem Material mittels Hochspannungsentladungen, eine Vorrich- tung zur Durchführung des Verfahrens, eine Anlage umfassend mehrere solche Vorrichtungen sowie eine Verwendung der Vorrichtung oder der Anlage gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. STAND DER TECHNIK
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, verschiedenste Materialien mittels gepulster Hochspannungsentladungen zu zerkleinern (fragmentieren) oder derartig zu schwächen, dass diese in einem nachgeschalteten mechanischen Zerkieinerungsprozess einfacher zerkleinert werden können .
Für die Fragmentierung und/oder Schwächung on schüttfähigem Material mittels Hochspannungsen iadun- gen sind heute grundsätzlich zwei verschiedene Prozess- arten bekannt.
Bei kleinen Materialmengen bzw. strengen V rgaben betreffend die Reinheit und/oder die Zielkorngrösse des prozessierten Materials erfolgt die Fragmentierung und/oder Schwächung des Materials irr. Batchbetrieb in ein- em geschlossenen Prozessgefäss , in welchem Hochspannungsdurchschläge durch das Material erzeugt werden .
Bei grossen Materialmengen erfolgt die Fragmentierung und/oder Schwächung des Materials in einem kontinuierlichen Prozess, indem ein Materialstrom aus dem zu zerkleinernden Material an einer oder mehreren Elektroden vorbeigeführt wird und mit diesen Hochspannungs- durchschlage durch das Material erzeugt werden. Dabei erfolgt der Materialtransport an den Elektroden vorbei entweder mittels Schwerkraftförderung oder mittels einer Fördereinrichtung, welche gleichzeitig als Gegenelektrode zu einer oder mehreren Hochspannungselektroden dient. Im erstgenannten Fall ergibt sich das Problem, dass der Materialstrom bzw. die Verweildauer des Materials in der Prozesszone nur sehr begrenzt einstellbar ist und stark von der Stückgrösse der Materialien abhängt. Im letztgenannten Fall ergibt sich der entscheidende Nachteil, dass sehr aufwendige, zumindest im Bereich der Prozesszone elektrisch leitende Fördereinrichtungen benötigt werden, welche teuer sind und zudem einem starken Verschleiss unterliegen .
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es stellt sich deshalb die Aufgabe, kontinuierliche Verfahren und Vorrichtungen zur Fragmentierung und/oder Schwächung grosser Mengen von schüttfähigem Material mittels Hochspannungsentladungen zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teil¬ weise vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Gemäss diesen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung von schüttfähigem Material, insbesondere von Schlacke aus der Müllverbrennung, mittels Hochspannungs- entiadungen„
Dabei wird ein Materialstrom aus dem zu fragmentierenden bzw. zu schwächenden Material, eingetaucht in einer Prozessflüssigkeit, mittels einer den Materialstrom tragenden Fördereinrichtung an einer Elektroden- Anordnung mit einer oder mehreren Hochspannungselektroden und diesen Hochspannungselektroden zugeordneten Gegenelektroden vorbeigeführt, während durch Beaufschlagung der Elektroden-Anordnung mit Hochspannungspulsen mit Hilfe eines oder mehrerer Hochspannungsgeneratoren Hochspan- nungsdurchschläge zwischen den Hochspannungselektroden und den zugeordneten Gegenelektroden durch das Material des Materialstromes hindurch erzeugt werden.
Die Hochspannungselektroden und die diesen zugeordneten Gegenelektroden sind dabei von oben in die Prozessflüssigkeit eingetaucht und diejenigen dieser Elektroden, zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, stehen sich jeweils quer zur Materialvor- beiführungsrichtung mit einem Elektrodenabstand gegenüber .
Auf diese Weise wird es möglich, ein kontinuierliches Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung grosser Mengen schüttfähigen Materials zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Verweildauer des Materials in der Prozesszone in weiten Bereichen und praktisch unabhängig von der Stückgrösse der Materialien eingestellt werden kann und zugleich auf aufwendige, zumindest im Bereich der Prozesszone elektrisch leitende Fördereinrichtungen, welche teuer sind und zudem einem starken Ver- schleiss unterliegen, verzichtet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens stehen die Hochspannungselektroden und die Gegenelektroden, zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, mit dem Materialstrom in Kontakt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind sie sogar in den Materialstrom eingetaucht .
Je nach Material und Stückgrösse des zu fragmentierenden Materials und/oder nach Art bzw. Qualität der Prozessflüssigkeit kann die eine oder die andere Ausführungsform bevorzugter sein.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Materialstrom aus Materialstücken gebildet, welche eine bestimmte maximale Stückgrösse nicht überschreiten, bevorzugterweise eine maximale Stückgrösse im Bereich zwischen 40 mm und 80 mm aufweisen.
Dabei ist es bevorzugt, dass der Elektrodenabstand jeweils grösser ist als diese maximale Stückgrösse. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Material- stücke bei in den Materialstrom eingetauchten Elektroden zwischen diesen hindurch wandern können, wodurch eine besonders intensive Beaufschlagung der Materialstücke mit den Hochspannungsdurchschlägen möglich wird. Auch wird es hierdurch relativ einfach möglich, den Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen zu beaufschlagen, was ebenfalls bevorzugt ist .
Weiter ist es dabei bevorzugt, dass der Abstand der Elektroden zur Unterseite des Materialstroms, d.h. zur Oberseite der den Materialstrom tragenden Fördereinrichtung, grösser ist als diese maximale Stückgrösse. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Materialstücke bei mit dem Materialstrom in Kontakt stehenden Elektroden oder in den Materialstrom eingetauchten Elek- troden nicht zwischen der Oberseite der Fördervorrichtung und den Elektroden eingeklemmt werden können, wodurch die Betriebssicherheit und Lebensdauer der Vorrichtung deutlich verbessert wird.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführ- ungsform des Verfahrens wird das Material des Materialstromes oder ein Teil davon stromabwärts von der Elektroden-Anordnung in Grobmaterial mit einer Stückgrösse grösser einer gewünschten Zielgrösse und in Feinmaterial mit einer Stückgrösse kleiner oder gleich der gewünschten Zielgrösse aufgeteilt .
Dabei ist es weiter bevorzugt, dass das Grobmaterial stromaufwärts von der Elektroden-Anordnung wieder in den Materialstrom zugeführt wird, um erneut a der Elektrodenanordnung vorbeigeführt und fragmentiert bzw. geschwächt zu werden, ode dass das Grobmaterial einem weiteren Fragmentierungs- oder Schwächungsverfahren un- terzogen wird, insbesondere einem weiteren Verfahren gemäss diesem ersten Aspekt der Erfindung, um weiter zerkleinert bzw. geschwächt zu werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kommt eine Fördereinrichtung zum Einsatz, welche zumindest in dem Bereich, in welchem sie den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung vorbeiführt, im Querschnitt gesehen rinnenförmig, bevorzugterweise V-förmig ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das schüttfähige Material von den Seitenbereichen in die Mitte geführt werden kann und dadurch eine im Wesentlichen vollständige Beaufschlagung des Materialstromes über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen vereinfacht wird.
Mit Vorteil wird der Materialstrom mittels eines biegsamen, elektrisch nicht leitenden Förderbands an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt wird, dessen Randbereiche in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung vorbeiführt, nach oben gewölbt sind. Derartige Förderbänder sind robust, wartungsarm und kommerziell in verschiedensten Ausführungen und Grössen erhältlich. Die Neigungen der Randbereiche des Förderbandes werden bevorzugterweise zur Optimierung des jeweiligen Prozesses eingestellt. An seinen Enden ist das Förderband bevorzugterweise eben, damit eine möglichst geringe Dehnung der Randbereiche erforderlich ist .
Dabei ist es weiter bevorzugt , dass der Materialstrom stromabwärts von dem Bereich, in welchem er mit dem Förderband an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt wird und dort mittels Hochspannungsdurchschlägen fragmentiert bzw. geschwächt wird, mit dem Förderband aufwärts gefördert wird, bevorzugterweise derart, dass er mit dem Förderband aus der Prozessflüssigkeit herausgeführt wird. Auf diese Weise kann auf aufwendige zusätzliche Vorrichtungen zur Entnahme des prozessierten Materials aus der Prozessflüssigkeit verzichtet werden. Besonders einfach und kostengünstig lässt sich dies dadurch bewerkstelligen, dass ein gerades För¬ derband verwendet wird, welches in Material orbeiführ- ungsrichtung des Materialstromes an der Elektroden-Anordnung ansteigt, insbesondere mit einem Anstiegswinkel zwischen 10 und 35 Grad.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der mit dem Förderband aufwärts geförderte Materialstrom vom Abgabeende des Förderbands, bevorzugterweise über eine Vorrichtung zum Absieben von auf eine bestimmte Zielgrösse zerkleinerten Materialstücken, auf ein darunter liegendes Aufgabeende eines weiteren Förderbandes aufgegeben, mit welchem er einem weiteren Fragmentierungs- und/oder Schwächungsverfahren zugeführt wird, insbesondere gemäss diesem ersten Aspekt der Erfindung. Entsprechend ist das beschriebene Verfahren dann Teil eines mehrstufigen Fragmentierungs- und/oder Schwächungsverfahrens .
Bevorzugterweise kommt bei dem erfindungsge- mässen Verfahren eine Elektroden-Anordnung zum Einsatz, welche mehrere Elektrodenpaare oder Elektrodengruppen um- fasst, wobei jedem Elektrodenpaar bzw. jeder Elektrodengruppe ein eigener Hochspannungsgenerator zugeordnet ist, mit welchem ausschliesslich dieses Paar bzw. diese Gruppe, mit Vorteil unabhängig von den anderen Elektrodenpaaren oder Elektrodengruppen, mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird. Hierdurch wird eine besonders intensive Beaufschlagung des an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführten Mate ialStromes möglich .
Unter einem Elektrodenpaar wird hier eine Kombination aus einer Hochspannungselektrode, welche mit dem Hochspannungsgenerator mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, und einer einzigen dieser Hochspannungs- elektrode zugeordneten Gegenelektrode, zwischen welchen Elektroden die Hochspannungsdurchschläge stattfinden, verstanden . Unter einer Elektrodengruppe wird hier eine Kombination aus einer Hochspannungselektrode, welche mit dem Hochspannungsgenerator mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, und mehreren dieser Hochspannungselektrode zugeordneten Gegenelektroden, zwischen Vielehen Elektroden die Hochspannungsdurchschläge stattfinden, verstanden, wobei üblicherweise der jeweilige Hochspannungsdurchschlag zwischen der Hochspannungselektrode und derjenigen der Gegenelektroden stattfindet, zwischen denen gerade die günstigsten Durchschlagbedingungen vorliegen.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Materialstrom aus Materialstücken gebildet oder enthält Materialstücke, welche einen Verbund aus metallischen und nicht-metallischen Materialien bilden, wie dies z.B. bei Schlackenstücken aus der Müllverbrennung der Fall ist. Bei der Fragmentierung bzw. Schwächung derartiger Materialien mit dem erfin- dungsgemässen Verfahren treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage und es ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Anforderungen an die Qualität der Prozessflüssigkeit, zumeist Wasser, sehr gering sind, wodurch die Kosten für die Prozessflüssigkeitsaufbereitung äusserst gering sind.
Entsprechend ist es bei derartigen Verfahren von Vorteil, dass Verfahren mit einer Prozessflüssigkeit durchzuführen, welche eine Leit ähigkeit von mehr als 500 pS/cra aufweist.
Dabei wird das aus dem Verfahren hervorgehende prozessierte Material bevorzugterweise aufgeteilt in metallisches Material und nicht-metallisches Material, und zwar mit Vorteil in ferromagnetische Metalle, nicht- ferromagnetische Metalle und nicht-metallisches Material . Auf diese Weise wird eine Wiederverwertung bzw. selektive Entsorgung der Bestandteile des prozessierten Materials vereinfacht .
Zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschlage durch den Materialstrom wird die Elektroden-Anordnung be- vorzugterweise mit Hochspannungspulsen im Bereich zwischen 100 KV und 300 KV, insbesondere im Bereich zwischen 150 KV und 200 KV beaufschlagt, wobei bevorzugterweise die Leistung pro Puls zwischen 100 Joule und 1000 Joule, insbesondere zwischen 300 Joule und 750 Joule liegt. Die Hochspannungspuls-Frequenzen liegen bevorzugterweise im Bereich zwischen 0.5 Hz und 40 Hz, insbesondere im Bereich zwischen 5 Hz und 20 Hz, und der Materialstrom wird beim Vorbeiführen an der Elektroden-Anordnung pro Millimeter seiner Erstreckung in Vorbeiführungsrichtung bevorzugterweise mit 0.1 bis 2.0, insbesondere mit 0.5 bis 1.0 Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt .
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung.
Die Vorrichtung umfasst eine Elektroden-Anordnung mit einer oder mehreren Hochspannungselektroden und diesen zugeordneten Gegenelektroden. Ihre Hochspannungselektroden sind mit einem oder mehreren Hochspannungsgeneratoren mit Hochspannungspulsen beaufschlagbar.
Weiter umfasst die Vorrichtung eine Fördereinrichtung, bevorzugterweise in Form eines Förderbands oder einer Förderkette, welche zumindest zum Teil in einem mit einer Prozessflüssigkeit, insbesondere Wasser, befüllten oder befülIbaren Becken angeordnet ist und mit welcher im bestimmungsgemässen Betrieb ein Materialstrom aus einem schüttfähigen z fragmentierenden und/oder zu schwächenden Material, eingetaucht in eine Prozessflüssigkeit, an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt werden kann, während Hochspannungsdurchschlage durch den Materialstrom durch Beaufschlagung der Elektroden de Elektroden-Anordnung mit Hochspannungspulsen erzeugt werden.
Dabei ist die Vorrichtung derartig ausgebildet, dass im bestimmungsgemässen Betrieb die Elektroden der Elektroden-Anordnung von oben in die Prozessflüssigkeit eingetaucht sind und diej enigen dieser Elektroden, zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt wer- den, sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung mit einem Elektrodenabstand gegenüber stehen.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es auf einfache Weise möglich, das Verfahren gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung mit den bereits dargelegten Vorteilen durchzuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung derartig ausgebildet, dass im beStimmungsge- mässen Betrieb die Hochspannungselektroden und die Gegenelektroden, zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, mit dem Materialstrom in Kontakt stehen oder sogar in diesen eingetaucht sind.
Je nach Material und Stückgrösse des zu fragmentierenden Materials und/oder nach Art bzw. Qualität der Prozessflüssigkeit kann die eine oder die andere Ausführungsform bevorzugter sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Äusführungs- form der Vorrichtung ist der Abstand zwischen den Elektroden, zwischen denen Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, jeweils grösser 40 mm, noch bevorzugter jeweils grösser 80 mm. Hierdurch ergibt, sich der Vorteil, dass entsprechend grosse Materialstücke bei in den Materialstrom eingetauchten Elektroden zwischen diesen hindurch wandern können, wodurch eine besonders intensive Beaufschlagung der Materialstücke mit den Hochspannungsdurchschlägen möglich wird. Auch wird es hierdurch möglich, die Vorrichtung auf einfache Weise derartig auszubilden, dass der Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt werden kann, was ebenfalls bevorzugt ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung stromabwärts von der Elektrodenanordnung Einrichtungen auf, insbesondere Siebeinrichtungen, mit denen das prozessierte Material des Materialstromes oder ein Teil davon aufgeteilt werden kann in Grobmaterial mit einer Stückgrösse grösser einer gewün- sehten Zielgrösse und in Feinmaterial mit einer Stück- grösse kleiner oder gleich der gewünschten Zielgrösse.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Elektroden-Anordnung mehrere Elektrodenpaare oder Elektrodengruppen. Dabei ist jedem Elektrodenpaar bzw. jeder Elektrodengruppe ein eigener Hochspannungsgenerator zugeordnet, mit welchem ausschliesslich dieses Elektrodenpaar bzw. diese Elektrodengruppe im bestimmungsgemässen Betrieb mit Hochspannungspulsen beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird eine besonders intensive Beaufschlagung des an der Elektroden- Anordnung vorbeigeführten Materialstromes möglich.
Unter einem Elektrodenpaar wird hier eine Kombination aus einer Hochspannungselektrode, welche im bestimmungsgemässen Betrieb mit dem zugeordneten Hochspannungsgenerator mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, und einer einzigen dieser Hochspannungselektrode zugeordneten Gegenelektrode, zwischen welchen Elektroden im bestimmungsgemässen Betrieb die Hochspannungsdurchschläge stattfinden, verstanden.
Unter einer Elektrodengruppe wird hier eine Kombination aus einer Hochspannungselektrode, welche im bestimmungsgemässen Betrieb mit dem zugeordneten Hochspannungsgenerator mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, und mehreren dieser Hochspannungselektrode zugeordneten Gegenelektroden, zwischen welchen Elektroden im bestimmungsgemässen Betrieb die Hochspannungsdurchschlage stattfinden, verstanden, wobei üblicherweise der j eweili- ge HochSpannungsdurchschlag zwischen de Hochspannungs- elektrode und der enigen der Gegenelektroden stattfindet, zwischen denen gerade die günstigsten Durchschlagbedingungen vorliegen.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Fördereinrichtung zumindest in dem Bereich, in welchem sie den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung vorbeiführt, im Querschnitt gesehen rinnenförmig, bevorzugterweise V-förmig ausgebil- det. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das schüttfähige Material von den Seitenbereichen in die Mitte geführt werden kann und dadurch eine im Wesentlichen vollständige Beaufschlagung des Materialstromes über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen vereinfacht wird.
Mit Vorteil umfasst die Fördereinrichtung dabei ein biegsames, elektrisch nicht leitendes Förderband, mit welchem der Materialstrom im bestimmungsgemässen Betrieb an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt wird, dessen Randbereiche in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektroden- Anordnung vorbeiführt, nach oben gewölbt sind. Derartige Förderbänder sind robust, wartungsarm und kommerziell in verschiedensten Ausführungen und Grössen erhältlich. Die Neigungen der Randbereiche des Förderbandes sind bevorzugterweise zur Optimierung des jeweiligen Prozesses einstellbar. An seinen Enden ist das Förderband bevorzugterv/eise eben, damit eine möglichst geringe Dehnung der Randbereiche resultiert.
Bevorzugterweise umfasst die Fördereinrichtung der Vorrichtung ein Förderband, welches derartig ausgestaltet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb der Materialstrom stromabwärts von dem Bereich, in welchem er mit dem Förderband an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt wird und dort mittels Hochspannungsdurchschlägen fragmentiert bzw. geschwächt wird, mit dem Förderband aufwärts gef rdert wird, bevorzugterweise derart , dass er mit dem Förderband aus der Prozessflüssigkeit herausgeführt wird. Auf diese Weise kann auf aufwendige zusätzliche Vorrichtungen zur Entnahme des prozessierten Materials aus der Prozessflüssigkeit verzichtet werden .
Besonders einfach und kostengünstig lässt sich dies dadurch bewerkstelligen, dass ein gerades Förderband zum Einsatz kommt, welches in Materialvorbeiführ- ungsrichtung des Materialstromes ansteigt, insbesondere mit einem Anstiegswinkel zwischen 10 und 35 Grad. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine mehrstufige Anlage zum Fragmentieren und/oder Schwächen von schüttfähigem Material, umfassend mehrere in Materialförderrichtung hintereinander geschaltete Vorrichtungen gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Die Anlage ist derartig aufgebaut, dass im bestimmungsgemässen Betrieb der Anlage ein Materialstrom, welcher mit dem Förderband einer ersten der Vorrichtungen aufwärts gefördert wird, vom Abgabeende dieses Förderbands, bevorzugterweise über eine Einrichtung zum Absieben von auf eine bestimmte Zielgrösse zerkleinerten Materialstücken, auf das darunter liegende Aufgabeende des Förderbandes einer in Materialförderrichtung auf diese erste der Vorrichtungen folgende zweite der Vorrichtungen aufgegeben wird, mit welchem er an der Elektroden-Anordnung dieser zweiten der Vorrichtungen vorbeigeführt und dabei weiter fragmentiert und/oder geschwächt wird.
Mit derartigen mehrstufigen Anlagen lassen sich grosse Materialmengen prozessieren.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Vorrichtung gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung oder der Anlage gemäss dem dritten Aspekt der Erfindung für die Fragmentierung und/oder Schwächung von Materialstücken, welche einen Verbund aus nicht-metallischen und metallischen Materialien bilden, bevorzugterweise von Schlackenstücker. aus der Müllverbrennung .
Bei derartigen Verwendungen treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage.
KÜRZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren . Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste erfin dungsgemässe Vorrichtung in einer ersten Betriebsart; Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die erste Vorrichtung entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die erste Vorrichtung entlang der Linie B-B in Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die erste Vorrich¬ tung in einer zweiten Betriebsart;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer der Elektroden der Elektroden-Anordnung der Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer ersten Vari¬ ante der Hochspannungselektrode aus Fig. 5;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer zweiten Vari¬ ante der Hochspannungselektrode aus Fig. 5.
Fig. 8 einen Längsschnitt entlang der Linie D-D in Fig. 10 durch eine zweite erfindungsgemässe Vorrichtung;
Fig. 9 eine Draufsicht von oben auf die Vor¬ richtung aus Fig. 8;
Fig. 10 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie C-C in Fig. 8;
Fig. 11 einen Längsschnitt entlang der Linie E-E in Fig. 13 durch eine dritte erfindungsgemässe Vorrichtung ;
Fig. 12 eine Draufsicht von oben auf die Verrichtung aus Fig. 11;
Fig . 13 einen Querschnitt durch die Vorrich¬ tung entlang der Linie F-F in Fig . 11 ;
Fig. 14 einen Längsschnitt entlang der Linie G-G in Fig. 16a durch eine erfindungsgemässe Anlage;
Fig. 15 eine Draufsicht von oben auf die Anlage aus Fig . 14;
die Figuren 16a und 16b Querschnitte durch die Anlage entlang der Linie H-H in Fig. 14 ; und
die Figuren 17 bis 19 Längsschnitte wie Fig. 14 durch verschiedene Varianten einzelner Vorrichtung dei Anlage aus Fig. 14. WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine erste erfin- dungsgemässe Vorrichtung zum Fragmentieren von schüttfä- higera Material 1 mittels Hochspannungsentladungen, einmal in einer Draufsicht von oben (Fig. 1), einmal in einem Vertikalschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 (Fig. 2) und einmal in einem Teil-Vertikalschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1 (Fig. 3) .
Wie zu erkennen ist, weist die Vorrichtung eine karussellartige Einrichtung 9, 10, 11 gebildet aus einer kreisringförmigen Bodenplatte 10, einer fest mit der Bodenplatte 10 verbundenen und von der Bodenplatte 10 senkrecht nach oben ragenden zylindrischen Aussen and 9 und einer mit der Bodenplatte 10 nicht in Verbindung stehenden und senkrecht von der Bodenplatte 10 nach oben ragenden zylindrischen Innenwand 11 auf. Die Bodenplatte 10 ist eben und durchgehend geschlossen und ist mittels eines Rollenkranzes 24 auf einem kreisringförmigen Tragelement 25 einer feststehenden Tragstruktur gelagert, und wird im bestimmungsgemässen Betrieb mittels eines Antriebsmotors 26 in der Rotationsrichtung R um eine durch das Zentrum der Kreisringform der Bodenplatte 10 verlaufende vertikale Rotationsachse Z herum rotiert, wodurch das auf der Bodenplatte 10 aufliegende zu fragmentierende Material 1 einen kreisringförmigen bzw. kreisringsegment- fcrmigen Materialstrom 4 in der Rotationsrichtung R um die Rotationsachse Z herum bildet.
Die karussellartige Einrichtung 9, 10, 11 ist angeordnet in einem mit Wasser 5 ( Prozessflüssigkeit ) be¬ füllten kreisrunden Becken 27 , dessen Boden von dem kreisringförmigen Tragelement 25 durchdrungen wird. Die karussellartige Einrichtung 9, 10, 11 ist bis auf die oberen Begrenzungskanten der Aussenwand 9 und der Innenwand 11 vollständig in das Wasser 5 im Becken 27 eingetaucht. Im Bereich innerhalb des kreisringförmigen Tragelements 25 ist der Boden des Beckens 27 von einem kreisförmigen, sich nach unten erstreckenden Trichter 19 ge - bildet, dessen unteres Ende über einem Transportband 20 endet, welches schräg nach oben bis auf ein Niveau über dem Wasserspiegel des Beckens 27 fördert (hier aus Platzgründen nicht vollständig gezeigt) und in einem Gehäuse 30 angeordnet ist, das an das untere Trichterende angeschlossen ist und zusammen mit dem Becken 27 ein wasser¬ dichtes Behältnis bildet. Das Becken 27 ist von einer ringförmigen Schutzwar.d 31 umgeben, durch welche das Gehäuse des Förderbands 30 und das Förderband 20 hindurchtreten .
Wie weiter zu erkennen ist, weist die Vorrichtung, angeordnet über der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11, eine Elek oden-Ano dnung 2 mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Hochspannungselektroden 12 auf, welche sich etwa über einen Bereich von 270° der Kreisringform der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 erstreckt. Jede der Hochspannungselektroden 12 ragt dabei in der dargestellten Situation von oben bis knapp über die Oberfläche des in der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 geführten kreisringsegmentförmigen Materialstromes 4 herab, wobei sie in das Wasser 5 eintaucht, und weist einen eigenen, direkt über ihr angeordneten Hochspannungsgenerator 3 auf , mit welchem sie im Betrieb mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird. In den Figuren ist der Übersichtlichkeit halber jeweils nur eine der Hochspannungselektroden mit der Bezugs Ziffer 12 und nur einer der Hochspannungsgeneratoren mit der Bezugsziffer 3 versehen .
Wie aus Fig . 5 ersichtlich ist, welche eine der Hochspannungselektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 dieser Vorrichtung in der Seitenansicht zeigt, weist jede der Hochspannungselektroden 12 ei e eigene auf Erdpotential liegende Gegenelektrode 13 auf. Die Hochspannungselektroden 12 und die diesen zugeordneten Gegenelektroden 13 stehen sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungs- richtung mit einem Abstand gegenüber und sind dabei jeweils derartig angeordnet, dass in dem dargestellten be- stimrnungsgemässen Betrieb durch das Beaufschlagen der jeweiligen Hochspannungselektrode 12 mit Hochspannungspulsen Hochspannungsdurchschläge zwischen der Hochspannungselektrode 12 und der ihr zugeordneten Gegenelektrode 13 durch das Material 1 des Materialstromes 4 hindurch erzeugt werden. Die Hochspannungselektrode 12 zusammen mit der einzigen ihr zugeordneten Gegenelektrode 13 bildet so ein anspruchsgemässes Elektrodenpaar 12, 13
Die Figuren 6 und 7 zeigen Seitenansichten zweier Varianten der Hochspannungselektrode aus Fig. 5.
Fig. 6 zeigt eine Hochspannungselektrode 12, welche sich von der in Fig. 5 gezeigten im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass sie zwei identische, sich spiegelbildlich gegenüberliegende und an ihren freien Enden jeweils zur Hochspannungselektrode 12 hin geneigte Gegenelektroden 13 aufweist. Die Hochspannungselektrode 12 zusammen mit den beiden Gegenelektroden 13 bildet so eine anspruchsgemässe Elektrodengruppe 12, 13. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass diese Hochspannungselektrode 12 eine gerade Elektrodenspitze aufweist.
Fig. 7 zeigt eine Hochspannungselektrode 12, welche sich von der in Fig. 6 gezeigten im Wesentlichen dadurch unte scheidet , dass hier die in Fig. 6 gezeigten zwei sich spiegelbildlich gegenüberliegenden Gegenelektroden 13 unterhalb der Hochspannungselektrode 12 zu einer einzigen, U-förmigen Gegenelektrode 13 verbunden sind .
Je nach Prozess bzw. zu prozessierendem Material ist es auch vorgesehen, dass die Elektroden 12 und Gegenelektroden 13 in den Materialstrom eingetaucht sind.
Wie weiter zu erkennen ist, weist die Vorrichtung ein in einem geschlossenen Gehäuse 32 angeord¬ netes Zuführungsförderband 15 auf, mit welchem stromaufwärts von der Elektroden-Anordnung 2 zu fragmentierendes Material 1, im vorliegenden Fall Bruchstücke von Edelmetall-Erzgestein 1, auf die Bodenplatte 10 der karussellartigen Einrichtung 9, 10 , 11 aufgegeben wird . Die Höhe der als kreisringsegmentförmiger Materialstrom 4 unter der Elektroden-Anordnung 2 hindurchgeführten Materialschüttung 1 wird vor dem Einlauf in den zwischen der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 und der Elektroden-Anordnung 2 gebildeten Bereich (Prozesszone} durch ein Durchlassbegrenzungsblech 33 festgelegt .
Stromabwärts von der Elektroden-Anordnung 2 befindet sich ein feststehendes erstes Leitblech 17, welches sich von der Aussenwand 9 der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 durch eine erste Unterbrechung 23 in deren Innenwand 11 in einen Bereich 7 im Zentrum der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 erstreckt und im dargestellt bestimmungsgemässen Betrieb den aus der Prozesszone austretenden Materialstrom 4 im Wesentlichen vollständig über die erste Unterbrechung 23 in der Innenwand 11 in den zentralen Bereich 7 führt .
Der Boden des zentralen Bereichs 7 ist als ebener Siebboden 8 ausgebildet, mit einer Sieböffr.ungs- grösse die derart bemessen ist, dass auf Zielgrösse fragmentiertes Material la durch die Sieböffnungen hindurchtritt und in den darunter angeordneten Trichter 19 fällt, während Material 1b, welches grösser ist als die Zielgrösse, auf dem Siebboden 8 liegen bleibt. Das fertig prozessierte bzw. auf Zielgrösse zerkleinerte Material la wird von dem Trichter 19 auf das Förderband 20 geleitet, mit welchem es aus der Vorrichtung heraus transportiert wird.
Das nicht-fertig prozessierte bzw. noch nicht auf Zielgrösse zerkleinerte Material 1b wird durch das nachrückende Material 1 über den Siebboden 8 geschoben und von einem an das erste Leitblech 17 anschliessenden feststehenden zweiten Leitblech 21 über eine zweite Unterbrechung 28 in der Innenwand 11 aus dem zentralen Bereich 7 zurück in den kreisringsegmentförmigen Materialstrom 4 geführt, mit welchem es erneut an einem Teil der Hochspannungselekrroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 vorbeigeführt wird und dabei mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt wird.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, welche einen Vertikalschnitt durch einen Teil der ersten Vorrichtung im Bereich der Prozesszone entlang der Linie B-B in Fig. 1 zeigt, weist die Bodenplatte 10 der karussellartigen Ein¬ richtung 9, 10, 11 eine mit einer verschleisshemmenden Schicht 29 aus Gummi belegte Oberseite auf, auf welcher das zu prozessierende Material 1 aufliegt.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung in einer anderen Betriebsart. Wie zu ersehen ist, ist hier das zweite Leitblech 21 in einer Position angeordnet, in welcher es die zweite Unterbrechung 28 in der Innenwand 11 von der Seite des zentralen Bereichs 7 aus verschliesst und einen Abführungsschacht 34 freigibt, in welchen das nicht-fertig prozessierte bzw. noch nicht auf Zielgrösse zerkleinerte Material 1b, welches durch das nachrückende Material 1 über den Siebboden 8 geschoben wird, hineinfällt und sodann mit (nicht dargestellten) Einrichtungen von der Vorrichtung weggeführt wird.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen eine zweite er- findungsgemässe Vorrichtung zum Fragmentieren von schüttfähigem Material 1 mittels Hochspannungsentladungen, einmal in einem Längsschnitt entlang der Linie D-D in Fig. 10 (Fig. 8), einmal in einer Draufsicht von oben (Fig. 9) und einmal in einem Querschnitt entlang der Linie C-C in Fig. 8 (Fig. 10) .
Wie zu erkennen ist, weist die Vorrichtung eine Elektroden-Anordnung 2 mit einer Matrix von Hochspannungselektroden 12 auf, welche in Materialdurchlaufrichtung S gesehen in vier hintereinander angeordneten Reihen mit je vier Elektroden 12 angeordnet sind (in den Figuren ist der Übersichtlichkeit halber jeweils nur eine der Elektroden mit der Bezugsziffer 12 versehen) .
Die Elektroden 12 werden im dargestellten bestimmungsgemässen Betrieb mit jeweils einem direkt über ihnen angeordneten Hochspannungsgenerator 3 mit Hochspannungspulsen beaufschlagt.
Unter der Elektroden-Anordnung 2 befindet sich, angeordnet in einem mit Wasser 5 (Prozessflüssigkeit} gefluteten Becken 16, ein Förderband 6, mittels welchem ein Materialstrom aus einem zu fragmentierenden schüttfähigen Material 1, im vorliegenden Fall Bruchstücke von Erzgestein, von der Aufgabeseite Ä der Vorrichtung her in Materialdurchlaufrichtung S an den Elektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 vorbeigeführt wird, während Hochspannungsdurchschläge durch das Material 1 infolge einer Beaufschlagung der Elektroden-Anordnung 2 mit Hochspannungspulsen erzeugt werden. Dabei ist das Material 1 des Materialstroms in das im Becken 16 befindliche Wasser 5 eingetaucht, ebenso wie die darüber angeordneten Elektroden 12.
Die Höhe des Materialstromes wird vor dem Einlauf in den Bereich zwischen dem Förderband 6 und der Elektroden-Anordnung 2 (Prozesszone) durch ein Durchlassbegrenzu.ngsblech 18 eingestellt.
Wie aus Fig. 10 zu erkennen ist, erstreckt sich das Förderband 6 in Durchlaufrichtung S gesehen über die gesamte Breite des Beckens 16, so dass der bewegte Materialstrom die gesamte Breite des Beckens 16 erfasst.
Wie insbesondere aus den Figuren 8 und 10 zu ersehen ist, wird der mittlere Bereich des Materialstromes beim Durchlaufen der Prozesszone mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt, was zu einer zunehmenden Fragmentie ung des Materials 1 in diesem Bereich führt , während die Randbereiche des MaterialStromes praktisch unberührt von HochSpannungsdurchschlagen bleiben, so dass das dort geführte Material 1 seine ursprüngliche Stückigkeit behält.
Stromabwärts von der Elektroden-Anordnung 2 ird der aus der Prozesszone austretende Materialstrom vom Förderband 6 in drei von Separationswänden 22 getrennte und sich nebeneinander über die gesamte Breite des Förderbands 6 erstreckende Sammeltrichter 14, 14a, 14b am Ende des Beckens 16 abgegeben. Dabei sind die Separationswände 22 derartig angeordnet, dass das fragmentierte Material 1 aus dem mittleren Bereich des Materialstromes in den mittleren Sammeltrichter 14 abgegeben wird, während das unfragmentierte Material 1 aus den Randbereichen des Materialstromes in die äusseren Sammeltrichter 14a, 14b abgegeben wird.
Das fragmentierte Material 1, welches in den mittleren Sammeltrichter 14 abgegeben wird, wird mittels einer {nicht gezeigten) Fördereinrichtung aus dem Becken 16 herausgefördert und einer weiteren Verwendung zugeführt. Das nicht-fragmentierte Material 1, welches in die äusseren Sammeltrichter 14a, 14b abgegeben wird, wird mittels (nicht gezeigter) Fördereinrichtungen aus dem Becken 16 herausgefördert und auf der Aufgabeseite A der Vorrichtung wieder in den Materialstrom zugeführt .
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, welche eine der Elektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 der Vorrichtung in der Seitenansicht zeigt, weist jede der Hochspan¬ nungselektroden 12 zwei identische, sich spiegelbildlich gegenüberliegende , an ihren freien Enden jeweils zur Hochspannungselekt ode 12 hin geneigte Gegenelektroden 13 auf, welche auf Erdpotential liegen und an der Tragstruktur der Hochspannungselektrode 12 befestigt sind . Die Hochspannungselektrode 12 zusammen mit den beiden Gegenelektroden 13 bildet eine anspruchsgemässe Elektrodengruppe 12, 13. Dabei stehen sich die Hochspannungselektroden 12 und die diesen jeweils zugeordneten zwei Gegenelektroden 13 jeweils quer zur Materialvorbeiführungs- richtung mit einem Abstand gegenüber und tauchen in den Materialstrom ein .
Die Figuren 11 bis 13 zeigen eine dritte er- findungsgemässe Vorrichtung zum Fragmentieren von schütt fähigem Material 1 mittels HochSpannungsentladungen, ein mal in einem Längsschnitt entlang der Linie E-E in Fig. 13 (Fig. 11) , einmal in einer Draufsicht von obe ( Fig . 12) und einmal in einem Querschnitt entlang der Linie F-F in Fig. 11 (Fig. 13) .
Wie zu erkennen ist, weist die Vorrichtung eine Elektroden-Anordnung 2 mit drei Hochspannungselektroden 12 auf, welche in Materialdurchlaufrichtung S gesehen hintereinander angeordnet sind.
Auch hier sind die Hochspannungselektroden 12 und die zugeordneten Gegenelektroden 13 wie in Fig. 6 gezeigt ausgebildet, stehen sich jeweils quer zur Material- vorbeiführungsrichtung mit einem Abstand gegenüber und tauchen in den Materialstrom ein.
Wie weiter aus Fig . 12 zu erkennen ist, in welcher die Positionen der jeweiligen Hochspannungselektroden 12 und Gegenelektroden 13 gestrichelt dargestellt sind, weisen diese Elektrodengruppen 12, 13 in Materialdurchlaufrichtung S gesehen jeweils einen seitlichen Versatz zueinander auf.
Die Hochspannungselektroden 12 werden im dargestellten bestimmungsgemässen Betrieb mit jeweils einem direkt über ihnen angeordneten Hochspannungsgenerator 3 mit Hochspannungspulsen beaufschlagt.
Unter der Elektroden-Anordnung 2 befindet sich, angeordnet in einem mit Wasser 5 (Prozessflüssigkeit) gefluteten Becken 16, ein in Materialdurchlaufrichtung S mit einem Winkel von 10 Grad ansteigendes gerades Förderband 6 aus einem biegsamen, elektrisch nicht leitenden Bandmaterial ige ebe erstärktes Gummi) , mitteis welchem ein Materialstrom aus dem zu fragmentierenden schüttfähigen Material 1, im vorliegenden Fall Schlackenstücke aus der Müllverbrennung mit einer maximalen Stück- grösse von 80 mm, von der Aufgabeseite A der Vorrichtung her in Materialdurchlaufrichtung S an den Elektroden 12, 13 der Elektroden-Anordnung 2 vorbeigeführt wird, während Hochspannungsdurchschläge durch das Material 1 infolge einer Beaufschlagung der Hochspannungselektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 mit HochSpannungspulsen erzeugt werden. Dabei ist das Material 1 des Materialstroms im Bereich der Elektroden-Anordnung 2 in das im Becken 16 befindliche Wasser 5 eingetaucht, ebenso wie die darüber angeordneten Elektroden 12 , 13, welche zudem auch in den Materialstrom eintauchen.
Gleichzeitig wird über eine am Boden des Be- ckens 16 angeordnete Abführungsleitung 35 Prozesswasser aus dem Becken 16 abgeführt und einer (nicht dargestellten) Wasseraufbereitungsanlage zugeführt, von welcher aufbereitetes Prozesswasser über Zuführungsleitungen 36 zurück in das Becken 16 gefördert wird, welche das Wasser jeweils im Bereich der Elektroden 12, 13 in den Materialstrom eindüsen.
Wie aus den Figuren 12 und 13 zu erkennen ist, sind die Randbereiche des Förderbands 6 in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektroden- Anordnung 2 vorbeiführt, nach oben gewölbt, so dass das Förderband 6 in diesem Bereich im Querschnitt gesehen rinnenförmig bzw. V-förmig ausgebildet ist, derart, dass das schüttfähige Material 1 des Materialstromes von den Seitenbereichen in die Mitte geführt wird.
Hierdurch wird der Materiaistrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt, was zu einer Fragmentierung des gesamten Materialstroms führt .
Der Neigungswinkel der Randbereiche des För- derbands ist einstellbar, um die Vorrichtung optimal an das zu prozessierende Material bzw. dessen Stückgrösse anpassen zu können . Im Bereich seiner Enden ist das Förderband 6 eben.
Stromabwärts von der Elektroden-Anordnung 2 wird der aus der Prozesszone austretende Materialström vom Förderband 6 nach oben aus dem Becken 16 herausgeführt und anschliessend einem weiteren (nicht dargestellten) Verwertungs- bzw. Verarbeitungsschritt zugeführt.
Die Figuren 14, 15, 16a und 16b zeigen eine erfindungsgemässe Anlage zum Fragmentieren von schüttfähigem Material 1 mittels Hochspannungsentladungen, einmal in einem Längsschnitt entlang der Linie G-G in Fig. 16a (Fig. 14), einmal in einer Draufsicht von oben (Fig. 15) und zweimal in einem Querschnitt entlang der Linie H-H in Fig. 14 (Figuren 16a und 16b) .
Wie zu erkennen ist, besteht diese Anlage aus drei hintereinander geschalteten Vorrichtungen gemäss den Figuren 11 bis 13 (drei Stufen) , mit dem Unterschied, dass jede der Vorrichtungen an Stelle der drei in Materialdurchlaufrichtung S hintereinander angeordneten und versetzt zueinander angeordneten Elektrodengruppen 13, 12, 13 mit eweils eigenem Hochspannungsgenerator 3 jeweils nur eine mittig positionierte Elektrodengruppe 13, 12, 13 mit jeweils zugeordnetem Hochspannungsgenerator 3 aufweist. Zudem ist der Anstiegswinkel des Förderbands 6 mit 15 Grad hier deu lich steiler als bei der zuvor beschriebenen dritten erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss den Figuren 11 bis 13. Alle übrigen Details sind identisch ausgeführt und werden deshalb hier nicht erneut erläutert .
Die Figuren 16a und lob zeigen Querschnitte durch die Anlage entlang der Linie H-H in Fig. 14 (jedoch ohne Becken und Hochspannungsgenerator) bei unterschiedlichen Einstellungen der Neigungswinkeln a der Randbereiche des gezeigten Förderbands 6, nämlich einmal bei Nei¬ gungswinkeln α von 23 Grad (Fig. 16a) und einmal bei Nei¬ gungswinkeln a von 33 Grad ( ig. 16b) .
Die Figuren 17 bis 19 zeigen Längsschnitte wie Fig. 14 durch verschiedene Varianten einer der Vor¬ richtungen der Anlage gemäss den Figuren 14 , 15, 16a und 16b.
Die erste Vorrichtungsvariante gemäss Fig. 17 unterscheidet sich von der in Fig. 14 gezeigten Vorrich¬ tung dadurch, dass das zu prozessierende Material dem Aufgabeende A der Vorrichtung über eine ausserhalb des Beckens 16 angeordnete schräge Siebfläche 37 zugeführt wird, mittels welcher Feinmaterial mit einer bes immten Stückgrösse, z.B. je nach Anordnungsort der Vorrichtung innerhalb der Anlage von kleiner 2 mm, kleiner 5 mm oder kleiner 8 mm, noch vor dem Eintritt in diese Vorrichtung abgesiebt wird.
Die zweite Vorrichtungsvariante gemäss Fig. 18 unterscheidet sich von der in Fig. 14 gezeigten Vor- richtung dadurch, dass das zu prozessierende Material am Aufgabeende A der Vorrichtung über eine innerhalb des Beckens 16 angeordnete schräge Siebfläche 38 auf das Förderband 6 der Vorrichtung aufgegeben wird, mittels welcher Feinmaterial mit einer bestimmten Stückgrösse, z.B. je nach Anordnungsort der Vorrichtung innerhalb der Anlage von kleiner 2 mm, kleiner 5 mm oder kleiner 8 mm, innerhalb des Beckens 16 dieser Vorrichtung aber vor dem Eintritt in die Prozesszone abgesiebt wird.
Die dritte Vorrichtungsvariante gemäss Fig. 19 besteht aus einer Vorrichtung gemäss Fig. 18, an deren Abgabeende das prozessierte Material auf eine schräge Siebfläche 41 abgegeben wird, durch welche das auf eine gewünschte Stückgrösse fragmentierte Material hindurch auf ein darunter angeordnetes weiterführendes Förderband 39 fällt. Das nicht ausreichend fragmentierte Material wandert über die Siebfläche 38 und fällt an deren Ende auf ein Förderband 40, mit welchem es zurück zum Aufgabeende der Vorrichtung gefördert und dort wieder dem zu prozessierenden Materialstrom 1 zu geführt wird.
Die Vorrichtungen gemäss den Figuren 17 bis
19 bilden einzeln jeweils auch eine erfindungsgemässe Vorrichtung .
Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kan .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung von schüttfähigem Material (1) mittels Hochspannungsentladungen, umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen einer Elektroden-Anordnung (2) ,
welche einem oder mehreren Hochspannungsgeneratoren (3) zugeordnet ist, mittels welchem oder welchen diese mit Hochspannungspulsen beaufschlagbar ist;
b) Vorbeiführen eines Materialstromes aus schüttfähigem Material (1) mittels einer den Materialstrom tragenden Fördereinrichtung (6; 9, 10, 11) an der Elektroden-Anordnung (2), wobei der Mate¬ rialstrom eingetaucht in einer Prozessflüssigkeit (5) ist ; und
c) Erzeugen von Hochspannungsdurchschlägen durch den Materialstrom während dem Vorbeiführen desselben an der Elektroden-Anordnung (2) durch Beaufschlagung der Elektroden-Anordnung (2) mit Hochspan¬ nungspulsen,
wobei die Elektroden (12 , 13) der Elektroden-Anordnung (2) von oben in die Prozessflüssigkeit (5) eingetaucht sind und diejenigen Elektroden ( 12 , 13) , zwischen denen die Hochspannungsdurchsch age erzeugt werden, sich je¬ weils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung (S) mit einem Elektrodenabstand gegenüberstehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Elektroden ( 12 , 13) der Elektroden-Anordnung ( 2 ) in Kontakt mit dem Materialström sind .
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Elektroden (12 , 13) der Elektroden-Anordnung (2) in den Materialstrom eingetaucht sind.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialstrom aus Materialstücken (1) gebildet ist, welche eine bestimmte maximale Stückgrösse nicht überschreiten, insbesondere eine maximale Stückgrösse im Bereich zwischen 40 mm und 80 mm nicht überschreiten, und wobei der Elektrodenabstand jeweils grösser ist als diese maximale Stückgrösse.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsdurchschläge derartig erzeugt werden, dass der Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material (1) des Materialstromes oder ein Teil davon stromabwärts von der Elektroden-Anordnung (2) in Grobmaterial mit einer Stückgrösse grösser einer gewünschten Zielgrösse und in Feinmaterial mit einer Stückgrösse kleiner oder gleich der gewünschten Zielgrösse aufgeteilt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Grobmaterial stromaufwärts von der Elektroden-Anordnung (2) wieder in den Materialstrom zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Grobmaterial einem weiteren Fragmen ierungs- oder Schwächungsverfahren unterzogen wird, insbesondere gemäss einem der vorangehenden Ansprüche.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialstrom aus Materialstücken (1) gebildet ist oder Materialstücke ( 1) umfasst, welche eine bestimmte maximale Stückgrösse nicht überschreiten, insbesondere eine maximale Stückgrösse im Bereich zwischen
40 mm und 80 mm nicht überschreiten, und wobei der Abstand der Elektroden (12, 13) zur Unterseite des Materialstroms grösser ist als diese maximale Stückgrösse .
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fördereinrichtung (6; 9, 10, 11) zumindest in dem Bereich, in welchem sie den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeiführt, im Querschnitt gesehen rinnenfÖr ig, insbesondere V-förmig ausgebildet ist, insbesondere derart, dass das schüttfähige Material (1) von den Seitenbereichen in die Mitte geführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialstrom mittels eines biegsamen, elektrisch nicht leitenden Förderbands (6) an der Elektroden-Anordnung (2} vorbeigeführt wird, wobei dessen Randbereiche in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektrodenanordnung (2) vorbeiführt, nach oben gewölbt sind, und insbesondere, wobei das Förderband (6) im Bereich seiner Enden eben ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Neigungen der Randbereiche des Förderbandes (6) eingestellt werden.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialstrom stromabwärts von dem Bereich, in welchem er mit der Fördereinrichtung bzw. dem Förderband (6) an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeigeführt wird, mit der Fördereinrichtung bzw. mit dem Förderband (6) aufwärts gef rdert wird, insbesondere derart, dass er mit der Fördereinrichtung bzw. mit dem Förderband (6) aus der Prozessflüssigkeit (5) herausgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein gerades Förderband (6) verwendet wird, mit einem Anstiegswinkel in Materialvorbeiführungsrichtung (S) zwischen 10 und 35 Grad .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14 , wobei der mit dem Förderband (6) aufwärts geförderte Materialstrom vom Abgabeende des Förderbands (6), insbesondere über eine Vorrichtung (37, 38, 41) zum Absieben von auf eine bestimmte Zielgrösse zerkleinerten Materialstücken, auf ein darunter liegendes Aufgabeende eines weiteren Förderbandes (6) aufgegeben wird, mit welchem er einem weiteren Fragmentierungs- und/oder Schwächungsverfahren zugeführt wird, insbesondere gemäss einem der vorangehenden Ansprüche,
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektroden-Anordnung (2) mehrere
Elektrodenpaare (12, 13) oder Elektrodengruppen (13, 12, 13) umfasst, wobei jedem Elektrodenpaar bzw. jeder Elektrodengruppe ein eigener Hochspannungsgenerator (3) zugeordnet ist, mit welchem ausschliesslich dieses Paar zw. diese Gruppe, insbesondere unabhängig von den anderen Elektrodenpaaren oder Elektrodengruppen, mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialstrom aus Materialstücken
(1) gebildet ist oder Materiaistücke (1) umfasst, welche einen Verbund aus metallischen und nicht-metallischen Materialien bilden, insbesondere Schlackenstücke (1) aus der Müllverbrennung .
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Prozessflüssigkeit (5) eine Leitfähigkeit von mehr als 500 pS/cna aufweist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis
18, wobei das aus dem Verfahren hervorgehende prozessierte Material (1) aufgeteilt wird in metallisches Material und nicht-metallisches Material , insbesondere in ferro- magnetische Metalle, nicht-fer omagnetische Metalle und nicht-metallisches Material.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche , wobei die Elektroden-Anordnung (4) zur Erzeu- gung der Hochspannungsdurchschläge durch den Materialstrom mit Hochspannungspulsen im Bereich zwischen 100 KV und 300 KV, insbesondere im Bereich zwischen 150 KV und 200 KV beaufschlagt wird.
21. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektroden-Anordnung (2) zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch den Materialstrom mit Hochspannungspulsen mit einer Leistung pro Puls zwischen 100 Joule und 1000 Joule, insbesondere zwischen 300 Joule und 750 Joule beaufschlagt wird.
22. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektroden-Anordnung {2} zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch den Materialstrom mit Hochspannungspuls-Frequenzen im Bereich zwischen 0.5 Hz und 40 Hz, insbesondere im Bereich zwischen 5 Hz und 20 Hz beaufschlagt wird.
23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei der Materialstrom beim Vorbeiführen an der Elektroden-Anordnung (2) pro Millimeter seiner Erstreckung in Vorbeiführungsrichtung mit 0.1 bis 2.0, insbesondere mit 0.5 bis 1.0 Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt wird.
24. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend: a ) eine Elektroden-Anordnung (2) , welche einem
oder mehreren Hochspannungsgeneratoren (3) zugeordnet ist, mittels welchem oder welchen diese mit Hochspannungspulsen beaufschlagbar ist ;
b) eine Fördereinrichtung (6; 9, 10, 11) , insbesondere in Form eines Förderbands (6) oder einer Förderkette, zumindest zum Teil angeordnet in einem mit einer Prozessflüssigkeit ( 5 ) befüllten oder befüllbaren Becken (16; 27), mit welcher im bestimmungsgemässer. Betrieb ein Materialstrom aus einem schüttfähigen zu fragmentierenden und/oder zu schwächenden Material (1) eingetaucht in eine
Prozessflüssigkeit (5) an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeigeführt werden kann während Hochspannungsdurchschläge durch den Materialstrom durch Beaufschlagung der Elektroden-Anordnung (2) mit Hochspannungspulsen erzeugt werden,
wobei die Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb die Elektroden (12, 13) der Elektroden-Anordnung (2) von oben in die Prozessflüssigkeit (5) eingetaucht sind und diejenigen Elektroden (12, 13) , zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrich- tung (S) mit einem Elektrodenabstand gegenüberstehen.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24 , wobei die Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass im best immungsge as sen Betrieb die Elektroden ( 12 , 13) der Elektroden-Anordnung (2) in Kontakt mit dem Materialstrom sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei die
Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass im bestim- mungsgemässen Betrieb die Elektroden (12, 13) der Elektroden-Anordnung (2) i den Materialström eingetaucht sind, insbesondere mit einem Abstand zur Unterseite des Materialstromes von mehr als 40 mm, insbesondere von mehr als 80 mm.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei der Elektrodenabstand j eweils grösser 40 mm, insbesondere grösser 80 mm ist .
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei die Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb der Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit HochSpannungs- durchschlägen beaufschlagbar ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, wobei die Vorrichtung stromabwärts von der Elektroden-Anordnung (2) Einrichtungen (37, 38, 41) aufweist mit denen das Material (1) des Materialstromes oder ein Teil davon aufgeteilt v/erden kann in Grobmaterial mit einer Stückgrösse grösser einer gewünschten Zielgrösse und in Feinmaterial mit einer Stückgrösse kleiner oder gleich der gewünschten Zielgrösse.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, wobei die Elektroden-Anordnung (2) mehrere Elektrodenpaare (12, 13) oder Elektrodengruppen (13, 12, 13) umfasst, und wobei jedem Elektrodenpaar bzw. jeder Elektrodengruppe ein eigener Hochspannungsgenerator (3) zuge- ordnet ist, mit welchem ausschliesslich dieses Paar bzw. diese Gruppe im bestimmungsgemässen Betrieb mit Hochspan¬ nungspulsen beaufschlagt werden kann.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 30, wobei die Fördereinrichtung (6; 9, 10, 11) zumindest in dem Bereich, in welchem sie den Materialstrom an der Elekt oden-Anordnung (2) vorbeiführt, im Querschnitt gesehen rinnenförmig, insbesondere V-förmig ausgebildet ist , insbesondere derar , dass das schüttfähige Material (1) von den Seitenbereichen in die Mitte geführt wird .
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Fördereinrichtung (6) ein biegsames , elektrisch nicht leitendes Förderband (6) umfasst , mit welchem der Mate- rialstrom im bestimmungsgemässen Betrieb an der Elektro¬ den-Anordnung (2) vorbeigeführt wird, wobei dessen Rand¬ bereiche in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeiführt, nach obe gewölbt sind, und insbesondere, wobei das Förderband (6) im Bereich seiner Enden eben ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die
Neigungen der Randbereiche des Förderbandes (6) einstellbar sind.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 33, wobei die Fördereinrichtung ein Förderband (6) umfasst, welches derartig ausgestaltet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb der Vorrichtung der Materialstrom stromabwärts von dem Bereich, in welchem er mit dem Förderband (6) an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeige- führt wird, mit dem Förderband (6) aufwärts gefördert wird, insbesondere derart, dass er mit dem Förderband (6) aus der Prozessflüssigkeit (5) herausgeführt wird.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, wobei das Förderband (6) ein gerades Förderband ist, mit einem Anstiegswinkel in Materialvorbeiförderrichtung ( S } zwischen 15 und 35 Grad.
36. Anlage umfassend mehrere in Materialför- derrichtung (S) hintereinander angeordnete Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 24 bis 35, wobei im bestimmungs- gemässen Betrieb der Anlage der mit dem Förderband (6) einer ersten der Vorrichtungen aufv/ärts geförderte Materialstrom vom Abgabeende dieses Förderbands (6) , insbe- sondere über eine Einrichtung (37, 38) zum Absieben von auf eine bestimmte Zielgrösse zerkleinerten Materialstücken, auf das darunter liegende Aufgabeende eines Förderbandes (6) eine zweiten, in Materialförderrichtung (S) auf die erste Vorrichtung folgenden Vorrichtung aufgege- ben wird, mit welchem er an der Elektrodenanordnung (2) dieser zweiten Vorrichtung vorbeigeführt und dabei weiter fragmentiert und/oder geschwächt wird .
37. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 35 oder der Anlage nach Anspruch 36 für die Fragmentierung und/oder Schwächung von Materialstück- er. (1) , welche einen Verbund aus nicht-metallischen und metallischen Materialien bilden, insbesondere von Schlackenstücken (1) aus der Müllverbrennung,
EP16707373.3A 2015-02-27 2016-02-24 Verfahren und vorrichtung zur fragmentierung und/oder schwächung von schüttfähigem material mittels hochspannungsentladungen Active EP3261769B1 (de)

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