WO2013053066A1 - Verfahren zur fragmentierung und/oder vorschwächung von material mittels hochspannungsentladungen - Google Patents

Verfahren zur fragmentierung und/oder vorschwächung von material mittels hochspannungsentladungen Download PDF

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liquid
process space
rinsing
electrode
electrodes
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PCT/CH2011/000242
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Helena AHLQVIST JEANNERET
Reinhard MÜLLER-SIEBERT
Heiko FEITKENHAUER
Alexander WEH
Fabrice Monti Di Sopra
Peter HOPPÉ
Josef Singer
Harald Giese
Klaus Leber
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    • B02C2019/183—Crushing by discharge of high electrical energy

Definitions

  • the invention relates to methods for fragmentation and / or pre-attenuation of material by means of high-voltage discharges, a high-voltage electrode for a process space for performing the method, a process space with such a high-voltage electrode for performing the method, a process container forming such a process space and a system for fragmentation and / or Pre-weakening of material by means of high-voltage discharges with such a process container according to the preambles of the independent claims.
  • the material to be comminuted or prewashed together with a process fluid for example water
  • a process fluid for example water
  • a first aspect of the invention relates to a method for fragmentation and / or
  • Weakening of material preferably of rock material or ore, by means of high-voltage discharges.
  • a fragmentation is understood to mean a comminution of the material, a weakening (also referred to as pre-weakening) is a generation of internal
  • the material to be fragmented or weakened is introduced together with a process fluid into a process space in which two electrodes face one another at a distance and thus form a high-voltage discharge path within the process space between them.
  • the material to be fragmented or weakened and the process liquid are arranged in the process space in such a way that the area between the two electrodes is filled with material and process liquid to be fragmented or weakened. High-voltage discharges are generated between the two electrodes in order to fragment and / or weaken the material introduced into the process space.
  • process fluid is removed from the process space and process fluid is fed into the process space, wherein the supplied process fluid has a lower electrical conductivity than the discharged process fluid.
  • the conductivity of the supplied ⁇ supplied process liquid is in the range between 0.2 micro-Siemens per cm and 5000 microsiemens per cm.
  • this measure can significantly improve the energy efficiency and the ability to comminute hard and brittle materials in the electrodynamic methods known today and, with problematic materials, to prevent or at least slow down a change from an electrodynamic action to an electrohydraulic action . Also, this measure now allows the application of the electrodynamic process for the crushing or weakening of materials for which they were previously unsuitable.
  • the discharge takes place and supply lead of the process liquid at the same time, as this will allow the formation of a purge stream can be detected with which ge ⁇ targets certain areas of the process chamber.
  • the supply and removal of process liquid can take place continuously or at intervals, depending on the process control.
  • a simultaneous continuous supply and removal of process liquid there is the advantage that a continuous flushing flow becomes possible with quasi-stationary conductivity. keitszuêtn in the detected by the purge flow process space zone. If the simultaneous supply and removal of process liquid takes place at intervals, good flushing of certain zones of the process chamber can be achieved even with small exchange volumes due to short-term intensive flow.
  • the supply or removal of process liquid takes place continuously and the removal or supply takes place at intervals, which likewise leads to a fluctuation of the process liquid level in the process space, which increases in the case of an identity per interval - And discharged process liquid quantities also moved between two stable remplissigfkeit stubn.
  • this can have advantageous effects on a mixing of existing and newly supplied process liquid.
  • the discharged process fluid is subjected to a conditioning process in which its electrical conductivity is reduced. Then it is completely or partially returned to the process room. This makes it possible to use all or some of the process fluid discharged from the process space again as the process fluid for the fragmentation or pre-debuffing process in the process space.
  • the conditioning of the process liquid is preferably carried out by withdrawing from
  • the process space for forming a process fluid circuit is connected to the inlet and outlet of a process fluid saufrungsstrom for reducing the electrical conductivity of the process fluid and process fluid is circulated in this cycle.
  • process fluid is removed from the process space at a first location of the process space and fed to the process liquid saufrungsstrom.
  • the process fluid treatment plant it is then reduced in its electrical conductivity, for example by means of the aforementioned measures, and then completely or partially returned to the process space at a second location of the process space.
  • the supply of process liquid into the process space is such that a targeted introduction of the process liquid into the reaction zone between the two electrodes results.
  • the reaction zone is understood to be the zone of the process space in which the high-voltage discharges typically take place. This makes it possible, even with small amounts of supplied process fluid fragmentation or weakening process significantly influence. Often, the process fluid quality in the other zones of the process space is unimportant for the process or of secondary importance, so that an intensive rinsing of the same would not benefit and would only increase the plant's technical complexity.
  • the supply and removal of process liquid takes place in such a way that the supplied process fluid flows through the reaction zone between the two electrodes, in particular from top to bottom or from bottom to top or in a direction radially from the center of the reaction zone Outside.
  • Such a flow characteristic has the advantage that old process fluid and fine particles contained therein are flushed out of the reaction zone and substantially freshly supplied process fluid is present in the reaction zone.
  • the supply of process liquid into the process space via one of the electrodes or via both electrodes is possible to dispense with separate feed arrangements.
  • a feed of process fluid takes place via one or more feed openings arranged on the end side of the respective electrode, specifically advantageously via a central feed opening and / or via a plurality of feed openings arranged concentrically around the electrode center.
  • one or two electrodes surrounded by an insulator are used.
  • the supply of process liquid via the insulator of one or both electrodes is possible, so that the actual high-voltage electrode, which is to be regarded as a consumable material, can be made structurally simple and therefore cost-effective.
  • the supply of process fluid via one or more frontally arranged on the respective insulator Zu110 ⁇ openings, preferably via a plurality of concentrically arranged around the electrode center feed openings on the respective insulator, as a uniform supply into the reaction zone is possible ,
  • Method the supply of process liquid via an arrangement of inflow nozzles or via an annular gap which or which concentrically surrounds the respective electrode or its insulator.
  • a process space in which the two electrodes are arranged one above the other in the direction of gravity and in which the lower electrode is formed at the bottom of the process space.
  • Such process spaces have proved to be particularly suitable because, with a corresponding design, gravity-induced delivery of the material to be fragmented or weakened into the reaction zone and also gravity-induced discharge of the fragmented or pre-weakened material from and out of the process space becomes possible and thus it is possible to dispense with separate funding for this purpose.
  • a flushing flow can be generated in the region of the soil, with which there settling fine particles can be discharged from the process space. This makes it possible to transfer all the process fluid in the process chamber by gravitational force ⁇ promotion from the process chamber.
  • a process space in which the two electrodes are arranged side by side in the direction of gravity, wherein preferably both electrodes have an insulator and a potential not equal to the ground potential is applied.
  • substantially horizontal high-voltage discharges can be generated between the electrodes, which opens up the possibility of a gravity-induced conveyance in the vertical direction. Applying high-voltage discharges to the material flow passing through the measuring space and then leading them out of the reaction zone without deflection.
  • different openings are used for discharging the process liquid from the process space and for removing the fractionated or weakened material from the process space. This results in greater freedom with respect to the design of the process space and the possible generation of a purge flow in certain areas of the same.
  • the fragmented or weakened material is removed via a, in particular central opening or via a plurality of removal openings at the bottom of the process space. This has the advantage that the removal can be effected by gravity, without additional funding.
  • the material to be fragmented or weakened is fed continuously or batchwise to the process space, and continuously or batchwise discharged fragmented or weakened material is removed from the process space.
  • the material to be fragmented or weakened batchwise is supplied continuously, for example, to supply the material to be fragmented or weakened batchwise and to remove the fragmented or weakened material continuously, or vice versa.
  • one or the other variant may be more advantageous.
  • the electrical conductivity of the process liquid located in the process space, the electrical conductivity of the process liquid discharged from the process space, and / or the charge resistance between the two electrodes are determined
  • the supply of Process fluid in the process space and / or, where applicable, the conditioning of the process liquid ver ⁇ changes, preferably regulated. In this way, a stable process management can be automated.
  • a second aspect of the invention relates to a method, preferably according to the first aspect of the invention, for the fragmentation and / or weakening of material, preferably of rock material or ore, by means of high-voltage discharges.
  • a fragmentation is understood to mean a comminution of the material
  • a weakening also referred to as a pre-weakening
  • the material to be fragmented or weakened is introduced together with a process fluid into a process space in which two electrodes face each other at a distance and thus form a high-voltage discharge path within the process space.
  • the material to be fragmented or weakened and the process liquid are arranged in the process space such that the region between the two electrodes is filled with material and process liquid to be fragmented or weakened. High-voltage discharges are generated between the two electrodes in order to fragment and / or weaken the material introduced into the process space.
  • material to be fragmented or weakened is continuously or batchwise introduced into the process space and material is removed from the process space continuously or batchwise, at least part of the material removed from the process space being returned to the process space after another Process step has passed outside the process space.
  • the other Process step includes flushing the re-introduced into the process space material with a first rinsing liquid, which is preferably, preferably with a first rinsing liquid with a lower conductivity than the mitflüs- located in the process liquid, in the electrodynamic methods known today, the energy efficiency and the ability For the comminution of hard and brittle materials can be significantly improved and can prevent a problematic materials a change from an electrodynamic action to an electro-hydraulic action or at least slow down. Also, this measure now allows the application of the electrodynamic process for the crushing or weakening of materials for which they were previously unsuitable.
  • rinsing is meant here contacting the material with the first rinsing liquid in the broadest sense, it is for example intended to place the material in a basin filled with the first rinsing liquid or to rinse off the material with the first rinsing liquid.
  • the further process step comprises rinsing the material to be reintroduced into the process space with a first rinsing liquid, preferably with a first rinsing liquid having a lower conductivity than the process liquid located in the process space, pass between the end of the process Rinsing the material with the first rinse and the subsequent re-introduction of the material into the process space or, more preferably, the loading of the material with high-voltage discharges in the process space less than 5 minutes, preferably less than 3 minutes.
  • the first rinsing liquid used for rinsing has a similar, preferably identical, form to the first rinsing liquid introduced into the process space.
  • the result is that the ion loading of the process liquid in the process space can be significantly reduced, with the result that a better fragmentation or weakening efficiency is achieved can be.
  • the first rinsing liquid used for rinsing is circulated in a circuit and continuously or temporarily by the withdrawal of ions, by dilution with rinsing liquid of lower conductivity, by withdrawal of fine material, by changing their pH and / or conditioned by addition of complexing agents.
  • the material removed from the process space preferably by sieving, is divided into coarse material and fine material.
  • the coarse material is returned to the process room after it has passed through the further process step outside the process area.
  • the dividing into coarse material and fine material takes place before the further process step is carried out. This results in the advantage that only the material to be returned to the process space passes through the further process step.
  • the amount of coarse material obtained by the division into coarse material and fine material is greater than the amount of fine material obtained, that is, the recirculated amount of material is greater than the amount comminuted to target size.
  • the further process step rinsing the again be introduced into the process space comprises terials with a rinsing liquid, which is similar, preferably identical to the process liquid introduced into the process space, and materials are treated, which in contact with the process liquid ions in this outsource, this results in the advantage that the ion loading of the process liquid in Process space can be reduced even further, because it is possible to supply the process space more "washed” recirculating material as "unwashed” new material in a continuous process.
  • the further process step comprises rinsing the material to be reintroduced into the process space with a first rinsing liquid
  • the electrical conductivity of the first rinsing liquid used for rinsing is determined and then in dependence on the determined values the feeding of the first rinsing liquid used for rinsing and / or, where applicable, the conditioning of the first rinsing liquid changed, and lazily regulated. In this way, a stable process management can be automated.
  • a third aspect of the invention relates to a method, preferably according to the first or the second aspect of the invention, for the fragmentation and / or weakening of material, preferably of rock material or ore, by means of high-voltage discharges.
  • a fragmentation is understood to mean a comminution of the material
  • a weakening also referred to as pre-weakening
  • the material to be fragmented or weakened is introduced together with a process fluid into a process space in which two electrodes face one another at a distance and thus form a high voltage discharge path within the process space between them.
  • the material to be fragmented or weakened and the process liquid are arranged in the process space such that the region between the two electrodes is filled with material and process liquid to be fragmented or weakened. High-voltage discharges are generated between the two electrodes in order to fragment and / or weaken the material introduced into the process space.
  • the material introduced into the process space is flushed with a second rinsing liquid, preferably with a second rinsing liquid having a lower conductivity than the process liquid present during fragmentation or weakening in the process space, in advance for fragmenting or pre-weakening.
  • the energy efficiency can be significantly improved and can prevent problematic materials a change from an electrodynamic action to an electro-hydraulic action or at least slow down.
  • the rinsing with the second rinsing liquid takes place within the process space, in another outside the process space.
  • "Rinsing” is understood here to mean contacting the material with the second rinsing liquid in the broadest sense, for example by placing the material in a basin filled with the second rinsing liquid before rinsing into the process space or by rinsing the material with the second rinsing liquid , It is also provided to flood the process space filled with the material to be treated beforehand for generating the high-voltage discharges with the second rinsing liquid for a certain time and subsequently to replace these by the process liquid for generating the high-voltage discharges, or alternatively the material introduced into the process space before the introduction of the process liquid into the process space and the generation of the high-voltage discharges in the process space with the second process liquid to rinse.
  • combinations are provided as well as a multiple insertion, flooding and / or rinsing, eg also at intervals between
  • the second rinsing liquid used for rinsing is identical, preferably identical to the process liquid introduced into the process space, materials which release ions into the liquid in contact with the liquid have the advantage that the ionizing of the In this way, process liquid in the process space can be reduced even further, since a renewed concentration of ions at the material surface can be substantially prevented, with the result that an even better fragmentation or weakening efficiency can be achieved.
  • the second rinsing liquid used for purging is circulated in a cycle and continuously or temporarily by the removal of ions, by dilution with less liquid rinsing liquid, by removal of fine material, by changing their pH and / or or by adding complex conditioners.
  • These individual measures for conditioning are familiar to the person skilled in the art and therefore need not be explained further here. This results in the advantage that the consumption of second rinsing liquid can be kept very low and it is also possible to keep the amounts of waste, which must be disposed of low.
  • the electrical conductivity of the second rinsing liquid used for rinsing is determined and, depending on the determined values, the supply of the second rinsing liquid used for rinsing and / or, where applicable, the conditioning of the second rinsing liquid is changed, and preferably regulated. In this way, a stable process management can be automated.
  • water is used as process liquid in the processes according to the first, second and third aspects of the invention. This is cost-effective and has proven to be very suitable in practice for such methods.
  • a noble metal or semiprecious metal ore is used as the material to be fragmented and / or weakened, preferably a copper ore or a copper ore. gold ore. With such materials, the advantages of the invention are particularly evident.
  • a fourth aspect of the invention relates to a high voltage electrode for a process space for
  • the high voltage electrode comprises an insulator body with a central len conductor, preferably made of metal, in particular copper, a copper alloy or a stainless steel, at the working end, which protrudes axially from the insulator body, an electrode tip is arranged, which advantageously takes the form of a spherical cap or a Rota
  • the central conductor and / or the insulator have one or more feed openings for supplying process fluid into the process space to be formed with this high-voltage electrode, which feeds into one or more feed chambers.
  • 25 high-voltage electrode has the advantage that can be dispensed through their use to separate supply arrangements for process fluid and that practically inevitably a supply of the process liquid in the region of the reaction zone of the process space is carried out,
  • the central conductor has at its working end one or more front-side arranged supply openings for supplying process liquid
  • the central conductor has at its working end one or more arranged on its circumference feed openings, which are advantageously evenly distributed on its circumference. As a result, a somewhat more diffuse supply of the process liquid into the reaction zone is possible.
  • one or the other variant or else a combination thereof may be more advantageous.
  • the central conductor in the region of its Häend Schollen outlet from the insulator body on its outer circumference on a circumferential radial bead, which serves as a field relief. It is further preferred that the end face of this bead has feed openings.
  • the insulator body of the high-voltage electrode may have one or more supply openings on its end face, preferably a plurality of feed openings arranged concentrically around the electrode center, such that the insulator body is surrounded by another component which as such or together with the insulator body forms an end-face annular gap and / or that the insulator body is surrounded by a further component which forms an array of inflow nozzles.
  • These feed openings, gaps and / or nozzles may be from a location remote from the working end, preferably from the non-operating location.
  • Working end of the high voltage electrode forth, with process liquid, preferably water, are fed. As a result, a relatively targeted supply of the process liquid in the reaction zone is also possible.
  • a fifth aspect of the invention relates to a process chamber with a high-voltage electrode according to the fourth aspect of the invention for carrying out a method according to the first, second or third aspect of the invention.
  • a sixth aspect of the invention relates to a process container which forms a preferably closed process chamber according to the fifth aspect of the invention.
  • a seventh aspect of the invention relates to a plant for the fragmentation and / or weakening of material, preferably of rock material or ore, by means of high-voltage discharges.
  • the plant comprises a process vessel according to the sixth aspect of the invention and a high voltage pulse generator for applying high voltage pulses to the high voltage electrode according to the fourth aspect of the invention for generating high voltage discharges in the process space formed by the process vessel.
  • FIG. 1 shows a vertical section through part of a first process container according to the invention during the implementation of a method according to the invention
  • FIG. 2 shows a vertical section through part of a first high-voltage electrode according to the invention
  • 3 shows a vertical section through part of a second high-voltage electrode according to the invention
  • 4 shows a vertical section through part of a third high-voltage electrode according to the invention
  • FIG. 5 shows a vertical section through part of a fourth high-voltage electrode according to the invention.
  • FIG. 6 shows a vertical section through part of a fifth high-voltage electrode according to the invention.
  • FIG. 7 shows a vertical section through part of a second process container according to the invention.
  • FIG. 8 shows a vertical section through part of a third process container according to the invention.
  • FIG. 10 shows a vertical section through a fifth process container according to the invention.
  • 11 is a vertical section through an inventive process space with two reaction zones.
  • FIG. 1 shows the lower part of a first process container according to the invention in vertical section during the implementation of a method according to the invention.
  • the process container forms a closed process chamber 2 according to the invention, at the bottom of which an electrode 4 is arranged which is at ground potential.
  • the process space 2 is filled to about half (see liquid level S) with a process liquid 5, in the present case with water.
  • the funnel-shaped bottom of the process space 2 is covered with a bed of material to be fragmented 1, in this case rock pieces. From above, a rod-shaped high-voltage electrode 3 according to the invention projects into the process space 2.
  • FIG. 2 shows the front part of the high-voltage electrode 3 in a more detailed sectional view
  • the part of the high-voltage electrode 3 visible here becomes visible is formed by an insulator body 8 with a central conductor 14, at the working end, which protrudes axially from the insulator body 8, a rod-shaped electrode tip 15 is arranged.
  • the central conductor 14 or the electrode tip 15 forming its working end points in the region directly adjacent to the end face of the insulator body 8 at the end of its work.
  • the electrode tip 15 and the bead 16 are jointly formed as ein Communityi- ges change part made of stainless steel, which is screwed with an internal thread 19, which is formed at the end of an expansion sleeve 20 on an external thread 21 of a central conductor 14 extending tie rod 22, in such that the end face of the bead 16 facing the insulator body 8 bears against the working end-side end face of the central conductor 14 under pressure prestressing.
  • the high-voltage electrode 3 dips with its electrode tip 15 into the bed of rock pieces 1 located at the bottom of the process space 2 such that a space (reaction zone) remains between the end face of the electrode tip 15 of the high-voltage electrode 3 and the end face of the bottom electrode 4, which remains with pieces of rock 1 and process liquid 5 is filled.
  • the bead 16 At its end facing away from the insulator body 8, the bead 16 a plurality of uniform angular pitch around the electrode center around arranged supply openings 6 for process liquid 5, which via a running in the center of Switzerlandankers 22 and through the expansion sleeve 20 central supply channel 7 from the non-working end of High voltage electrode 3 ago continuously supplied with process fluid 5 (see arrows).
  • continuous process fluid is continuously introduced into the reaction zone R in which the high-voltage electrode 3 is acted upon With high voltage pulses high voltage discharges between the bottom electrode 4 and the high voltage electrode 3 are generated, fed and thereby old process liquid 5 and fine particles from the reaction zone R displaces.
  • the same amount of process liquid is discharged via radial discharge openings 12 above the reaction zone R out of the process space 2 (see arrows) and fed to a process liquid preparation plant (not shown) in which the particle load is removed and the electrical conductivity of the process liquid 5 is reduced becomes.
  • the thus processed process liquid 5 is returned via the supply openings 6 in the high voltage electrode 3 in the process chamber 2.
  • a process fluid circuit is formed here, with which the reaction zone is continuously purged with treated process fluid 5.
  • FIG. 3 shows a vertical section through the working end of a second high-voltage electrode 3 according to the invention, which differs from that shown in FIG. 2 only in that the feed openings 6 for the process liquid 5 are not arranged on the front side of the bead 16, but on the circumference the rod-shaped electrode tip 15.
  • High voltage electrode 3 which differs from that shown in Fig. 2 differs in that not more feed openings 6 are arranged for the process liquid 5 at the front side of the bead 16, but merely lent a central feed opening 6 at the end face of the rod-shaped electrode tip 15th
  • FIG. 5 shows a vertical section through the working end of a fourth high-voltage electrode 3 according to the invention, which basically differs from the high-voltage electrodes 3 shown in FIGS. 2, 3 and 4 in that the supply voltage Guideways 6 are not formed by the central conductor 14 and the electrode tip 15, but from the insulator body 8, at the working-side end face several supply channels 7 to form the supply openings 6 exit.
  • the central conductor 14 is formed in the present case as a solid metal rod and forms in the region of his Schwarzeauen outlet from the insulator body 8 at its outer periphery a circumferential, radial bead 16, which also serves as a field relief.
  • the electrode tip 15 is in turn formed as an exchange part, but here in the form of a Dehnschaftbolzens 23 which is screwed with an end-side external thread 21 in an internal thread 19 in the central conductor 14 and by means of a screwed onto the electrode tip 15 end forming nut 24 under pressure bias on the front side of the central conductor 14 abuts.
  • FIG. 6 shows a vertical section through the working end of a fifth high-voltage electrode 3 according to the invention, which differs from that shown in FIG. 5 in that the insulator body 8 of the electrode 3 is surrounded by a sleeve-shaped component 17 which covers part of its end face on the working side and together with the insulator body 8 forms an end-face annular gap 10 which can be fed from the non-working end of the high-voltage electrode 3 via the supply channels 7 with process liquid.
  • the electrode tip 15 is formed by a cap nut 25, which is fastened by means of a screwed into this Dehnschaftsbolzens 23 in a threaded blind hole in the end face of the central conductor 14 and under pressure prestress against this end face of the central conductor 14.
  • the central conductor 14 here forms in the region of its exit from the insulator body 8 no bead.
  • FIG. 7 shows the lower part of a second process container according to the invention in vertical section.
  • the process container shown here differs from the process container shown in FIG. 1 only in that there is not a high-voltage electrode with feed openings for supplying the process liquid, but an arrangement of inflow nozzles 9, which are arranged uniformly distributed above the reaction zone R on the boundary walls of the process container are and in normal operation each generate a directed to the bottom electrode 4 process liquid jet (see arrows).
  • the removal of the process liquid takes place in the normal operation as in the process container of FIG. 1 via radial discharge openings 12 above the reaction zone R (see arrows).
  • FIG. 8 shows the lower part of a third process container according to the invention in vertical section.
  • the supply of process liquid takes place via supply openings (not shown) from above.
  • the bottom electrode 4 is 26 ge ⁇ worn by a perforated bottom, through which during normal operation process zesswashkeit to the actual process tank bottom out 27 and is discharged via a central discharge opening 12th
  • the high voltage electrode 3 is identical to that of the processing container shown in Fig. 7 in the Wesent ⁇ union.
  • Fig. 9 shows a fourth according to the invention
  • Process vessel in vertical section As can be seen, here the process container forms an upwardly open process space 2 according to the invention, on whose funnel-shaped base a bottom electrode 4 is arranged, which has a central discharge bore 13 for
  • Target size crushed material has. Protrudes from above a rod-shaped high-voltage electrode 3 into the process chamber 2, which consists of an insulator body 8 with a central conductor 14, at the working end, which protrudes axially from the insulator body 8, a rod-shaped electrode tip 15 is arranged.
  • the cen- tral conductor 14 or the work-side end forming electrode tip 15 has in the area directly adjacent to the working end-side end face of the Isolatorkör ⁇ pers 8 on its outer circumference a circumferential, radial bead 16 which serves as a box relief.
  • FIG. 10 shows a fifth process container according to the invention in vertical section, which differs from the process container shown in FIG. 9 only in that there is not a floor nozzle for supplying the process liquid but a high voltage electrode 3 with feed openings 6 (see arrows) ).
  • This high voltage electrode 3 is identical to the high voltage electrode shown in Figs. 1 and 2 in the arrangement of the feed openings 6.
  • FIG. 11 shows a highly schematic vertical section through a process chamber 2 according to the invention with two separate reaction zones R of a plant according to the invention for weakening ores.
  • a vibrating screen deck 28 is arranged, which has two electrode surfaces 4, which are grounded.
  • a rod-shaped high-voltage electrode 3 is arranged in each case with a vertical spacing, which in construction is similar to that shown in FIGS. 7 and 8.
  • the process- space 2 is filled to half its height with a process liquid 5 (see liquid level S)
  • reaction zone R the area in which the high-voltage discharges take place (reaction zone R) is supplied with process liquid 5 via flushing nozzles 18 (see arrows).
  • process liquid 5 is supplied with process liquid 5 via flushing nozzles 18 (see arrows).
  • process fluid treatment plant not shown

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung von Material (1) mittels Hochspannungsentladungen. Dabei wird das Material (1) zusammen mit einer Prozessflüssigkeit (5) in einen Prozessraum (2) eingebracht, in welchem sich zwei Elektroden (3, 4) mit Abstand gegenüberstehen, und derartig darin angeordnet, dass der Bereich zwischen den beiden Elektroden (3, 4) mit Material (1) und Prozessflüssigkeit (5) gefüllt ist. Zwischen den beiden Elektroden (3, 4) werden Hochspannungsentladungen erzeugt, um das Material (1) zu Fragmentieren bzw. zu Schwächen. Erfindungsgemäss wird während dem Fragmentieren bzw. Schwächen des Materials (1) Prozessflüssigkeit aus dem Prozessraum (2) abgeführt und Prozessflüssigkeit (5) in den Prozessraum (2) zugeführt. Die zugeführte Prozessflüssigkeit (5) weist eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf als die abgeführte Prozessflüssigkeit (5). Es hat sich gezeigt, dass sich durch diese Massnahme bei den heute bekannten elektrodynamischen Verfahren der energetische Wirkungsgrad und die Fähigkeit zur Zerkleinerung harter und spröder Materialien deutlich verbessern lässt.

Description

Verfahren zur Fragmentierung und/oder Vorschwächung von Material mittels Hochspannungsentladungen TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Fragmentierung und/oder Vorschwächung von Material mittels Hochspannungsentladungen, eine Hochspannungselektrode für einen Prozessraum zur Durchführung der Verfahren, einen Prozessraum mit einer solchen Hochspannungselektrode zur Durchführung der Verfahren, einen Prozessbehälter bildend einen solchen Prozessraum sowie eine Anlage zur Fragmentierung und/oder Vorschwächung von Material mittels Hochspannungsentladungen mit einem solchen Prozessbehälter gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche .
STAND DER TECHNIK
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Ma- terialstücke, beispielsweise aus Beton oder Gestein, mittels gepulster Hochspannungsentladungen zu zerkleinern oder vorzuschwächen, d.h. derartig mit Rissen zu versehen, dass diese in einem nachgeschalteten mechanischen Zerkleinerungsprozess einfacher zerkleinert werden kön- nen.
Hierzu wird das zu zerkleinernde bzw. vorzuschwächende Material zusammen mit einer Prozessflüssigkeit, beispielsweise Wasser, in einen Prozessraum eingebracht, in welchem zwischen zwei Elektroden Hochspan- nungsentladungen erzeugt werden. Dabei wird grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Wirkmechanismen unterschieden .
Bei der sogenannten elektrohydraulischen Einwirkung auf das zu zerkleinernde bzw. vorzuschwächende Material führt der Entladungspfad ausschliesslich durch die Prozessflüssigkeit, so dass Schockwellen in der Pro- zessflüssigkeit ausgelöst werden, welche auf das zu zerkleinernde bzw. zu schwächende Material einwirken. Dieser Wirkmechanismus weist jedoch den Nachteil auf, dass nur ein geringer Anteil der zur Erzeugung der Hochspannungsentladungen benötigten Energie der Zerkleinerung bzw.
Vorschwächung des Materials dient. Entsprechend werden bei der elektrohydraulischen Einwirkung zur Erzielung relativ bescheidener Zerkleinerungs- bzw. Schwächungsleistungen grosse Energiemengen benötigt, deren Bereitstellung zudem mit einem hohen apparatetechnischen Aufwand verbunden ist. Auch ist eine Fragmentierung oder Schwächung relativ fester Materialien mit einer elektrohydraulischen Einwirkung praktisch nicht möglich.
Bei der sogenannten elektrodynamischen Einwirkung führt der Entladungspfad zumindest teilweise durch das zu zerkleinernde bzw. zu schwächende Material, so dass im Material selbst eine Schockwelle erzeugt wird. Mit diesem Wirkmechanismus kann ein deutlich höherer Anteil der aufgewendeten Energiemenge für die Fragmentierung oder Vorschwächung des Materials genutzt werden als bei der elektrohydraulischen Einwirkung und es können auch deutlich festere Materialien fragmentiert bzw. vorgeschwächt werden.
Indes kann jedoch auch bei den heute bekannten elektrodynamischen Verfahren der energetische Wir- kungsgrad und die Fähigkeit zur Zerkleinerung bzw.
Schwächung harter und spröder Materialien nicht als zufriedenstellend angesehen werden. Auch hat sich gezeigt, dass es bei den heute bekannten Verfahren zur Fragmentierung bzw. Vorschwächung von Materialien mittels Hoch- spannungsentladungen bei einigen Materialien, wie z.B. Beton, nach einer anfänglich vorwiegend elektrodynamischen Einwirkung auf das Material relativ schnell zu einem Wechsel zu einer im Wesentlichen elektrohydraulischen Einwirkung kommt, mit dem Effekt, dass der Wir- kungsgrad des Zerkleinerungs- bzw. Vorschwächungsprozesses rapide abnimmt oder die Hochspannungsentladungen schlimmstenfalls sogar gar keine Zerkleinerung oder Vorschwächung des Materials mehr bewirken. Dieses Phänomen macht derartige Verfahren heute für bestimmte Materialien unwirtschaftlich oder gar unbrauchbar. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es stellt sich deshalb die Aufgabe, Verfahren und Vorrichtungen zur Fragmentierung bzw. Vorschwächung von Materialien mittels Hochspannungsentladungen zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teilweise vermei¬ den .
Diese Aufgabe wird von den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst .
Gemäss diesen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Fragmentierung und/oder
Schwächung von Material, bevorzugterweise von Gesteinsmaterial oder Erz, mittels Hochspannungsentladungen. Unter einer Fragmentierung wird eine Zerkleinerung des Materials verstanden, unter einer Schwächung (auch als Vor- Schwächung bezeichnet) wird eine Erzeugung von internen
Rissen im Material verstanden, welche eine weitere insbesondere mechanische Zerkleinerung des Materials erleichtert. Gemäss diesem Verfahren wird das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material zusammen mit einer Prozess- flüssigkeit in einen Prozessraum eingebracht, in welchem sich zwei Elektroden mit einem Abstand gegenüberstehen und so zwischen sich eine Hochspannungsentladungsstrecke innerhalb des Prozessraumes bilden. Dabei werden das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material und die Pro- zessflüssigkeit derartig in dem Prozessraum angeordnet, dass der Bereich zwischen den beiden Elektroden mit zu fragmentierendem bzw. zu schwächendem Material und Prozessflüssigkeit gefüllt ist. Zwischen den beiden Elektroden werden Hochspannungsentladungen erzeugt, um das in den Prozessraum eingebrachte Material zu Fragmentieren und/oder zu Schwächen. Dabei wird erfindungsgemäss wäh- rend dem Fragmentieren bzw. Schwächen des Materials wird Prozessflüssigkeit aus dem Prozessraum abgeführt und Prozessflüssigkeit in den Prozessraum zugeführt, wobei die zugeführte Prozessflüssigkeit eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die abgeführte Prozessflüssig- keit. Bevorzugterweise liegt die Leitfähigkeit der zuge¬ führten Prozessflüssigkeit im Bereich zwischen 0.2 mikroSiemens pro cm und 5000 mikro-Siemens pro cm.
Es hat sich gezeigt, dass sich durch diese Massnahme bei den heute bekannten elektrodynamischen Verfahren der energetische Wirkungsgrad und die Fähigkeit zur Zerkleinerung harter und spröder Materialien deutlich verbessern lässt und bei problematischen Materialien ein Wechsel von einer elektrodynamischen Einwirkung zu einer elektrohydraulischen Einwirkung verhindern oder zumindest verlangsamen lässt. Auch ermöglicht diese Massnahme nun die Anwendung der elektrodynamischen Verfahren für die Zerkleinerung bzw. Schwächung von Werkstoffen, für welche diese bisher ungeeignet waren.
Bevorzugterweise erfolgt das Abführen und Zu- führen der Prozessflüssigkeit gleichzeitig, da dies die Ausbildung einer Spülströmung ermöglicht, mit welcher ge¬ zielt bestimmte Bereiche des Prozessraumes erfasst werden können .
Sind dabei die zu- und abgeführten Prozess- flüssigkeitsvolumina im Wesentlichen identisch, was ebenfalls bevorzugt ist, so wird es hierdurch möglich, eine Fluktuation des Prozessflüssigkeitsspiegels im Prozess¬ raum zu verhindern oder zumindest in engen Grenzen zu halten, was insbesondere für kontinuierliche Verfahren wünschenswert ist.
Dabei kann das Zu- und Abführen von Prozessflüssigkeit kontinuierlich oder intervallweise erfolgen, je nach Prozessführung. Bei einem gleichzeitigen kontinuierlichen Zu- und Abführen von Prozessflüssigkeit er- gibt sich der Vorteil, dass eine kontinuierliche Spülströmung möglich wird, mit quasistationären Leitfähig- keitszuständen in der von der Spülströmung erfassten Prozessraumzone. Erfolgt das gleichzeitige Zu- und Abführen von Prozessflüssigkeit intervallweise, so lässt sich auch mit geringen Austauschmengen durch kurzzeitige intensive Durchströmung eine gute Spülung bestimmter Zonen des Pro- zessraumes realisieren.
Ebenso ist es jedoch auch vorgesehen, das Abführen und Zuführen der Prozessflüssigkeit zeitlich versetzt durchzuführen, mit dem Effekt, dass eine ausgeprägte Fluktuation des Prozessflüssigkeit sspiegels im Pro- zessraum stattfindet. Je nach geometrischer Ausgestaltung des Prozessraumes kann dies für eine gute Spülwirkung vorteilhaft sein. Sind dabei die zu- und abgeführten Prozessflüssigkeitsvolumina im Wesentlichen identisch, was ebenfalls bevorzugt ist, so fluktuiert der Prozessflüs- sigkeit sspiegels im Prozessraum zwischen zwei stabilen Flüssigkeitsständen .
Als Spezialfall ist hier auch vorgesehen, dass zuerst praktisch die gesamte Prozessflüssigkeit aus dem Prozessraum abgeführt wird und sodann bevorzugterwei- se gleich viel Prozessflüssigkeit in den Prozessraum zugeführt wird, wobei hierzu zweckmässigerweise die Erzeugung von Hochspannungsentladungen zwischen den zwei Elektroden unterbrochen wird.
Ebenso sind natürlich auch Varianten vorgese- hen, bei denen das Zu- oder Abführen von Prozessflüssigkeit kontinuierlich erfolgt und das Ab- oder Zuführen intervallweise erfolgt, wodurch es ebenfalls zu einer Fluktuation des Prozessflüssigkeitsspiegels im Prozessraum kommt, welche sich bei einer Identität der pro Intervall zu- und abgeführten Prozessflüssigkeitsmengen ebenfalls zwischen zwei stabilen Flüssigfkeit sständen bewegt. Je nach Geometrie des Prozessraumes und gewünschter Prozessführung kann dies vorteilhafte Wirkungen auf eine Durchmischung von vorhandener und neu zugeführter Prozessflüs- sigkeit haben. In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form des Verfahrens wird die abgeführte Prozessflüssigkeit einem Kondit ionierungsprozess unterzogen, in welchem ihre elektrische Leitfähigkeit reduziert wird. Sodann wird sie vollständig oder teilweise wieder dem Prozessraum zuge- führt. Hierdurch wird es möglich, die aus dem Prozessraum abgeführte Prozessflüssigkeit ganz oder teilweise wieder als Prozessflüssigkeit für den Fragmentierungs- bzw. Vor- schwächungsprozess im Prozessraum zu verwenden.
Dabei erfolgt die Konditionierung der Pro- zessflüssigkeit bevorzugterweise durch einen Entzug von
Ionen, durch Verdünnung mit Prozessflüssigkeit geringerer Leitfähigkeit, durch Entzug von Feinmaterial, durch Veränderung des pH-Wertes der Prozessflüssigkeit und/oder durch Hinzufügen von Komplexbildnern. Diese einzelnen Massnahmen sind dem Fachmann geläufig und müssen deshalb an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden.
Weiter ist es bei den beiden zuvor erwähnten Ausführungsformen des Verfahrens von Vorteil, dass der Prozessraum zur Bildung eines Prozessflüssigkeit skreis- laufes mit dem Ein- und Auslass einer Prozessflüssigkeit saufbereitungsanlage zur Herabsetzung der elektrischen Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit verbunden wird und Prozessflüssigkeit in diesem Kreislauf zirkuliert wird. Dabei wird an einer ersten Stelle des Prozessraumes Prozessflüssigkeit aus dem Prozessraum entnommen und der Prozessflüssigkeit saufbereitungsanlage zugeführt. In der Prozessflüssigkeitsaufbereitungsanlage wird sie dann in ihrer elektrischen Leitfähigkeit reduziert, z.B. mittels der zuvor erwähnten Massnahmen, und sodann vollständig oder teilweise an einer zweiten Stelle des Prozessraumes wieder in den Prozessraum zurückgeführt. Derartige Verfahren weisen den Vorteil auf, dass der Verbrauch an Prozessflüssigkeit sehr gering gehalten werden kann und es gleichzeitig möglich ist, auch die Mengen an Abfallstof- fen, welche entsorgt werden müssen, sehr gering zu halten . Bevorzugterweise erfolgt bei dem erfindungs- gemässen Verfahren die Zuführung von Prozessflüssigkeit in den Prozessraum derartig, dass eine gezielte Einbringung der Prozessflüssigkeit in die Reaktionszone zwischen den beiden Elektroden resultiert. Unter der Reakt ions zone wird die Zone des Prozessraumes verstanden, in welcher typischerweise die Hochspannungsentladungen stattfinden. Hierdurch wird es möglich, selbst mit kleinen Mengen zugeführter Prozessflüssigkeit den Fragment ierungs- bzw. Schwächungsprozess massgeblich zu beeinflussen. Oftmals ist die Prozessflüssigkeitsqualität in den übrigen Zonen des Prozessraumes unwichtig für den Prozess bzw. von untergeordneter Bedeutung, so dass ein intensives Spülen derselben keinen Nutzen stiften würde und lediglich den anlagentechnischen Aufwand vergrössern würde.
Weiter ist es bevorzugt, dass die Zu- und Abführung von Prozessflüssigkeit derartig erfolgt, dass die zugeführte Prozessflüssigkeit die Reaktionszone zwischen den beiden Elektroden durchströmt, insbesondere von oben nach unten oder von unten nach oben oder in einer Rich- tung vom Zentrum der Reaktionszone radial nach aussen.
Eine derartige Strömungsausprägung weist den Vorteil auf, dass alte Prozessflüssigkeit und darin enthaltene Feinpartikel aus der Reaktionszone herausgespült werden und in der Reaktionszone im Wesentlichen frisch zugeführte Prozessflüssigkeit vorhanden ist.
Mit Vorteil erfolgt die Zuführung von Prozessflüssigkeit in den Prozessraum über eine der Elektroden oder über beide Elektroden. Hierdurch kann auf separate Zuführungsanordnungen verzichtet werden.
Dabei ist es bevorzugt, dass eine Zuführung von Prozessflüssigkeit über eine oder mehrere stirnseitig an der jeweiligen Elektrode angeordnete Zuführungsöffnungen erfolgt, und zwar mit Vorteil über eine zentrale Zuführungsöffnung und/oder über mehrere konzentrisch um das Elektrodenzentrum angeordnete Zuführungsöffnungen. Dies hat den Vorteil, dass praktisch zwangsläufig eine vor- teilhafte Zuführung der Prozessflüssigkeit im Bereich der Reaktionszone des Prozessraumes erfolgt.
Werden dabei eine oder zwei stabförmige Elektroden verwendet und erfolgt die Zuführung von Prozessflüssigkeit über eine oder mehrere am Umfang der jeweili- gen Elektrode angeordnete Zuführungsöffnungen, insbesondere über mehrere gleichmässig am Elektrodenumfang verteilte Zuführungsöffnungen, was bevorzugt ist, so ergibt sich der Vorteil, dass eine sehr gezielte Zuführung der Prozessflüssigkeit in die Reaktionszone möglich wird.
In jedem Fall ist es von Vorteil, wenn die
Zuführung der Prozessflüssigkeit zu den Zuführungsöffnungen über eine zentrale Zuführungsbohrung in der jeweiligen Elektrode erfolgt, da so einfach aufgebaute kostengünstige Elektroden zum Einsatz kommen können und eine zentrale Längsbohrung in einer Hochspannungselektrode zu¬ dem den geringsten Einfluss auf deren Stromleitfähigkeit im bestimmungsgemässen Betrieb hat.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kommen eine oder zwei von einem Isolator umgebene Elektroden zum Einsatz. Dabei erfolgt die Zuführung von Prozessflüssigkeit über den Isolator einer oder beider Elektroden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine elektrodennahe Zuführung über ver- schleissarme , nicht stromführende Bauteile möglich ist, so dass die eigentliche Hochspannungselektrode, welche als Verbrauchmaterial anzusehen ist, vom Aufbau her einfach und damit kostengünstig gestaltet werden kann.
Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Zuführung von Prozessflüssigkeit über eine oder mehrere stirnseitig am jeweiligen Isolator angeordnete Zuführ¬ ungsöffnungen erfolgt, und zwar bevorzugterweise über mehrere konzentrisch um das Elektrodenzentrum angeordnete Zuführungsöffnungen am jeweiligen Isolator, da so eine gleichmässige Zuführung in die Reaktionszone möglich ist.
In weiteren bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens erfolgt die Zuführung von Prozessflüssigkeit über eine Anordnung von Zuströmdüsen oder über einen Ringspalt, welche bzw. welcher die jeweilige Elektrode oder deren Isolator konzentrisch umgibt.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Prozessraum bereitge- stellt, bei dem die beiden Elektroden in Schwerkraftrichtung gesehen übereinander angeordnet sind und bei welchem die untere Elektrode am Boden des Prozessraumes gebildet ist. Derartige Prozessräume haben sich als besonders geeignet erwiesen, da bei entsprechender Ausge- staltung eine schwerkraftbewirkte Förderung des zu fragmentierenden bzw. zu schwächenden Materials in die Reaktionszone und auch ein schwerkraftbewirkter Austrag des fragmentierten bzw. vorgeschwächten Materials aus dieser und aus dem Prozessraum möglich wird und somit auf sepa- rate Fördermittel für diesen Zweck verzichtet werden kann .
Dabei ist es bevorzugt, dass die Zuführung von Prozessflüssigkeit und/oder die Abführung von Prozessflüssigkeit über eine oder mehrere Abführungsöffnun- gen am Boden des Prozessraumes erfolgt. Dies weist den
Vorteil auf, dass eine Spülströmung im Bereich des Bodens erzeugt werden kann, mit welcher sich dort absetzende Feinpartikel aus dem Prozessraum ausgetragen werden können. Auch wird es hierdurch möglich, sämtliche im Pro- zessraum befindliche Prozessflüssigkeit durch Schwer¬ kraftförderung aus dem Prozessraum abzuführen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Prozessraum bereitgestellt, bei dem die beiden Elektroden in Schwerkraftrichtung gesehen nebeneinander angeordnet sind, wobei bevorzugterweise beide Elektroden einen Isolator aufweisen und mit einem Potential ungleich dem Massenpotential beaufschlagt werden. Auf diese Weise lassen sich im Wesentlichen horizontale Hochspannungsentladungen zwischen den Elektroden er- zeugen, was die Möglichkeit eröffnet, einen durch schwerkraftbewirkte Förderung in vertikaler Richtung den Pro- zessraum durchlaufenden Materialstrom mit Hochspannungsentladungen zu beaufschlagen und anschliessend ohne Um- lenkung aus der Reaktionszone zu führen.
Bevorzugterweise werden zum Abführen der Prozessflüssigkeit aus dem Prozessraum und zum Entnehmen des fraktionierten bzw. geschwächten Materials aus dem Prozessraum unterschiedliche Öffnungen verwendet. Hierdurch ergeben sich grössere Freiheiten bezüglich der Ausgestaltung des Prozessraumes und der etwaigen Erzeugung einer Spülströmung in bestimmten Bereichen desselben.
Auch ist es von Vorteil, wenn das fragmentierte bzw. geschwächte Material über eine, insbesondere zentrale Öffnung oder über mehrere Entnahmeöffnungen am Boden des Prozessraumes entnommen wird. Dies hat den Vor¬ teil, dass die Entnahme schwerkraftbewirkt erfolgen kann, ohne zusätzliche Fördermittel.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens wird das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material kontinuierlich oder batchweise dem Prozessraum zugeführt und kontinuierlich oder batchweise frag- mentiertes bzw. geschwächtes Material aus dem Prozessraum abgeführt. So ist es z.B. vorgesehen, das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material batchweise zuzuführen und das fragmentierte bzw. geschwächte Material kontinuierlich abzuführen, oder umgekehrt. Auch ist es natürlich vorgesehen, sowohl das Zuführen wie das Abführen kontinuierlich durchzuführen (reiner Durchlaufbetrieb) oder bei¬ des batchweise durchzuführen (reiner Batchbetrieb) . Je nach Anlagenkonfiguration und zu behandelndem Material kann die eine oder andere Variante vorteilhafter sein.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die elektrische Leitfähigkeit der im Prozessraum befindlichen Prozessflüssigkeit, die elektrische Leitfähigkeit der aus dem Prozessraum abgeführten Prozessflüssigkeit und/oder der Ent ladungswi- derstand zwischen den zwei Elektroden ermittelt und in
Abhängigkeit von den ermittelten Werten die Zuführung von Prozessflüssigkeit in den Prozessraum und/oder, wo zutreffend, die Konditionierung der Prozessflüssigkeit ver¬ ändert, bevorzugterweise geregelt. Auf diese Weise lässt sich eine stabile Prozessführung automatisieren.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren, bevorzugterweise gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung, zur Fragmentierung und/oder Schwächung von Material, bevorzugterweise von Gesteinsmaterial oder Erz, mittels Hochspannungsentladungen. Unter einer Fragmentierung wird eine Zerkleinerung des Materials verstanden, unter einer Schwächung (auch als Vorschwächung bezeichnet) wird eine Erzeugung von internen Rissen im Material verstanden, welche eine weitere insbesondere mechanische Zerkleinerung des Materials erleichtert. Gemäss diesem Verfahren wird das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material zusammen mit einer Prozessflüssigkeit in einen Prozessraum eingebracht, in welchem sich zwei Elektroden mit einem Abstand gegenüberstehen und so zwischen sich eine Hochspannungsent ladungsstrecke innerhalb des Prozessraumes bilden. Dabei wird das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material und die Prozessflüssigkeit derartig in dem Prozessraum angeordnet, dass der Bereich zwischen den beiden Elektroden mit zu fragmentierendem bzw. zu schwächendem Material und Prozessflüssigkeit gefüllt ist. Zwischen den beiden Elektroden werden Hochspannungs- entladungen erzeugt, um das in den Prozessraum eingebrachte Material zu Fragmentieren und/oder zu Schwächen. Dabei wird erfindungsgemäss kontinuierlich oder batch- weise zu fragmentierendes bzw. zu schwächendes Material in den Prozessraum eingebracht und kontinuierlich oder batchweise Material aus dem Prozessraum abgeführt, wobei zumindest ein Teil des aus dem Prozessraum abgeführten Materials wieder in den Prozessraum eingebracht wird, nachdem es einen weiteren Prozessschritt ausserhalb des Prozessraumes durchlaufen hat.
Es hat sich gezeigt, dass sich durch diese
Massnahme, insbesondere für den Fall, dass der weitere Prozessschritt ein Spülen des wieder in den Prozessraum einzubringenden Materials mit einer ersten Spülflüssigkeit umfasst, was bevorzugt ist, bevorzugterweise mit einer ersten Spülflüssigkeit mit einer geringeren Leitfähigkeit als die im Prozessraum befindliche Prozessflüs- sigkeit, bei den heute bekannten elektrodynamischen Verfahren der energetische Wirkungsgrad und die Fähigkeit zur Zerkleinerung harter und spröder Materialien deutlich verbessern lässt und bei problematischen Materialien ein Wechsel von einer elektrodynamischen Einwirkung zu einer elektrohydraulischen Einwirkung verhindern oder zumindest verlangsamen lässt. Auch ermöglicht diese Massnahme nun die Anwendung der elektrodynamischen Verfahren für die Zerkleinerung bzw. Schwächung von Werkstoffen, für welche sie bisher ungeeignet waren.
Unter „Spülen" wird hier ein Inkontaktbringen des Materials mit der ersten Spülflüssigkeit im weitesten Sinne verstanden. So ist es z.B. vorgesehen, dass Material in ein mit der ersten Spülflüssigkeit gefülltes Becken einzulegen oder das Material mit der ersten Spülflüssig- keit abzuspülen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher der weitere Prozessschritt ein Spülen des wieder in den Prozessraum einzubringenden Materials mit einer ersten Spülflüssigkeit umfasst, bevorzug- terweise mit einer ersten Spülflüssigkeit mit einer geringeren Leitfähigkeit als die im Prozessraum befindliche Prozessflüssigkeit, vergehen zwischen dem Ende des Spülens des Materials mit der ersten Spülflüssigkeit und dem anschliessenden erneuten Einbringen des Materials in den Prozessraum oder, noch bevorzugter, der Beaufschlagung des Materials mit Hochspannungsentladungen im Prozessraum weniger als 5 Minuten, bevorzugterweise weniger als 3 Minuten .
Insbesondere für den Fall, dass die zum Spü- len verwendete erste Spülflüssigkeit gleichartig, bevorzugterweise identisch mit der in den Prozessraum einge- brachten Prozessflüssigkeit ist, ergibt sich bei Materialien, welche im Kontakt mit der Flüssigkeit Ionen in die Flüssigkeit auslagern, der Vorteil, dass die Ionenbefrachtung der Prozessflüssigkeit im Prozessraum hierdurch deutlich reduziert werden kann, mit dem Ergebnis, dass ein besserer Fragmentierungs- bzw. Schwächungswirkungsgrad erzielt werden kann.
Hierzu wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens die zum Spülen verwendete erste Spülflüssigkeit in einem Kreislauf zirkuliert und kontinuierlich oder zeitweise durch den Entzug von Ionen, durch Verdünnung mit Spülflüssigkeit geringerer Leitfähigkeit, durch Entzug von Feinmaterial, durch Veränderung ihres pH-Wertes und/oder durch Hinzufügen von Komplexbildnern konditioniert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das aus dem Prozessraum abgeführte Material, bevorzugterweise durch Sieben, in Grobmaterial und Feinmaterial aufgeteilt. Das Grobmaterial wird wieder in den Prozessraum eingebracht, nachdem es den weiteren Prozessschritt ausserhalb des Prozessraumes durchlaufen hat. Auf diese Weise kann, insbesondere bei Verfahren bei denen eine Fragmentierung des Materials erfolgt, der Aus¬ trag des auf Zielgrösse fragmentierten Materials und des zirkulierten Materials zusammengefasst und dadurch ver- einfacht werden. Bevorzugterweise erfolgt das Aufteilen in Grobmaterial und Feinmaterial bevor der weitere Prozessschritt durchgeführt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass lediglich das dem Prozessraum wieder zuzuführende Material den weiteren Prozessschritt durchläuft.
Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die durch die Aufteilung in Grobmaterial und Feinmaterial erhaltene Menge Grobmaterial grösser ist als die erhaltene Menge Feinmaterial, also die rezirkulierte Materialmenge grösser ist als die auf Zielgrösse zerkleinerte Menge. Insbe- sondere für den Fall, dass der weitere Prozessschritt ein Spülen des wieder in den Prozessraum einzubringenden Ma- terials mit einer Spülflüssigkeit umfasst, welche gleichartig, bevorzugterweise identisch mit der in den Prozessraum eingebrachten Prozessflüssigkeit ist, und Materialien behandelt werden, welche im Kontakt mit der Prozessflüssigkeit Ionen in diese auslagern, ergibt sich hier- durch der Vorteil, dass die Ionenbefrachtung der Prozessflüssigkeit im Prozessraum noch weiter reduziert werden kann, weil es hierdurch möglich ist, bei einem kontinuierlichen Prozess dem Prozessraum mehr „gewaschenes" Re- zirkulationsmaterial zuzuführen als „ungewaschenes" Neumaterial.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher der weitere Prozessschritt ein Spülen des wieder in den Prozessraum einzubringenden Materials mit einer ersten Spülflüssigkeit um- fasst, wird die elektrische Leitfähigkeit der zum Spülen verwendeten ersten Spülflüssigkeit ermittelt und sodann in Abhängigkeit von den ermittelten Werten die Zuführung der zum Spülen verwendeten ersten Spülflüssigkeit und/- oder, wo zutreffend, die Konditionierung der ersten Spül- flüssigkeit verändert, und zwar bevorzuterweise geregelt. Auf diese Weise lässt sich eine stabile Prozessführung automatisieren .
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren, bevorzugterweise gemäss dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung, zur Fragmentierung und/oder Schwächung von Material, bevorzugterweise von Gesteinsmaterial oder Erz, mittels Hochspannungsentladungen. Unter einer Fragmentierung wird eine Zerkleinerung des Materials verstanden, unter einer Schwächung (auch als Vor- Schwächung bezeichnet) wird eine Erzeugung von internen Rissen im Material verstanden, welche eine weitere insbesondere mechanische Zerkleinerung des Materials erleichtert. Gemäss diesem Verfahren wird das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material zusammen mit einer Prozess- flüssigkeit in einen Prozessraum eingebracht, in welchem sich zwei Elektroden mit einem Abstand gegenüberstehen und so zwischen sich eine Hochspannungsentladungsstrecke innerhalb des Prozessraumes bilden. Dabei wird das zu fragmentierende bzw. zu schwächende Material und die Prozessflüssigkeit derartig in dem Prozessraum angeordnet, dass der Bereich zwischen den beiden Elektroden mit zu fragmentierendem bzw. zu schwächendem Material und Prozessflüssigkeit gefüllt ist. Zwischen den beiden Elektroden werden Hochspannungsentladungen erzeugt, um das in den Prozessraum eingebrachte Material zu Fragmentieren und/oder zu Schwächen. Dabei wird erfindungsgemäss das in den Prozessraum eingebrachte Material vorgängig zum Fragmentieren bzw. Vorschwächen mit einer zweiten Spülflüssigkeit gespült, bevorzugterweise mit einer zweiten Spülflüssigkeit mit einer geringeren Leitfähigkeit als die beim Fragmentieren bzw. Schwächen im Prozessraum befind- liehe Prozessflüssigkeit.
Es hat sich gezeigt, dass sich durch diese Massnahme, insbesondere für den Fall, dass die zweite Spülflüssigkeit gleichartig, bevorzugterweise identisch mit der in den Prozessraum eingebrachten Prozessflüssig- keit ist, was bevorzugt ist, und dass Materialien behandelt werden, welche im Kontakt mit der Flüssigkeit Ionen in diese Flüssigkeit auslagern, bei den heute bekannten elektrodynamischen Verfahren der energetische Wirkungsgrad deutlich verbessern lässt und bei problematischen Materialien ein Wechsel von einer elektrodynamischen Einwirkung zu einer elektrohydraulischen Einwirkung verhindern oder zumindest verlangsamen lässt.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Spülen mit der zweiten Spülflüssigkeit innerhalb des Prozessraumes, in einer anderen ausserhalb des Prozessraumes. Unter „Spülen" wird hier ein Inkontaktbringen des Materials mit der zweiten Spülflüssigkeit im weitesten Sinne verstanden. So ist es z.B. vorgesehen, dass Material vor der Einbringung in den Prozessraum in ein mit der zweiten Spülflüssigkeit gefülltes Becken einzulegen oder das Material mit der zweiten Spülflüssigkeit abzuspülen. Auch ist es vorgesehen, den mit dem zu behandelnden Material befüllten Prozessraum vorgängig zur Erzeugung der Hochspannungsentladungen für eine gewisse Zeit mit der zweiten Spülflüssigkeit zu fluten und diese anschliessend und vorgängig zur Erzeugung der Hochspannungsentladungen durch Prozessflüssigkeit zu ersetzen, oder alternativ das in den Prozessraum eingebrachte Material vor der Einbringung der Prozessflüssigkeit in den Prozessraum und der Erzeugung der Hochspannungsentladungen im Prozessraum mit der zweiten Prozessflüssigkeit zu spülen. Natürlich sind auch Kombinationen vorgesehen sowie ein mehrfaches Einlegen, Fluten und/oder Spülen, z.B. auch intervallweise zwischen einer Beaufschlagung des Materials mit Hochspannungsentladungen .
Bevorzugterweise vergehen zwischen dem Ende des Spülens des Materials mit der zweiten Spülflüssigkeit oder, noch bevorzugter, der Beaufschlagung des Materials mit Hochspannungsentladungen im Prozessraum weniger als 5 Minuten, insbesondere weniger als 3 Minuten. Insbesondere für den Fall, dass die zum Spülen verwendete zweite Spül- flüssigkeit gleichartig, bevorzugterweise identisch mit der in den Prozessraum eingebrachten Prozessflüssigkeit ist, ergibt sich bei Materialien, welche im Kontakt mit der Flüssigkeit Ionen in diese auslagern, der Vorteil, dass die Ionenbefrachtung der Prozessflüssigkeit im Pro- zessraum hierdurch noch weiter reduziert werden kann, da eine erneute Aufkonzentration von Ionen an der Materialoberfläche im Wesentlichen verhindert werden kann mit dem Ergebnis, dass ein noch besserer Fragmentierungs- bzw. Schwächungswirkungsgrad erzielt werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die zum Spülen verwendete zweite Spülflüssigkeit in einem Kreislauf zirkuliert und kontinuierlich oder zeitweise durch den Entzug von Ionen, durch Verdünnung mit Spülflüssigkeit geringerer Leitfä- higkeit, durch Entzug von Feinmaterial, durch Veränderung ihres pH-Wertes und/oder durch Hinzufügen von Komplex- bildnern konditioniert. Diese einzelnen Massnahmen zur Konditionierung sind dem Fachmann geläufig und müssen deshalb an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Verbrauch an zweiter Spülflüssigkeit sehr gering gehalten werden kann und es gleichzeitig möglich ist, auch die Mengen an Abfallstoffen, welche entsorgt werden müssen, gering zu halten .
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die elektrische Leitfähig- keit der zum Spülen verwendeten zweiten Spülflüssigkeit ermittelt und in Abhängigkeit von den ermittelten Werten die Zuführung der zum Spülen verwendeten zweiten Spülflüssigkeit und/oder, wo zutreffend, die Konditionierung der zweiten Spülflüssigkeit verändert, und zwar bevorzug- terweise geregelt. Auf diese Weise lässt sich eine stabile Prozessführung automatisieren.
Bevorzugterweise wird bei den Verfahren gemäss dem ersten, zweiten und dritten Aspekt der Erfindung als Prozessflüssigkeit Wasser verwendet. Dieses ist kos- tengünstig und hat sich in der Praxis als sehr geeignet für derartige Verfahren erwiesen.
Auch ist es bei den Verfahren gemäss dem ersten, zweiten und dritten Aspekt der Erfindung bevorzugt, dass als zu fragmentierendes und/oder zu schwächendes Ma- terial ein Edelmetall- oder Halbedelmetall-Erz verwendet wird, bevorzugterweise ein Kupfer-Erz oder ein Kupfer/- Gold-Erz. Bei derartigen Materialien treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage.
Weiter ist es bei den Verfahren gemäss dem ersten, zweiten und dritten Aspekt der Erfindung bevor¬ zugt, dass eine bevorzugterweise mechanische Zerkleine¬ rung des aus dem Verfahren hervorgehenden fragmentierten und/oder geschwächten Materials erfolgt. Dies ist insbesondere bei Verfahren der Fall, welche weniger der Frag- mentierung als vielmehr der Schwächung des Materials dienen . 5 Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Hochspannungselektrode für einen Prozessraum zur
Durchführung eines der Verfahren gemäss dem ersten, zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung. Die Hochspannungselektrode umfasst einen Isolatorkörper mit einem zentrale) len Leiter, bevorzugterweise aus Metall, insbesondere aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder einem Edelstahl, an dessen Arbeitsende, welches axial aus dem Isolatorkörper hervorragt, eine Elektrodenspitze angeordnet ist, welche mit Vorteil die Form einer Kugelkalotte oder eines Rota-
15 tionsparaboloids aufweist. Der zentrale Leiter und/oder der Isolator weisen am Arbeitsende eine oder mehrere Zuführungsöffnungen zur Zuführung von Prozessflüssigkeit in den mit dieser Hochspannungselektrode zu bildenden Prozessraum auf, welche in einen oder mehrere Zuführungska-
20 näle in der Hochspannungselektrode einmünden, über welche diese Zuführungsöffnungen von einem dem Arbeitsende fernen Ort, bevorzugterweise vom Nicht-Arbeitsende der Hochspannungselektrode her, mit Prozessflüssigkeit, bevorzugterweise Wasser, gespeist werden können. Eine solche
25 Hochspannungselektrode weist den Vorteil auf, dass durch ihre Verwendung auf separate Zuführungsanordnungen für Prozessflüssigkeit verzichtet werden kann und dass praktisch zwangsläufig eine Zuführung der Prozessflüssigkeit im Bereich der Reaktions zone des Prozessraumes erfolgt,
30 was wünschenswert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Hochspannungselektrode weist der zentrale Leiter an seinem Arbeitsende eine oder mehrere stirnseitig angeordnete Zuführungsöffnungen zum Zuführen von Prozessflüssigkeit
35 in den Prozessraum auf, und zwar bevorzugterweise eine zentrale Zuführungsöffnung und/oder mehrere konzentrisch um das Elektrodenzentrum herum angeordnete Zuführungsöffnungen. Hierdurch wird eine sehr gezielte Zuführung der Prozessflüssigkeit in die Reaktionszone möglich.
40 Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen der Hochspannungselektrode, bei denen der zentrale Leiter an seinem Arbeitsende eine oder mehrere an seinem Umfang angeordnete Zuführungsöffnungen aufweist, welche mit Vorteil gleichmässig an seinem Umfang verteilt sind. Hierdurch wird eine etwas diffusere Zuführung der Prozessflüssigkeit in die Reaktionszone möglich.
Je nach Geometrie des mit der Hochspannungselektrode zu versehenden Prozessraumes kann die eine oder andere Variante oder auch eine Kombination daraus vorteilhafter sein.
Bevorzugterweise weist der zentrale Leiter im Bereich seines arbeitsendseitigen Austritts aus dem Isolatorkörper an seinem Aussenumfang einen umlaufenden, radialen Wulst auf, welcher als Feldentlastung dient. Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Stirnseite dieses Wulstes Zuführungsöffnungen aufweist.
Weist der zentrale Leiter zur Zuführung der
Prozessflüssigkeit zu den Zuführungsöffnungen einen zentralen Zuführungskanal auf, was bevorzugt ist, so ergibt sich der Vorteil, dass eine einfache kostengünstige Bauweise der Hochspannungselektrode möglich wird. Als weite- rer Vorteil ergibt sich, dass eine zentrale Längsbohrung in einer Hochspannungselektrode den geringsten Einfluss auf deren Stromleitfähigkeit im bestimmungsgemässen Betrieb hat.
Weiter ist es alternativ oder ergänzend be- vorzugt, dass der Isolatorkörper der Hochspannungselektrode an seiner arbeitsendseitigen Stirnfläche eine oder mehrere Zuführungsöffnungen aufweist, und zwar bevorzugterweise mehrere konzentrisch um das Elektrodenzentrum herum angeordnete Zuführungsöffnungen, dass der Isolator- körper von einem weiteren Bauteil umgeben ist, welches als solches oder zusammen mit dem Isolatorkörper einen stirnseitigen Ringspalt bildet und/oder dass der Isolatorkörper von einem weiteren Bauteil umgeben ist, welches eine Anordnung von Zuströmdüsen bildet. Dabei können die- se Zuführungsöffnungen, Spalte und/oder Düsen von einem dem Arbeitsende fernen Ort, bevorzugterweise vom Nicht- Arbeitsende der Hochspannungselektrode her, mit Prozessflüssigkeit, bevorzugterweise Wasser, gespeist werden. Hierdurch wird ebenfalls eine relativ gezielte Zuführung der Prozessflüssigkeit in die Reaktionszone möglich.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ei- nen Prozessraum mit einer Hochspannungselektrode gemäss dem vierten Aspekt der Erfindung zur Durchführung eines Verfahrens gemäss dem ersten, zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung.
Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft einen Prozessbehälter, welcher einen bevorzugterweise geschlossenen Prozessraum gemäss dem fünften Aspekt der Erfindung bildet.
Ein siebter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anlage zur Fragmentierung und/oder Schwächung von Material, bevorzugterweise von Gesteinsmaterial oder Erz, mittels Hochspannungsentladungen. Die Anlage umfasst einen Prozessbehälter gemäss dem sechsten Aspekt der Erfindung sowie einen Hochspannungsimpulsgenerator zur Beaufschlagung der Hochspannungselektrode gemäss dem vierten Aspekt der Erfindung mit Hochspannungsimpulsen zwecks Erzeugung von Hochspannungsentladungen in dem vom Prozessbehälter gebildeten Prozessraum.
KURZE 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 einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines ersten erfindungsgemässen Prozessbehälters während der Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer ersten erfindungsgemässen Hochspannungselektrode;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer zweiten erfindungsgemässen Hochspannungselektrode; Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer dritten erfindungsgemässen Hochspannungselektrode;
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer vierten erfindungsgemässen Hochspannungselektrode;
Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer fünften erfindungsgemässen Hochspannungselektrode;
Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines zweiten erfindungsgemässen Prozessbehälters;
Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch einen Teil eines dritten erfindungsgemässen Prozessbehälters;
Fig. 9 einen Vertikalschnitt durch einen vierten erfindungsgemässen Prozessbehälter;
Fig. 10 einen Vertikalschnitt durch einen fünften erfindungsgemässen Prozessbehälter; und
Fig. 11 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemässen Prozessraum mit zwei Reaktions zonen .
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt den unteren Teil eines ersten erfindungsgemässen Prozessbehälters im Vertikalschnitt während der Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens .
Wie zu erkennen ist, bildet der Prozessbehälter einen geschlossenen erfindungsgemässen Prozessraum 2, an dessen Boden eine Elektrode 4 angeordnet ist, welche auf Erdpotential liegt. Der Prozessraum 2 ist bis etwa zur Hälfte (siehe Flüssigkeitsspiegel S) mit einer Prozessflüssigkeit 5 gefüllt, im vorliegenden Fall mit Wasser. Der trichterförmige Boden des Prozessraumes 2 ist mit einer Schüttung aus zu fragmentierendem Material 1, im vorliegenden Fall Gesteinsstücke, bedeckt. Von oben ragt eine stabförmige erfindungsgemässe Hochspannungselektrode 3 in den Prozessraum 2 hinein.
Wie in Zusammenschau mit Fig. 2, welche den vorderen Teil der Hochspannungselektrode 3 in einer de- taillierteren Schnittdarstellung zeigt, erkennbar ist, wird der hier sichtbare Teil der Hochspannungselektrode 3 von einem Isolatorkörper 8 mit einem zentralen Leiter 14 gebildet, an dessen Arbeitsende, welches axial aus dem Isolatorkörper 8 hervorragt, eine stabförmige Elektrodenspitze 15 angeordnet ist. Der zentrale Leiter 14 bzw. die dessen arbeitsseitiges Ende bildende Elektrodenspitze 15 weist im Bereich direkt angrenzend an die arbeitsendsei- tige Stirnseite des Isolatorkörpers 8 an seinem bzw.
ihrem Aussenumfang einen umlaufenden, radialen Wulst 16 auf, welcher als Feldentlastung dient. Die Elektrodenspitze 15 und der Wulst 16 sind gemeinsam als einstücki- ges Wechselteil aus Edelstahl ausgebildet, das mit einem Innengewinde 19, welches am Ende einer Dehnhülse 20 gebildet ist, auf ein Aussengewinde 21 eines im zentralen Leiter 14 verlaufenden Zugankers 22 aufgeschraubt ist, derart, dass die dem Isolatorkörper 8 zugewandte Stirn- fläche des Wulstes 16 unter Druckvorspannung an der ar- beitsendseitigen Stirnseite des zentralen Leiters 14 anliegt .
Die Hochspannungselektrode 3 taucht mit ihrer Elektrodenspitze 15 in die am Boden des Prozessraumes 2 befindliche Schüttung aus Gesteinsstücken 1 ein, derart, dass zwischen der Stirnseite der Elektrodenspitze 15 der Hochspannungselektrode 3 und der Stirnseite der Bodenelektrode 4 ein Raum (Reaktionszone) verbleibt, welcher mit Gesteinsstücken 1 und Prozessflüssigkeit 5 gefüllt ist.
An seiner dem Isolatorkörper 8 abgewandten Stirnseite weist der Wulst 16 mehrere mit gleichmässiger Winkelteilung konzentrisch um das Elektrodenzentrum herum angeordnete Zuführungsöffnungen 6 für Prozessflüssigkeit 5 auf, welche über einen im Zentrum des Zugankers 22 und durch die Dehnhülse 20 verlaufenden zentralen Zuführungskanal 7 vom Nicht-Arbeitsende der Hochspannungselektrode 3 her kontinuierlich mit Prozessflüssigkeit 5 gespeist werden (siehe Pfeile) . Hierdurch wird kontinuierlich fri- sehe Prozessflüssigkeit in die Reaktionszone R, in welcher durch Beaufschlagung der Hochspannungselektrode 3 mit Hochspannungsimpulsen Hochspannungsentladungen zwischen der Bodenelektrode 4 und der Hochspannungselektrode 3 erzeugt werden, eingespeist und dadurch alte Prozessflüssigkeit 5 und Feinpartikel aus der Reaktionszone R verdrängt. Gleichzeitig wird die gleiche Menge Prozess- flüssigkeit über radiale Abführungsöffnungen 12 oberhalb der Reaktionszone R aus dem Prozessraum 2 abgeführt (siehe Pfeile) und einer Prozessflüssigkeitsaufbereitungsan- lage (nicht gezeigt) zugeführt, in welcher die Partikelfracht entfernt wird und die elektrische Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit 5 herabgesetzt wird. Die so aufbereitete Prozessflüssigkeit 5 wird über die Zuführungsöffnungen 6 in der Hochspannungselektrode 3 in den Prozessraum 2 zurückgeführt. Auf diese Weise ist hier ein Prozessflüssigkeitskreislauf gebildet, mit welchem die Reak- tionszone kontinuierlich mit aufbereiteter Prozessflüssigkeit 5 gespült wird.
Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch das arbeitsseitige Ende einer zweiten erfindungsgemässen Hochspannungselektrode 3, welche sich von der in Fig. 2 gezeigten lediglich dadurch unterscheidet, dass die Zuführungsöffnungen 6 für die Prozessflüssigkeit 5 nicht an der Stirnseite des Wulstes 16 angeordnet sind, sondern am Umfang der stabförmigen Elektrodenspitze 15.
Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt durch das arbeitsseitige Ende einer dritten erfindungsgemässen
Hochspannungselektrode 3, welche sich von der in Fig. 2 gezeigten dadurch unterscheidet, dass nicht mehrere Zuführungsöffnungen 6 für die Prozessflüssigkeit 5 an der Stirnseite des Wulstes 16 angeordnet sind, sondern ledig- lieh eine zentrale Zuführungsöffnung 6 an der Stirnseite der stabförmigen Elektrodenspitze 15.
Fig. 5 zeigt einen Vertikalschnitt durch das arbeitsseitige Ende einer vierten erfindungsgemässen Hochspannungselektrode 3, welche sich von den in den Fi- guren 2, 3 und 4 gezeigten Hochspannungselektroden 3 grundsätzlich einmal dadurch unterscheidet, dass die Zu- führungsöffnungen 6 nicht vom zentralen Leiter 14 bzw. der Elektrodenspitze 15 gebildet sind, sondern vom Isolatorkörper 8, an dessen arbeitsseitiger Stirnseite mehrere Zuführungskanäle 7 unter Bildung der Zuführungsöffnungen 6 austreten. Der zentrale Leiter 14 ist im vorliegenden Fall als massive Metallstange ausgebildet und bildet im Bereich seines arbeitsendseitigen Austritts aus dem Isolatorkörper 8 an seinem Aussenumfang einen umlaufenden, radialen Wulst 16, welcher auch hier als Feldentlastung dient. Die Elektrodenspitze 15 ist wiederum als Wechsel- teil ausgebildet, hier jedoch in Form eines Dehnschaftbolzens 23, welcher mit einem endseitigen Aussengewinde 21 in ein Innengewinde 19 im zentralen Leiter 14 eingeschraubt ist und mittels einer auf sein die Elektrodenspitze 15 bildendes Ende aufgeschraubten Mutter 24 unter Druckvorspannung an der Stirnseite des zentralen Leiters 14 anliegt.
Fig. 6 zeigt einen Vertikalschnitt durch das arbeitsseitige Ende einer fünften erfindungsgemässen Hochspannungselektrode 3, welche sich von der in Fig. 5 gezeigten dadurch unterscheidet, dass der Isolatorkörper 8 der Elektrode 3 von einem hülsenförmigen Bauteil 17 umgeben ist, welches einen Teil seiner arbeitsendseitigen Stirnfläche abdeckt und zusammen mit den Isolatorkörper 8 einen stirnseitigen Ringspalt 10 bildet, welcher vom Nicht-Arbeitsende der Hochspannungselektrode 3 her über die Zuführungskanäle 7 mit Prozessflüssigkeit gespeist werden kann.
Hier wird die Elektrodenspitze 15 von einer Hutmutter 25 gebildet, welche mittels eines in diese ein- geschraubten Dehnschaftbolzens 23 in einem Gewindesackloch in der Stirnseite des zentralen Leiters 14 befestigt ist und unter Druckvorspannung an dieser Stirnseite des zentralen Leiters 14 anliegt. Wie zu erkennen ist, besteht ein weiterer Unterschied zu der in Fig. 5 gezeigten Hochspannungselektrode darin, dass der zentrale Leiter 14 hier im Bereich seines Austritts aus dem Isolatorkörper 8 keinen Wulst bildet.
Fig. 7 zeigt den unteren Teil eines zweiten erfindungsgemässen Prozessbehälters im Vertikalschnitt. Der hier gezeigte Prozessbehälter unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Prozessbehälter lediglich dadurch, dass zur Zuführung der Prozessflüssigkeit nicht eine Hochspannungselektrode mit Zuführungsöffnungen vorhanden ist, sondern eine Anordnung von Zuströmdüsen 9, welche oberhalb der Reaktionszone R gleichmässig verteilt an den Begrenzungswandungen des Prozessbehälters angeordnet sind und im bestimmungsgemässen Betrieb jeweils einen auf die Bodenelektrode 4 gerichteten Prozessflüssigkeits- strahl erzeugen (siehe Pfeile). Das Abführen der Prozessflüssigkeit erfolgt im bestimmungsgemässen Betrieb wie bei dem Prozessbehälter aus Fig. 1 über radiale Abführungsöffnungen 12 oberhalb der Reaktionszone R (siehe Pfeile) .
Fig. 8 zeigt den unteren Teil eines dritten erfindungsgemässen Prozessbehälters im Vertikalschnitt. Bei dem hier gezeigten Prozessbehälter erfolgt im bestimmungsgemässen Betrieb die Zuführung von Prozessflüssigkeit über (nicht gezeigte) Zuführungsöffnungen von oben her. Die Bodenelektrode 4 ist von einem Siebboden 26 ge¬ tragen, über welchen im bestimmungsgemässen Betrieb Pro- zessflüssigkeit zum eigentlichen Prozessbehälterboden 27 geführt und über eine zentrale Abführungsöffnung 12 abgeführt wird. Die Hochspannungselektrode 3 ist im Wesent¬ lichen identisch mit derjenigen des Prozessbehälters in Fig. 7.
Fig. 9 zeigt einen vierten erfindungsgemässen
Prozessbehälter im Vertikalschnitt. Wie zu erkennen ist, bildet hier der Prozessbehälter einen nach oben offenen erfindungsgemässen Prozessraum 2, an dessen trichterförmig ausgebildetem Boden eine Bodenelektrode 4 angeordnet ist, welche eine zentrale Abführungsbohrung 13 für auf
Zielgrösse zerkleinertes Material aufweist. Von oben ragt eine stabförmige Hochspannungselektrode 3 in den Prozessraum 2 hinein, welche aus einem Isolatorkörper 8 mit einem zentralen Leiter 14 besteht, an dessen Arbeitsende, welches axial aus dem Isolatorkörper 8 hervorragt, eine stabförmige Elektrodenspitze 15 angeordnet ist. Der zen- trale Leiter 14 bzw. die dessen arbeitsseitiges Ende bildende Elektrodenspitze 15 weist im Bereich direkt angrenzend an die arbeitsendseitige Stirnseite des Isolatorkör¬ pers 8 an ihrem Aussenumfang einen umlaufenden, radialen Wulst 16 auf, welcher als Feldentlastung dient. An einer Stelle nahe der Bodenelektrode 4 weist der Boden des Prozessbehälters ein Düse 11 zu Zuführung von Prozessflüssigkeit auf, mittels welcher im bestimmungsgemässen Be¬ trieb ein auf die Reaktions zone gerichteter Prozessflüs- sigkeitsstrom erzeugt wird (siehe Pfeil) . Auf einer ge- genüberliegenden Position weist der Boden des Prozess¬ behälters eine Abführungsöffnung 12 für Prozessflüssig¬ keit auf (siehe Pfeil) .
Fig. 10 zeigt einen fünften erfindungsgemäs- sen Prozessbehälter im Vertikalschnitt, welcher sich von dem in Fig. 9 gezeigten Prozessbehälter lediglich dadurch unterscheidet, dass zur Zuführung der Prozessflüssigkeit nicht eine Bodendüse vorhanden ist, sondern eine Hoch¬ spannungselektrode 3 mit Zuführungsöffnungen 6 (siehe Pfeile) . Diese Hochspannungselektrode 3 ist bezüglich der Anordnung der Zuführungsöffnungen 6 identisch mit der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Hochspannungselektrode.
Fig. 11 zeigt einen stark schematisierten Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemässen Prozess¬ raum 2 mit zwei separaten Reaktionszonen R einer erfin- dungsgemässen Anlage zur Schwächung von Erzstücken. Im Prozessraumes 2 ist ein Schwingsiebdeck 28 angeordnet, welches zwei Elektrodenflächen 4 aufweist, die geerdet sind. Oberhalb jeder der Elektrodenflächen 4 ist jeweils mit einem vertikalen Abstand eine stabförmige Hochspan- nungselektrode 3 angeordnet, welche im Aufbau gleichartig zu der in den Figuren 7 und 8 gezeigten ist. Der Prozess- räum 2 ist bis auf seine halbe Höhe mit einer Prozessflüssigkeit 5 gefüllt (siehe Flüssigkeitsspiegel S)
Beim bestimmungsgemässen Betrieb werden zu schwächende Erzstücke durch eine Schwingbewegung des Schwingsiebdecks 28 von rechts nach links unter den Hoch- spannungselektroden 3 hindurch gefördert, während zwischen den Hochspannungselektroden 3 und der jeweiligen darunter angeordneten Elektrodenfläche 4 Hochspannungsentladungen erzeugt werden. Dabei wird jeweils der Bereich, in welchem die Hochspannungsentladungen stattfin- den (Reaktionszone R) , über Spüldüsen 18 mit Prozessflüssigkeit 5 beschickt (siehe Pfeile). Gleichzeitig wird am Boden des Prozessraumes 2 über eine Abführungsöffnung 12 die gleiche Menge Prozessflüssigkeit 5 abgeführt (siehe Pfeile) und einer Prozessflüssigkeitsaufbereitungsanlage (nicht gezeigt) zugeführt, in welcher diese aufbereitet und in ihrer elektrischen Leitfähigkeit herabgesetzt wird. Die so aufbereitete Prozessflüssigkeit 5 wird über die Spüldüsen 18 in den Prozessraum 2 zurückgeführt. Auf diese Weise ist auch hier ein Prozessflüssigkeitskreis- lauf gebildet, mit welchem die Reaktionszonen R kontinuierlich mit aufbereiteter Prozessflüssigkeit 5 gespült werden .
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 kann .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Fragmentierung und/oder Vorschwächung von Material (1), insbesondere von Gesteinsmaterial (1) oder Erz, mittels Hochspannungsentladungen, umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen eines Prozessraumes (2) mit einer zwischen zwei sich mit einem Elektrodenabstand gegenüberstehenden Elektroden (3, 4) gebildeten Hochspan- nungsentladungsstrecke ;
b) Einbringen des zu fragmentierenden bzw. vorzuschwächenden Materials (1) und einer Prozessflüssigkeit (5) in den Prozessraum (2) derart, dass beim vorgesehenen Fragmentierungs- bzw. Vorschwächungsbetrieb der Bereich zwischen den beiden Elektroden mit zu fragmentie- rendem bzw. vorzuschwächendem Material (1) und Prozessflüssigkeit (5) gefüllt ist; und
c) Fragmentieren bzw. Vorschwächen des Materials (1) im Prozessraum (2) durch Erzeugen von Hochspannungsentladungen zwischen den beiden Elektroden (3, 4), wobei während dem Fragmentieren bzw. Vorschwächen des Materials (1) Prozessflüssigkeit (5) aus dem Prozessraum (2) abgeführt wird und Prozessflüssigkeit (5) in den Prozessraum (2) zugeführt wird,
und wobei die zugeführte Prozessflüssigkeit (5) eine ge- ringere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die abgeführte Prozessflüssigkeit (5).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Leitfähigkeit der zugeführten Prozessflüssigkeit (5) im Bereich zwischen 0.2 mikro-Siemens pro cm und 5000 mikro- Siemens pro cm ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Ab- und Zuführen von Prozessflüssigkeit (5) gleichzeitig erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden An- sprüche, wobei die zu- und abgeführten Prozessflüssig- keitsvolumina im Wesentlichen identisch sind.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zu- und/oder Abführen von Prozessflüssigkeit (5) kontinuierlich oder intervallweise erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die abgeführte Prozessflüssigkeit (5) ei- nem Konditionierungsschritt unterzogen wird, in welchem ihre elektrische Leitfähigkeit reduziert wird, und sodann vollständig oder teilweise wieder dem Prozessraum (2) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Pro- zessflüssigkeit (5) durch den Entzug von Ionen, durch
Verdünnung mit Prozessflüssigkeit geringerer Leitfähigkeit, durch Entzug von Feinmaterial, durch Veränderung ihres pH-Wertes und/oder durch Hinzufügen von Komplexbildnern konditioniert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis
7, wobei der Prozessraum (2) zur Bildung eines Prozess- flüssigkeitskreislaufes mit dem Ein- und Auslass einer Prozessflüssigkeitsaufbereitungsanlage zur Herabsetzung der elektrischen Leitfähigkeit der Prozessflüssigkeit (5) verbunden wird und Prozessflüssigkeit (5) in diesem
Kreislauf zirkuliert wird, indem an einer ersten Stelle des Prozessraumes (2) Prozessflüssigkeit (5) aus dem Prozessraum entnommen und der Prozessflüssigkeitsaufbereitungsanlage zugeführt wird, in der Prozessflüssigkeits- aufbereitungsanlage in ihrer elektrischen Leitfähigkeit reduziert wird und sodann vollständig oder teilweise an einer zweiten Stelle des Prozessraumes (2) wieder dem Prozessraum (2) zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden An- sprüche, wobei die Zuführung von Prozessflüssigkeit (5) derartig erfolgt, dass eine gezielte Einbringung der Prozessflüssigkeit (5) in die Reaktionszone (R) zwischen den beiden Elektroden (3, 4) resultiert.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zu- und Abführung von Prozessflüssigkeit (5) derartig erfolgt, dass die zugeführte Pro- zessflüssigkeit (5) die Reaktionszone zwischen den beiden Elektroden (3, 4) durchströmt, insbesondere von oben nach unten oder von unten nach oben oder in einer Richtung vom Zentrum der Reaktionszone (R) radial nach aussen.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Zuführung von Prozessflüssigkeit
(5) über eine der Elektroden (3; 4) oder über beide Elektroden (3, 4) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Zuführung von Prozessflüssigkeit (5) über eine oder meh- rere stirnseitig an der jeweiligen Elektrode (3) angeordnete Zuführungsöffnungen (6, 9, 10, 11) erfolgt, insbesondere über eine zentrale Zuführungsöffnung und/oder über mehrere konzentrisch um das Elektrodenzentrum angeordnete Zuführungsöffnungen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis
12, wobei eine oder zwei stabförmige Elektroden (3) verwendet werden und eine Zuführung von Prozessflüssigkeit (5) über eine oder mehrere am Umfang der jeweiligen Elektrode (3) angeordnete Zuführungsöffnungen (6, 9, 10, 11) erfolgt, insbesondere über mehrere gleichmässig am Elek- trodenumfang verteilte Zuführungsöffnungen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis
13, wobei die Zuführung der Prozessflüssigkeit (5) zu den Zuführungsöffnungen (6, 9, 10, 11) über eine zentrale Zu- führungsbohrung (7) in der jeweiligen Elektrode (3) erfolgt .
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine oder zwei von einem Isolator (8) umgebene Elektroden (3) verwendet werden und eine Zufüh- rung von Prozessflüssigkeit (5) über den Isolator (8) einer oder beider Elektroden (3) erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei eine Zuführung von Prozessflüssigkeit (5) über eine oder mehrere stirnseitig am jeweiligen Isolator (8) angeordnete Zuführungsöffnungen (6, 9, 10, 11) erfolgt, insbesondere über mehrere konzentrisch um das Elektrodenzentrum ange- ordnete Zuführungsöffnungen (6, 9, 10, 11) am jeweiligen Isolator (8) .
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Zuführung von Prozessflüssigkeit (5) über eine Anordnung von Zuströmdüsen (9), welche die jeweilige Elektrode (3, 4) oder deren Isolator (8) konzentrisch umgibt, erfolgt.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Zuführung von Prozessflüssigkeit (5) über einen Ringspalt (10), welcher die jeweilige Elektrode (3) oder deren Isolator (8) konzentrisch umgibt, erfolgt.
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Prozessraum (2) bereitgestellt wird, bei dem die beiden Elektroden (3, 4) in Schwerkra trich- tung gesehen übereinander angeordnet sind und bei welchem die untere Elektrode (4) am Boden des Prozessraumes (2) gebildet ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Zu¬ führung von Prozessflüssigkeit (5) über eine oder mehrere Zuführungsöffnungen (11) am Boden des Prozessraumes (2) erfolgt .
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei die Abführung von Prozessflüssigkeit (5) über eine oder mehrere Abführungsöffnungen (12) am Boden des Prozessraumes (2) erfolgt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei ein Prozessraum bereitgestellt wird, bei dem die beiden Elektroden in Schwerkraftrichtung gesehen nebeneinander angeordnet sind und insbesondere, wobei beide Elektroden einen Isolator aufweisen und mit einem Potential ungleich dem Massenpotential beaufschlagt werden.
23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zum Abführen von Prozessflüssigkeit (5) aus dem Prozessraum (2) und zum Entnehmen von fraktio- niertem bzw. vorgeschwächtem Material (1) aus dem Pro- zessraum (2) unterschiedliche Öffnungen (12; 13) verwendet werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei fragmentiertes bzw. vorgeschwächtes Material über eine, insbesondere zentrale, oder über mehrere Ent- nahmeöffnungen (13) am Boden des Prozessraumes (2) entnommen wird.
25. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei kontinuierlich oder batchweise zu fragmentierendes bzw. vorzuschwächendes Material (1) dem Pro- zessraum (2) zugeführt und kontinuierlich oder batchweise fragmentiertes bzw. vorgeschwächtes Material aus dem Prozessraum (2) abgeführt wird.
26. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrische Leitfähigkeit der im Prozessraum befindlichen Prozessflüssigkeit (5), die elektrische Leitfähigkeit der aus dem Prozessraum (2) abgeführten Prozessflüssigkeit (5) und/oder der Entladungswiderstand zwischen den zwei Elektroden (3, 4) ermittelt wird und in Abhängigkeit von den ermittelten Wer- ten die Zuführung von Prozessflüssigkeit (5) in den Prozessraum und/oder, wo zutreffend, die Konditionierung der Prozessflüssigkeit (5) verändert, insbesondere geregelt wird .
27. Verfahren, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Fragmentierung und/oder Vorschwächung von Material (1), insbesondere von Gesteinsmaterial oder Erz, mittels Hochspannungsentladungen, umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen eines Prozessraumes (2) mit einer zwischen zwei sich mit einem Elektrodenabstand gegenüberstehenden Elektroden (3, 4) gebildeten Hochspan- nungsentladungsstrecke ;
b) Einbringen des zu fragmentierenden bzw. vorzuschwächenden Materials (1) und einer Prozessflüssigkeit (5) in den Prozessraum (2) derart, dass beim vorgesehenen Fragmentierungs- bzw. Vorschwächungsbetrieb der Be- reich zwischen den beiden Elektroden (3, 4) mit zu fragmentierendem bzw. vorzuschwächendem Material (1) und Prozessflüssigkeit (5) gefüllt ist; und
c) Fragmentieren bzw. Vorschwächen des Materials (1) im Prozessraum (2) durch Erzeugen von Hochspan- nungsentladungen zwischen den beiden Elektroden (3, 4), wobei kontinuierlich oder batchweise zu fragmentierendes bzw. vorzuschwächendes Material (1) in den Prozessraum (2) eingebracht wird und kontinuierlich oder batchweise Material aus dem Prozessraum (2) abgeführt wird
und wobei zumindest ein Teil des aus dem Prozessraum (2) abgeführten Materials (1) wieder in den Prozessraum (2) eingebracht wird, nachdem es einen weiteren Prozessschritt ausserhalb des Prozessraumes (2) durchlaufen hat.
28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der weitere Prozessschritt ein Spülen des wieder in den Pro¬ zessraum (2) einzubringenden Materials mit einer ersten Spülflüssigkeit umfasst, insbesondere mit einer ersten Spülflüssigkeit mit einer geringeren Leitfähigkeit als die im Prozessraum befindliche Prozessflüssigkeit.
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei zwischen dem Ende des Spülens des Materials mit der ersten Spülflüssigkeit und dem anschliessenden erneuten Einbringen des Materials in den Prozessraum (2) oder der Beaufschlagung des Materials mit Hochspannungsentladungen im Prozessraum (2) weniger als 5 Minuten, insbesondere weni¬ ger als 3 Minuten vergehen.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis
29, wobei die zum Spülen verwendete erste Spülflüssigkeit gleichartig, insbesondere identisch ist mit der in den Prozessraum (2) eingebrachten Prozessflüssigkeit (5).
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis
30, wobei die zum Spülen verwendete erste Spülflüssigkeit in einem Kreislauf zirkuliert wird und kontinuierlich oder zeitweise durch den Entzug von Ionen, durch Verdün- nung mit Spülflüssigkeit geringerer Leitfähigkeit, durch Entzug von Feinmaterial, durch Veränderung ihres pH-Wer- tes und/oder durch Hinzufügen von Komplexbildnern konditioniert wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, wobei das aus dem Prozessraum (2) abgeführte Material, insbesondere durch Sieben, in Grobmaterial und Fein- material aufgeteilt wird und lediglich das Grobmaterial wieder in den Prozessraum (2) eingebracht wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei die durch die Aufteilung in Grobmaterial und Feinmaterial erhaltene Menge Grobmaterial grösser ist als die erhal- tene Menge Feinmaterial.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33, wobei die elektrische Leitfähigkeit der zum Spülen verwendeten ersten Spülflüssigkeit ermittelt wird und in Abhängigkeit von den ermittelten Werten die Zuführung der zum Spülen verwendeten ersten Spülflüssigkeit und/oder, wo zutreffend, die Konditionierung der ersten Spülflüs¬ sigkeit verändert, insbesondere geregelt wird.
35. Verfahren, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Fragmentierung und/oder Vor- Schwächung von Material (1), insbesondere von Gesteinsmaterial oder Erz, mittels Hochspannungsentladungen, umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen eines Prozessraumes (2) mit einer zwischen zwei sich mit einem Elektrodenabstand ge- genüberstehenden Elektroden (3, 4) gebildeten
Hochspannungsentladungsstrecke ;
b) Einbringen des zu fragmentierenden bzw. vorzuschwächenden Materials (1) und einer Prozessflüs¬ sigkeit (5) in den Prozessraum (2) derart, dass beim vorgesehenen Fragmentierungs- bzw. Vorschwächungsbetrieb der Bereich zwischen den beiden Elektroden (3, 4) mit zu fragmentierendem bzw. vorzuschwächendem Material (1) und Prozessflüssigkeit (5) gefüllt ist; und
c) Fragmentieren bzw. Vorschwächen des Materials (1) im Prozessraum (2) durch Erzeugen von Hochspan- nungsentladungen zwischen den beiden Elektroden
(3, 4),
wobei das in den Prozessraum (2) eingebrachte Material (1) vorgängig zum Fragmentieren bzw. Vorschwächen mit einer zweiten Spülflüssigkeit gespült wird, insbesondere mit einer zweiten Spülflüssigkeit mit einer geringeren Leitfähigkeit als die beim Fragmentieren bzw. Vorschwächen im Prozessraum (2) befindliche Prozessflüssigkeit (5) .
36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Spülen mit der zweiten Spülflüssigkeit innerhalb oder ausserhalb des Prozessraumes (2) erfolgt.
37. Verfahren nach Anspruch 36, wobei das Spülen mit der zweiten Spülflüssigkeit ausserhalb des Prozessraumes (2) erfolgt und wobei zwischen dem Ende des Spülens des Materials mit der zweiten Spülflüssigkeit und dem Einbringen des Materials in den Prozessraum (2) oder der Beaufschlagung des Materials mit Hochspannungsentladungen im Prozessraum weniger als 5 Minuten, insbesondere weniger als 3 Minuten vergehen.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis
37, wobei die zum Spülen verwendete zweite Spülflüssigkeit gleichartig, insbesondere identisch ist mit der beim Fragmentieren bzw. Vorschwächen im Prozessraum (2) befindlichen Prozessflüssigkeit (5).
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis
38, wobei die zum Spülen verwendete zweite Spülflüssigkeit in einem Kreislauf zirkuliert wird und kontinuierlich oder zeitweise durch den Entzug von Ionen, durch Verdünnung mit Spülflüssigkeit geringerer Leitfähigkeit, durch Entzug von Feinmaterial, durch Veränderung ihres pH-Wertes und/oder durch Hinzufügen von Komplexbildnern konditioniert wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis
39, wobei die elektrische Leitfähigkeit der zum Spülen verwendeten zweiten Spülflüssigkeit ermittelt wird und in Abhängigkeit von den ermittelten Werten die Zuführung der zum Spülen verwendeten zweiten Spülflüssigkeit und/oder, wo zutreffend, die Konditionierung der zweiten Spülflüssigkeit verändert, insbesondere geregelt wird.
41. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als Prozessflüssigkeit Wasser verwendet wird.
42. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als zu fragmentierendes und/oder vorzuschwächendes Material (1) ein Edelmetall- oder Halbedelmetall-Erz verwendet wird, insbesondere ein Kupfer-Erz oder ein Kupfer/Gold-Erz.
43. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine insbesondere mechanische Zerkleinerung des aus dem Verfahren hervorgehenden fragmentierten und/oder vorgeschwächten Materials erfolgt.
44. Hochspannungselektrode (3) für einen Prozessraum (2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Isolatorkörper (8) mit einem zentralen Leiter (14), an dessen Arbeitsende, welches axial aus dem Isolatorkörper (8) her- vorragt, eine Elektrodenspitze (15) angeordnet ist, wobei der zentrale Leiter (14) und/oder der Isolator (8) am Arbeitsende eine oder mehrere Zuführungsöffnungen (6, 9, 10, 11) aufweist oder aufweisen, welche in einen oder mehrere Zuführungskanäle (7) einmünden, über welche diese von einem dem Arbeitsende fernen Ort, insbesondere vom
Nicht-Arbeitsende der Hochspannungselektrode (3) her, mit Prozessflüssigkeit (5), insbesondere Wasser, gespeist werden können.
45. Hochspannungselektrode (3) nach Anspruch 44, wobei der zentrale Leiter (14) an seinem Arbeitsende eine oder mehrere stirnseitig angeordnete Zuführungsöff¬ nungen (6) aufweist, insbesondere eine zentrale Zuführungsöffnung (6) und/oder mehrere konzentrisch um das Elektrodenzentrum herum angeordnete Zuführungsöffnungen (6) .
46. Hochspannungselektrode (3) nach einem der
Ansprüche 44 bis 45, wobei der zentrale Leiter (14) im Bereich seines arbeitsendseitigen Austritts aus dem Isolatorkörper (8) an seinem Aussenumfang einen umlaufenden, radialen Wulst (16) aufweist und insbesondere, dass die Stirnseite dieses Wulstes (16) Zuführungsöffnungen (6) aufweist .
47. Hochspannungselektrode (3) nach einem der Ansprüche 44 bis 46, wobei der zentrale Leiter an seinem Arbeitsende eine oder mehrere an seinem Umfang angeordne- te Zuführungsöffnungen aufweist, welche insbesondere gleichmässig an seinem Umfang verteilt sind.
48. Hochspannungselektrode (3) nach einem der Ansprüche 44 bis 47, wobei der zentrale Leiter (14) zur Zuführung der Prozessflüssigkeit (5) zu den Zuführungsöf- fnungen (6) einen zentralen Zuführungskanal (7) aufweist.
49. Hochspannungselektrode (3) nach einem der Ansprüche 44 bis 48, wobei der Isolatorkörper (8) an seiner arbeitsendseitigen Stirnfläche eine oder mehrere Zuführungsöffnungen (6) aufweist, insbesondere mehrere kon- zentrisch um das Elektrodenzentrum herum angeordnete Zuführungsöffnungen (6).
50. Hochspannungselektrode (3) nach einem der Ansprüche 44 bis 49, wobei der Isolatorkörper (8) von einem weiteren Bauteil (17) umgeben ist, welches als sol- ches oder zusammen mit dem Isolatorkörper (8) einen stirnseitigen Ringspalt (10) bildet, welcher vom einem dem Arbeitsende fernen Ort, insbesondere vom Nicht-Arbeitsende her, mit Prozessflüssigkeit (5), insbesondere Wasser, gespeist werden kann.
51. Hochspannungselektrode (3) nach einem der
Ansprüche 44 bis 50, wobei der Isolatorkörper (8) von einem weiteren Bauteil umgeben ist, welches eine Anordnung von Zuströmdüsen bildet, welche vom einem dem Arbeitsende fernen Ort, insbesondere vom Nicht-Arbeitsende her, mit Prozessflüssigkeit (5) , insbesondere Wasser, gespeist werden können.
52. Hochspannungselektrode (3) nach einem der Ansprüche 44 bis 51, wobei die Elektrodenspitze (15) die Form einer Kugelkalotte oder eines Rotationsparaboloids aufweist .
53. Hochspannungselektrode (3) nach einem der Ansprüche 44 bis 52, wobei der zentrale Leiter (14) aus Metall, insbesondere aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder einem Edelstahl ist.
54. Prozessraum (2) mit einer Hochspannungselektrode (3) nach einem der Ansprüche 44 bis 53 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 43.
55. Prozessbehälter bildend einen insbesondere geschlossenen Prozessraum (2) nach Anspruch 54.
56. Anlage zur Fragmentierung und/oder Vorschwächung von Material (1), insbesondere von Gesteinsmaterial oder Erz, mittels Hochspannungsentladungen, umfassend einen Prozessbehälter nach Anspruch 55 sowie einen Hochspannungsimpulsgenerator zur Erzeugung von Hochspannungsentladungen in dem vom Prozessbehälter gebildeten Prozessraum (2).
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