EP3261769B1

EP3261769B1 - Verfahren und vorrichtung zur fragmentierung und/oder schwächung von schüttfähigem material mittels hochspannungsentladungen

Info

Publication number: EP3261769B1
Application number: EP16707373.3A
Authority: EP
Inventors: Alexander WEH; Jean-Pierre AEBY; Johannes KÄPPELER
Original assignee: Selfrag AG
Current assignee: Selfrag AG
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2036-02-24
Also published as: IL253921A0; ES2717833T3; JP6815323B2; CA2976964A1; US10919045B2; EP3261769A1; US20180353968A1; CA2976964C; WO2016134492A1; JP2018506429A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung von schüttfähigem Material mittels Hochspannungsentladungen, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, eine Anlage umfassend mehrere solche Vorrichtungen sowie eine Verwendung der Vorrichtung oder der Anlage gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

STAND DER TECHNIK

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, verschiedenste Materialien mittels gepulster Hochspannungsentladungen zu zerkleinern (fragmentieren) oder derartig zu schwächen, dass diese in einem nachgeschalteten mechanischen Zerkleinerungsprozess einfacher zerkleinert werden können.
Für die Fragmentierung und/oder Schwächung von schüttfähigem Material mittels Hochspannungsentladungen sind heute grundsätzlich zwei verschiedene Prozessarten bekannt.
Bei kleinen Materialmengen bzw. strengen Vorgaben betreffend die Reinheit und/oder die Zielkorngrösse des prozessierten Materials erfolgt die Fragmentierung und/oder Schwächung des Materials im Batchbetrieb in einem geschlossenen Prozessgefäss, in welchem Hochspannungsdurchschläge durch das Material erzeugt werden.
Bei grossen Materialmengen erfolgt die Fragmentierung und/oder Schwächung des Materials in einem kontinuierlichen Prozess, indem ein Materialstrom aus dem zu zerkleinernden Material an einer oder mehreren Elektroden vorbeigeführt wird und mit diesen Hochspannungsdurchschläge durch das Material erzeugt werden. Dabei erfolgt der Materialtransport an den Elektroden vorbei entweder mittels Schwerkraftförderung oder mittels einer Fördereinrichtung, weiche gleichzeitig als Gegenelektrode zu einer oder mehreren Hochspannungselektroden dient. Im erstgenannten Fall ergibt sich das Problem, dass der Materialstrom bzw. die Verweildauer des Materials in der Prozesszone nur sehr begrenzt einstellbar ist und stark von der Stückgrösse der Materialien abhängt. Im letztgenannten Fall ergibt sich der entscheidende Nachteil, dass sehr aufwendige, zumindest im Bereich der Prozesszone elektrisch leitende Fördereinrichtungen benötigt werden, welche teuer sind und zudem einem starken Verschleiss unterliegen.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der JP2003154286 bekannt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, kontinuierliche Verfahren und Vorrichtungen zur Fragmentierung und/oder Schwächung grosser Mengen von schüttfähigem Material mittels Hochspannungsentladungen zur Verfügung zu stellen, welche die zuvor erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder zumindest teilweise vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Gemäss diesen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung von schüttfähigem Material, insbesondere von Schlacke aus der Müllverbrennung, mittels Hochspannungsentladungen.
Dabei wird ein Materialstrom aus dem zu fragmentierenden bzw. zu schwächenden Material, eingetaucht in einer Prozessflüssigkeit, mittels einer den Materialstrom tragenden Fördereinrichtung an einer Elektroden-Anordnung mit einer oder mehreren Hochspannungselektroden und diesen Hochspannungselektroden zugeordneten Gegenelektroden vorbeigeführt, während durch Beaufschlagung der Elektroden-Anordnung mit Hochspannungspulsen mit Hilfe eines oder mehrerer Hochspannungsgeneratoren Hochspannungsdurchschläge zwischen den Hochspannungselektroden und den zugeordneten Gegenelektroden durch das Material des Materialstromes hindurch erzeugt werden.
Die Hochspannungselektroden und die diesen zugeordneten Gegenelektroden sind dabei von oben in die Prozessflüssigkeit eingetaucht und diejenigen dieser Elektroden, zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, stehen sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung mit einem Elektrodenabstand gegenüber.
Auf diese Weise wird es möglich, ein kontinuierliches Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung grosser Mengen schüttfähigen Materials zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Verweildauer des Materials in der Prozesszone in weiten Bereichen und praktisch unabhängig von der Stückgrösse der Materialien eingestellt werden kann und zugleich auf aufwendige, zumindest im Bereich der Prozesszone elektrisch leitende Fördereinrichtungen, welche teuer sind und zudem einem starken Verschleiss unterliegen, verzichtet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens stehen die Hochspannungselektroden und die Gegenelektroden, zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, mit dem Materialstrom in Kontakt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind sie sogar in den Materialstrom eingetaucht.
Je nach Material und Stückgrösse des zu fragmentierenden Materials und/oder nach Art bzw. Qualität der Prozessflüssigkeit kann die eine oder die andere Ausführungsform bevorzugter sein.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Materialstrom aus Materialstücken gebildet, welche eine bestimmte maximale Stückgrösse nicht überschreiten, bevorzugterweise eine maximale Stückgrösse im Bereich zwischen 40 mm und 80 mm aufweisen.
Dabei ist es bevorzugt, dass der Elektrodenabstand jeweils grösser ist als diese maximale Stückgrösse. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Materialstücke bei in den Materialstrom eingetauchten Elektroden zwischen diesen hindurch wandern können, wodurch eine besonders intensive Beaufschlagung der Materialstücke mit den Hochspannungsdurchschlägen möglich wird. Auch wird es hierdurch relativ einfach möglich, den Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen zu beaufschlagen, was ebenfalls bevorzugt ist.
Weiter ist es dabei bevorzugt, dass der Abstand der Elektroden zur Unterseite des Materialstroms, d.h. zur Oberseite der den Materialstrom tragenden Fördereinrichtung, grösser ist als diese maximale Stückgrösse. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Materialstücke bei mit dem Materialstrom in Kontakt stehenden Elektroden oder in den Materialstrom eingetauchten Elektroden nicht zwischen der Oberseite der Fördervorrichtung und den Elektroden eingeklemmt werden können, wodurch die Betriebssicherheit und Lebensdauer der Vorrichtung deutlich verbessert wird.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Material des Materialstromes oder ein Teil davon stromabwärts von der Elektroden-Anordnung in Grobmaterial mit einer Stückgrösse grösser einer gewünschten Zielgrösse und in Feinmaterial mit einer Stückgrösse kleiner oder gleich der gewünschten Zielgrösse aufgeteilt.
Dabei ist es weiter bevorzugt, dass das Grobmaterial stromaufwärts von der Elektroden-Anordnung wieder in den Materialstrom zugeführt wird, um erneut an der Elektrodenanordnung vorbeigeführt und fragmentiert bzw. geschwächt zu werden, oder dass das Grobmaterial einem weiteren Fragmentierungs- oder Schwächungsverfahren unterzogen wird, insbesondere einem weiteren Verfahren gemäss diesem ersten Aspekt der Erfindung, um weiter zerkleinert bzw. geschwächt zu werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kommt eine Fördereinrichtung zum Einsatz, welche zumindest in dem Bereich, in welchem sie den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung vorbeiführt, im Querschnitt gesehen rinnenförmig, bevorzugterweise V-förmig ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das schüttfähige Material von den Seitenbereichen in die Mitte geführt werden kann und dadurch eine im Wesentlichen vollständige Beaufschlagung des Materialstromes über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen vereinfacht wird.
Mit Vorteil wird der Materialstrom mittels eines biegsamen, elektrisch nicht leitenden Förderbands an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt wird, dessen Randbereiche in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung vorbeiführt, nach oben gewölbt sind. Derartige Förderbänder sind robust, wartungsarm und kommerziell in verschiedensten Ausführungen und Grössen erhältlich. Die Neigungen der Randbereiche des Förderbandes werden bevorzugterweise zur Optimierung des jeweiligen Prozesses eingestellt. An seinen Enden ist das Förderband bevorzugterweise eben, damit eine möglichst geringe Dehnung der Randbereiche erforderlich ist.
Dabei ist es weiter bevorzugt, dass der Materialstrom stromabwärts von dem Bereich, in welchem er mit dem Förderband an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt wird und dort mittels Hochspannungsdurchschlägen fragmentiert bzw. geschwächt wird, mit dem Förderband aufwärts gefördert wird, bevorzugterweise derart, dass er mit dem Förderband aus der Prozessflüssigkeit herausgeführt wird. Auf diese Weise kann auf aufwendige zusätzliche Vorrichtungen zur Entnahme des prozessierten Materials aus der Prozessflüssigkeit verzichtet werden.
Besonders einfach und kostengünstig lässt sich dies dadurch bewerkstelligen, dass ein gerades Förderband verwendet wird, welches in Materialvorbeiführungsrichtung des Materialstromes an der Elektroden-Anordnung ansteigt, insbesondere mit einem Anstiegswinkel zwischen 10 und 35 Grad.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der mit dem Förderband aufwärts geförderte Materialstrom vom Abgabeende des Förderbands, bevorzugterweise über eine Vorrichtung zum Absieben von auf eine bestimmte Zielgrösse zerkleinerten Materialstücken, auf ein darunter liegendes Aufgabeende eines weiteren Förderbandes aufgegeben, mit welchem er einem weiteren Fragmentierungs- und/oder Schwächungsverfahren zugeführt wird, insbesondere gemäss diesem ersten Aspekt der Erfindung. Entsprechend ist das beschriebene Verfahren dann Teil eines mehrstufigen Fragmentierungs- und/oder Schwächungsverfahrens.
Bevorzugterweise kommt bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine Elektroden-Anordnung zum Einsatz, welche mehrere Elektrodenpaare oder Elektrodengruppen umfasst, wobei jedem Elektrodenpaar bzw. jeder Elektrodengruppe ein eigener Hochspannungsgenerator zugeordnet ist, mit welchem ausschliesslich dieses Paar bzw. diese Gruppe, mit Vorteil unabhängig von den anderen Elektrodenpaaren oder Elektrodengruppen, mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird. Hierdurch wird eine besonders intensive Beaufschlagung des an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführten Materialstromes möglich.
Unter einem Elektrodenpaar wird hier eine Kombination aus einer Hochspannungselektrode, welche mit dem Hochspannungsgenerator mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, und einer einzigen dieser Hochspannungselektrode zugeordneten Gegenelektrode, zwischen welchen Elektroden die Hochspannungsdurchschläge stattfinden, verstanden.
Unter einer Elektrodengruppe wird hier eine Kombination aus einer Hochspannungselektrode, welche mit dem Hochspannungsgenerator mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, und mehreren dieser Hochspannungselektrode zugeordneten Gegenelektroden, zwischen welchen Elektroden die Hochspannungsdurchschläge stattfinden, verstanden, wobei üblicherweise der jeweilige Hochspannungsdurchschlag zwischen der Hochspannungselektrode und derjenigen der Gegenelektroden stattfindet, zwischen denen gerade die günstigsten Durchschlagbedingungen vorliegen.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Materialstrom aus Materialstücken gebildet oder enthält Materialstücke, welche einen Verbund aus metallischen und nicht-metallischen Materialien bilden, wie dies z.B. bei Schlackenstücken aus der Müllverbrennung der Fall ist. Bei der Fragmentierung bzw. Schwächung derartiger Materialien mit dem erfindungsgemässen Verfahren treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage und es ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Anforderungen an die Qualität der Prozessflüssigkeit, zumeist Wasser, sehr gering sind, wodurch die Kosten für die Prozessflüssigkeitsaufbereitung äusserst gering sind.
Entsprechend ist es bei derartigen Verfahren von Vorteil, dass Verfahren mit einer Prozessflüssigkeit durchzuführen, welche eine Leitfähigkeit von mehr als 500 µS/cm aufweist.
Dabei wird das aus dem Verfahren hervorgehende prozessierte Material bevorzugterweise aufgeteilt in metallisches Material und nicht-metallisches Material, und zwar mit Vorteil in ferromagnetische Metalle, nichtferromagnetische Metalle und nicht-metallisches Material. Auf diese Weise wird eine Wiederverwertung bzw. selektive Entsorgung der Bestandteile des prozessierten Materials vereinfacht.
Zur Erzeugung der Hochspannungsdurchschläge durch den Materialstrom wird die Elektroden-Anordnung bevorzugterweise mit Hochspannungspulsen im Bereich zwischen 100 KV und 300 KV, insbesondere im Bereich zwischen 150 KV und 200 KV beaufschlagt, wobei bevorzugterweise die Leistung pro Puls zwischen 100 Joule und 1000 Joule, insbesondere zwischen 300 Joule und 750 Joule liegt. Die Hochspannungspuls-Frequenzen liegen bevorzugterweise im Bereich zwischen 0.5 Hz und 40 Hz, insbesondere im Bereich zwischen 5 Hz und 20 Hz, und der Materialstrom wird beim Vorbeiführen an der Elektroden-Anordnung pro Millimeter seiner Erstreckung in Vorbeiführungsrichtung bevorzugterweise mit 0.1 bis 2.0, insbesondere mit 0.5 bis 1.0 Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung.
Die Vorrichtung umfasst eine Elektroden-Anordnung mit einer oder mehreren Hochspannungselektroden und diesen zugeordneten Gegenelektroden. Ihre Hochspannungselektroden sind mit einem oder mehreren Hochspannungsgeneratoren mit Hochspannungspulsen beaufschlagbar.
Weiter umfasst die Vorrichtung eine Fördereinrichtung, bevorzugterweise in Form eines Förderbands oder einer Förderkette, welche zumindest zum Teil in einem mit einer Prozessflüssigkeit, insbesondere Wasser, befüllten oder befüllbaren Becken angeordnet ist und mit welcher im bestimmungsgemässen Betrieb ein Materialstrom aus einem schüttfähigen zu fragmentierenden und/oder zu schwächenden Material, eingetaucht in eine Prozessflüssigkeit, an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt werden kann, während Hochspannungsdurchschläge durch den Materialstrom durch Beaufschlagung der Elektroden der Elektroden-Anordnung mit Hochspannungspulsen erzeugt werden.
Dabei ist die Vorrichtung derartig ausgebildet, dass im bestimmungsgemässen Betrieb die Elektroden der Elektroden-Anordnung von oben in die Prozessflüssigkeit eingetaucht sind und diejenigen dieser Elektroden, zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung mit einem Elektrodenabstand gegenüber stehen.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es auf einfache Weise möglich, das Verfahren gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung mit den bereits dargelegten Vorteilen durchzuführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung derartig ausgebildet, dass im bestimmungsgemässen Betrieb die Hochspannungselektroden und die Gegenelektroden, zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, mit dem Materialstrom in Kontakt stehen oder sogar in diesen eingetaucht sind.
Je nach Material und Stückgrösse des zu fragmentierenden Materials und/oder nach Art bzw. Qualität der Prozessflüssigkeit kann die eine oder die andere Ausführungsform bevorzugter sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der Abstand zwischen den Elektroden, zwischen denen Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, jeweils grösser 40 mm, noch bevorzugter jeweils grösser 80 mm. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass entsprechend grosse Materialstücke bei in den Materialstrom eingetauchten Elektroden zwischen diesen hindurch wandern können, wodurch eine besonders intensive Beaufschlagung der Materialstücke mit den Hochspannungsdurchschlägen möglich wird. Auch wird es hierdurch möglich, die Vorrichtung auf einfache Weise derartig auszubilden, dass der Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt werden kann, was ebenfalls bevorzugt ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung stromabwärts von der Elektrodenanordnung Einrichtungen auf, insbesondere Siebeinrichtungen, mit denen das prozessierte Material des Materialstromes oder ein Teil davon aufgeteilt werden kann in Grobmaterial mit einer Stückgrösse grösser einer gewünsehten Zielgrösse und in Feinmaterial mit einer Stückgrösse kleiner oder gleich der gewünschten Zielgrösse.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Elektroden-Anordnung mehrere Elektrodenpaare oder Elektrodengruppen. Dabei ist jedem Elektrodenpaar bzw. jeder Elektrodengruppe ein eigener Hochspannungsgenerator zugeordnet, mit welchem ausschliesslich dieses Elektrodenpaar bzw. diese Elektrodengruppe im bestimmungsgemässen Betrieb mit Hochspannungspulsen beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird eine besonders intensive Beaufschlagung des an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführten Materialstromes möglich.
Unter einem Elektrodenpaar wird hier eine Kombination aus einer Hochspannungselektrode, welche im bestimmungsgemässen Betrieb mit dem zugeordneten Hochspannungsgenerator mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, und einer einzigen dieser Hochspannungselektrode zugeordneten Gegenelektrode, zwischen welchen Elektroden im bestimmungsgemässen Betrieb die Hochspannungsdurchschläge stattfinden, verstanden.
Unter einer Elektrodengruppe wird hier eine Kombination aus einer Hochspannungselektrode, welche im bestimmungsgemässen Betrieb mit dem zugeordneten Hochspannungsgenerator mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird, und mehreren dieser Hochspannungselektrode zugeordneten Gegenelektroden, zwischen welchen Elektroden im bestimmungsgemässen Betrieb die Hochspannungsdurchschläge stattfinden, verstanden, wobei üblicherweise der jeweilige Hochspannungsdurchschlag zwischen der Hochspannungselektrode und derjenigen der Gegenelektroden stattfindet, zwischen denen gerade die günstigsten Durchschlagbedingungen vorliegen.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die Fördereinrichtung zumindest in dem Bereich, in welchem sie den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung vorbeiführt, im Querschnitt gesehen rinnenförmig, bevorzugterweise V-förmig ausgebildet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das schüttfähige Material von den Seitenbereichen in die Mitte geführt werden kann und dadurch eine im Wesentlichen vollständige Beaufschlagung des Materialstromes über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen vereinfacht wird.
Mit Vorteil umfasst die Fördereinrichtung dabei ein biegsames, elektrisch nicht leitendes Förderband, mit welchem der Materialstrom im bestimmungsgemässen Betrieb an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt wird, dessen Randbereiche in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektroden- Anordnung vorbeiführt, nach oben gewölbt sind. Derartige Förderbänder sind robust, wartungsarm und kommerziell in verschiedensten Ausführungen und Grössen erhältlich. Die Neigungen der Randbereiche des Förderbandes sind bevorzugterweise zur Optimierung des jeweiligen Prozesses einstellbar. An seinen Enden ist das Förderband bevorzugterweise eben, damit eine möglichst geringe Dehnung der Randbereiche resultiert.
Bevorzugterweise umfasst die Fördereinrichtung der Vorrichtung ein Förderband, welches derartig ausgestaltet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb der Materialstrom stromabwärts von dem Bereich, in welchem er mit dem Förderband an der Elektroden-Anordnung vorbeigeführt wird und dort mittels Hochspannungsdurchschlägen fragmentiert bzw. geschwächt wird, mit dem Förderband aufwärts gefördert wird, bevorzugterweise derart, dass er mit dem Förderband aus der Prozessflüssigkeit herausgeführt wird. Auf diese Weise kann auf aufwendige zusätzliche Vorrichtungen zur Entnahme des prozessierten Materials aus der Prozessflüssigkeit verzichtet werden.
Besonders einfach und kostengünstig lässt sich dies dadurch bewerkstelligen, dass ein gerades Förderband zum Einsatz kommt, welches in Materialvorbeiführungsrichtung des Materialstromes ansteigt, insbesondere mit einem Anstiegswinkel zwischen 10 und 35 Grad.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine mehrstufige Anlage zum Fragmentieren und/oder Schwächen von schüttfähigem Material, umfassend mehrere in Materialförderrichtung hintereinander geschaltete Vorrichtungen gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Die Anlage ist derartig aufgebaut, dass im bestimmungsgemässen Betrieb der Anlage ein Materialstrom, welcher mit dem Förderband einer ersten der Vorrichtungen aufwärts gefördert wird, vom Abgabeende dieses Förderbands, bevorzugterweise über eine Einrichtung zum Absieben von auf eine bestimmte Zielgrösse zerkleinerten Materialstücken, auf das darunter liegende Aufgabeende des Förderbandes einer in Materialförderrichtung auf diese erste der Vorrichtungen folgende zweite der Vorrichtungen aufgegeben wird, mit welchem er an der Elektroden-Anordnung dieser zweiten der Vorrichtungen vorbeigeführt und dabei weiter fragmentiert und/oder geschwächt wird.
Mit derartigen mehrstufigen Anlagen lassen sich grosse Materialmengen prozessieren.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Vorrichtung gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung oder der Anlage gemäss dem dritten Aspekt der Erfindung für die Fragmentierung und/oder Schwächung von Materialstücken, welche einen Verbund aus nicht-metallischen und metallischen Materialien bilden, bevorzugterweise von Schlackenstücken aus der Müllverbrennung.
Bei derartigen Verwendungen treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zu Tage.

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 eine Draufsicht auf eine erste erfindungsgemässe Vorrichtung in einer ersten Betriebsart;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die erste Vorrichtung entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die erste Vorrichtung entlang der Linie B-B in Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die erste Vorrichtung in einer zweiten Betriebsart;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer der Elektroden der Elektroden-Anordnung der Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 6 eine Seitenansicht einer ersten Variante der Hochspannungselektrode aus Fig. 5;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer zweiten Variante der Hochspannungselektrode aus Fig. 5.
Fig. 8 einen Längsschnitt entlang der Linie D-D in Fig. 10 durch eine zweite erfindungsgemässe Vorrichtung;
Fig. 9 eine Draufsicht von oben auf die Vorrichtung aus Fig. 8;
Fig. 10 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie C-C in Fig. 8;
Fig. 11 einen Längsschnitt entlang der Linie E-E in Fig. 13 durch eine dritte erfindungsgemässe Vorrichtung;
Fig. 12 eine Draufsicht von oben auf die Vorrichtung aus Fig. 11;
Fig. 13 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie F-F in Fig. 11;
Fig. 14 einen Längsschnitt entlang der Linie G-G in Fig. 16a durch eine erfindungsgemässe Anlage;
Fig. 15 eine Draufsicht von oben auf die Anlage aus Fig. 14;
die Figuren 16a und 16b Querschnitte durch die Anlage entlang der Linie H-H in Fig. 14; und
die Figuren 17 bis 19 Längsschnitte wie Fig. 14 durch verschiedene Varianten einzelner Vorrichtung der Anlage aus Fig. 14.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine erste erfindungsgemässe Vorrichtung zum Fragmentieren von schüttfähigem Material 1 mittels Hochspannungsentladungen, einmal in einer Draufsicht von oben (Fig. 1), einmal in einem Vertikalschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 (Fig. 2) und einmal in einem Teil-Vertikalschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1 (Fig. 3).
Wie zu erkennen ist, weist die Vorrichtung eine karussellartige Einrichtung 9, 10, 11 gebildet aus einer kreisringförmigen Bodenplatte 10, einer fest mit der Bodenplatte 10 verbundenen und von der Bodenplatte 10 senkrecht nach oben ragenden zylindrischen Aussenwand 9 und einer mit der Bodenplatte 10 nicht in Verbindung stehenden und senkrecht von der Bodenplatte 10 nach oben ragenden zylindrischen Innenwand 11 auf. Die Bodenplatte 10 ist eben und durchgehend geschlossen und ist mittels eines Rollenkranzes 24 auf einem kreisringförmigen Tragelement 25 einer feststehenden Tragstruktur gelagert, und wird im bestimmungsgemässen Betrieb mittels eines Antriebsmotors 26 in der Rotationsrichtung R um eine durch das Zentrum der Kreisringform der Bodenplatte 10 verlaufende vertikale Rotationsachse Z herum rotiert, wodurch das auf der Bodenplatte 10 aufliegende zu fragmentierende Material 1 einen kreisringförmigen bzw. kreisringsegmentförmigen Materialstrom 4 in der Rotationsrichtung R um die Rotationsachse Z herum bildet.
Die karussellartige Einrichtung 9, 10, 11 ist angeordnet in einem mit Wasser 5 (Prozessflüssigkeit) befüllten kreisrunden Becken 27, dessen Boden von dem kreisringförmigen Tragelement 25 durchdrungen wird. Die karussellartige Einrichtung 9, 10, 11 ist bis auf die oberen Begrenzungskanten der Aussenwand 9 und der Innenwand 11 vollständig in das Wasser 5 im Becken 27 eingetaucht. Im Bereich innerhalb des kreisringförmigen Tragelements 25 ist der Boden des Beckens 27 von einem kreisförmigen, sich nach unten erstreckenden Trichter 19 gebildet, dessen unteres Ende über einem Transportband 20 endet, welches schräg nach oben bis auf ein Niveau über dem Wasserspiegel des Beckens 27 fördert (hier aus Platzgründen nicht vollständig gezeigt) und in einem Gehäuse 30 angeordnet ist, das an das untere Trichterende angeschlossen ist und zusammen mit dem Becken 27 ein wasserdichtes Behältnis bildet. Das Becken 27 ist von einer ringförmigen Schutzwand 31 umgeben, durch welche das Gehäuse des Förderbands 30 und das Förderband 20 hindurchtreten.
Wie weiter zu erkennen ist, weist die Vorrichtung, angeordnet über der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11, eine Elektroden-Anordnung 2 mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Hochspannungselektroden 12 auf, welche sich etwa über einen Bereich von 270° der Kreisringform der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 erstreckt. Jede der Hochspannungselektroden 12 ragt dabei in der dargestellten Situation von oben bis knapp über die Oberfläche des in der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 geführten kreisringsegmentförmigen Materialstromes 4 herab, wobei sie in das Wasser 5 eintaucht, und weist einen eigenen, direkt über ihr angeordneten Hochspannungsgenerator 3 auf, mit welchem sie im Betrieb mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird. In den Figuren ist der Übersichtlichkeit halber jeweils nur eine der Hochspannungselektroden mit der Bezugsziffer 12 und nur einer der Hochspannungsgeneratoren mit der Bezugsziffer 3 versehen.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, welche eine der Hochspannungselektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 dieser Vorrichtung in der Seitenansicht zeigt, weist jede der Hochspannungselektroden 12 eine eigene auf Erdpotential liegende Gegenelektrode 13 auf. Die Hochspannungselektroden 12 und die diesen zugeordneten Gegenelektroden 13 stehen sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung mit einem Abstand gegenüber und sind dabei jeweils derartig angeordnet, dass in dem dargestellten bestimmungsgemässen Betrieb durch das Beaufschlagen der jeweiligen Hochspannungselektrode 12 mit Hochspannungspulsen Hochspannungsdurchschläge zwischen der Hochspannungselektrode 12 und der ihr zugeordneten Gegenelektrode 13 durch das Material 1 des Materialstromes 4 hindurch erzeugt werden. Die Hochspannungselektrode 12 zusammen mit der einzigen ihr zugeordneten Gegenelektrode 13 bildet so ein anspruchsgemässes Elektrodenpaar 12, 13
Die Figuren 6 und 7 zeigen Seitenansichten zweier Varianten der Hochspannungselektrode aus Fig. 5.
Fig. 6 zeigt eine Hochspannungselektrode 12, welche sich von der in Fig. 5 gezeigten im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass sie zwei identische, sich spiegelbildlich gegenüberliegende und an ihren freien Enden jeweils zur Hochspannungselektrode 12 hin geneigte Gegenelektroden 13 aufweist. Die Hochspannungselektrode 12 zusammen mit den beiden Gegenelektroden 13 bildet so eine anspruchsgemässe Elektrodengruppe 12, 13. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass diese Hochspannungselektrode 12 eine gerade Elektrodenspitze aufweist.
Fig. 7 zeigt eine Hochspannungselektrode 12, welche sich von der in Fig. 6 gezeigten im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass hier die in Fig. 6 gezeigten zwei sich spiegelbildlich gegenüberliegenden Gegenelektroden 13 unterhalb der Hochspannungselektrode 12 zu einer einzigen, U-förmigen Gegenelektrode 13 verbunden sind.
Je nach Prozess bzw. zu prozessierendem Material ist es auch vorgesehen, dass die Elektroden 12 und Gegenelektroden 13 in den Materialstrom eingetaucht sind.
Wie weiter zu erkennen ist, weist die Vorrichtung ein in einem geschlossenen Gehäuse 32 angeordnetes Zuführungsförderband 15 auf, mit welchem stromaufwärts von der Elektroden-Anordnung 2 zu fragmentierendes Material 1, im vorliegenden Fall Bruchstücke von Edelmetall-Erzgestein 1, auf die Bodenplatte 10 der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 aufgegeben wird.
Die Höhe der als kreisringsegmentförmiger Materialstrom 4 unter der Elektroden-Anordnung 2 hindurchgeführten Materialschüttung 1 wird vor dem Einlauf in den zwischen der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 und der Elektroden-Anordnung 2 gebildeten Bereich (Prozesszone) durch ein Durchlassbegrenzungsblech 33 festgelegt.
Stromabwärts von der Elektroden-Anordnung 2 befindet sich ein feststehendes erstes Leitblech 17, welches sich von der Aussenwand 9 der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 durch eine erste Unterbrechung 23 in deren Innenwand 11 in einen Bereich 7 im Zentrum der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 erstreckt und im dargestellt bestimmungsgemässen Betrieb den aus der Prozesszone austretenden Materialstrom 4 im Wesentlichen vollständig über die erste Unterbrechung 23 in der Innenwand 11 in den zentralen Bereich 7 führt.
Der Boden des zentralen Bereichs 7 ist als ebener Siebboden 8 ausgebildet, mit einer Sieböffnungsgrösse die derart bemessen ist, dass auf Zielgrösse fragmentiertes Material 1a durch die Sieböffnungen hindurchtritt und in den darunter angeordneten Trichter 19 fällt, während Material 1b, welches grösser ist als die Zielgrösse, auf dem Siebboden 8 liegen bleibt. Das fertig prozessierte bzw. auf Zielgrösse zerkleinerte Material la wird von dem Trichter 19 auf das Förderband 20 geleitet, mit welchem es aus der Vorrichtung heraus transportiert wird.
Das nicht-fertig prozessierte bzw. noch nicht auf Zielgrösse zerkleinerte Material 1b wird durch das nachrückende Material 1 über den Siebboden 8 geschoben und von einem an das erste Leitblech 17 anschliessenden feststehenden zweiten Leitblech 21 über eine zweite Unterbrechung 28 in der Innenwand 11 aus dem zentralen Bereich 7 zurück in den kreisringsegmentförmigen Materialstrom 4 geführt, mit welchem es erneut an einem Teil der Hochspannungselektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 vorbeigeführt wird und dabei mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt wird.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, welche einen Vertikalschnitt durch einen Teil der ersten Vorrichtung im Bereich der Prozesszone entlang der Linie B-B in Fig. 1 zeigt, weist die Bodenplatte 10 der karussellartigen Einrichtung 9, 10, 11 eine mit einer verschleisshemmenden Schicht 29 aus Gummi belegte Oberseite auf, auf welcher das zu prozessierende Material 1 aufliegt.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung in einer anderen Betriebsart. Wie zu ersehen ist, ist hier das zweite Leitblech 21 in einer Position angeordnet, in welcher es die zweite Unterbrechung 28 in der Innenwand 11 von der Seite des zentralen Bereichs 7 aus verschliesst und einen Abführungsschacht 34 freigibt, in welchen das nicht-fertig prozessierte bzw. noch nicht auf Zielgrösse zerkleinerte Material 1b, welches durch das nachrückende Material 1 über den Siebboden 8 geschoben wird, hineinfällt und sodann mit (nicht dargestellten) Einrichtungen von der Vorrichtung weggeführt wird.
Die Figuren 8 bis 10 zeigen eine zweite erfindungsgemässe Vorrichtung zum Fragmentieren von schüttfähigem Material 1 mittels Hochspannungsentladungen, einmal in einem Längsschnitt entlang der Linie D-D in Fig. 10 (Fig. 8), einmal in einer Draufsicht von oben (Fig. 9) und einmal in einem Querschnitt entlang der Linie C-C in Fig. 8 (Fig. 10).
Wie zu erkennen ist, weist die Vorrichtung eine Elektroden-Anordnung 2 mit einer Matrix von Hochspannungselektroden 12 auf, welche in Materialdurchlaufrichtung S gesehen in vier hintereinander angeordneten Reihen mit je vier Elektroden 12 angeordnet sind (in den Figuren ist der Übersichtlichkeit halber jeweils nur eine der Elektroden mit der Bezugsziffer 12 versehen).
Die Elektroden 12 werden im dargestellten bestimmungsgemässen Betrieb mit jeweils einem direkt über ihnen angeordneten Hochspannungsgenerator 3 mit Hochspannungspulsen beaufschlagt.
Unter der Elektroden-Anordnung 2 befindet sich, angeordnet in einem mit Wasser 5 (Prozessflüssigkeit) gefluteten Becken 16, ein Förderband 6, mittels welchem ein Materialstrom aus einem zu fragmentierenden schüttfähigen Material 1, im vorliegenden Fall Bruchstücke von Erzgestein, von der Aufgabeseite A der Vorrichtung her in Materialdurchlaufrichtung S an den Elektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 vorbeigeführt wird, während Hochspannungsdurchschläge durch das Material 1 infolge einer Beaufschlagung der Elektroden-Anordnung 2 mit Hochspannungspulsen erzeugt werden. Dabei ist das Material 1 des Materialstroms in das im Becken 16 befindliche Wasser 5 eingetaucht, ebenso wie die darüber angeordneten Elektroden 12.
Die Höhe des Materialstromes wird vor dem Einlauf in den Bereich zwischen dem Förderband 6 und der Elektroden-Anordnung 2 (Prozesszone) durch ein Durchlassbegrenzungsblech 18 eingestellt.
Wie aus Fig. 10 zu erkennen ist, erstreckt sich das Förderband 6 in Durchlaufrichtung S gesehen über die gesamte Breite des Beckens 16, so dass der bewegte Materialstrom die gesamte Breite des Beckens 16 erfasst.
Wie insbesondere aus den Figuren 8 und 10 zu ersehen ist, wird der mittlere Bereich des Materialstromes beim Durchlaufen der Prozesszone mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt, was zu einer zunehmenden Fragmentierung des Materials 1 in diesem Bereich führt, während die Randbereiche des Materialstromes praktisch unberührt von Hochspannungsdurchschlägen bleiben, so dass das dort geführte Material 1 seine ursprüngliche Stückigkeit behält.
Stromabwärts von der Elektroden-Anordnung 2 wird der aus der Prozesszone austretende Materialstrom vom Förderband 6 in drei von Separationswänden 22 getrennte und sich nebeneinander über die gesamte Breite des Förderbands 6 erstreckende Sammeltrichter 14, 14a, 14b am Ende des Beckens 16 abgegeben. Dabei sind die Separationswände 22 derartig angeordnet, dass das fragmentierte Material 1 aus dem mittleren Bereich des Materialstromes in den mittleren Sammeltrichter 14 abgegeben wird, während das unfragmentierte Material 1 aus den Randbereichen des Materialstromes in die äusseren Sammeltrichter 14a, 14b abgegeben wird.
Das fragmentierte Material 1, welches in den mittleren Sammeltrichter 14 abgegeben wird, wird mittels einer (nicht gezeigten) Fördereinrichtung aus dem Becken 16 herausgefördert und einer weiteren Verwendung zugeführt. Das nicht-fragmentierte Material 1, welches in die äusseren Sammeltrichter 14a, 14b abgegeben wird, wird mittels (nicht gezeigter) Fördereinrichtungen aus dem Becken 16 herausgefördert und auf der Aufgabeseite A der Vorrichtung wieder in den Materialstrom zugeführt.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, welche eine der Elektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 der Vorrichtung in der Seitenansicht zeigt, weist jede der Hochspannungselektroden 12 zwei identische, sich spiegelbildlich gegenüberliegende, an ihren freien Enden jeweils zur Hochspannungselektrode 12 hin geneigte Gegenelektroden 13 auf, welche auf Erdpotential liegen und an der Tragstruktur der Hochspannungselektrode 12 befestigt sind. Die Hochspannungselektrode 12 zusammen mit den beiden Gegenelektroden 13 bildet eine anspruchsgemässe Elektrodengruppe 12, 13. Dabei stehen sich die Hochspannungselektroden 12 und die diesen jeweils zugeordneten zwei Gegenelektroden 13 jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung mit einem Abstand gegenüber und tauchen in den Materialstrom ein.
Die Figuren 11 bis 13 zeigen eine dritte erfindungsgemässe Vorrichtung zum Fragmentieren von schüttfähigem Material 1 mittels Hochspannungsentladungen, einmal in einem Längsschnitt entlang der Linie E-E in Fig. 13 (Fig. 11), einmal in einer Draufsicht von oben (Fig. 12) und einmal in einem Querschnitt entlang der Linie F-F in Fig. 11 (Fig. 13).
Wie zu erkennen ist, weist die Vorrichtung eine Elektroden-Anordnung 2 mit drei Hochspannungselektroden 12 auf, welche in Materialdurchlaufrichtung S gesehen hintereinander angeordnet sind.
Auch hier sind die Hochspannungselektroden 12 und die zugeordneten Gegenelektroden 13 wie in Fig. 6 gezeigt ausgebildet, stehen sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung mit einem Abstand gegenüber und tauchen in den Materialstrom ein.
Wie weiter aus Fig. 12 zu erkennen ist, in welcher die Positionen der jeweiligen Hochspannungselektroden 12 und Gegenelektroden 13 gestrichelt dargestellt sind, weisen diese Elektrodengruppen 12, 13 in Materialdurchlaufrichtung S gesehen jeweils einen seitlichen Versatz zueinander auf.
Die Hochspannungselektroden 12 werden im dargestellten bestimmungsgemässen Betrieb mit jeweils einem direkt über ihnen angeordneten Hochspannungsgenerator 3 mit Hochspannungspulsen beaufschlagt.
Unter der Elektroden-Anordnung 2 befindet sich, angeordnet in einem mit Wasser 5 (Prozessflüssigkeit) gefluteten Becken 16, ein in Materialdurchlaufrichtung S mit einem Winkel von 10 Grad ansteigendes gerades Förderband 6 aus einem biegsamen, elektrisch nicht leitenden Bandmaterial (gewebeverstärktes Gummi), mittels welchem ein Materialstrom aus dem zu fragmentierenden schüttfähigen Material 1, im vorliegenden Fall Schlackenstücke aus der Müllverbrennung mit einer maximalen Stückgrösse von 80 mm, von der Aufgabeseite A der Vorrichtung her in Materialdurchlaufrichtung S an den Elektroden 12, 13 der Elektroden-Anordnung 2 vorbeigeführt wird, während Hochspannungsdurchschläge durch das Material 1 infolge einer Beaufschlagung der Hochspannungselektroden 12 der Elektroden-Anordnung 2 mit Hochspannungspulsen erzeugt werden. Dabei ist das Material 1 des Materialstroms im Bereich der Elektroden-Anordnung 2 in das im Becken 16 befindliche Wasser 5 eingetaucht, ebenso wie die darüber angeordneten Elektroden 12, 13, welche zudem auch in den Materialstrom eintauchen.
Gleichzeitig wird über eine am Boden des Beckens 16 angeordnete Abführungsleitung 35 Prozesswasser aus dem Becken 16 abgeführt und einer (nicht dargestellten) Wasseraufbereitungsanlage zugeführt, von welcher aufbereitetes Prozesswasser über Zuführungsleitungen 36 zurück in das Becken 16 gefördert wird, welche das Wasser jeweils im Bereich der Elektroden 12, 13 in den Materialstrom eindüsen.
Wie aus den Figuren 12 und 13 zu erkennen ist, sind die Randbereiche des Förderbands 6 in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung 2 vorbeiführt, nach oben gewölbt, so dass das Förderband 6 in diesem Bereich im Querschnitt gesehen rinnenförmig bzw. V-förmig ausgebildet ist, derart, dass das schüttfähige Material 1 des Materialstromes von den Seitenbereichen in die Mitte geführt wird.
Hierdurch wird der Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt, was zu einer Fragmentierung des gesamten Materialstroms führt.
Der Neigungswinkel der Randbereiche des Förderbands ist einstellbar, um die Vorrichtung optimal an das zu prozessierende Material bzw. dessen Stückgrösse anpassen zu können. Im Bereich seiner Enden ist das Förderband 6 eben.
Stromabwärts von der Elektroden-Anordnung 2 wird der aus der Prozesszone austretende Materialstrom vom Förderband 6 nach oben aus dem Becken 16 herausgeführt und anschliessend einem weiteren (nicht dargestellten) Verwertungs- bzw. Verarbeitungsschritt zugeführt.
Die Figuren 14, 15, 16a und 16b zeigen eine erfindungsgemässe Anlage zum Fragmentieren von schüttfähigem Material 1 mittels Hochspannungsentladungen, einmal in einem Längsschnitt entlang der Linie G-G in Fig. 16a (Fig. 14), einmal in einer Draufsicht von oben (Fig. 15) und zweimal in einem Querschnitt entlang der Linie H-H in Fig. 14 (Figuren 16a und 16b).
Wie zu erkennen ist, besteht diese Anlage aus drei hintereinander geschalteten Vorrichtungen gemäss den Figuren 11 bis 13 (drei Stufen), mit dem Unterschied, dass jede der Vorrichtungen an Stelle der drei in Materialdurchlaufrichtung S hintereinander angeordneten und versetzt zueinander angeordneten Elektrodengruppen 13, 12, 13 mit jeweils eigenem Hochspannungsgenerator 3 jeweils nur eine mittig positionierte Elektrodengruppe 13, 12, 13 mit jeweils zugeordnetem Hochspannungsgenerator 3 aufweist. Zudem ist der Anstiegswinkel des Förderbands 6 mit 15 Grad hier deutlich steiler als bei der zuvor beschriebenen dritten erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss den Figuren 11 bis 13. Alle übrigen Details sind identisch ausgeführt und werden deshalb hier nicht erneut erläutert.
Die Figuren 16a und 16b zeigen Querschnitte durch die Anlage entlang der Linie H-H in Fig. 14 (jedoch ohne Becken und Hochspannungsgenerator) bei unterschiedlichen Einstellungen der Neigungswinkeln α der Randbereiche des gezeigten Förderbands 6, nämlich einmal bei Neigungswinkeln α von 23 Grad (Fig. 16a) und einmal bei Neigungswinkeln α von 33 Grad (Fig. 16b).
Die Figuren 17 bis 19 zeigen Längsschnitte wie Fig. 14 durch verschiedene Varianten einer der Vorrichtungen der Anlage gemäss den Figuren 14, 15, 16a und 16b.
Die erste Vorrichtungsvariante gemäss Fig. 17 unterscheidet sich von der in Fig. 14 gezeigten Vorrichtung dadurch, dass das zu prozessierende Material dem Aufgabeende A der Vorrichtung über eine ausserhalb des Beckens 16 angeordnete schräge Siebfläche 37 zugeführt wird, mittels welcher Feinmaterial mit einer bestimmten Stückgrösse, z.B. je nach Anordnungsort der Vorrichtung innerhalb der Anlage von kleiner 2 mm, kleiner 5 mm oder kleiner 8 mm, noch vor dem Eintritt in diese Vorrichtung abgesiebt wird.
Die zweite Vorrichtungsvariante gemäss Fig. 18 unterscheidet sich von der in Fig. 14 gezeigten Vorrichtung dadurch, dass das zu prozessierende Material am Aufgabeende A der Vorrichtung über eine innerhalb des Beckens 16 angeordnete schräge Siebfläche 38 auf das Förderband 6 der Vorrichtung aufgegeben wird, mittels welcher Feinmaterial mit einer bestimmten Stückgrösse, z.B. je nach Anordnungsort der Vorrichtung innerhalb der Anlage von kleiner 2 mm, kleiner 5 mm oder kleiner 8 mm, innerhalb des Beckens 16 dieser Vorrichtung aber vor dem Eintritt in die Prozesszone abgesiebt wird.
Die dritte Vorrichtungsvariante gemäss Fig. 19 besteht aus einer Vorrichtung gemäss Fig. 18, an deren Abgabeende das prozessierte Material auf eine schräge Siebfläche 41 abgegeben wird, durch welche das auf eine gewünschte Stückgrösse fragmentierte Material hindurch auf ein darunter angeordnetes weiterführendes Förderband 39 fällt. Das nicht ausreichend fragmentierte Material wandert über die Siebfläche 38 und fällt an deren Ende auf ein Förderband 40, mit welchem es zurück zum Aufgabeende der Vorrichtung gefördert und dort wieder dem zu prozessierenden Materialstrom 1 zu geführt wird.
Die Vorrichtungen gemäss den Figuren 17 bis 19 bilden einzeln jeweils auch eine erfindungsgemässe Vorrichtung.
Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Verfahren zur Fragmentierung und/oder Schwächung von schüttfähigem Material (1) mittels Hochspannungsentladungen, umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen einer Elektroden-Anordnung (2), welche einem oder mehreren Hochspannungsgeneratoren (3) zugeordnet ist, mittels welchem oder welchen diese mit Hochspannungspulsen beaufschlagbar ist;

b) Vorbeiführen eines Materialstromes aus schüttfähigem Material (1) mittels einer den Materialstrom tragenden Fördereinrichtung (6; 9, 10, 11) an der Elektroden-Anordnung (2), wobei der Materialstrom eingetaucht in einer Prozessflüssigkeit (5) ist; und

c) Erzeugen von Hochspannungsdurchschlägen durch den Materialstrom während dem Vorbeiführen desselben an der Elektroden-Anordnung (2) durch Beaufschlagung der Elektroden-Anordnung (2) mit Hochspannungspulsen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (12, 13) der Elektroden-Anordnung (2) von oben in die Prozessflüssigkeit (5) eingetaucht sind und diejenigen Elektroden (12, 13), zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung (S) mit einem Elektrodenabstand gegenüberstehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Elektroden (12, 13) der Elektroden-Anordnung (2) in Kontakt mit dem Materialstrom sind.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Elektroden (12, 13) der Elektroden-Anordnung (2) in den Materialstrom eingetaucht sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsdurchschläge derartig erzeugt werden, dass der Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material (1) des Materialstromes oder ein Teil davon stromabwärts von der Elektroden-Anordnung (2) in Grobmaterial mit einer Stückgrösse grösser einer gewünschten Zielgrösse und in Feinmaterial mit einer Stückgrösse kleiner oder gleich der gewünschten Zielgrösse aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Grobmaterial stromaufwärts von der Elektroden-Anordnung (2) wieder in den Materialstrom zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Grobmaterial einem weiteren Fragmentierungs- oder Schwächungsverfahren unterzogen wird, insbesondere gemäss einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialstrom aus Materialstücken (1) gebildet ist oder Materialstücke (1) umfasst, welche eine bestimmte maximale Stückgrösse nicht überschreiten, insbesondere eine maximale Stückgrösse im Bereich zwischen 40 mm und 80 mm nicht überschreiten, und wobei der Abstand der Elektroden (12, 13) zur Unterseite des Materialstroms grösser ist als diese maximale Stückgrösse.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fördereinrichtung (6; 9, 10, 11) zumindest in dem Bereich, in welchem sie den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeiführt, im Querschnitt gesehen rinnenförmig, insbesondere V-förmig ausgebildet ist, insbesondere derart, dass das schüttfähige Material (1) von den Seitenbereichen in die Mitte geführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialstrom mittels eines biegsamen, elektrisch nicht leitenden Förderbands (6) an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeigeführt wird, wobei dessen Randbereiche in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektrodenanordnung (2) vorbeiführt, nach oben gewölbt sind, und insbesondere, wobei das Förderband (6) im Bereich seiner Enden eben ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Materialstrom stromabwärts von dem Bereich, in welchem er mit der Fördereinrichtung bzw. dem Förderband (6) an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeigeführt wird, mit der Fördereinrichtung bzw. mit dem Förderband (6) aufwärts gefördert wird, insbesondere derart, dass er mit der Fördereinrichtung bzw. mit dem Förderband (6) aus der Prozessflüssigkeit (5) herausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei der mit dem Förderband (6) aufwärts geförderte Materialstrom vom Abgabeende des Förderbands (6), insbesondere über eine Vorrichtung (37, 38, 41) zum Absieben von auf eine bestimmte Zielgrösse zerkleinerten Materialstücken, auf ein darunter liegendes Aufgabeende eines weiteren Förderbandes (6) aufgegeben wird, mit welchem er einem weiteren Fragmentierungs- und/oder Schwächungsverfahren zugeführt wird, insbesondere gemäss einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Elektroden-Anordnung (2) mehrere Elektrodenpaare (12, 13) oder Elektrodengruppen (13, 12, 13) umfasst, wobei jedem Elektrodenpaar bzw. jeder Elektrodengruppe ein eigener Hochspannungsgenerator (3) zugeordnet ist, mit welchem ausschliesslich dieses Paar bzw. diese Gruppe, insbesondere unabhängig von den anderen Elektrodenpaaren oder Elektrodengruppen, mit Hochspannungspulsen beaufschlagt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend:
a) eine Elektroden-Anordnung (2), welche einem oder mehreren Hochspannungsgeneratoren (3) zugeordnet ist, mittels welchem oder welchen diese mit Hochspannungspulsen beaufschlagbar ist;

b) eine Fördereinrichtung (6; 9, 10, 11), insbesondere in Form eines Förderbands (6) oder einer Förderkette, zumindest zum Teil angeordnet in einem mit einer Prozessflüssigkeit (5) befüllten oder befüllbaren Becken (16; 27), mit welcher im bestimmungsgemässen Betrieb ein Materialstrom aus einem schüttfähigen zu fragmentierenden und/oder zu schwächenden Material (1) eingetaucht in eine Prozessflüssigkeit (5) an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeigeführt werden kann während Hochspannungsdurchschläge durch den Materialstrom durch Beaufschlagung der Elektroden-Anordnung (2) mit Hochspannungspulsen erzeugt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb die Elektroden (12, 13) der Elektroden-Anordnung (2) von oben in die Prozessflüssigkeit (5) eingetaucht sind und diejenigen Elektroden (12, 13), zwischen denen die Hochspannungsdurchschläge erzeugt werden, sich jeweils quer zur Materialvorbeiführungsrichtung (S) mit einem Elektrodenabstand gegenüberstehen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb die Elektroden (12, 13) der Elektroden-Anordnung (2) in Kontakt mit dem Materialstrom sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb die Elektroden (12, 13) der Elektroden-Anordnung (2) in den Materialstrom eingetaucht sind, insbesondere mit einem Abstand zur Unterseite des Materialstromes von mehr als 40 mm, insbesondere von mehr als 80 mm.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Vorrichtung derartig ausgebildet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb der Materialstrom im Wesentlichen über seine gesamte Breite mit Hochspannungsdurchschlägen beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Vorrichtung stromabwärts von der Elektroden-Anordnung (2) Einrichtungen (37, 38, 41) aufweist, mit denen das Material (1) des Materialstromes oder ein Teil davon aufgeteilt werden kann in Grobmaterial mit einer Stückgrösse grösser einer gewünschten Zielgrösse und in Feinmaterial mit einer Stückgrösse kleiner oder gleich der gewünschten Zielgrösse.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Elektroden-Anordnung (2) mehrere Elektrodenpaare (12, 13) oder Elektrodengruppen (13, 12, 13) umfasst, und wobei jedem Elektrodenpaar bzw. jeder Elektrodengruppe ein eigener Hochspannungsgenerator (3) zugeordnet ist, mit welchem ausschliesslich dieses Paar bzw. diese Gruppe im bestimmungsgemässen Betrieb mit Hochspannungspulsen beaufschlagt werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Fördereinrichtung (6; 9, 10, 11) zumindest in dem Bereich, in welchem sie den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeiführt, im Querschnitt gesehen rinnenförmig, insbesondere V-förmig ausgebildet ist, insbesondere derart, dass das schüttfähige Material (1) von den Seitenbereichen in die Mitte geführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Fördereinrichtung (6) ein biegsames, elektrisch nicht leitendes Förderband (6) umfasst, mit welchem der Materialstrom im bestimmungsgemässen Betrieb an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeigeführt wird, wobei dessen Randbereiche in dem Bereich, in welchem es den Materialstrom an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeiführt, nach oben gewölbt sind, und insbesondere, wobei das Förderband (6) im Bereich seiner Enden eben ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei die Fördereinrichtung ein Förderband (6) umfasst, welches derartig ausgestaltet ist, dass im bestimmungsgemässen Betrieb der Vorrichtung der Materialstrom stromabwärts von dem Bereich, in welchem er mit dem Förderband (6) an der Elektroden-Anordnung (2) vorbeigeführt wird, mit dem Förderband (6) aufwärts gefördert wird, insbesondere derart, dass er mit dem Förderband (6) aus der Prozessflüssigkeit (5) herausgeführt wird.
Anlage umfassend mehrere in Materialförderrichtung (S) hintereinander angeordnete Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei im bestimmungsgemässen Betrieb der Anlage der mit dem Förderband (6) einer ersten der Vorrichtungen aufwärts geförderte Materialstrom vom Abgabeende dieses Förderbands (6), insbesondere über eine Einrichtung (37, 38) zum Absieben von auf eine bestimmte Zielgrösse zerkleinerten Materialstücken, auf das darunter liegende Aufgabeende eines Förderbandes (6) eine zweiten, in Materialförderrichtung (S) auf die erste Vorrichtung folgenden Vorrichtung aufgegeben wird, mit welchem er an der Elektrodenanordnung (2) dieser zweiten Vorrichtung vorbeigeführt und dabei weiter fragmentiert und/oder geschwächt wird.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22 oder der Anlage nach Anspruch 23 für die Fragmentierung und/oder Schwächung von Materialstücken (1), welche einen Verbund aus nicht-metallischen und metallischen Materialien bilden, insbesondere von Schlackenstücken (1) aus der Müllverbrennung.