ES2971793T3 - Procedimiento y dispositivo para triturar y descomponer un elemento - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para descomponer y triturar un producto mediante el efecto electrohidráulico, en el que en un recipiente (4) lleno de un líquido se produce una descarga con una energía de pulso o energía de descarga inferior a 100 J, preferentemente entre Se generan entre 1 J y 50 J, de manera especialmente preferente entre J y 20 J, sustancialmente en el líquido mediante una fuente de corriente pulsada (SQ) dentro de una vía de chispas submarina entre al menos un primer electrodo (9), en particular un electrodo de masa, y un segundo electrodo (10), en particular un electrodo de alta tensión, estando el producto a triturar en el explosor del recipiente continuo o discontinuo (4). La invención también se refiere a un dispositivo (2) para descomponer y triturar un producto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para triturar y descomponer un elemento

La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para descomponer y triturar un elemento por medio del efecto electrohidráulico, en el que en un recipiente lleno de un líquido por medio de una fuente de corriente de impulsos dentro de un espacio de chispa bajo el agua se genera una descarga de choque esencialmente en el líquido.

Por el documento EP 2771 120 B1 se conoce un procedimiento y un dispositivo para la descomposición selectiva de material de un producto reciclado en materiales reutilizables por medio del efecto electrohidráulico, en el que entre un electrodo en el lado del fondo del recipiente y una serie de electrodos dispuestos en el lado de la tapa del recipiente se genera una descarga de choque con una energía de descarga entre 200 J y 1500 J por electrodo esencialmente en el líquido. A este respecto, la intensidad de campo media es menor de 5 kV/mm y la tasa de repetición de los impulsos de alta tensión es menor de 10 Hz. Concretamente se describen las aplicaciones del procedimiento y del dispositivo a chatarra eléctrica, láminas metálicas revestidas, placas de circuito impreso y acumuladores.

Por el documento DE 102009034314 B4 se conoce un procedimiento para la descomposición selectiva de material de una pila de combustible mediante el efecto electrohidráulico, en el que en una primera etapa, por medio de un sistema de electrodos, de manera controlada, se generan ondas de choque con una energía de impulso de entre 0,1 y 10 J que golpean lateralmente las superficies de unión de las placas bipolares de la pila de combustible con la consecuencia de que se destruye la integridad de la unión y, por consiguiente, se separan los componentes principales de la pila de combustible en forma de placas bipolares. En una etapa adicional se produce una limpieza de superficie de las placas bipolares individuales. Este procedimiento de descomposición y limpieza está dirigido especialmente a la descomposición selectiva de material de pilas de combustible y tiene una configuración en dos fases.

Por el documento US 2012/0132732 A1 se conoce un procedimiento en dos fases o un dispositivo para recuperar materiales y/o productos mediante descargas eléctricas, en el que, en una primera etapa, mediante descargas eléctricas de 600-50000 J se producen ondas de choque mecánicas, que provocan un daño preliminar en el material. Entonces, en una segunda etapa, se produce una fragmentación selectiva del material mediante un efecto electromagnético producido mediante descargas eléctricas con hasta 1000 J. Ejemplos de aplicación del procedimiento/del dispositivo son, por ejemplo, minerales, menas, chatarra electrónica, materiales compuestos, fibras de carbono, módulos fotovoltaicos y pantallas. Este procedimiento para recuperar materiales y/o productos está dirigido especialmente a un proceso en dos fases, compuesto por una primera etapa de tratamiento para un daño preliminar con una energía de impulso muy alta de hasta 50 kJ y una segunda etapa posterior con una energía de descarga de hasta 1000 J empleando un efecto electromagnético.

Por el documento DE 19727534 C2 se conoce un procedimiento y un dispositivo para limpiar sólidos minerales, en particular grava y arena, en el que las impurezas se eliminan del sólido mediante ondas de presión, que se obtienen mediante impulsos de alta potencia a consecuencia de descargas de chispas en una disposición de electrodos en un rango de energía de hasta 10.000 J.

Este procedimiento está diseñado especialmente para la limpieza de sólidos minerales, en particular para la eliminación de partículas de suciedad superficiales de grava y arena, para un rango de energía comparativamente grande de hasta 10 kJ. Así, el procedimiento es adecuado, sobre todo, para una eliminación de impurezas en sólidos selectiva de la superficie, evitándose la trituración de los sólidos.

Por el documento DE 195 34 232 A1 se conoce un procedimiento para triturar y romper cuerpos sólidos conglomerados a partir de componentes no metálicos o parcialmente metálicos y para descomponer cuerpos sólidos no metálicos homogéneos mediante una descarga lo más rápida posible de un acumulador de energía eléctrica y así la formación de ondas de choque directamente en el cuerpo sólido, que también puede utilizarse para separar compuestos de metal y plástico o compuestos de plástico y cerámica o un compuesto de metal, cerámica y plástico. Este procedimiento, mediante el dimensionamiento de un circuito de descarga LC, pretende garantizar que el aumento de tensión hasta la tensión de ruptura sea lo suficientemente rápido y que las rupturas eléctricas se generen esencialmente en el cuerpo sólido que va a descomponerse. Para implementar aumentos de tensión correspondientemente altos, son necesarias tensiones de trabajo comparativamente altas y, en consecuencia, generadores comparativamente complejos y caros (por ejemplo, generadores de Marx).

Además, por el documento WO 99/03588 A1 se conoce un dispositivo de desintegración, que presenta dos electrodos a modo de pared, que en varios puntos de contacto entran en contacto con el elemento que va a triturarse. De este modo puede producirse una descarga a través del elemento, de modo que el elemento se divida en las zonas limítrofes entre dos componentes.

En el documento WO 2009/026647 A1 se da a conocer un procedimiento y un dispositivo para triturar un material sólido. En este sentido, entre un par de electrodos, se genera una onda de choque en el líquido de proceso, enfocándose la onda de choque en una zona de trituración mediante un elemento de enfoque.

En el documento DE 602 19 349 T2 se describe un dispositivo para la trituración de grafito de reactor. El grafito introducido en un líquido se expone a impulsos de alta tensión mediante un par de electrodos.

La invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento particularmente adecuado para triturar y descomponer diferentes elementos, sobre todo materiales quebradizos, mediante una energía de impulso reducida y, por tanto, de una manera particularmente protectora y económica. Además, se proporcionará un dispositivo particularmente adecuado para descomponer y triturar el elemento.

Con respecto al procedimiento, este objetivo se alcanza según la invención mediante las características de la reivindicación 1. Con respecto al dispositivo, este objetivo se alcanza según la invención mediante las características de la reivindicación 7. Los perfeccionamientos y las variantes ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes que se refieren a las mismas.

En el procedimiento para descomponer y triturar un elemento por medio del efecto electrohidráulico, en un recipiente lleno de un líquido por medio de una fuente de corriente de impulsos dentro de un espacio de chispa bajo el agua, entre un primer electrodo denominado también contraelectrodo y al menos un segundo electrodo, se genera una descarga de choque con una energía de impulso o de descarga menor de 100 J, concretamente entre 1 J y 20 J, esencialmente en el líquido. A continuación, la energía de impulso de descarga también se denominará brevemente energía de impulso. A este respecto, el elemento que va a triturarse se sitúa en el recipiente en el espacio de chispa bajo el agua. A este respecto, de manera particularmente preferida, el primer electrodo forma un electrodo de tierra y el o cada segundo electrodo forma en cada caso un electrodo de alta tensión.

De manera conveniente la alimentación del material a la cámara de proceso formada por medio del recipiente se produce a través de una abertura del recipiente colocada lateralmente, en particular mediante una boquilla. La alimentación se produce por ejemplo de manera continua o discontinua. La descarga del material descompuesto o triturado, es decir, del elemento triturado o descompuesto, desde el recipiente se produce por medio de una unidad de transporte.

De manera conveniente se utiliza agua del grifo o agua destilada como líquido, en el que se generan las descargas de choque.

La invención se basa en la consideración de que el comportamiento de fractura de un material o de un compuesto de material depende principalmente de las propiedades mecánicas de los materiales implicados y de la energía de las rupturas eléctricas, es decir, de la energía de impulso o de descarga, y, así, de la intensidad de la onda de choque formada. A este respecto, en particular en el caso de los materiales quebradizos, después de superar una barrera de reacción específica del material, que en particular depende de una resistencia del material o del compuesto de material, el comportamiento de fractura no es lineal, es decir, en este caso, con una mayor energía de impulso no se ha implementado o se implementa una trituración correspondientemente más eficaz de los materiales o una descomposición de los compuestos de materiales.

Ventajosamente los materiales compuestos de componentes quebradizos y dúctiles pueden procesarse de manera más eficiente con energías de impulso o de descarga menores de 100 J en comparación con el procedimiento conocido por el documento EP 2771 120 B1 con energías de impulso o de descarga comparativamente altas (200 J -1500 J). El motivo principal es una mayor velocidad de aumento de presión de una onda de choque a consecuencia del menor periodo del impulso de alta tensión de manera correspondiente a las energías de impulso o de descarga comparativamente pequeñas de menos de 100 J. El tiempo de aumento de presión es proporcional a la raíz cuadrada de la capacitancia de los condensadores de sobretensión utilizados para generar el impulso de alta tensión. A este respecto, la capacitancia de los condensadores de sobretensión es directamente proporcional a la energía de impulso. Así, para energías más pequeñas son necesarias capacitancias C correspondientemente más pequeñas, lo que a su vez lleva a periodos característicos más cortos y, con ello, a tiempos de aumento de presión más cortos. Con la trituración o descomposición de los compuestos de materiales con diferentes propiedades mecánicas, mediante la adaptación de la energía de impulso y, de este modo, mediante la adaptación de la velocidad de aumento de presión, puede alcanzarse una solicitación selectiva, es decir, una descomposición o trituración selectiva, de los componentes de baja resistencia o quebradizos. Por el contrario, los componentes con una mayor resistencia o comparativamente más dúctiles sólo sufren una solicitación reducida. Así, este tipo de componentes permanecen en particular en su forma inicial o en su tamaño inicial. Esto supone un avance cualitativo en la separación de materiales compuestos con componentes quebradizos.

Además de la selectividad de la descomposición, con la aplicación del procedimiento con energías de impulso menores de 100 J se obtienen ventajas adicionales. Así, es posible una mayor eficiencia de trituración o energética en la producción de granos objetivo finos de menos de 10 μm y un diseño comparativamente sencillo del aparato por la menor carga mecánica de los componentes del sistema como resultado de la energía de impulso menor de 100 J.

Además, como se utilizan energías de impulso menores de 100 J para la generación de las descargas de choque pueden utilizarse condensadores o baterías de condensadores de diseño comparativamente sencillo y correspondientemente de bajo coste. Ventajosamente, de este modo, también se reducen los costes de inversión. Además, el procedimiento según la invención, por la baja carga de corriente (densidad de corriente) y la baja carga mecánica de los electrodos, es particularmente adecuado para la trituración o para la descomposición de materiales con elevados requisitos de calidad, en particular una pureza del elemento descompuesto o triturado. Esto se basa en el hecho de que el comportamiento de desgaste de los electrodos depende de manera no lineal de la carga de corriente y de la carga mecánica.

Según una configuración conveniente del procedimiento, el periodo de cada impulso de alta tensión se establecido o se ha establecido en entre 0,1 μs y 6 μs, preferiblemente entre 0,5 μs y 3 μs. De manera conveniente, con un periodo de este tipo, se forman canales de descarga de las descargas de choque esencialmente en el líquido.

Según una configuración ventajosa del procedimiento, el tratamiento del elemento se establece o puede establecerse con una tasa de trabajo o repetición (frecuencia de repetición), es decir, con un número de descargas de choque por segundo, de entre 20 y 100 descargas de choque por segundo para el o para cada segundo electrodo, configurado en particular como electrodo de alta tensión. De manera conveniente, el número de descargas de choque es de entre 30 y 50 por segundo.

Además, adicional o alternativamente se utiliza una tensión de trabajo, es decir, la tensión aplicada a los electrodos para la generación de las descargas de choque, que es menor de o igual a 100 kV, preferiblemente de entre 30 kV y 50 kV. Este intervalo de tensión es adecuado para formar los canales de descarga esencialmente en el líquido. En particular, por el uso de una tensión de trabajo comparativamente baja como ésta no son necesarios generadores complejos y caros (por ejemplo, generadores de Marx) para multiplicar la tensión, como por ejemplo en el procedimiento del documento De 19534232 A1 mencionado al principio.

A este respecto, según una configuración adecuada, la distancia entre el o los segundos electrodos, configurados en particular como electrodos de alta tensión, y el o los primeros electrodos, configurados en particular como electrodos de tierra, se establece en entre 5 mm y 100 mm, preferiblemente entre 10 mm y 40 mm. En particular, junto con la tensión de trabajo menor de 100 KV, esto tiene como consecuencia que también aparece una intensidad de campo eléctrica comparativamente baja entre los primeros y los segundos electrodos.

Adicional o alternativamente, la distancia entre dos segundos electrodos adyacentes se establece en entre 50 mm y 200 mm, de modo que se implementa una configuración que ventajosamente ahorra espacio (compacta) de la disposición de los electrodos.

Los segundos electrodos presentan en cada caso un aislamiento, que aísla el electrodo eléctricamente con respecto al líquido de proceso. A este respecto, el aislamiento está rebajado en la zona de una punta del electrodo. Dicho de otro modo, el extremo libre del segundo electrodo respectivo, que penetra en el líquido de proceso, está expuesto, es decir, no está dotado de un aislamiento. A este respecto, el área (superficie) de la punta no aislada que se sumerge en el líquido de proceso de uno de los segundos electrodos, preferiblemente de cada uno de los segundos electrodos, se establecido o se ha establecido en entre 50 mm2 y 500 mm2. De este modo, con una energía de impulso o de descarga menor de 100 J, ventajosamente se evitan o se reducen al menos las pérdidas por descarga previa hasta la formación del canal de descarga. Además se implementa un comportamiento de ignición comparativamente estable y, de este modo, un proceso de trituración comparativamente robusto. También con respecto a la robustez del proceso en cuanto a la conductividad eléctrica del líquido (de proceso) resulta ventajoso un diseño con electrodos de trabajo pequeños y puntiagudos.

Mediante el procedimiento ventajosamente es posible el procesamiento de materiales o compuestos de materiales. En este sentido, se trituran y/o descomponen materiales o productos quebradizos con componentes quebradizos, como por ejemplo silicatos, cerámica, silicio, minerales cristalinos y roca, así como materiales con elevados requisitos de pureza, en particular vidrio, cerámicas o material semiconductor. Además se trituran y/o descomponen compuestos de materiales con componentes quebradizos como escorias metalúrgicas, compuestos de vidriopolímero (por ejemplo, vidrio laminado de seguridad, módulos solares) y compuestos de metal/plástico o metal/cerámica.

El dispositivo para descomponer y triturar un elemento comprende un recipiente que puede llenarse con un líquido para contener el elemento así como medios para la generación de descargas de choque eléctricas en el líquido. A este respecto, un sistema de electrodos al que puede aplicarse una alta tensión está previsto y configurado para, dentro de un espacio de chispa bajo el agua entre un primer electrodo del sistema de electrodos y al menos un segundo electrodo del sistema de electrodos, en el lado de la tapa del recipiente, generar una descarga de choque en el líquido. A este respecto, de manera particularmente preferida el o cada primer electrodo forma en cada caso un electrodo de tierra y el o cada segundo electrodo forma en cada caso un electrodo de alta tensión.

El dispositivo comprende además una abertura y/o una boquilla para alimentar el elemento que va a descomponerse y/o triturarse, así como una unidad de transporte para extraer el material tratado, es decir, el elemento descompuesto y/o triturado, del recipiente (de reactor).

De este modo, la alimentación del elemento o la extracción del material tratado es posible de manera comparativamente sencilla. En particular no es necesario retirar la tapa de recipiente.

De manera conveniente, el sistema de electrodos presenta una serie de segundos electrodos, en particular hasta cien electrodos o electrodos de alta tensión, preferiblemente hasta veinte electrodos o electrodos de alta tensión, de manera conveniente hasta cuatro electrodos o electrodos de alta tensión. Además el sistema de electrodos presenta el primer electrodo o alternativamente el primer electrodo y adicionalmente primeros electrodos adicionales, configurados en particular como electrodos de tierra. En función de la configuración del sistema de electrodos, los primeros electrodos y los segundos electrodos están dispuestos en particular por pares y espacialmente opuestos entre sí en el lado de la tapa y del fondo del recipiente, estando dispuestos los segundos electrodos preferiblemente en el lado de la tapa del recipiente. Alternativamente tanto el primer como los primeros electrodos y los segundos electrodos están dispuestos en el lado de la tapa del recipiente. A este respecto, en caso necesario, de manera conveniente se descargan varios segundos electrodos o electrodos de alta tensión en el mismo primer electrodo o electrodo de tierra.

En resumen, el sistema de electrodos está compuesto por uno o varios electrodos de alta tensión y uno o varios electrodos de tierra.

Según una configuración adecuada, una tensión de trabajo, que se aplica a los electrodos para generar las descargas de choque, se establece o puede establecerse en menor de o igual a 100 kV, preferiblemente entre 30 kV y 50 kV.

Según una configuración adecuada, el elemento se ha introducido o se introduce de manera continua o discontinua en la cámara de proceso formada por el recipiente a través de una abertura del recipiente colocada lateralmente y/o a través de una boquilla.

Ventajosamente, durante la alimentación discontinua o continua de material a través de la boquilla colocada lateralmente en el recipiente de trituración o la abertura, es posible adaptar el nivel de material del elemento en el recipiente. De este modo se implementa una intensidad de solicitación constante y una eficiencia de descomposición o trituración elevada mediante un aprovechamiento óptimo de la energía en el recipiente.

La descarga del material triturado o descompuesto se produce de manera continua o discontinua mediante una unidad de transporte desde el recipiente. A este respecto, según una configuración, la unidad de transporte está configurada como cinta transportadora, según una configuración alternativa como bomba para generar un flujo de agua. El flujo de agua generado mediante la bomba recoge el material descompuesto o triturado y lo extrae del recipiente. A este respecto, mediante el ajuste del caudal de agua puede seleccionarse el producto extraído con respecto a su forma, tamaño y/o densidad.

Según otra configuración conveniente, el transporte del elemento descompuesto y/o triturado desde la cámara de proceso del recipiente se implementa mediante un fondo. En particular, para ello, el fondo está inclinado con respecto a la horizontal y adicional o alternativamente está configurado como fondo de tamiz. A este respecto, por ejemplo, está prevista una cinta transportadora además del fondo, configurado en particular como fondo de tamiz. El fondo de tamiz es adecuado ventajosamente para la trituración de materiales homogéneos hasta un tamaño de grano objetivo definido.

Por ejemplo está prevista una combinación de la cinta transportadora, de la bomba y/o del fondo para extraer el elemento descompuesto o triturado.

En principio es posible que se establezca o pueda establecerse una energía de impulso o de descarga, en particular como energía de trabajo, menor de 1500 J, preferiblemente entre 200 J y 1500 J. Por ejemplo, de este modo es posible descomponer chatarra eléctrica, como teléfonos móviles. Según la invención, la energía de impulso o de descarga se establece o puede establecerse para que sea menor de 100 J, concretamente entre 1 J y 20 J. Entonces, en particular el dispositivo está previsto y configurado para realizar el procedimiento en una de las variantes representadas anteriormente. Las realizaciones representadas anteriormente con respecto al procedimiento se aplican entonces de manera correspondiente al dispositivo.

Además, con una energía de impulso o de descarga menor de 100 J es posible el uso de tamices con una resistencia mecánica comparativamente baja. Además, por ejemplo en la configuración del dispositivo con una cinta transportadora para el transporte del elemento a través del recipiente, la cinta transportadora también puede utilizarse directamente como primer electrodo, en particular como electrodo de tierra, debido a la baja carga mecánica a consecuencia de la energía de impulso o de descarga comparativamente pequeña.

A continuación se explicarán ejemplos de realización de la invención mediante diferentes representaciones. En éstas muestran:

la figura 1, un esquema simplificado de un dispositivo para triturar y descomponer un elemento con un recipiente con electrodos de alta tensión en el lado de la tapa, implementándose una extracción del elemento triturado y descompuesto mediante un fondo inclinado y configurado como electrodo de tierra y mediante una cinta transportadora,

la figura 2, una configuración alternativa del dispositivo, estando configurado el fondo como fondo de tamiz y estando dispuestos en el fondo unos electrodos de tierra,

la figura 3, otra configuración alternativa del dispositivo, siendo la unidad de transporte para extraer el elemento descompuesto y/o triturado una bomba para generar un caudal, y

la figura 4, esquemáticamente uno de los electrodos de alta tensión con una punta no aislada.

En todas las figuras las partes y los tamaños correspondientes entre sí están dotados de los mismos números de referencia.

En la figura 1 se representa esquemáticamente un dispositivo 2 para descomponer y triturar un elemento por medio del efecto electrohidráulico. Éste presenta un recipiente (de reactor) 8 lleno de un líquido F para contener el elemento no representado en más detalle. El recipiente 4 presenta en este caso una tapa de recipiente 6 así como un cuerpo de recipiente 8 formado, por ejemplo, de acero inoxidable, mediante el cual se forma una cámara de proceso. A este respecto, el cuerpo de recipiente 8 está realizado sin un aislamiento de pared interno. En la tapa de recipiente 6 están dispuestos varios segundos electrodos 10 configurados en forma de varilla, de los que a modo de ejemplo se representan tres. A este respecto, estos segundos electrodos 10 están configurados como electrodos de alta tensión. Además, los segundos electrodos 10 están dispuestos de manera equidistante y se insertan o integran en la tapa de recipiente 6.

Un primer electrodo 9, que está configurado como electrodo de tierra y, por consiguiente, está conectado al potencial de tierra, se forma mediante un fondo (intermedio) 12 del cuerpo de recipiente 8, denominado fondo de cámara de proceso. A este respecto, el fondo 12 se adentra desde una pared 14 del cuerpo de recipiente 8 en la cámara de proceso, de modo que el fondo 12 se dispone por debajo de los segundos electrodos 10.

Además, el recipiente 4 presenta una abertura 16 colocada lateralmente con respecto a los segundos electrodos 10 en el lado de la tapa, a través de la que de manera continua o discontinua puede introducirse en el recipiente 4 el elemento que va a descomponerse y/o triturarse. A este respecto, la abertura 16 está dotada de una boquilla 17. Por consiguiente, el elemento que va a descomponerse y/o triturarse puede introducirse en la cámara de proceso entre los segundos electrodos 10 y el primer electrodo 9, es decir, por debajo de los segundos electrodos 10. A este respecto, en la zona de la abertura 16 la pared 14 está inclinada hacia el exterior del recipiente, de modo que por la inclinación se facilita la alimentación del elemento en la zona de proceso entre los electrodos 9 y 10.

Los segundos electrodos 10 están conectados a un condensador 18 a través de un interruptor de alta tensión S1. Además, los segundos electrodos 10 pueden conectarse a tierra o al potencial de tierra mediante un seccionador de seguridad S2. A este respecto, de manera conveniente para cada uno de los segundos electrodos 10 está previsto en cada caso un seccionador de seguridad S2 y en cada caso un condensador 18. El o cada condensador 18 se carga mediante un cargador 20 a través de una resistencia 22 óhmica. El primer electrodo 9 está conectado a tierra o al potencial de tierra.

De este modo, para generar una descarga de choque eléctrica dentro de un espacio de chispa bajo el agua entre el primer electrodo 9 y los segundos electrodos 10, se ha establecido o se establece una tensión de trabajo en los electrodos 9, 10, que asciende a menos de o igual a 100 kV.

En principio, la energía de impulso o de descarga de cada descarga de choque puede establecerse en menos de 1500 J, preferiblemente entre 200 J y 1500 J. Sin embargo, según la invención la energía de impulso o de descarga se establece para ser menor de 100 J, concretamente entre 1 J y 20 J.

Durante la generación de una descarga de choque eléctrica se produce una descarga de los segundos electrodos 10 hacia el primer electrodo 9. Así, se produce una ruptura eléctrica entre los electrodos de alta tensión y el electrodo de tierra. La onda de presión resultante se propaga en el líquido F constituido por agua y lleva a la trituración o a la descomposición del elemento.

En resumen, los medios para la generación de las descargas de choque eléctricas comprenden el sistema de electrodos 23 que presenta el primer electrodo 9 y los segundos electrodos, el condensador 18, el interruptor de alta tensión S1 así como el cargador 20.

El transporte del elemento descompuesto y/o triturado desde la cámara de proceso P del recipiente 4 se produce mediante el fondo 12 inclinado así como mediante una unidad de transporte 24, que en este caso está configurada como cinta transportadora 26. En este sentido, el fondo 12 está inclinado con respecto a la horizontal, de modo que el elemento descompuesto o triturado se transfiere a la cinta transportadora 26.

A este respecto, la tapa de recipiente 6 cierra el cuerpo de recipiente 8 menos la abertura 16 y una abertura 28 adicional para la cinta transportadora 26.

Según una configuración alternativa no representada en más detalle del dispositivo 2, el primer electrodo 9 o varios primeros electrodos 9 también están dispuestos, en particular integrados, en la tapa de recipiente 6.

En la figura 2 se muestra una configuración alternativa del dispositivo 2, en la que por motivos de claridad no se muestra la conexión de los electrodos 9 y 10, que es análoga a la configuración del dispositivo según la figura 1. A diferencia de la configuración del dispositivo 2 según la figura 1, el fondo 12 está orientado en horizontal. A este respecto, en el fondo 12 están dispuestos unos primeros electrodos 9 que forman electrodos de tierra. En particular, los primeros electrodos están conformados en el fondo 12. El fondo 12 está configurado además como fondo de tamiz, de modo que el material descompuesto y triturado con el tamaño de grano correspondiente llegue a través del fondo de tamiz 12 al segmento de la cinta transportadora 26, que discurre por debajo.

En la figura 3 se representa otra configuración alternativa del dispositivo 2. En este caso, la extracción del elemento (material) triturado o descompuesto se produce con ayuda de un caudal (de agua) representado mediante una flecha. Para ello, mediante una bomba 30 que forma la unidad de transporte 24 se genera el caudal de agua, que arrastra el elemento (material) triturado y, así, lo transporta (extrae mediante flujo) fuera de la zona de proceso entre los electrodos 9 y 10 hacia otra unidad de transporte configurada como cinta transportadora 26. Mediante una variación de la intensidad del caudal de agua puede influirse en el tamaño de las partículas que se extraen mediante flujo. Por ejemplo, de este modo pueden obtenerse tamaños de grano en el intervalo de 1-5000 μm y transportarse fuera del recipiente 4 mediante el caudal de agua. A continuación, en caso necesario, puede clasificarse y secarse el elemento descompuesto.

En la figura 4 se representa por fragmentos el recipiente 4 con un segundo electrodo 10 dispuesto en el lado de la tapa del recipiente, que se utiliza con una energía de impulso o de descarga menor de 100 J, en particular entre 1 J y 50 J, preferiblemente entre 1 J y 20 J. Éste presenta un aislamiento 31, que aísla eléctricamente el segundo electrodo 10 con respecto al líquido de proceso, menos la zona de una punta (de electrodo) 32. A este respecto, el área (superficie) de la punta 32 que se sumerge en el líquido F representado como una superficie punteada y no aislada se establece en entre 50 mm2 y 15.000 mm2, en particular entre 50 mm2 y 500 mm2. Se opone a uno de los primeros electrodos 9, estableciéndose la distancia entre el primer electrodo 9 y el segundo electrodo 10 entre 10 mm y 40 mm.

El dispositivo 2 según una de las configuraciones de las figuras 1 a 3 permite la descomposición continua o discontinua de chatarra eléctrica, como por ejemplo teléfonos móviles o placas de circuito impreso. El suministro de los teléfonos móviles al recipiente (de reactor) 4, que en este caso está formado referiblemente de acero, se produce a través de la boquilla 17 colocada lateralmente en el recipiente. En el lado de la tapa en el recipiente están dispuestos los segundos electrodos 10 configurados como electrodos de alta tensión, que se descargan durante el proceso de tratamiento cíclicamente hacia el primer electrodo 9 o los primeros electrodos 9 dispuesto(s) en el lado del fondo del recipiente y configurado(s) como electrodos de tierra. A este respecto, el número máximo de electrodos de alta tensión asciende a 100. La energía de impulso asciende a entre 200 J y 1500 J por par de electrodos, compuesto por uno de los electrodos de alta tensión y uno de los electrodos de tierra, con una tensión de trabajo menor de 100 kV. A este respecto, el transporte de los componentes descompuestos de teléfono móvil se produce según la respectiva configuración del dispositivo 2 mediante el fondo 12 inclinado y/o configurado como fondo de tamiz, el flujo de agua, la cinta transportadora 26 o alternativamente mediante una combinación de estos mecanismos de extracción.

En un procedimiento para descomponer y triturar el elemento por medio del efecto electrohidráulico, en el recipiente 4 lleno de un líquido del dispositivo 2, que está configurado según una de las configuraciones de las figuras 1 a 3, dentro de un espacio de chispa bajo el agua entre el primer electrodo 9 o los primeros electrodos 10 y el segundo electrodo 10 o los segundos electrodos 10 se genera una descarga de choque con una energía de impulso o de descarga menor de 100 J esencialmente en el líquido. A este respecto, el elemento que va a triturarse se sitúa en el recipiente 4 en el espacio de chispa bajo el agua.

A este respecto, los segundos electrodos 10 están configurados según la figura 4, es decir, el área (superficie) de sus puntas (de electrodo) 32 se establece en entre 50 mm2 y 15.000 mm2. A este respecto, la distancia entre dos segundos electrodos 10 adyacentes se establece en entre 50 mm y 200 mm y la distancia entre los segundos electrodos 10 y el o los primeros electrodos 9 en entre 5 mm y 100 mm.

Además, el periodo de cada impulso de alta tensión, es decir, la duración del impulso de alta tensión respectivo para generar la descarga de choque, se establece en entre 0,1 μs y 6 μs, ascendiendo el número de descargas de choque del o de cada segundo electrodo 10 a entre 20 y 100 (descargas de choque) por segundo. Además, para generar las descargas de choque se establece una tensión de trabajo, que se aplica a los electrodos 9 y 10, menor de o igual a 100 kV.

A continuación se representan dos ejemplos de realización concretos del procedimiento y del dispositivo 2.

Según el primer ejemplo de realización del procedimiento y del dispositivo 2, es posible la trituración eficiente de materiales homogéneos y quebradizos como el silicio. La dimensión principal del material de entrada, es decir, de los trozos de silicio configurados como trozos semiconductores, asciende preferiblemente a entre 10-100 mm. Los trozos de silicio que van a triturarse se introducen junto con el medio líquido, preferiblemente agua del grifo o agua desmineralizada, en el recipiente (de reactor) 4. La energía de impulso menor de 100 J y la carga mecánica reducida de este modo de los componentes del dispositivo 2 permiten fabricar el recipiente 4 de plástico. La alimentación (suministro) de los trozos de silicio se produce a través de la boquilla 17 colocada lateralmente en el recipiente para la alimentación de material. El recipiente 4 se cierra con la tapa (de recipiente) 6, en la que están integrados el sistema de electrodos 23 y una boquilla de ventilación. A este respecto, el sistema de electrodos 23 está compuesto por varios segundos electrodos 10 configurados como electrodos de alta tensión, de modo que se implementa una zona de proceso (zona de tratamiento) lo más grande posible, en particular de gran superficie, en el recipiente 4. A este respecto, los primeros electrodos 9 configurados como electrodos de tierra, en función de la configuración del dispositivo 2, también están integrados en la tapa de recipiente 6 o alternativamente en el fondo 12. La distancia entre cada par de electrodos, compuesto por uno de los segundos electrodos 10 y el o uno de los primeros electrodos 9, se establece en entre 10 mm y 40 mm. La distancia entre dos segundos electrodos adyacentes se establece en entre 50 mm y 200 mm. Mediante los electrodos de alta tensión y los de tierra se forman espacios de chispa bajo el agua, en los que mediante el generador de impulsos, que se forma por medio del cargador 20, del condensador 18 y del interruptor de alta tensión S1, cíclicamente se generan descargas de choque con una tasa de impulsos (tasa de repetición, frecuencia de impulsos) por cada electrodo de alta tensión entre 20 y 100 descargas por segundo y una energía de impulso o de descarga entre 20 J y 100 J. A este respecto, la tensión de trabajo para generar las descargas de choque se establece en entre 30 kV y 50 kV. Además, el periodo de cada impulso de alta tensión se establece en entre 0,5 μs y 3 μs.

La onda de presión generada a continuación de la ruptura eléctrica entre los electrodos de alta tensión y de tierra 10 y 9 se propaga en el agua y lleva a la trituración de los trozos de silicio. Mediante el ajuste del número de descargas de choque generadas y, por tanto, el aporte de energía total, se establece el grado de trituración del material. El fondo de tamiz 12 permite la extracción del silicio según el tamaño de grano objetivo necesario, que por ejemplo asciende a 1 mm. Aguas abajo del tamiz hay una cinta transportadora 26 configurada como denominada cinta de tolva, que extrae la fracción de material triturada del baño de agua. A continuación puede secarse el grano de silicio producido y clasificarse en caso necesario.

Según el segundo ejemplo de realización representado a continuación, el procedimiento y el dispositivo 2 son adecuados para la descomposición eficiente de compuestos de vidrio-polímero como módulos solares. A este respecto, se introduce un módulo solar completo o trozos del módulo solar triturados previamente en el recipiente 4 lleno del líquido (de proceso) F, preferiblemente de agua desmineralizada. El sistema de electrodos 23, compuesto por varios electrodos de alta tensión y electrodos de tierra integrados en la tapa de recipiente 6, se alimenta mediante un generador de impulsos (el cargador 20), ascendiendo la distancia de dos segundos electrodos adyacentes, configurados como electrodos de alta tensión, a entre 50 mm y 200 mm. Mediante descargas cíclicas en cada par de electrodos, compuesto por uno de los electrodos de alta tensión y uno de los electrodos de tierra, al aplicar una tensión de trabajo entre 30 kV y 50 kV se generan descargas de choque con una energía de impulso o de descarga de 1 J a 100 J por descarga. Mediante esta energía de impulso o de descarga comparativamente baja, la onda de presión formada presenta una elevada selectividad con respecto a una solicitación de los componentes de vidrio quebradizos del módulo solar. Dicho de otro modo, de manera selectiva esencialmente se descomponen y trituran los componentes de vidrio quebradizos. Por el contrario, la película polimérica y los contactos metálicos sólo se solicitan en una medida reducida. Así, mediante el tratamiento cíclico con ondas de choque y una energía de impulso reducida es posible desprender el cristal delantero o el trasero de manera particularmente eficiente de la película polimérica. Por el contrario, la película polimérica así como los contactos metálicos conservan en su mayor parte su tamaño original. El cristal desprendido así como el material semiconductor pueden transportarse mediante el fondo de tamiz 12 fuera de la cámara de proceso y extraerse con una cinta transportadora 26 dispuesta aguas abajo. La película polimérica gruesa, es decir, comparativamente grande, y los contactos metálicos pueden transportarse de manera continua o discontinua a través de un flujo de agua fuera del recipiente 4 y extraerse por medio de una cinta transportadora 26 dispuesta aguas abajo. Mediante procesos de clasificación y selección posteriores puede separarse una fracción de vidrio gruesa poco contaminada, una fracción fina rica en material semiconductor y una fracción gruesa formada por películas poliméricas y contactos metálicos y secarse a continuación en caso necesario.

La invención no se limita a los ejemplos de realización descritos anteriormente. Más bien, el experto también podrá deducir otras variantes de la invención, sin apartarse del objeto de la invención. En particular, todas las características individuales descritas en relación con los ejemplos de realización también pueden combinarse entre sí de otras maneras sin apartarse del objeto de la invención.

Lista de símbolos de referencia

2 dispositivo

4 recipiente

6 tapa de recipiente

8 cuerpo de recipiente

9 primer electrodo/electrodo de tierra

10 segundo electrodo/electrodo de alta tensión

12 fondo

14 pared

16 abertura

17 boquilla

18 condensador

20 un cargador

22 resistencia eléctrica

23 sistema de electrodos

24 unidad de transporte

26 cinta transportadora

28 abertura

30 bomba

31 aislamiento

32 punta de un segundo electrodo

F líquido

P cámara de proceso

51 interruptor de alta tensión

52 seccionador de seguridad

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para descomponer y triturar un elemento por medio del efecto electrohidráulico, en el que en un recipiente (4) lleno de un líquido por medio de una fuente de corriente de impulsos dentro de un espacio de chispa bajo el agua entre un primer electrodo (9), en particular un electrodo de tierra, y al menos un segundo electrodo (10), en particular un electrodo de alta tensión, se genera una descarga de choque con una energía de impulso o de descarga entre 1 J y 20 J esencialmente en el líquido, estando situado el elemento que va a triturarse en el recipiente (4) en el espacio de chispa bajo el agua, caracterizado por que los segundos electrodos (10) presentan en cada caso un aislamiento (31), estableciéndose el área de una punta de electrodo (32) sumergida en el líquido y no aislada de uno de los segundos electrodos (10) en entre 50 mm2 y 500 mm2

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el periodo de cada impulso de alta tensión se establece en entre 0,1 μs y 6 μs, preferiblemente entre 0,5 μs y 3 μs.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que el número de descargas de choque del o de cada segundo electrodo (10) se establece o se ha establecido en entre 20 y 100 por segundo, preferiblemente entre 30 y 50 por segundo, y/o en el que una tensión de trabajo para generar las descargas de choque se establece o puede establecerse para ser menor de o igual a 100 kV, preferiblemente entre 30 kV y 50 kV.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la distancia entre el o cada segundo electrodo (10) y el o cada primer electrodo (9) se establece o se ha establecido en entre 5 mm y 100 mm, preferiblemente entre 10 mm y 40 mm, y/o en el que la distancia entre dos segundos electrodos (10) adyacentes se establece o se ha establecido en entre 50 mm y 200 mm.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se descomponen y/o trituran

- materiales o productos quebradizos con componentes quebradizos, en particular silicatos, cerámica, silicio, carburo de silicio,

- materiales con elevados requisitos de pureza, en particular vidrio, cerámicas, material semiconductor,

- compuestos de vidrio-polímero, en particular módulos solares, vidrio laminado de seguridad, y/o

- escorias metalúrgicas.

6. Dispositivo (2) para descomponer y triturar un elemento, en particular para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,

- con un recipiente (4) que puede llenarse con un líquido para contener el elemento,

- con medios para generar descargas de choque eléctricas en el líquido, estando previsto y configurado un sistema de electrodos (23) al que puede aplicarse una alta tensión para, dentro de un espacio de chispa bajo el agua entre un primer electrodo (9), en particular un electrodo de tierra, y al menos un segundo electrodo (10) en el lado de la tapa del recipiente, en particular al menos un electrodo de alta tensión, generar una descarga de choque, pudiendo introducirse el elemento que va a descomponerse y/o triturarse en la cámara de proceso entre los segundos electrodos (10) y el primer electrodo (9),

- con una abertura (16) y/o una boquilla (17) para alimentar el elemento que va a descomponerse y/o triturarse, - estableciéndose o pudiendo establecerse la energía de impulso o de descarga en entre 1 J y 20 J, caracterizado por

- una unidad de transporte (24) para extraer el elemento triturado o descompuesto del recipiente,

- presentando los segundos electrodos (10) en cada caso un aislamiento (31), estableciéndose el área de una punta de electrodo (32) sumergida en el líquido y no aislada de uno de los segundos electrodos (10) en entre 50 mm2 y 500 mm2.

7. Dispositivo (2) según la reivindicación 6, en el que una tensión de trabajo para generar las descargas de choque se establece o puede establecerse para ser menor de o igual a 100 kV, preferiblemente entre 30 kV y 50 kV.

8. Dispositivo (2) según la reivindicación 6 o 7, en el que el primer electrodo (9) está dispuesto espacialmente opuesto al segundo electrodo (10), en particular en el lado de la tapa del recipiente, o en el que el primer electrodo (9) también está dispuesto en una tapa de recipiente (6).

9. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 6 a 8, en el que varios segundos electrodos (10) se descargan hacia el mismo primer electrodo (9).

10. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 6 a 9, en el que el elemento que va a descomponerse y/o triturarse se ha introducido o se introduce de manera continua o discontinua en el recipiente (4) a través de una abertura (16) colocada lateralmente o una boquilla (17).

11. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 6 a 10, en el que la unidad de transporte (24) para la extracción continua o discontinua del elemento descompuesto y/o triturado es una cinta transportadora.

12. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 6 a 10, en el que la unidad de transporte (24) para extraer el elemento descompuesto y/o triturado es una bomba para generar un caudal en el recipiente.

13. Dispositivo (2) según una de las reivindicaciones 6 a 12, en el que el transporte del elemento descompuesto y/o triturado desde la cámara de proceso del recipiente (4) se ha implementado o se implementa mediante un fondo (12), configurado en particular de manera inclinada y/o como fondo de tamiz, y/o mediante la o una cinta transportadora.