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EP3894080B1 - Device for stressing particles by means of electric pulses - Google Patents

Device for stressing particles by means of electric pulses Download PDF

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Publication number
EP3894080B1
EP3894080B1 EP19820710.2A EP19820710A EP3894080B1 EP 3894080 B1 EP3894080 B1 EP 3894080B1 EP 19820710 A EP19820710 A EP 19820710A EP 3894080 B1 EP3894080 B1 EP 3894080B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
particles
pipe section
electrodes
medium
marx
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP19820710.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3894080A1 (en
Inventor
Holger Lieberwirth
Erik Anders
Max Hesse
Petra Hoske
Thomas Krampitz
Günter KUNZE
Margarita Mezzetti
Oleg Popov
Matthias Voigt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Haver Engineering GmbH
Bergakademie Freiberg
Original Assignee
Haver Engineering GmbH
Bergakademie Freiberg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Haver Engineering GmbH, Bergakademie Freiberg filed Critical Haver Engineering GmbH
Publication of EP3894080A1 publication Critical patent/EP3894080A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3894080B1 publication Critical patent/EP3894080B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • B02C2019/183Crushing by discharge of high electrical energy

Definitions

  • the invention relates to devices for stressing particles by means of electrical pulses, comprising a device for supplying particles, at least one vertically arranged pipe section with a reaction chamber for stressing particles and a device for discharging particles.
  • Another method for comminuting solids using electrical impulses is electrodynamic comminution.
  • a device and method for the continuous comminution of solids by means of electrical impulses is known.
  • This device has at least one reaction chamber, to which the solids are fed by means of a transport means, wherein the reaction chamber is located in a reaction vessel.
  • This has at least one set of electrodes consisting of at least two electrodes arranged at a predetermined distance from one another, which form an electrode gap in the reaction chamber.
  • a device for generating electrical pulses delivers the electrical pulses to the electrodes of the electrode set, whereby the solids rest pressed against the electrode set until the solids resting there are comminuted by the electrical pulses in such a way that the dimensions of the comminuted solids are smaller than the distance between the opposing electrodes.
  • the comminuted solids pass through the electrode gap together with the flowing transport medium. Continuous comminution is essentially only achieved with solids of approximately the same size. No or insufficient comminution can lead to a blockage of the solids.
  • the printed matter WO 2012 129 713 A relates to an electrode arrangement for an electrodynamic fragmentation system with a passage opening or a passage channel for fragmentation material and with one or more pairs of electrodes.
  • high-voltage pulses from the electrodes By applying high-voltage pulses from the electrodes to the fragmentation material, high-voltage discharges are generated within the passage opening or passage channel.
  • Rod-shaped, pointed, or rounded electrodes protrude from the edge of a surrounding casing and, if appropriate, from a centrally arranged dome-shaped insulating body into the comminution chamber in order to obtain approximately spherical comminution material.
  • the electrode spacing is smaller than the maximum particle size that can pass through the passage opening or passage channel.
  • the device is also characterized by the fact that no movable conveying devices are required in the reaction chamber. Furthermore, the particles can pass through the process chamber without stress and the associated damage or comminution.
  • the residence time of the particles in the reaction chamber can advantageously be adjusted depending on the material, throughput, and/or size using the medium-conveying device, with the medium flowing against the direction of movement of the particles fed into and falling through the pipe section. Unintentionally formed fine particles and ultrafine particles can be continuously discharged from the reaction chamber by the flowing medium, counter to the direction of fall of the particles to be damaged.
  • the particles also known as mineral grains, are thus advantageously available in coarser fractions, better or completely broken down for subsequent comminution, which can also require less energy.
  • This allows, for example, the metal-bearing minerals in ores to be recovered more effectively and enriched more completely and in higher concentrations. This allows even deposit areas with lower ore grades to be used economically, increasing the required completeness of deposit utilization and improving the sustainability of raw material processing.
  • the device for feeding particles can optionally be arranged so that the particles to be treated sink from top to bottom through the pipe section. the particles are also fed in continuously, so that a continuous stress on particles with electrical impulses in the pipe section can be realized.
  • Electrodes are distributed around the inner circumference of the pipe section and arranged at a distance from each other. Furthermore, the electrodes are connected to pulse voltage generators.
  • Two electrodes are optionally arranged in at least two spaced-apart levels of the pipe section, with these electrodes connected to the Marx generator(s).
  • the particles can be subjected to stress at multiple levels during their descent.
  • electrodes are arranged in a single plane and/or in spaced-apart planes around the inner circumference of the pipe section. Furthermore, the electrodes are connected to the Marx generator(s). The electrodes can also be arranged helically.
  • the electrodes of a level can be connected to the Marx generator or Marx generators. Furthermore, the Marx generator or Marx generators are interconnected with a control device in such a way that the voltages and/or pulses simultaneously applied to the electrodes of the levels differ from one another.
  • the particle discharge device is optionally arranged so that the particles sinking through the pipe section are transported away from the particle loading device.
  • the device conveying the medium is connected to a control device so that the flow velocity of the medium and thus the velocity of the particles sinking through the pipe section can be influenced.
  • a device for discharging fine and/or ultrafine particles is optionally arranged outside the reaction chamber, in the direction of the particle supply device.
  • This can be an opening in the wall of the pipe section, which can be connected to a suction device.
  • the device for feeding particles, the vertically arranged pipe section, the device conveying the medium and lines form a circuit carrying the medium.
  • the medium can in particular be a gas or a liquid.
  • a plurality of electrodes 5 can be distributed around the inner circumference of the pipe section 2 and arranged at a distance from one another.
  • one electrode 5 can be located in each case in at least two planes of the pipe section 2 arranged at a distance from one another.
  • electrodes 5 can also be arranged distributed in one plane and/or in planes arranged at a distance from one another around the inner circumference of the pipe section 2, so that the electrodes 5 are arranged in a helical shape.

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Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Beanspruchung von Partikeln mittels Elektroimpulsen mit einer Vorrichtung zum Zuführen von Partikeln, wenigstens einem vertikal angeordneten Rohrstück mit einem Reaktionsraum zur Beanspruchung von Partikeln und einer Vorrichtung zum Austrag von Partikeln.The invention relates to devices for stressing particles by means of electrical pulses, comprising a device for supplying particles, at least one vertically arranged pipe section with a reaction chamber for stressing particles and a device for discharging particles.

Das Prinzip der Zerkleinerung von Feststoffen durch Elektroimpulse ist bekannt. Diese Elektroimpulsverfahren besitzen Nachteile insbesondere bei der kontinuierlichen Förderung von aus Feststoffen bestehendem Aufgabegut durch den Reaktionsraum sowie der material und partikelgrößenabhängig unterschiedlichen erforderlichen Verweilzeiten im Reaktionsraum. Weiterhin besteht eine Gefahr von Schädigungen von Bauteilen durch die zur Anwendung kommenden Elektroimpulse.The principle of comminuting solids using electrical pulses is well known. These electrical pulse processes have disadvantages, particularly when it comes to the continuous conveyance of solid feed material through the reaction chamber, as well as the required residence times in the reaction chamber, which vary depending on the material and particle size. Furthermore, there is a risk of damage to components due to the electrical pulses used.

Durch die Druckschrift FR 1 341 851 A (sowie US 3207447 A ) ist eine Anlage für eine kontinuierliche elektrohydraulische Zerkleinerung und Mischung von Stoffen in einem flüssigen Medium bekannt. Die elektrischen Entladungen erfolgen durch die den zu zerkleinernden Stoff umgebende Flüssigkeit, in der Regel Wasser. Durch den in der Flüssigkeit entstehenden Plasmakanal wird in dieser eine Druckwelle erzeugt, die das zu zerkleinernde Material trifft und dieses beansprucht. Die dazu erforderliche Erzeugung der Elektroimpulse erfolgt mittels Schwingkreisen, die einen entsprechend langsamen Impulsanstieg zur Folge hat. Das Flüssigkeitsreservoir ist druckstoßfest, um der mittelbaren Beanspruchung der Stoffe (Pulverisieren) durch die im Wasser mittels Elektroimpulsen erzeugte Schockwelle standzuhalten. Bei der Vorrichtung sind auch flächige Elektroden beschrieben, um die Wirkung der Schockwelle zu maximieren. Diese ragen jedoch in den Prozessraum hinein oder sind in einem sich verjüngenden Rohrstück flächig verbaut. Der Flüssigkeitsstrom wird behindert und die Elektroden erfahren mithin einen erhöhten Verschleiß. Der Reaktor wird von einer Flüssigkeit durchströmt, um die Zerkleinerungsprodukte vollständig nach oben oder nach unten auszutragen.Through the printed matter FR 1 341 851 A (as well as US 3207447 A ) is a system for the continuous electro-hydraulic comminution and mixing of materials in a liquid medium. The electrical discharges occur through the liquid surrounding the material to be comminuted, usually water. The plasma channel created in the liquid generates a pressure wave that impacts the material to be comminuted and stresses it. The electrical pulses required for this are generated using oscillating circuits, resulting in a correspondingly slow pulse increase. The liquid reservoir is pressure-shock-resistant in order to withstand the indirect stress on the materials (pulverization) caused by the shock wave generated in the water by electrical pulses. The device also describes flat electrodes to maximize the effect of the shock wave. However, these extend into the process chamber or are installed flat in a tapered section of pipe. The liquid flow is impeded, and the electrodes therefore experience increased wear. A liquid flows through the reactor in order to completely discharge the comminution products upwards or downwards.

Ein weiteres Verfahren zur Zerkleinerung von Feststoffen durch Elektroimpulse ist die elektrodynamische Zerkleinerung.Another method for comminuting solids using electrical impulses is electrodynamic comminution.

Durch die Druckschrift DE 10 2014 008 989 A1 ist eine Einrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Zerkleinerung von Feststoffen mittels Elektroimpulsen bekannt. Diese weist mindestens einen Reaktionsraum auf, dem die Feststoffe mittels eines Transportmittels zugeführt werden, wobei sich der Reaktionsraum in einem Reaktionsgefäß befindet. Dieses besitzt mindestens einen Elektrodensatz aus mindestens zwei in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordneten Elektroden, die im Reaktionsraum einen Elektrodenzwischenraum ausbilden. Dabei ist zumindest eine zentrale Elektrode und diese umgebende Elektroden vorhanden. Eine Einrichtung zur Erzeugung von Elektroimpulsen liefert die Elektroimpulse an die Elektroden des Elektrodensatzes, wobei die Feststoffe solange am Elektrodensatz gedrückt anliegen, bis die dort anliegenden Feststoffe mittels der Elektroimpulse derart zerkleinert sind, dass die zerkleinerten Feststoffe in ihren Abmaßen kleiner als der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Elektroden sind. Die zerkleinerten Feststoffe passieren den Elektrodenzwischenraum gemeinsam mit dem strömenden Transportmittel. Eine kontinuierliche Zerkleinerung ist im Wesentlichen nur bei annähernd gleich großen Feststoffen gegeben. Keine oder nicht ausreichende Zerkleinerung kann zum Stau der Feststoffe führen.Through the printed matter DE 10 2014 008 989 A1 A device and method for the continuous comminution of solids by means of electrical impulses is known. This device has at least one reaction chamber, to which the solids are fed by means of a transport means, wherein the reaction chamber is located in a reaction vessel. This has at least one set of electrodes consisting of at least two electrodes arranged at a predetermined distance from one another, which form an electrode gap in the reaction chamber. There is at least one central electrode and electrodes surrounding it. A device for generating electrical pulses delivers the electrical pulses to the electrodes of the electrode set, whereby the solids rest pressed against the electrode set until the solids resting there are comminuted by the electrical pulses in such a way that the dimensions of the comminuted solids are smaller than the distance between the opposing electrodes. The comminuted solids pass through the electrode gap together with the flowing transport medium. Continuous comminution is essentially only achieved with solids of approximately the same size. No or insufficient comminution can lead to a blockage of the solids.

Die Druckschrift WO 2012 129 713 A betrifft eine Elektrodenanordnung für eine elektrodynamische Fragmentierungsanlage mit einer Durchtrittsöffnung oder einem Durchtrittskanal für Fragmentiergut und mit einem oder mehreren Elektrodenpaaren. Durch Beaufschlagen des Fragmentierguts mit Hochspannungsimpulsen der Elektroden werden Hochspannungsentladungen innerhalb der Durchtrittsöffnung oder des Durchtrittskanals erzeugt. Dabei ragen stabförmige, spitze oder abgerundete Elektroden von der Randseite eines umgebenden Mantels und gegebenenfalls von einem mittig angeordneten kalottenförmigen Isolationskörpers aus in den Zerkleinerungsraum, um näherungsweise kugelförmiges Zerkleinerungsgut zu erhalten. Dazu ist der Elektrodenabstand kleiner als die maximale Partikelgröße, die die Durchtrittsöffnung oder den Durchtrittskanal passieren kann.The printed matter WO 2012 129 713 A relates to an electrode arrangement for an electrodynamic fragmentation system with a passage opening or a passage channel for fragmentation material and with one or more pairs of electrodes. By applying high-voltage pulses from the electrodes to the fragmentation material, high-voltage discharges are generated within the passage opening or passage channel. Rod-shaped, pointed, or rounded electrodes protrude from the edge of a surrounding casing and, if appropriate, from a centrally arranged dome-shaped insulating body into the comminution chamber in order to obtain approximately spherical comminution material. For this purpose, the electrode spacing is smaller than the maximum particle size that can pass through the passage opening or passage channel.

Die Druckschrift JP 11-33 430 A offenbart ein Zerkleinerungsverfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dazu sind schräg zueinander geneigte Elektrodenplatten vorhanden, zwischen denen durch Spannungsimpulse Hochspannungsentladungen erfolgen. Die Elektrodenplatten bilden einen sich verjüngenden Spalt. Die Partikel müssen zum Durchtritt durch den sich verjüngenden Spalt kleiner als der Abstand zwischen den Elektrodenplatten an der jeweiligen Stelle sein. Es wird eine Lösung bestehend aus Zerkleinerungs- und Klassierfunktion beschrieben. Das Material muss somit zwangsläufig zerkleinert werden, um die Einrichtung zu passieren.The printed matter JP 11-33 430 A discloses a comminution method and a device for carrying out the method. For this purpose, electrode plates are provided, inclined at an angle to one another, between which high-voltage discharges occur through voltage pulses. The electrode plates form a tapered gap. To pass through the tapered gap, the particles must be smaller than the distance between the electrode plates at the respective point. A solution consisting of a comminution and classification function is described. The material must therefore necessarily be comminuted in order to pass through the device.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Partikel wenigstens so zu beanspruchen, dass diese zur nachfolgenden mechanischen Zerkleinerung bereits in gröberen Fraktionen besser oder komplett aufgeschlossen vorliegen.The invention defined in claim 1 is based on the object of at least claiming particles in such a way that they are already better or completely broken down in coarser fractions for subsequent mechanical comminution.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved by the features listed in patent claim 1.

Die Einrichtungen zur Beanspruchung von Partikeln mittels Elektroimpulsen mit einer Vorrichtung zum Zuführen von Partikeln, wenigstens einem vertikal angeordneten Rohrstück mit einem Reaktionsraum zur Beanspruchung von Partikeln und einer Vorrichtung zum Austrag von Partikeln zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese zur nachfolgenden Zerkleinerung bereits in gröberen Fraktionen besser oder komplett aufgeschlossen vorliegen.The devices for stressing particles by means of electrical pulses with a device for feeding particles, at least one vertically arranged pipe section with a reaction chamber for stressing particles and a device for discharging particles are characterized in particular by the fact that the particles are already better or completely broken down into coarser fractions for subsequent comminution.

Dazu ist das Rohrstück und damit der Reaktionsraum ein Strömungskanal eines fließfähigen Mediums. Weiterhin ist eine das Medium fördernde Einrichtung mit dem Rohrstück so verbunden, dass das Medium entgegen der Bewegungsrichtung dem Rohrstück zugeführter und durch das Rohrstück sinkender Partikel strömt. Das Rohrstück weist wenigstens zwei beabstandet voneinander angeordnete und mit mindestens einem Marx-Generator als Impulsspannungsgenerator verbundene Elektroden auf, wobei die Impulsanstiegszeit des Marx-Generators kleiner 500 ns ist. Darüber hinaus enden die Elektroden mit oder vor der inneren Oberfläche des Rohrstücks, so dass die Elektroden nicht in das Rohrstück hineinragen und die Strömung des Mediums im Rohrstück nicht behindern.For this purpose, the pipe section and thus the reaction chamber are a flow channel for a flowable medium. Furthermore, a device conveying the medium is connected to the pipe section in such a way that the medium flows against the direction of movement of particles fed to the pipe section and sinking through the pipe section. The pipe section has at least two electrodes arranged at a distance from one another and connected to at least one Marx generator as a pulse voltage generator, wherein the pulse rise time of the Marx generator is less than 500 ns. Furthermore, the electrodes end at or before the inner surface of the pipe section, so that the electrodes do not protrude into the pipe section and do not impede the flow of the medium in the pipe section.

Die das Rohrstück passierenden Partikel werden mittels der Elektroimpulse elektrodynamisch beansprucht, das auch die elektrodynamische Zerkleinerung von Partikeln einschließt. Dabei wird der sogenannte Marx-Generator verwendet, der ein Stoß-Spannungsgenerator ist. Mit diesem werden Impulse mit einer Impulsanstiegszeit kleiner 500 ns erzeugt. Bei diesen kurzen Anstiegszeiten erfolgt die Entladung zwischen den beabstandet zueinander angeordneten Elektroden vorzugsweise direkt durch den Partikel oder mehrere Partikel gleichzeitig. Der dabei entstehende Plasmakanal führt zu einer unmittelbaren Beanspruchung des Partikels. Der Plasmakanal innerhalb des Partikels ist von hohen Drücken und Temperaturen begleitet, welche die Bindungen entlang des Entladungskanals schwächen oder komplett lösen und innerhalb des Partikels abgebaut werden. Dies bewirkt eine Reduzierung der Festigkeit des Partikels und unterstützt so auch eine selektive Zerlegung in unterschiedliche Bestandteile. Der unmittelbare Energieeintrag in den zu beanspruchenden Partikel ist energieeffizient und benötigt vorteilhafterweise kein druckstoßfestes Rohrstück als Reaktionsraum zur Beanspruchung von Partikeln. Das Rohrstück kann einen über seine Länge konstanten Querschnitt aufweisen, so dass auch dadurch keine Beeinflussung der Strömung des Mediums erfolgt. Die Partikel können kontrolliert und größenselektiv ausgetragen werden. Ein kontinuierlicher Betrieb ist leicht zu realisieren.The particles passing through the pipe section are subjected to electrodynamic stress by means of electrical pulses, which also includes the electrodynamic fragmentation of particles. The so-called Marx generator, a surge voltage generator, is used. This generates pulses with a pulse rise time of less than 500 ns. With these short rise times, the discharge between the spaced-apart electrodes preferably occurs directly through the particle or several particles simultaneously. The resulting plasma channel leads to immediate stress on the particle. The plasma channel within the particle is accompanied by high pressures and temperatures, which weaken or completely break the bonds along the discharge channel and are degraded within the particle. This reduces the strength of the particle and thus also supports selective decomposition into different components. The direct energy input into the particle to be stressed is energy-efficient and advantageously does not require a pressure-shock-resistant pipe section as a reaction chamber for stressing the particles. The pipe section can have a constant cross-section along its length, so that the flow of the medium is not affected. The particles can be removed in a controlled and size-selective manner. Continuous operation is easily achieved.

Die Spannung des Marx-Generators kann beispielsweise 400 kV bis 600 kV betragen. Die Frequenz kann gleich/größer 25 Hz sein. Der Energiebereich kann größer/gleich 7 J bis gleich/kleiner 700 J sein.The voltage of the Marx generator, for example, can be 400 kV to 600 kV. The frequency can be equal to or greater than 25 Hz. The energy range can be greater than or equal to 7 J to less than or equal to 700 J.

Die Einrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass keine beweglichen Fördereinrichtungen im Reaktionsraum erforderlich sind. Weiterhin können die Partikel den Prozessraum auch ohne Beanspruchung und damit einhergehender Schädigung oder Zerkleinerung passieren. Die Verweildauer der Partikel im Reaktionsraum ist vorteilhafterweise in Abhängigkeit des Materials, des Durchsatzes und/oder der Größe mittels der das Medium fördernde Einrichtung einstellbar, wobei das Medium entgegen der Bewegungsrichtung dem Rohrstück zugeführter und durch das Rohrstück fallender Partikel strömt. Ungewollt entstandene Feinpartikel und Feinstpartikel können kontinuierlich aus dem Reaktionsraum mittels des strömenden Mediums entgegen der Fallrichtung der zu schädigenden Partikel ausgetragen werden.The device is also characterized by the fact that no movable conveying devices are required in the reaction chamber. Furthermore, the particles can pass through the process chamber without stress and the associated damage or comminution. The residence time of the particles in the reaction chamber can advantageously be adjusted depending on the material, throughput, and/or size using the medium-conveying device, with the medium flowing against the direction of movement of the particles fed into and falling through the pipe section. Unintentionally formed fine particles and ultrafine particles can be continuously discharged from the reaction chamber by the flowing medium, counter to the direction of fall of the particles to be damaged.

Die Elektroden ragen nicht in den Reaktionsraum, so dass ein Kontakt zwischen den zu beanspruchenden Partikeln und den Elektroden und mithin ein Abrasivverschleiß der Elektroden weitestgehend vermieden wird. Die Elektroden können vorteilhafterweise einzeln angesteuert werden. Jeweilige Elektrodenpaare können gleichzeitig oder sequentiell angesteuert werden, wobei Elektrodenpaare nebeneinander und/oder untereinander angeordnet sein können.The electrodes do not protrude into the reaction chamber, thus largely avoiding contact between the particles to be treated and the electrodes, thus preventing abrasive wear of the electrodes. The electrodes can advantageously be controlled individually. Electrode pairs can be controlled simultaneously or sequentially, with electrode pairs being arranged side by side and/or one below the other.

Die Partikel auch als Mineralkörner liegen damit vorteilhafterweise zur nachfolgenden Zerkleinerung bereits in gröberen Fraktionen besser oder komplett aufgeschlossen vor, so dass hierfür auch ein geringerer Energieaufwand erforderlich sein kann. Damit lassen sich beispielsweise die metallhaltigen Minerale bei Erzen besser ausbringen, vollständiger und in höheren Konzentrationen anreichern. Dadurch können auch Lagerstättenbereiche mit geringeren Erzgehalten noch wirtschaftlich genutzt, die gebotene Vollständigkeit der Lagerstättennutzung erhöht und die Nachhaltigkeit der Rohstoffaubereitung verbessert werden.The particles, also known as mineral grains, are thus advantageously available in coarser fractions, better or completely broken down for subsequent comminution, which can also require less energy. This allows, for example, the metal-bearing minerals in ores to be recovered more effectively and enriched more completely and in higher concentrations. This allows even deposit areas with lower ore grades to be used economically, increasing the required completeness of deposit utilization and improving the sustainability of raw material processing.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 11 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 11.

Die Vorrichtung zum Zuführen von Partikeln ist optional so angeordnet, dass die zu beanspruchenden Partikel von oben nach unten durch das Rohrstück sinken. Damit können die Partikel auch kontinuierlich zugeführt werden, so dass eine kontinuierliche Beanspruchung von Partikeln mit Elektroimpulsen im Rohrstück realisierbar ist.The device for feeding particles can optionally be arranged so that the particles to be treated sink from top to bottom through the pipe section. the particles are also fed in continuously, so that a continuous stress on particles with electrical impulses in the pipe section can be realized.

Mehrere Elektroden sind in einer Ausführungsform um den Innenumfang des Rohrstücks verteilt und beabstandet zueinander angeordnet. Weiterhin sind die Elektroden mit Impulsspannungsgeneratoren verbunden.In one embodiment, several electrodes are distributed around the inner circumference of the pipe section and arranged at a distance from each other. Furthermore, the electrodes are connected to pulse voltage generators.

Jeweils zwei Elektroden sind optional in mindestens zwei voneinander beabstandet zueinander angeordneten Ebenen des Rohrstücks angeordnet, wobei diese Elektroden mit dem Marx-Generator oder mit Marx-Generatoren verbunden sind. Die Beanspruchung der Partikel kann so in mehreren Ebenen während des Sinkens der Partikel erfolgen.Two electrodes are optionally arranged in at least two spaced-apart levels of the pipe section, with these electrodes connected to the Marx generator(s). Thus, the particles can be subjected to stress at multiple levels during their descent.

Elektroden sind in einer Ausbildung in einer Ebene und/oder in beabstandet zueinander angeordneten Ebenen um den Innenumfang des Rohrstücks verteilt angeordnet. Weiterhin sind die Elektroden mit dem Marx-Generator oder mit Marx-Generatoren verbunden. Die Elektroden können so auch schraubenförmig angeordnet sein.In one embodiment, electrodes are arranged in a single plane and/or in spaced-apart planes around the inner circumference of the pipe section. Furthermore, the electrodes are connected to the Marx generator(s). The electrodes can also be arranged helically.

Die Elektroden einer Ebene können mit dem Marx-Generator oder mit Marx-Generatoren verbunden sein. Weiterhin ist der Marx-Generator oder sind die Marx-Generatoren mit einer Steuereinrichtung so zusammengeschaltet, dass die zeitgleich an den Elektroden anliegenden Spannungen und/oder Impulse der Ebenen sich voneinander unterscheiden.The electrodes of a level can be connected to the Marx generator or Marx generators. Furthermore, the Marx generator or Marx generators are interconnected with a control device in such a way that the voltages and/or pulses simultaneously applied to the electrodes of the levels differ from one another.

Die Vorrichtung zum Austrag von Partikeln ist optional so angeordnet, dass die durch das Rohrstück sinkenden Partikel von der Einrichtung zur Beanspruchung von Partikeln wegtransportiert werden.The particle discharge device is optionally arranged so that the particles sinking through the pipe section are transported away from the particle loading device.

Die das Medium fördernde Einrichtung ist in einer Ausführungsform mit einer Steuereinrichtung zusammengeschaltet, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums und damit die Geschwindigkeit der durch das Rohrstück sinkenden Partikel beeinflussbar ist.In one embodiment, the device conveying the medium is connected to a control device so that the flow velocity of the medium and thus the velocity of the particles sinking through the pipe section can be influenced.

Außerhalb des Reaktionsraumes in Richtung der Vorrichtung zum Zuführen von Partikeln ist optional eine Einrichtung zum Austrag von Fein- und/oder Feinstpartikeln angeordnet. Das kann eine Öffnung in der Wand des Rohrstücks sein, welches mit einer Saugvorrichtung verbunden sein kann.Outside the reaction chamber, in the direction of the particle supply device, a device for discharging fine and/or ultrafine particles is optionally arranged. This can be an opening in the wall of the pipe section, which can be connected to a suction device.

Die Vorrichtung zum Zuführen von Partikeln, das vertikal angeordnete Rohrstück, die das Medium fördernde Einrichtung und Leitungen sind ein das Medium führender Kreislauf.The device for feeding particles, the vertically arranged pipe section, the device conveying the medium and lines form a circuit carrying the medium.

Das Medium kann insbesondere ein Gas oder eine Flüssigkeit sein.The medium can in particular be a gas or a liquid.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in principle in the drawings and is described in more detail below.

Es zeigen:

Fig. 1
eine Einrichtung zur Beanspruchung von Partikeln mittels Elektroimpulsen und
Fig. 2
ein Rohrstück mit Elektroden und einem Reaktionsraum.
They show:
Fig. 1
a device for stressing particles by means of electrical impulses and
Fig. 2
a piece of pipe with electrodes and a reaction chamber.

Eine Einrichtung zur Beanspruchung von Partikeln 9 mittels Elektroimpulsen 11 besteht im Wesentlichen aus einer Vorrichtung 1 zum Zuführen von Partikeln 9, einem vertikal angeordneten Rohrstück 2 mit einem Reaktionsraum, einer Vorrichtung 3 zum Austrag von Partikeln 9, einer Medium 10 fördernden Einrichtung 4, Elektroden 5, einem Marx-Generator 6 und einer Steuereinrichtung 7.A device for subjecting particles 9 to stress by means of electrical pulses 11 essentially consists of a device 1 for supplying particles 9, a vertically arranged pipe section 2 with a reaction chamber, a device 3 for discharging particles 9, a medium 10 conveying device 4, electrodes 5, a Marx generator 6 and a control device 7.

Die Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zur Beanspruchung von Partikeln 9 mittels Elektroimpulsen 11 in einer prinzipiellen Darstellung.The Fig. 1 shows a device for stressing particles 9 by means of electrical impulses 11 in a basic representation.

Die Vorrichtung 1 zum Zuführen von Partikeln 9 ist so angeordnet, dass die Partikel 9 von oben nach unten durch das Rohrstück 2 sinken. Die Vorrichtung 3 zum Austrag von Partikeln 9 befindet sich so, dass die durch das Rohrstück 2 gesunkenen Partikel 9 von der Einrichtung zur Beanspruchung von Partikeln 9 wegtransportiert werden. Die das Medium 10 fördernde Einrichtung 4 ist mit der Steuereinrichtung 7 zusammengeschaltet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums 11 und damit die Geschwindigkeit der durch das Rohrstück 2 sinkenden Partikel 9 beeinflussbar ist. In Richtung der Vorrichtung 1 zum Zuführen von Partikeln 9 kann eine Einrichtung 8 zum Austrag von Fein- und/oder Feinstpartikeln 9 angeordnet sein.The device 1 for supplying particles 9 is arranged such that the particles 9 sink from top to bottom through the pipe section 2. The device 3 for discharging particles 9 is located such that the particles 9 that have sunk through the pipe section 2 are transported away by the device for stressing particles 9. The device 4 conveying the medium 10 is connected to the control device 7 so that the flow velocity of the medium 11 and thus the velocity of the particles 9 sinking through the pipe section 2 can be influenced. A device 8 for discharging fine and/or ultrafine particles 9 can be arranged in the direction of the device 1 for supplying particles 9.

Die Fig. 2 zeigt ein Rohrstück 2 mit Elektroden 5 und einem Reaktionsraum in einer prinzipiellen Darstellung.The Fig. 2 shows a pipe section 2 with electrodes 5 and a reaction chamber in a basic representation.

Das Rohrstück 2 und damit der Reaktionsraum stellt einen Strömungskanal des fließfähigen Mediums 10 dar. Dazu ist die das Medium 10 fördernde Einrichtung 4 mit dem Rohrstück 2 so verbunden, dass das Medium 10 entgegen der Bewegungsrichtung dem Rohrstück 2 zugeführter und durch das Rohrstück 2 fallender Partikel 9 strömt.The pipe section 2 and thus the reaction chamber represents a flow channel of the flowable medium 10. For this purpose, the device 4 conveying the medium 10 is connected to the pipe section 2 connected in such a way that the medium 10 flows against the direction of movement of particles 9 supplied to the pipe section 2 and falling through the pipe section 2.

Das Rohrstück 2 weist die beabstandet voneinander angeordneten und mit dem Marx-Generator 6 verbundene Elektroden 5 auf, wobei die Elektroden 5 mit oder vor der inneren Oberfläche des Rohrstücks 2 enden, so dass die Elektroden 5 nicht in das Rohrstück 2 hineinragen und die Strömung des Mediums 10 im Rohrstück 2 nicht behindern. Elektroden 5 können auch mit mehreren Marx-Generatoren 6 verbunden sein. Damit können auch in ihrer Frequenz und/oder Impulsdauer voneinander unterschiedliche Impulse erzeugt werden. Die Spannung kann beispielsweise 400 kV bis 600 kV betragen. Die Frequenz kann dabei gleich/größer 25 Hz sein. Der Energiebereich kann dabei größer/gleich 7 J bis gleich/kleiner 700 J sein.The pipe section 2 has electrodes 5 arranged at a distance from one another and connected to the Marx generator 6, wherein the electrodes 5 end at or in front of the inner surface of the pipe section 2, so that the electrodes 5 do not protrude into the pipe section 2 and do not impede the flow of the medium 10 in the pipe section 2. Electrodes 5 can also be connected to multiple Marx generators 6. This allows pulses to be generated that differ in frequency and/or pulse duration. The voltage can be, for example, 400 kV to 600 kV. The frequency can be equal to or greater than 25 Hz. The energy range can be greater than or equal to 7 J to equal to or less than 700 J.

Dazu können mehrere Elektroden 5 um den Innenumfang des Rohrstücks 2 verteilt und beabstandet zueinander angeordnet sein. Dazu kann sich jeweils eine Elektrode 5 in mindestens zwei voneinander beabstandet zueinander angeordneten Ebenen des Rohrstücks 2 befinden. In einer Ausführungsform können dazu Elektroden 5 auch in einer Ebene und/oder in beabstandet zueinander angeordneten Ebenen um den Innenumfang des Rohrstücks 2 verteilt angeordnet sein, so dass die Elektroden 5 in einer Schraubenform angeordnet sind.For this purpose, a plurality of electrodes 5 can be distributed around the inner circumference of the pipe section 2 and arranged at a distance from one another. For this purpose, one electrode 5 can be located in each case in at least two planes of the pipe section 2 arranged at a distance from one another. In one embodiment, electrodes 5 can also be arranged distributed in one plane and/or in planes arranged at a distance from one another around the inner circumference of the pipe section 2, so that the electrodes 5 are arranged in a helical shape.

Wenigstens die Vorrichtung 1 zum Zuführen von Partikeln, das vertikal angeordnete Rohrstück 2, die das Medium 10 fördernde Einrichtung 4 und Leitungen können ein das Medium 10 führender Kreislauf sein. In Fortführung kann auch die Vorrichtung 3 zum Austrag von Partikeln 9 in diesen Kreislauf eingebunden sein.At least the device 1 for supplying particles, the vertically arranged pipe section 2, the device 4 conveying the medium 10, and lines can form a circuit carrying the medium 10. In continuation, the device 3 for discharging particles 9 can also be integrated into this circuit.

Das Medium 10 ist ein Gas oder eine Flüssigkeit.The medium 10 is a gas or a liquid.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

  1. 1 Vorrichtung zum Zuführen von Partikeln1 Device for feeding particles
  2. 2 Rohrstück2 pipe sections
  3. 3 Vorrichtung zum Austrag von Partikeln3 Device for discharging particles
  4. 4 Medium fördernde Einrichtung4 Medium-promoting facility
  5. 5 Elektrode5 Electrode
  6. 6 Marx-Generator6 Marx Generator
  7. 7 Steuereinrichtung7 Control device
  8. 8 Einrichtung zum Austrag von Fein- und/oder Feinstpartikeln8 Device for the discharge of fine and/or ultrafine particles
  9. 9 Partikel9 particles
  10. 10 Medium10 Medium
  11. 11 Elektroimpuls11 Electric impulse

Claims (11)

  1. A device for loading particles (9) by means of electrical pulses (11), having an apparatus (1) for supplying particles (9), at least one vertically arranged pipe section (2) with a reaction chamber for loading particles (9) and an apparatus (3) for removing particles (9), wherein the pipe section (2) and thus the reaction chamber is a flow channel of a fluid medium (10), wherein a device (4) conveying the medium (10) is connected to the pipe section (2) such that the medium (10) flows counter to the movement direction of particles (9) supplied to the pipe section (2) and sinking through the pipe section (2), wherein the pipe section (2) has at least two electrodes (5), which are arranged spaced from one another and connected to at least one Marx generator (6), wherein the pulse rise time of the Marx generator (6) is less than 500 ns, and wherein the electrodes (5) end with or before the inner surface of the pipe section (2), so that the electrodes (5) do not project into the pipe section (2) and do not impede the flow of the medium (10) in the pipe section (2).
  2. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the apparatus (1) for supplying particles (9) is arranged such that the particles (9) to be loaded sink from above downwards through the pipe section (2).
  3. The device according to Patent Claim 1, characterized in that a plurality of electrodes (5) are arranged distributed around the inner circumference of the pipe section (2) and spaced from one another and in that the electrodes (5) are connected to the Marx generator or to Marx generators (6).
  4. The device according to Patent Claim 1, characterized in that in each case two electrodes (5) are arranged in at least two planes of the pipe section (2), which planes are spaced from one another, and in that these electrodes (5) are connected to the Marx generator (6).
  5. The device according to Patent Claim 1, characterized in that electrodes (5) are arranged in a distributed manner around the inner circumference of the pipe section (2) in one plane and/or in planes that are arranged spaced from one another and in that the electrodes (5) are connected to the Marx generator (6) or to Marx generators (6).
  6. The device according to Patent Claims 1, 2 and 5, characterized in that the electrodes (5) of a plane are connected to the Marx generator (6) or to Marx generators (6), in that the Marx generator (6) or the Marx generators (6) is or are connected to a control device (7) in such a manner that the voltages simultaneously applied at the electrodes (5) and/or pulses of the planes differ from one another.
  7. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the apparatus (3) for removing particles (9) is arranged such that the particles (9) sunk through the pipe section (2) are transported away from the device for loading particles (9).
  8. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the device (4) conveying the medium (10) is connected to a control device (7), so that the flow rate of the medium (10) and therefore the speed of the particles (9) sinking through the pipe section (2) can be influenced.
  9. The device according to Patent Claim 1, characterized in that a device (8) for removing fine and/or very fine particles (9) is arranged outside of the reaction chamber in the direction of the apparatus (1) for supplying particles (9).
  10. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the apparatus (1) for supplying particles (9), the vertically arranged pipe section (9), the device (4) conveying the medium (10) and lines are a circuit conveying the medium (10).
  11. The device according to Patent Claim 1, characterized in that the medium (10) is a gas or a liquid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1341851A (en) * 1962-12-17 1963-11-02 Enertron Corp Method and apparatus for the treatment of materials, in particular by spraying and mixing of materials by new electro-hydraulic action
US3207447A (en) * 1963-08-22 1965-09-21 Kennecott Copper Corp Method of crushing ores with explosive energy released in a liquid medium, and apparatus therefor
DE19534232C2 (en) * 1995-09-15 1998-01-29 Karlsruhe Forschzent Process for comminuting and crushing solids conglomerated from non-metallic or partially metallic components and for comminuting homogeneous non-metallic solids
JP3825889B2 (en) 1997-07-23 2006-09-27 日鉄鉱業株式会社 Electro-crushing method and apparatus
DE19902010C2 (en) * 1999-01-21 2001-02-08 Karlsruhe Forschzent Process for the treatment of ashes from waste incineration plants and mineral residues by desalination and artificial aging using electrodynamic underwater processes and plant for carrying out the process
WO2012129708A1 (en) 2011-03-30 2012-10-04 Selfrag Ag Electrode arrangement for an electrodynamic fragmentation plant
DE102014008989B4 (en) 2014-06-13 2022-04-07 Technische Universität Bergakademie Freiberg Device and method for the comminution of solids by means of electric pulses
WO2017214738A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-21 Selfrag Ag Method of treating a solid material by means of high voltage discharges
MY189166A (en) * 2018-05-31 2022-01-30 Jk Chee Marcus Dehydration and disintegration apparatus and system

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