借助于电脉冲对颗粒施力的设备

技术领域

本发明涉及借助于电脉冲对颗粒施力的设备，其具有用于供应颗粒的装置、带有用于对颗粒施力的反应腔室的至少一个竖向布置的管件和用于移除颗粒的装置。

背景技术

借助于电脉冲粉碎固体的原理是已知的。尤其是在连续输送由固体构成的加工物料通过反应腔室以及取决于物料和颗粒尺寸在反应腔室中需要不同停留时间的情况下，这些电脉冲方法具有缺点。另外，由于采用电脉冲，存在部件损坏的风险。

从公开文献FR1 341851A已知用于在流体介质中连续电液粉碎和混合物质的设施。由于围绕待粉碎的物质的液体(通常为水))会产生放电作用。由于在液体中产生的等离子体通道，在液体中会产生压力波，其冲击待粉碎的物料并且对其施力。由此所需的电脉冲的生成借助于LC电路发生，其会导致相应缓慢的脉冲上升。储液器耐冲击压力以由于借助于电脉冲在水中产生的冲击波来承受物质的间接作用力(粉化))。在该设备中，还描述了面状电极以最大化冲击波的影响。但是，平面电极伸入处理腔室或者平坦地构建入锥形管件中。液体流动受到阻碍，并且最终电极磨损增大。液体流经反应器以便朝上或朝下完全移除粉碎的产品。

另一种借助于电脉冲粉碎固体的方法为电动粉碎。

从公开文献DE102014008989A1中已知一种借助于电脉冲连续粉碎固体的设备和方法。其具有至少一个反应腔室，固体借助于输送介质被供应至该反应腔室中，其中反应腔室位于反应容器中。其具有由至少两个电极组成的至少一个电极组，该至少两个电极彼此以预设距离布置并且在反应腔室中形成电极间隙。在此情况下，存在至少一个中心电极以及围绕该中心电极的电极。用于形成电脉冲的装置将电脉冲传递至电极组的电极，其中固体受力以被压靠在电极组上，直至在那处受力的固体借助于电脉冲被粉碎以使得粉碎的固体具有比相互对置的电极之间的距离更小的尺寸。粉碎的固体与流动的输送介质一起穿过电极间隙。基本仅在固体近似具有相同尺寸的情况下才能确保连续粉碎。没有粉碎或者未充分粉碎会导致固体的堆积。

公开文献WO2012129713A涉及用于电动破碎设施的电极结构，该电动破碎设施具有用于待破碎物料的通道开口或通道并且具有一个或多个电极对。通过采用电极的高压脉冲对待破碎物料施力，在通道开口或通道中形成高压放电。在此情况下，杆状、尖状或圆形的电极从环绕护套的边缘侧伸出，并且如果合适的话从居中布置的圆顶形绝缘体伸入粉碎腔室中，以获得近似球形的粉碎物料。由此，电极间隙小于能够穿过通道开口或通道的最大颗粒尺寸。

公开文献JP11-33430A公开了一种粉碎方法以及用于实施该方法的设备。由此存在关于彼此倾斜的电极板，在电极板之间借助于电压脉冲形成高压放电。电极板形成了锥形间隙。为了穿过该锥形间隙，对应位置处颗粒必须小于电极板之间的距离。描述了由粉碎和分类功能构成的方案。物料由此必须不可避免地被粉碎以穿过该设备。

发明内容

在权利要求1中明确的本发明的目的在于对颗粒施力至少使得颗粒已经呈现为更好地或者完全破碎成相对粗的部分以进行后续的机械粉碎。

此目的采用在权利要求1中明确的特征实现。

借助于电脉冲对颗粒施力的设备具有用于供应颗粒的装置、带有用于对颗粒施力的反应腔室的至少一个竖向布置的管件和用于移除颗粒的装置，特征尤其在于这些颗粒已经呈现为更好地或完全破碎成相对粗的部分以进行后续的粉碎。

由此，管件以及由此反应腔室为流动介质的流动通道。另外，输送介质的装置连接至管件以使得介质反向于供应至管件且穿过该管件沉降的颗粒的运动方向流动。该管件具有至少两个电极，该电极彼此间隔布置并且连接至至少一个作为脉冲电压发生器的Marx发生器，其中该Marx发生器的脉冲上升时间小于500ns(单位：纳秒))。另外，电极在管件的内表面结束或者在管件的内表面之前结束，从而电极未伸入管件并且不阻碍介质在管件中的流动。

穿过管件的颗粒借助于电脉冲被电动力学地施力，其也包括对颗粒进行电动力学粉碎。在此情况下，采用所谓的Marx发生器，其为冲击电压发生器。采用该Marx发生器，形成了脉冲上升时间小于500纳秒(ns))的脉冲。在这些短上升时间的情况下，彼此间隔布置的电极之间的放电优选直接通过颗粒或多个颗粒同步进行。在该过程中形成的等离子体通道导致了对颗粒直接施力。颗粒内部的等离子体通道伴生有高压和高温，这会沿着放电通道削弱或者完全消除结合并且在颗粒内部变弱。这会降低颗粒的固结性并且由此也胜任选择性破碎成不同成分。给待施力的颗粒直接能量贡献是高能效的并且有利地不需要作为被施力颗粒的反应腔室的耐冲击压力管件。该管件在其长度上可具有恒定的横截面，从而由此也不会影响介质的流动。颗粒能够以受控且尺寸选择的方式移除。轻松实现了连续操作。

Marx发生器的电压可例如为400kV至600kV。频率可等于或大于25Hz。能量范围可大于/等于7J至等于/小于700J。

该设备的显著之处还在于在反应腔室中不需要可移动的输送装置。另外，该颗粒也能够在没有与之相关的施力和损坏或粉碎的情况下穿过处理腔室。颗粒在反应腔室中的停留时间可有利地借助于输送介质的装置根据物料、产量和/或尺寸来设定，其中介质反向于供应至管件且穿过管件下落的颗粒的运动方向流动。不期望形成的精细颗粒以及非常精细的颗粒可借助反向于待破裂的颗粒的下落方向的流动介质从反应腔室中被连续移除。

电极未伸入反应腔室，从而最大程度地防止待施力的颗粒和电极之间的接触并且由此防止了电极磨损。电极可有利地被单独控制。对应的电极对可同步或按序控制，其中电极对可挨着彼此布置和/或布置在彼此下方。

作为矿物颗粒，该颗粒由此有利地呈现为已经更好或者完全破碎成相对粗的部分以进行后续粉碎，从而由此可需要相对低的能量消耗。这允许例如矿石中含金属的矿物能够更好地、更加完全地并且更高浓度地被提取。由此，含矿量较低的矿床区仍可商业利用，提高了所提供的矿床开采的完整性，改进了原料制备的可持续性。

本发明的有利实施例在权利要求2至11中被明确说明。

用于供应颗粒的装置被选择性地布置为使得待施力的颗粒穿过管件从上向下沉降。由此，颗粒也可被连续供应，从而可在管件中实现通过电脉冲对颗粒进行连续施力。

在一个实施例中，多个电极围绕管件的内周分开布置并且彼此间隔。另外，电极连接至脉冲电压发生器。

在每种情况下，两个电极均选择性地布置在管件的彼此间隔的至少两个平面内，其中这些电极连接至一个Marx发生器或多个Marx发生器。在颗粒沉降的过程中，可在多个平面中对颗粒施力。

在一种设计中，电极围绕管件的内周以分开方式布置在一个平面内和/或布置在彼此间隔的多个平面内。另外，电极连接至一个Marx发生器或多个Marx发生器。电极可由此呈螺旋形布置。

位于一个平面内的电极可连接至一个Marx发生器或多个Marx发生器。另外，一个Marx发生器或多个Marx发生器连接至控制装置以使得同步施加至电极的电压和/或至平面的脉冲是彼此不同的。

用于移除颗粒的装置被选择性地布置为使得穿过管件沉降的颗粒从向颗粒施力的设备处被运走。

在一个实施例中，输送介质的设备连接至控制装置，从而可以影响介质的流速以及由此影响颗粒沉降穿过管件的速度。

用于移除精细和/或非常精细的颗粒的设备选择性地以朝向用于供应颗粒的装置地布置在反应腔室的外部。其可为管件的壁中的一个开口，该开口可连接至抽吸装置。

用于供应颗粒的装置、竖向布置的管件、输送介质的设备以及管路为输送介质的回路。

介质可为尤其为气体或液体。

附图说明

本发明的实施例分别在图中被示意性示出并在下文中进行更详细描述。在图中：

图1示出借助于电脉冲加载颗粒的设备，和

图2示出带有电极和反应腔室的管件。

1用于供应颗粒的装置；2管件；3用于移除颗粒的装置；4介质输送装置；5电极；6Marx发生器；7控制装置；8用于移除精细和/或非常精细颗粒的装置；9颗粒；10介质；11电脉冲。

具体实施方式

借助于电脉冲11向颗粒9施力的设备大体由以下构成：用于供应颗粒9的装置1、带有反应腔室的竖向布置的管件2、用于移除颗粒9的装置3、输送介质10的装置4、电极5、Marx发生器6和控制装置7。

图1以示意图示出借助于电脉冲11对颗粒9施力的设备。

用于供应颗粒9的装置1被布置为使得颗粒9穿过管件2从上到下沉降。用于移除颗粒9的装置3被定位成使得沉降穿过管件2的颗粒9自用于对颗粒9施力的设备处被运走。输送介质10的设备4连接至控制装置7，从而影响介质11的流速并且由此影响颗粒9的沉降穿过管件2的速度。用于移除精细和/或非常精细的颗粒9的设备8可被布置成朝向用于供应颗粒9的装置1。

图2以示意图示出具有电极5和反应腔室的管件2。

管件2以及由此反应腔室用作为流动介质10的流动通道。由此，输送介质10的设备4如此连接至管件2，即介质10相对于供应至管件2且穿过管件2掉落的颗粒9的运动方向反向流动。

管件2具有多个电极5，这些电极彼此间隔布置并且连接至Marx发生器6，其中电极5终止于管件2的内表面或者终止在管件2的内表面的前方，从而电极5不会伸入管件2并且不会阻碍介质10在管件2内的流动。这些电极5还可连接至多个Marx发生器6。由此，还可生成彼此间频率和/或脉冲持续时间不同的脉冲。电压可例如为400kV(千伏)至600kV。在此情况下频率可等于或大于25Hz(赫兹)。在此情况下，能量范围可大于/等于7J(焦耳)至等于/小于700J。

由此，多个电极5可围绕管件2的内周均布并且彼此间隔。由此，单个电极5分别可位于彼此间隔布置的、管件2的至少两个平面内。在一个实施例中，电极5可由此也以分开的方式围绕管件2的内周布置在一个平面内和/或布置在彼此间隔布置的平面内，从而电极5以螺旋形布置。

至少用于供应颗粒的装置1、竖向布置的管件2、输送介质10的设备4和管路可为输送介质10的回路。基于此，用于移除颗粒9的装置3也可被并入此回路中。

介质10为气体或液体。