(57)【要約】  本発明は、電気力式の破砕装置の運転法及び破砕装置に関する。処理液内の破砕物は常に浮遊状態に保たれ、処理液と一緒に懸濁液を形成している。破砕物の、目標粒子サイズに達した若しくは目標粒子サイズを下回る部分は、処理容器から送り出され、かつ目標粒子サイズを超える破砕物は再び反応区域に送られる。破砕装置は給電可能な電気的なエネルギー貯蔵部及びこれに接続された電極対を有しており、電極対の両方の端部は処理液内で所定の間隔を置いて相対している。電極間スペース内で目標粒子サイズ以下に破砕された物質は分離機内で固形部分と液状部分とに分離されて、得られた処理液は反応容器内へ戻される。
2007504937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱物質及び／又は脆い材料を５ｍｍより小さい目標粒子サイズに効果的に破砕するための破砕装置の運転法であって、この場合に、破砕装置は電気的なエネルギー貯蔵部を含んでおり、エネルギー貯蔵部は、反応容器内で互いに離間されていて相対する２つの電極端部間の反応区域にある反応液体内の破砕物に向けて脈動的に放電するようになっている形式のものにおいて、
反応液体内にある破砕物を常に浮遊状態に保ち、これによって処理液との懸濁液を形成し、懸濁液内の処理された破砕物の、目標粒子サイズに達した若しくは目標粒子サイズを下回る部分は、処理容器から送り出され、目標粒子サイズを超える破砕物は再び反応区域に送られることを特徴とする、破砕装置の運転法。
【請求項２】
反応容器内で反応液体内の破砕物を液力によって浮遊状態に保つ請求項１に記載の運転法。
【請求項３】
反応容器内で反応液体内の破砕物を機械的に浮遊状態に保つ請求項１に記載の運転法。
【請求項４】
懸濁液内の処理された破砕物の、ほぼ目標粒子サイズに達した若しくは目標粒子サイズを下回る部分は、上昇水流分級によって取り出され、次いで固体と液体との分離を行われ、目標粒子サイズを超える破砕物は粗粒子部分として再び反応容器内に戻される請求項２又は３に記載の運転法。
【請求項５】
懸濁液内の処理された破砕物の、ほぼ目標粒子サイズに達した若しくは目標粒子サイズを下回る部分は、液体旋回流によって取り出され、次いで固体と液体との分離を行われ、目標粒子サイズを超える破砕物は粗粒子部分として再び反応容器内に戻される請求項２又は３に記載の運転法。
【請求項６】
懸濁液内の処理された破砕物の、ほぼ目標粒子サイズに達した若しくは目標粒子サイズを下回る部分は、処理液内に浸漬されたフィルターによって取り出され、次いで固体と液体との分離を行われ、目標粒子サイズを超える破砕物は粗粒子部分として再び反応容器内に戻される請求項２又は３に記載の運転法。
【請求項７】
請求項１に記載の運転法の実施のための破砕装置であって、充電可能な電気的なエネルギー貯蔵部（１）を備え、かつ前記エネルギー貯蔵部に接続された電極対（２，３）を備えており、該電極対の両方の端部は反応容器（４）内に入れられた処理液内で所定の間隔を置いて互いに相対しており、この場合に一方の電極（３）は所定の電位に接続されており、かつ他方の電極（２）、例えば高圧電極は外部スイッチ（５）を介してエネルギー貯蔵部（１）から高電圧を脈動的に印加されるようになっている形式のものにおいて、
処理液（６）内の破砕物を浮遊状態に保つ装置を、処理容器に組み込んであり、
目標粒子サイズ以下の破砕物部分を懸濁液から取り出して固液分離のための装置（８）へ送りかつ目標粒子サイズより上の破砕物部分を反応容器内へ戻す装置を、処理容器に組み込んであり、
処理液のための少なくとも１つの戻し管路（９）を反応容器内に開口させてあることを特徴とする破砕装置。
【請求項８】
破砕物を懸濁状態に保つ装置は、死水域を生ぜしめることのないように、反応区域を通して懸濁を供給するようになっている請求項７に記載の破砕装置。
【請求項９】
目標粒子サイズ以下の破砕物部分を懸濁液から取り出す装置は処理容器を有しており、該処理容器は上昇水流分級装置として形成されている請求項８に記載の破砕装置。
【請求項１０】
目標粒子サイズ以下の破砕物部分を懸濁液から取り出す装置は処理容器を有しており、該処理容器は液体サイクロンとして形成されている請求項８に記載の破砕装置。
【請求項１１】
目標粒子サイズ以下の破砕物部分を懸濁液から取り出す装置は、目標粒子サイズに適合された少なくとも１つのフィルターを有している請求項８に記載の破砕装置。
【請求項１２】
固液分離された液体は１つ若しくは複数のノズルを介して反応容器内へ戻すようになっており、破砕物若しくは処理物は反応区域内でできるだけ完全に懸濁状態に保たれるようになっている請求項９から１０のいずれか１項に記載の破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱物質及び／又は脆い材料を５ｍｍより小さい目標粒子サイズに効果的に破砕するための破砕装置の運転法、並びに該運転法によって運転される破砕装置に関する。
【０００２】
破砕装置は原理的には、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５３４２３２号明細書に記載のFRANKA-技術(FRANKA= Fragmentieranlage Karlsruhe [カールスルーエ型破砕装置])に基づいている。破砕装置は、電気的なエネルギー貯蔵部を含んでおり、エネルギー貯蔵部は、反応容器内で互いに所定の距離に離間されていて相対する２つの電極端部間にある、即ち反応区域にある反応液体内の破砕物に向けて脈動的に、即ちパルス状に放電するようになっている。
【０００３】
破砕装置による粉砕加工において、２つの電極端部間で処理液内にある破砕物は電気的なスパークによって、即ち衝撃波によって粉砕される。鉱物質の部材及び／又は脆い材料は岩石、鉱石物若しくはガラス、或いは岩盤やコンクリートのような集塊を含む。得ようとする粒子サイズ、即ち目標粒子サイズ若しくは目標粒子径は５ｍｍより小さく、有利には２ｍｍより小さくなっている。このような粒子サイズに破砕された粒子は、フィルタカートリッジを介して処理領域から吸い出される。このような過程は、例えば砂利採取及び砂採取若しくは顔料物質の粉砕、一般的に化合物でない物質の粉砕に見られる。建築物の取り壊しに際して生じる破砕物は、吸い出された破砕物に応じて処理室内に連続的に補充されるようになっている。
【０００４】
破砕装置は電気的なエネルギー供給部若しくはエネルギー貯蔵部を含んでおり、エネルギー貯蔵部若しくはエネルギー貯蔵部は放電ギャップを介して装填物にパルス状に放電するようになっている。装填物は電極中間領域内の処理液及び該処理液内に沈められた破砕物である。両方の電極は、端部を処理液内に完全に浸漬された状態で、予め決められた調節可能な距離を置いて互いに相対している。通常は処理液を反応容器内に入れてあり、処理液内で破砕物を振動させるようになっており、破砕されて粒の大きさ、即ち粒子サイズが所定の値以下の部材若しくは物質は反応容器から取り出される。
【０００５】
従来は破砕物質は、高電圧電極及び容器底部若しくは底部の一部分から成る両方の電極端部間で放電されるようになっていて、パルス放電に際して攪拌され若しくは巻き上げられる。このような攪拌若しくは巻き上げは、実験により不十分であることが明らかになっている。
【０００６】
従って本発明の課題は、電極間中空スペース内に供給された破砕物を浮遊状態に維持することによって効果的に破砕して、処理時間及びエネルギーを削減することにある。
【０００７】
前記課題は、請求項１に記載の本発明のプロセスに基づき電極端部間の、処理液の満たされたスペース内の破砕物及び処理容器の底部に沈積した破砕物の攪拌によって解決される。処理液内の破砕物は常に浮遊状態に保たれ、従って処理液と一緒に懸濁液を形成している。このような懸濁液内の破砕物の、目標粒子サイズに達した若しくは目標粒子サイズを下回る部分は、処理容器から送り出され（取り出され）、かつ目標粒子サイズを超える破砕物（粗粒子部分）は再び反応区域に供給される。
【０００８】
さらに前記課題は、請求項７に記載の構成を有する破砕装置によって解決される。処理液内に装填された破砕物を浮遊状態に保つ装置を、処理容器に組み込んであり、それというのは比誘電率εrはほぼ１であり、空気若しくはガスを処理室内に供給する必要がないないからである。さらに、目標粒子サイズ以下の破砕物部分を懸濁液から導き出して固液分離のための装置へ送りかつ目標粒子サイズより上の破砕物部分を反応容器内へ戻す装置を、処理容器に組み込んである。このために、処理液のための少なくとも１つの戻し管路は反応容器内に開口している。
【０００９】
請求項２乃至６に、運転法を必要に応じて有利に実施するための実施態様を記載してある。破砕物を浮遊状態に効果的に保つために、請求項２に基づく液力式の手段、例えば液体流並びに、請求項３に基づく機械的な手段、例えば攪拌若しくはかき混ぜが適している。液体流の流れ方向及び流れ強さ若しくは攪拌速度は、破砕を最適にするために制御され若しくは調節されるようになっていてよい。
【００１０】
破砕物の取り出しのために請求項４に基づき上昇水流分級を用いるようになっている。この場合に、個液分離（固体と液体との分離）に際して、目標粒子サイズを超える破砕物は粗粒子部分として再び反応容器内に戻される。請求項５に記載の実施態様では、粉砕若しくは破砕は液体旋回流（ハイドロサイクロン）によって行われる。さらに請求項６に記載の実施態様では、固液分離のために処理容器の処理液内に浸漬されたフィルター、例えばフィルタカートリッジ若しくはかご形フィルター或いはバスケット形フィルターを用いるようになっている。
【００１１】
請求項８乃至１２には破砕装置の有利な実施態様を記載してある。懸濁液を維持することは破砕装置の経済的な連続運転にとって重要である。請求項８に記載の装置は、死水域を生ぜしめることなしに、処理液内の破砕物を浮遊状態に保つようになっている。請求項９に基づき分級分離のために上昇水流分級装置若しくは上昇水流選別装置を設けてある。請求項１０に記載の実施態様では、分級分離のために液体サイクロンを設けてある。請求項１１に記載の実施態様では、分粒装置若しくは分離装置は、濾過技術で公知のフィルターとしてかご形若しくはバスケット形、或いはカートリッジ形で形成されている。放電による衝撃波作用に依存して、電極間スペースに対する距離はクリーニングに効果的でかつ破損を避けるように調節されている。衝撃波の強さは、衝撃波源から１／ｒ２の値で減少する。
【００１２】
請求項１２の実施態様に基づき、固液分離に際して得られた処理液体を反応容器内へ制御して導く若しくは流入させる流入ノズルは、懸濁状態を維持している。
【００１３】
前述の手段によって、破砕物の微粒子部分は処理液内での粉砕中に浮遊状態に保たれ、放電領域内へ絶え間なく繰り返し戻される。この場合に吸い出しカートリッジは、粉砕された物質を確実に受け止めて、十分に小さい粒子を吸い出し得るように配置されている。まだ粒子径が大きくて吸い出しカートリッジの濾過器若しくはメッシュに付着している破砕物は、放電過程の度に放電管から発せられる衝撃波によってふり落とされる。
【００１４】
次に本発明に基づく方法及び破砕装置を図示の実施例に基づき説明する。実施例は、請求項２及び請求項８の実施態様に基づき形成されていて、環状管路を備えている。このような構成は、流動技術的に良好な手段である。別の実施態様では、整列された管若しくは管束を用いることも可能である。いずれの場合にも破砕装置は、破砕微粒子が集まって堆積してしまうような死水域（淀み域）を避けるように形成されている。図面には破砕装置のうちの反応容器のみを示してある。電気的な部分、装入装置、エネルギー貯蔵部及びアークギャップなどは、例えば前記公知技術文献に開示の装置の構成部分を用いてよいものである。電気的なエネルギー貯蔵部は、アークギャップで反応容器内の電極端部間の装入物に放電を行うコンデンサー装置である。FRANKA-タイプの装置において、電気的な部分は、高出力電圧パルス技術で公知の電力供給部及び放電部を備えたマルクス・ジェネレータ(Marx-Generator)である。
【００１５】
図１には、筒形の反応容器を示してあり、該反応容器は支柱若しくは支持台に支えられている。カバーを通って、自由な端部の領域まで電気的に絶縁された高圧電極が反応容器内部に突入している。高圧電極はカバー内に堅くは保持されておらず、若しくは緩く案内されており、従って放電によって生じた衝撃波は伝達されないようになっている。露出した金属性の端部区分は、反応容器内に受容されている処理液、ここでは水内に完全に浸漬されている。絶縁被覆は長時間の運転に際しても沿面作用を生ぜしめないようになっている。逆電極は、反応容器自体の実施例で凹球面上に湾曲された底部によって形成されている。底部は全体を電極として若しくは中央の部分を電極として形成されていてよい。いずれの場合にも逆電極は所定の電位、若しくは基準電位、一般的にアース電位に接続されている。アース電位極上には、中央に受容された破砕物を示してある。放電管は高圧電極の先端から、アース電位電極へ向かって若しくは高圧電極の端面から中央の底部領域に向かって円錐形の区分を有するように形成されている。
【００１６】
水供給管路は反応容器のカバーを貫いて反応容器内へ延びており、破砕物の混ざった水の排出管路はフィルタカートリッジからカバーを貫いて延びている。破砕プロセスを最適にするために、攪拌若しくはかき混ぜのために用いられる流れは、流れの強さ、方向及び開始を制御されるようになっている。流れ形成及び破砕物の攪拌のための装置は、ここでは高圧電極を同心的に取り囲んでいる。供給管路は、同心的に配置された環状管路内へ供給を行うようになっている。環状管路は、電気絶縁して衝撃波に耐えるように容器壁に取り付けられている。
【００１７】
ノズルは出口を所定の方向に調節可能に、即ち流れ放射方向を調節可能に設けられおり、破砕物の応じて、処理に最適な攪拌作用が調節されるようになっている。流れの強さは、純粋な処理液を環状管路内へ圧送するポンプによって調節される。ノズルは放射された流れを底部に沿って底部中央へ向けるようになっている。底部中央に堆積している破砕物は、前記流れによって絶えず巻き上げられ若しくは吹き上げられ、浮遊状態若しくは懸濁状態に保たれる。このようにして、水体積内に流れのない領域、即ち淀みの領域は避けられている。
【００１８】
フィルタカートリッジは完全に水内に浸漬されている。フィルタカートリッジを取り囲むグリッド（格子）は、格子幅若しくは網目数で、吸い出される最大の粒子サイズを規定している。フィルタカートリッジを流過した懸濁液は、図面で右側に暗示する遠心分離機内で処理水と固形部分に分離される。処理水は供給管路及び環状管路を介して、必要に応じて新鮮水を混合して、反応容器内へ戻される。
【００１９】
図面の左側で反応容器から突出する接続管片を介して、新たに破砕すべき物質を補充するようになっている。
【００２０】
反応容器の大きさに応じて保守作業若しくは修理作業を著しく容易にするために、反応容器の底部はねじ止めされていて、図面右側の支柱に旋回可能に支承されたブラケットアームを介して該アームの旋回運動によって外側へ移動させられるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に基づく反応容器の縦断面図
【図１】
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【国際調査報告】
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