[发明专利]用于借助高压放电击碎和/或预弱化材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求前序部分的用于借助高压放电击碎和/或预弱化材料的方法、用于实施该方法的工艺空间的高压电极、具有这种用于实施该方法的高压电极的工艺空间、构成这种工艺空间的工艺容器以及用于借助高压放电击碎和/或预弱化材料的具有这种工艺容器的设备。

背景技术

由现有技术已知，借助脉冲高压放电粉碎或预弱化材料块、如混凝土块或岩石块，预弱化指使材料块产生裂纹，以便在接下来的机械粉碎过程中更容易地粉碎它们。

为此，待粉碎或预弱化的材料与工艺液体如水一起被送入工艺空间中，在工艺空间中在两个电极之间产生高压放电。在此原则上区分两种不同的作用机制。

当所谓的电液效应作用于待粉碎或预弱化的材料时，放电路径仅穿过工艺液体，从而在工艺液体中引起冲击波，所述冲击波作用于待粉碎或预弱化的材料。然而该作用机制的缺点在于，仅一小部分用于产生高压放电的能量用于粉碎或预弱化材料。因此，在电液效应下为了达到相对适度的粉碎率或弱化率需要大量能量，另外大量能量的提供还与高的设备技术费用相关联。在实践中借助电液效应也无法击碎和/或弱化相对坚固的材料。

在所谓的电动效应下，放电路径至少部分穿过待粉碎或弱化的材料，从而在材料本身中产生冲击波。与电液效应相比，借助该作用机制可将明显更高比例的施用能量用于击碎和/或预弱化材料并且也可击碎和/或预弱化坚固得多的材料。

然而，在目前已知的电动（electrodynamic）方法中能量效率和粉碎或弱化硬脆材料的能力并不令人满意。也已经表明，在目前已知的用于借助高压放电击碎和/或预弱化材料的方法中，对于一些材料如混凝土，在一开始主要是电动效应作用于材料后相对快地转变为基本上电液（electrohydraulic）的效应，这由此粉碎或预弱化过程的效率迅速降低或者在最坏情况下高压放电甚至不能再粉碎或预弱化材料。这种现象使得该方法目前不适合甚至是无法用于某些材料。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供用于借助高压放电击碎和/或预弱化材料的方法和装置，它们不具有或至少部分克服现有技术的缺点。

该任务通过独立权利要求的技术方案得以解决。

根据独立权利要求，本发明的第一方面涉及一种用于借助高压放电击碎和/或弱化材料、尤其是岩石材料或矿石的方法。“击碎”理解为材料的粉碎，“弱化”（又称为“预弱化”）理解为在材料中产生内部裂纹，这些内部裂纹使得材料更易于被进一步尤其是机械地粉碎。根据该方法，将待击碎和/或弱化的材料和工艺液体一起送入工艺空间中，在该工艺空间中两个电极以间距相对置并且在电极之间在工艺空间内形成高压放电路径。在此待击碎和/或弱化的材料和工艺液体这样设置在工艺空间中，使得两个电极之间的区域被填充待击碎和/或弱化的材料和工艺液体。在两个电极之间产生高压放电，以便击碎和/或弱化被送入工艺空间中的材料。在此，根据本发明，在击碎和/或弱化材料期间从工艺空间中排出工艺液体并且将工艺液体输入工艺空间中，并且输入的工艺液体与排出的工艺液体相比具有较小的电导率。优选输入的工艺液体的电导率在0.2微西门子每厘米和5000微西门子每厘米的范围内。

已经表明，通过该措施可在目前已知的电动方法中明显改善能量效率和粉碎硬脆材料的能力并且在有问题的材料中避免或至少减慢从电动效应到电液效应的转变。现在该措施也允许将电动方法用于粉碎或弱化那些目前不适合使用该方法的材料。

优选工艺液体的输入和排出同时进行，因为这可形成冲洗流，借助该冲洗流可有针对性地冲洗工艺空间的特定区域。

在此优选输入和排出的工艺液体体积基本上相同，由此可避免在工艺液体液面在工艺空间中的波动或至少使其保持在窄的范围中，这对于连续过程是尤为期望的。

在此工艺液体的输入和排出根据过程控制连续或间断地进行。在同时连续地输入和排出工艺液体时产生下述优点，即，可实现连续的冲洗流，且在由冲洗流冲洗的工艺空间区域中存在准稳态的导电状态。当间断地同时输入和排出工艺液体时，也可通过短时间的集中穿流以较少的更换量实现对工艺空间特定区域的良好冲洗。

但也可规定，工艺液体的排出和输入在时间上错开进行，这使得在工艺空间中工艺液体液面发生明显波动。根据工艺空间的几何结构，这可有利于良好的冲洗效果。在此也优选输入和排出的工艺液体体积基本上相同，从而在工艺空间中的工艺液体液面在两个稳定的液体状态之间波动。