Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ARRANGEMENT FOR THE IN-SITU MEASUREMENT OF AT LEAST THE OXYGEN CONTENT WITHIN A SOLID WASTE DUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/017162
Kind Code:
A1
Abstract:
An arrangement for the in-situ measurement of at least a partial pressure of oxygen within a solid waste dump comprises: at least one measuring sensor arranged within the solid waste dump for locally sensing the oxygen partial pressure, wherein the measuring sensor is designed to output a measuring signal, representing the oxygen partial pressure, to a higher-level unit arranged outside the solid waste dump, which is designed to receive and process the measuring signals of the measuring sensor.

Inventors:
BONDZIO, Lars (Heinrich-Möser-Straße 10, Groß-Umstadt, 64823, DE)
Application Number:
EP2011/063235
Publication Date:
February 07, 2013
Filing Date:
August 01, 2011
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ENDRESS+HAUSER CONDUCTA GESELLSCHAFT FÜR MESS- UND REGELTECHNIK MBH+CO. KG (Dieselstrasse 24, Gerlingen, 70839, DE)
BONDZIO, Lars (Heinrich-Möser-Straße 10, Groß-Umstadt, 64823, DE)
International Classes:
G01N33/00; C22B3/18
Domestic Patent References:
2004-04-01
2004-08-26
2001-03-15
2001-03-15
Foreign References:
US2913386A1959-11-17
US2913386A1959-11-17
Other References:
RAYNER ET AL: "Petroleum-hydrocarbon contamination and remediation by microbioventing at sub-Antarctic Macquarie Island", COLD REGIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 48, no. 2, 30 March 2007 (2007-03-30), pages 139 - 153, XP022006316, ISSN: 0165-232X, DOI: 10.1016/J.COLDREGIONS.2006.11.001
LIZAMA H M: "Copper bioleaching behaviour in an aerated heap", INTERNATIONAL JOURNAL OF MINERAL PROCESSING, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, AMSTERDAM, NL, vol. 62, 1 January 2001 (2001-01-01), pages 257 - 269, XP002354277, ISSN: 0301-7516, DOI: 10.1016/S0301-7516(00)00057-0
INT. J. MINER. PROCESS, vol. 62, 2001, pages 257 - 269
Attorney, Agent or Firm:
ANDRES, Angelika (Colmarer Str. 6, Weil am Rhein, 79576, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung (1) zur in situ Messung mindestens eines Sauerstoffpartialdrucks innerhalb einer Feststoffhalde umfassend:

mindestens einen innerhalb der Feststoffhalde (6) angeordneten Messaufnehmer (7) zur lokalen Erfassung des Sauerstoffpartialdrucks, wobei der Messaufnehmer (7) dazu ausgestaltet sind, ein den Sauerstoffpartialdruck repräsentierendes Messsignal an eine außerhalb der Feststoffhalde (6) angeordnete übergeordnete Einheit auszugeben, welche dazu ausgestaltet ist, die Messsignale des Messaufnehmers (7) zu empfangen und zu verarbeiten.

2. Anordnung (1) nach Anspruch 1 ,

umfassend mindestens zwei innerhalb der Feststoffhalde (6) an voneinander entfernten, beispielsweise in unterschiedlichen Tiefen in der Feststoffhalde liegenden, Messorten (2, 3, 4, 5) angeordnete Messaufnehmer (7).

3. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

wobei der mindestens eine Messaufnehmer (7) mindestens teilweise innerhalb eines Schutzrohrs (10) angeordnet ist, das sich von einem Ort an der Oberfläche der Festkörperhalde (6) bis zu dem Messort (2, 3, 4, 5), an dem der Messaufnehmer (7) angeordnet ist, erstreckt.

4. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

wobei der mindestens eine Messaufnehmer (7) ein optischer, insbesondere nach dem Prinzip der Fluoreszenzlöschung arbeitender, Sauerstoffsensor ist.

5. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei der mindestens eine Messaufnehmer ein elektrochemischer, insbesondere ein

amperometrischer oder potentiometrischer, Sauerstoffsensor ist. 6. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

wobei der mindestens eine Messaufnehmer einen Temperaturfühler aufweist, der die lokale Temperatur erfasst und wobei der Messaufnehmer dazu ausgestaltet ist, neben dem den

Sauerstoffpartialdruck repräsentierenden Messsignal ein die von dem Temperaturfühler erfasste Temperatur repräsentierendes Temperaturmesssignal auszugeben.

7. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

wobei die übergeordnete Einheit eine mit dem mindestens einen Messaufnehmer (7) verbundene, außerhalb der Feststoffhalde (6) angeordnete Datenverarbeitungseinrichtung (9) umfasst, welche dazu ausgestaltet ist, die Messsignale des mindestens einen Messaufnehmers (7) zu empfangen und zu verarbeiten.

8. Anordnung (1) nach Anspruch 7,

wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (9) zur Steuerung einer Belüftung der Feststoffhalde (6) ausgestaltet ist und/oder mit einer Steuerungseinheit zur Steuerung der Belüftung der Feststoffhalde (6) zur drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikation verbunden ist.

9. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

wobei der mindestens eine Messaufnehmer (7), insbesondere jeder Messaufnehmer (7) der Anordnung (1), und/oder die Datenverarbeitungseinrichtung (9) mittels einer fotovoltaischen Energieversorgung (13) betreibbar ist.

10. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (9) in einem gegenüber der Umgebung verschließbaren, an einer Außenwand mit einem Solarmodul (Solarpanel) verbundenen Gehäuse (1 1) angeordnet ist, und wobei in dem Gehäuse (1 1) eine Energieversorgungseinheit angeordnet ist, welche mittels des Solarmoduls gewonnene elektrische Energie speichert und/oder der Datenverarbeitungseinrichtung (9) zur Verfügung stellt.

Description:
Anordnung zur in situ Messung mindestens des Sauerstoffgehalts innerhalb einer

Feststoffhalde

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur in situ Messung mindestens des Sauerstoffgehalts innerhalb einer Feststoffhalde.

Im Bergbau, aber auch in der Abfallverarbeitung, beispielsweise bei der Kompostierung oder bei Dekontaminierungs-Behandlungen von verschiedensten Materialien, gibt es eine Reihe von, insbesondere chemisch-biologischen, Prozessen, die in Feststoffhalden durchgeführt werden.

Beispielsweise in der Behandlung von verschiedensten Erzen, insbesondere im Kupfer- und

Eisenerzbergbau, kommen immer häufiger mikrobiologisch unterstützte Laugungsprozesse zum Einsatz. Bei dieser mikrobiellen Laugung, die auch mit dem englischen Fachbegriff„Bioleaching" oder dessen deutscher Übersetzung„Biolaugung" bezeichnet wird, unterstützen Mikroorganismen den Aufschluss der Metallsalze von unlöslichen Erzmineralen zu wasserlöslichen Salzen. Als Mikroorganismen kommen in solchen Prozessen häufig Bakterien und Archaeen, die Sulfid und elementaren Schwefel zu Sulfat und teilweise auch zweiwertiges Eisen zu dreiwertigem Eisen oxidieren, zur Anwendung. Beispiele für solche Bakterien sind die Schwefelbakterien

Acidithiobacillus ferrooxidans, die Sulfid, Schwefel und Eisen oxidieren, und Acidithiobacillus thiooxidans, die Sulfid und Schwefel zu Sulfat oxidieren. Die bei der mikrobiellen Erzlaugung ablaufenden Prozesse können aerob oder anaerob sein. Der hierzu benötigte Sauerstoff muss den in der Feststoffhalde ablaufenden Prozessen in ausreichender Menge zugeführt werden, wobei je nach dem, ob die eingesetzten Bakterien aerob oder anaerob arbeiten, die zugeführte

Sauerstoffmenge innerhalb eines für die Bakterien geeigneten Bereichs geregelt werden muss. Beispielsweise aus WO 01/18269 A1 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Kupfer aus Kupfer-Sulfid- Mineralien bekannt. Bei diesem Verfahren wird das aufzuschließende Mineral in einer Biolaugungs- Lösung aufgeschlämmt und die Suspension in einem gegenüber der Umwelt geschlossenen Reaktor gerührt, während Kupfer durch mikrobiologisch unterstützte Prozesse aus dem Erz herausgelöst wird. Mittels einer geregelten Belüftung wird dem Schlamm eine ausreichende Sauerstoffmenge zugeführt, wobei die Regelung auf einer Sauerstoffmessung innerhalb des Reaktors im Schlamm und optional in der Gasphase basiert.

Anstatt in abgeschlossenen Reaktoren kann die mikrobielle Laugung auch in einer aus

zerkleinertem Erzgestein aufgeschichteten Feststoffhalde durchgeführt werden. Hierzu wird die Halde von oben mit einer Laugungsflüssigkeit, beispielsweise mit einer wässrigen

Schwefelsäurelösung in einer Konzentration von etwa 0,5 g/l, besprüht. Die für den Prozess erforderlichen Mikroorganismen befinden sich dabei innerhalb der Halde auf den Oberflächen des Erzgesteins oder auf eigenen Nährsubstraten. Während die Laugungsflüssigkeit durch die

Feststoffhalde sickert, kommt es zum mikrobiellen Aufschluss der schwerlöslichen Erzmineralien, so dass sich Metallionen, beispielsweise Eisen- oder Kupfer-Ionen in der Laugungsflüssigkeit anreichern. Der Boden der Halde ist gegenüber dem darunter liegenden Gestein versiegelt, so dass die mit Metallionen angereicherte Laugungsflüssigkeit dort mittels Kanälen und Drainagen abgeleitet und gesammelt werden kann. Die gesammelte Laugungsflüssigkeit kann wieder von oben auf die Halde gesprüht werden. Gegebenenfalls kann sie zuvor einer Analyse unterzogen werden, um die Effizienz der Metallauslaugung zu prüfen und um gegebenenfalls den Säureverbrauch während des Durchsickerns der Laugeflüssigkeit durch die Halde zu bestimmen. Dem ermittelten Säureverbrauch entsprechend kann der Laugungsflüssigkeit wieder Säure zugesetzt werden, bevor sie erneut auf die Halde gesprüht wird. Wenn sich die Laugungsflüssigkeit bei ständigem Kreislauf mit den gewünschten Metallen in ausreichender Weise angereichert hat, können die Metallionen extrahiert, beispielsweise ausgefällt, werden. Die übrige, nun wieder Metallionen-arme Laugungsflüssigkeit kann danach erneut auf die Halde aufgebracht werden. Die Erzlaugung kann sich in dieser Weise bis zu 150 Tage hinziehen und Metallausbeuten aus dem Erz von bis zu 80% erreichen. Um dem mikrobiellen Laugungsprozess ausreichend Sauerstoff zur Verfügung zu stellen, wird die Halde, beispielsweise von ihrem Fuß her, mit sauerstoffreicher Luft belüftet. Um die Durchlüftung der Halde zu überwachen und gegebenenfalls steuern oder regeln zu können, wird eine Messung der Sauerstoffkonzentration innerhalb der Halde benötigt. In dem Artikel H. M. Lizama, Copper bioleaching behaviour in an aerated heap, Int. J. Miner.

Process. 62 (2001), S.257-269, ist eine Sauerstoffmessung innerhalb einer Feststoffhalde beschrieben, bei der in verschiedenen Höhen der Halde Gasproben entnommen werden, indem ein Stahlrohr bis zur jeweils gewünschten Tiefe der Festkörperhalde eingeführt wird, und von dort durch das Stahlrohr eine Gasprobe angesaugt wird. Die Gasprobe wird einem außerhalb der

Festkörperhalde angeordneten Sauerstoff-Gassensor zugeführt, und die Sauerstoffkonzentration in der Gasprobe gemessen.

Nachteilig an einem solchen Verfahren ist zum einen, dass es lediglich Informationen über die Sauerstoffkonzentration der Gasprobe unter den im Gasanalysator vorherrschenden Bedingungen liefert, aber keine Information über den lokal, d.h. an dem Ort der Probenahme, herrschenden Sauerstoffpartialdruck zur Verfügung stellt. Während in Gasanalysatoren in der Regel

Standardbedingungen, wie ein Druck von 1013 hPa, eine Normtemperatur, z.B. 0 °C herrschen, und das Gas üblicherweise vor der Messung getrocknet wird, herrscht innerhalb der Erzgesteinhalde ein durch die Belüftung bedingter Druckgradient, durch den Stoffwechsel der Mikroorganismen bedingte erhöhte Temperaturen und eine hohe Luftfeuchtigkeit aufgrund der durch die Halde sickernden

Laugungsflüssigkeit. Darüber hinaus kann die Ansaugung der Gasproben über das lange Stahlrohr zu einer Verzögerung und einer„Verschleifung" der Messergebnisse führen. Das bekannte

Verfahren ist daher nicht in allen Fällen präzise genug. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Messanordnung anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur in situ-Messung mindestens eines

Sauerstoffpartialdrucks innerhalb einer Feststoffhalde, umfassend:

mindestens einen innerhalb der Feststoffhalde angeordnete Messaufnehmer zur lokalen Erfassung des Sauerstoffpartialdrucks, wobei der Messaufnehmer dazu ausgestaltet ist, ein den

Sauerstoffpartialdruck repräsentierendes Messsignal an eine außerhalb der Feststoffhalde angeordnete übergeordnete Einheit auszugeben, welche dazu ausgestaltet ist, die Messsignale des mindestens einen Messaufnehmers zu empfangen und zu verarbeiten.

Chemisch-biologische Prozesse sind weniger von einer lokalen Sauerstoff konzentration, sondern vielmehr vom lokal herrschenden Sauerstoffpartialdruck abhängig. In der Regel beschleunigt ein erhöhter Sauerstoffpartialdruck die Reaktionskinetik solcher Prozesse. Mittels der lokalen Erfassung des Sauerstoffpartialdrucks durch mindestens einen innerhalb der Feststoffhalde angeordneten Messaufnehmer, können unmittelbar Rückschlüsse auf den Zustand des chemisch-biologischen Prozesses getroffen werden. Alternative Messverfahren, wie das weiter oben beschriebene, bei denen lokal aus der Feststoffhalde Gasproben entnommen und an einem von der Festkörperhalde entfernten Ort analysiert werden, liefern dagegen keine Informationen über den lokal innerhalb der Festkörperhalde herrschenden Sauerstoffpartialdruck. Sie sind daher Messungen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung unterlegen. Beim Einblasen von sauerstoffangereicherter Luft in die Feststoffhalde mittels der Belüftung entsteht an der Basis der Halde ein deutlicher Überdruck, der sich nach oben und außen hin reduziert. Der sich daraus ergebende Sauerstoffpartialdruck-Gradient addiert sich zu einem sich aufgrund des chemisch-biologischen Prozesses einstellenden

Sauerstoffpartialdruck-Gradienten innerhalb der Halde zu einem Gesamt-Sauerstoffpartialdruck- Profil. Eine präzise Überwachung, Steuerung und/oder Regelung des Biolaugungsprozesses kann daher vorteilhaft durch eine lokale Sauerstoffpartialdruck-Erfassung als in-situ-Messung erreicht werden.

Zusätzlich zur verbesserten Genauigkeit ist eine solche direkte Messung preiswerter und schneller verfügbar als die voranstehend beschriebene Messung mittels eines vom Messort entfernten Gassensors.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Anordnung mindestens zwei innerhalb der

Feststoffhalde angeordnete Messaufnehmer zur lokalen Erfassung des Sauerstoffpartialdrucks. Die Verwendung von zwei oder mehr Messaufnehmern zur lokalen Erfassung des

Sauerstoffpartialdrucks innerhalb der Feststoffhalde erlaubt die Bestimmung eines Sauerstoffprofils, d.h. einer Verteilung des Sauerstoffpartialdrucks innerhalb der Feststoffhalde, und erlaubt mithin eine noch präzisere Regelung der Sauerstoffzufuhr mittels der Belüftung. Die mindestens zwei Messaufnehmer können an unterschiedlichen innerhalb der Feststoffhalde liegenden Messorten angeordnet sein. Die Messorte können beispielsweise in unterschiedlichen Tiefen innerhalb der Feststoffhalde liegen und/oder in horizontaler Richtung voneinander beabstandet angeordnet sein. Auf diese Weise ist es möglich, ein Profil bzw. einen Verlauf des Sauerstoffgehalts innerhalb der Festkörperhalde zu bestimmen und entsprechend eine Belüftung der Feststoffhalde zur Erzielung oder zum Erhalt eines bestimmten Profils zu regeln.

Die übergeordnete Einheit kann eine Steuerungseinheit, beispielsweise eine

speicherprogrammierbare Steuerung oder ein Prozessleitsystem sein, das auch zur Steuerung des in der Feststoffhalde durchgeführten Prozesses, beispielsweise einer mikrobiellen Laugung, insbesondere auch zur Steuerung einer Belüftung der Feststoffhalde, eingesetzt wird. Der mindestens eine Messaufnehmer kann dazu ausgestaltet sein, ein von der Steuerungseinrichtung verarbeitbares Signal auszugeben. Umfasst die Anordnung mehrere Messaufnehmer, können einige dieser Messaufnehmer, vorzugsweise alle Messaufnehmer der Anordnung dazu ausgestaltet sein, ein von der Steuerungseinrichtung verarbeitbares Signal auszugeben.

In einer anderen Ausgestaltung kann die übergeordnete Einheit eine mit dem mindestens einen Messaufnehmer verbundene, außerhalb der Feststoffhalde angeordnete

Datenverarbeitungseinrichtung umfassen, welche dazu ausgestaltet ist, die Messsignale des mindestens einen bzw. mehrerer Messaufnehmer zu empfangen und zu verarbeiten. Die

Datenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise einen Messumformer oder einen sonstigen Computer oder Mikrocomputer umfassen. In Frage kommt beispielsweise ein von der Anmelderin unter der Bezeichnung Liquiline vertriebener Messumformer. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann auch aus mehreren Einzelmodulen, beispielsweise mehreren Messumformern gebildet sein, die zur Kommunikation miteinander oder zur Kommunikation mit einer Steuerungseinheit für den in der Feststoffhalde durchgeführten Prozess, beispielsweise einen mikrobiellen Laugungsprozess, verbunden sein kann. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann zusätzlich oder alternativ ein Registriergerät umfassen oder mit einem Registriergerät verbunden sein. Als Steuerungseinheit kann beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung, eine

Prozesssteuerungsanlage oder ähnliches dienen. Da die erfindungsgemäße die Ermittlung des an dem oder den Messorten innerhalb der Feststoffhalde tatsächlich herrschenden

Sauerstoffpartialdrucks, insbesondere eines Sauerstoffpartialdruckprofils innerhalb der

Feststoffhalde, erlaubt, kann die Steuerungseinheit mittels der Belüftungseinrichtung sehr präzise eine für die mikrobielle Laugung optimale Sauerstoffzuführung sicherstellen. Dies kann zu einer verbesserten Extraktionsrate bzw. Ausbeute des Laugungsprozesses führen. Eine verbesserte Ausbeute erlaubt beispielsweise bei dem eingangs beschriebenen Kreislaufprozess, bei dem mehrfach Laugungsflüssigkeit auf die Feststoffhalde aufgebracht wird, um die Laugungsflüssigkeit immer weiter mit Metallionen anzureichern, eine Verringerung der Anzahl der Prozesszyklen und damit eine zeitlichen Verkürzung des Verfahrens. Gleichzeitig ergibt sich durch die verbesserte Steuerung eine Energie- und Kostenersparnis.

In einer Ausgestaltung kann der mindestens eine Messaufnehmer mindestens teilweise innerhalb eines Schutzrohrs, beispielsweise aus Stahl, angeordnet sein, das sich von einem Ort an der Oberfläche der Festkörperhalde bis zu dem gewünschten Messort, an dem lokal der

Sauerstoffgehalt gemessen werden soll, erstreckt. Weist die Anordnung mehrere Messaufnehmer auf, können diese entsprechend jeweils mindestens teilweise innerhalb eines solchen Schutzrohrs angeordnet sein. Eine Kabelverbindung zwischen dem Messaufnehmer bzw. den Messaufnehmern und der außerhalb der Festkörperhalde angeordneten Datenverarbeitungseinrichtung kann sich mindestens teilweise durch dieses Schutzrohr erstrecken. Alternativ kann der mindestens eine Messaufnehmer sehr robust gestaltet werden, beispielsweise durch ein stabiles Gehäuse mit einer Schutzeinrichtung, z.B. einem Schutzkorb, die ein Sensorelement des Messaufnehmers umgibt, so dass der Messaufnehmer vergraben oder zugeschüttet werden kann.

Einer oder mehrere der Messaufnehmer der Anordnung können beispielsweise elektrochemische, insbesondere amperometrische oder potentiometrische, Sauerstoffsensoren sein. Eine bekannte Variante amperometrischer Sauerstoffsensoren ist die Clark-Elektrode, wie sie beispielsweise aus US 2,913, 386 bekannt ist. Die Anmelderin vertreibt derartige elektrochemische Messaufnehmer zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration unter beispielsweise der Bezeichnung Oxymax COS 51 oder Oxymax COS 71. Eine Clark-Elektrode weist eine durch eine Membran von dem Messmedium, hier einem in der Halde vorliegenden Gas oder einer in der Halde vorliegenden Flüssigkeit, getrennte Elektrolytkammer auf, die eine wässrige Elektrolytlösung, beispielsweise eine

Kaliumchloridlösung oder eine andere halogenidhaltige Salzlösung enthält. In die Elektrolytlösung tauchen zwei Elektroden ein, von denen eine als Kathode, die andere als Anode geschaltet ist.

Sauerstoff kann aus dem Messmedium durch die Membran in die Elektrolytlösung diffundieren und an der Kathode reduziert werden. Der als Messsignal dieses Messaufnehmers dienende

Kathodenstrom ist dabei proportional zum Sauerstoffpartialdruck im Messmedium. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der mindestens eine Messaufnehmer ein optischer

Sauerstoffsensor, insbesondere ein nach dem Prinzip der Fluoreszenzlöschung (Fachbegriff:

Fluoreszenzquenching) arbeitender Sauerstoffsensor. Sind mehrere Messaufnehmer vorgesehen, können einer, einige oder alle Messaufnehmer als optische Sauerstoffsensoren ausgestaltet sein. Die Anmelderin vertreibt derartige optische Sauerstoffsensoren beispielsweise unter der

Bezeichnung Oxymax COS 61. Solche Messaufnehmer umfassen eine Membran, in der fluoreszierende Sondenmoleküle, beispielsweise Übergangsmetallkomplexe, enthalten sind, sowie eine Anregungslichtquelle, beispielsweise eine oder mehrere LEDs, sowie einen fotoelektrischen Detektor, beispielsweise eine oder mehrere Fotodioden, der die von den in der Membran enthaltenen Sondenmolekülen emittierte Fluoreszenzstrahlung erfasst. Die Geschwindigkeit, mit der die Fluoreszenz der Sondenmoleküle abklingt, ist ein Maß für den Sauerstoffpartialdruck im Bereich der Membran. Als Messsignal eines solchen optischen Messaufnehmers dient das von dem fotoelektrischen Detektor ausgegebene elektrische Signal. Derartige optische Messaufnehmer haben den Vorteil, dass sie auch in chemisch aggressiver

Umgebung oder in Medien eingesetzt werden können, die chemische Komponenten, insbesondere Schwefelverbindungen enthalten, welche zu einer Vergiftung einer elektrochemischen Messzelle führen können. Das beschriebene optische Messprinzip ist überdies für den Einsatz bei wechselnden Umgebungsbedingungen geeignet, so dass die Messaufnehmer in nassem Gas oder unter Benetzung durch die Laugungsflüssigkeit gleichermaßen stabile und verlässliche Messwerte liefern. Eine Anströmung der sensitiven Membran durch Gas oder Flüssigkeit ist für eine ausreichende Messqualität nicht erforderlich.

Ein weiterer Vorteil optischer Messaufnehmer besteht in dem geringen Wartungsaufwand, der für einen stabilen Betrieb der Messaufnehmer erforderlich ist. Zwar sollte von Zeit zu Zeit die Membran eines nach dem Prinzip der Fluoreszenzlöschung arbeitenden Messaufnehmers getauscht, der Messaufnehmer neu kalibriert und gegebenenfalls justiert werden. Die Wartungsintervalle sind jedoch recht lang, beispielsweise in der Größenordnung von einem Jahr, so dass die Wartung gegenüber dem Wartungsaufwand für einen Gasanalysator oder auch gegenüber dem

Wartungsaufwand für eine elektrochemische Sauerstoffmesszelle wenig ins Gewicht fällt. Auch die Investitionskosten für die hier beschriebene Anordnung mit optischen Sauerstoffsensoren sind deutlich geringer im Vergleich zu den Kosten der in dem oben genannten Artikel beschriebenen Lösung.

Die optischen Messaufnehmer zeichnen sich zusätzlich auch durch einen geringen Strombedarf, insbesondere auch im Vergleich zu elektrochemischen Messaufnehmern, aus, da sie lediglich im Moment der Messung mit Strom versorgt werden müssen. Im Gegensatz dazu sollten

elektrochemische Messaufnehmer kontinuierlich mit Energie versorgt werden, um die Polarisierung aufrecht zu erhalten. Vorzugsweise kann die Anordnung, soweit die Messaufnehmer als optische Messaufnehmer ausgestaltet sind, daher dazu ausgestaltet sein, intermittierend zu arbeiten, d.h. den mindestens einen oder die mehreren Messaufnehmer nur während bestimmter Zeitintervalle, in denen Messwerte erfasst werden sollen, mit Energie zu versorgen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der mindestens eine Messaufnehmer einen Temperaturfühler aufweisen, der die lokale Temperatur am Messort erfasst, wobei der

Messaufnehmer dazu ausgestaltet sind, neben dem den Sauerstoffpartialdruck repräsentierenden Messsignal ein die von dem Temperaturfühler erfasste Temperatur repräsentierendes

Temperaturmesssignal auszugeben. Sind mehrere Messaufnehmer vorhanden, können einige oder alle Messaufnehmer einen Temperaturfühler aufweisen, der die lokale Temperatur am jeweiligen Messort erfasst, und dazu ausgestaltet sein, neben dem den Sauerstoffpartialdruck

repräsentierenden Messsignal ein die von dem Temperaturfühler erfasste Temperatur

repräsentierendes Temperaturmesssignal auszugeben. Die Temperaturmesssignale können beispielsweise an die übergeordnete Einheit oder an die weiter oben erwähnte

Datenverarbeitungseinrichtung ausgegeben werden. Alternativ können an den Messorten, an denen Messaufnehmer zur Messung des Sauerstoffgehalts angeordnet sind, zusätzliche Temperaturfühler angeordnet sein, die die am Messort herrschende Temperatur erfassen und dazu ausgestaltet sind, ein die erfasste Temperatur repräsentierendes Messsignal auszugeben. Diese zusätzlichen

Temperaturfühler können mit der übergeordnete Einheit und/oder der Datenverarbeitungseinrichtung über Kabelverbindungen verbunden sein, die, falls die Messaufnehmer zur Sauerstoffmessung wie weiter oben beschrieben in einem Schutzrohr angeordnet sind, ebenfalls durch das Schutzrohr verlaufen.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann zur Steuerung einer Belüftung der Feststoffhalde ausgestaltet sein. Alternativ kann die Datenverarbeitungseinrichtung auch lediglich zur Erfassung und weiteren Verarbeitung und Ausgabe der von den Messaufnehmern und gegebenenfalls den Temperaturfühlern erhaltenen Messsignalen und zur Ausgabe der Messsignale oder der weiter verarbeiteten Messsignale an eine Steuerungseinheit zur Steuerung und Belüftung der

Feststoffhalde ausgestaltet sein. In diesem Fall ist die Datenverarbeitungseinrichtung mit der Steuerungseinheit zur drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikation verbunden. Die

Datenverarbeitungseinrichtung kann außerdem eine Benutzerschnittstelle zur Ausgabe von aus den Messsignalen abgeleiteten Messwerten oder zur Eingabe von Parametern oder Befehlen durch den Benutzer aufweisen.

Der mindestens eine Messaufnehmer und, falls vorhanden, die Datenverarbeitungseinrichtung können mittels einer fotovoltaischen Energieversorgung betreibbar sein, so dass die Anordnung unabhängig vom Vorhandensein einer Stromquelle im Bereich der Feststoffhalde betrieben werden kann. Umfasst die Anordnung mehrere Messaufnehmer, werden vorzugsweise alle Messaufnehmer mittels der fotovoltaischen Energieversorgung betrieben. Auch in dieser Ausgestaltung sind optische Messaufnehmer besonders vorteilhaft, da sie, wie weiter oben ausgeführt, nur einen geringen Stromverbrauch haben und/oder intermittierend betrieben werden können, so dass eine niedrig dimensionierte fotovoltaische Energieversorgung mit einem relativ kleinen Solarmodul (Solarpanel) ausreichend ist. Eine solche Anordnung kann insbesondere tragbar, d.h. mobil, ausgestaltet werden. Die, insbesondere mobile, Anordnung kann beispielsweise ein gegenüber der Umgebung verschließbares Gehäuse aufweisen, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung in einem gegenüber der Umgebung verschließbaren, an einer Außenwand mit einem Solarmodul (Solarpanel) verbundenen Gehäuse angeordnet ist, und wobei in dem Gehäuse eine Energieversorgungseinheit angeordnet ist, welche mittels des Solarpanels gewonnene elektrische Energie speichert und/oder der Datenverarbeitungseinrichtung zur Verfügung stellt. Als Energiepuffer kann die

Energieversorgungseinheit einen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator, umfassen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Messung eines

Sauerstoffpartialdrucks an mehreren voneinander entfernten Messorten innerhalb einer Feststoffhalde.

In Fig. 1 ist schematisch eine Anordnung 1 zur lokalen Messung des Sauerstoffpartialdrucks an mehreren Messorten 2, 3, 4, 5 in einer (nur schematisch angedeuteten) Festkörperhalde 6, beispielsweise einer Halde aus Erzgestein, dargestellt. Die voneinander beabstandeten Messorte 2, 3, 4, 5 befinden sich in unterschiedlichen Tiefen der Festkörperhalde 6, so dass eine Messung einer Sauerstoffverteilung bzw. eines Profils oder eines Verlaufs über die Festkörperhalde 6 möglich ist. An jedem Messort 2, 3, 4, 5 ist ein Messaufnehmer 7 angeordnet, der einen Sauerstoffpartialdruck in einer am Messort vorliegenden Gasphase oder in einer am Messort vorliegenden Flüssigkeit, beispielsweise einer durch die Festkörperhalde sickernden Laugungsflüssigkeit, erfasst und ein den aktuellen Sauerstoffpartialdruck repräsentierendes Messsignal erzeugt. Die Messaufnehmer 7 sind über Kabelverbindungen 8 mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 9 verbunden, die im hier gezeigten Beispiel zwei Messumformer umfasst. Selbstverständlich kann die

Datenverarbeitungseinrichtung in alternativen Ausgestaltungen auch durch einen einzigen

Messumformer oder eine in anderer Weise ausgestaltete Computereinheit mit einem oder mehreren Prozessoren und einem oder mehreren Datenspeichern ausgestaltet sein.

Die Messaufnehmer 7 sind in Schutzrohren 10, die beispielsweise aus Stahl bestehen können, aufgenommen, die von einer Oberfläche der Feststoffhalde 6 bis zu den Messorten 2, 3, 4, 5 verlaufen. Die Kabelverbindungen 8 der Messaufnehmer 7 mit der Datenverarbeitungseinrichtung 9 verlaufen innerhalb der Schutzrohre 10 und sind so in ihren durch die Festkörperhalde 6

verlaufenden Abschnitten vor Korrosion oder mechanischer Beschädigung geschützt.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 9 ist in einem gegenüber der Umgebung verschließbaren Gehäuse 1 1 angeordnet. Das Gehäuse 1 1 kann beispielsweise als Stahlschrank mit einer Tür ausgebildet sein, die im Normalbetrieb der Anordnung 1 das Gehäuse 1 1 gegenüber

Umwelteinflüssen dicht verschließt, und die zur Bedienung und/oder Wartung der Anordnung 1 durch eine Bedienperson geöffnet werden kann. Die beiden die Datenverarbeitungseinrichtung 9 bildenden Messumformer weisen zum Auslesen von Messwerten und zur Eingabe von Befehlen und/oder Parametern eine Benutzerschnittstelle mit einem Display und mehrere Bedientasten auf. Die Datenverarbeitungseinrichtung 9 ist mit einem Registriergerät 12 verbunden, das die von den Messaufnehmer 7 erfassten Messsignale und/oder die daraus abgeleiteten Messwerte aufzeichnet und über einen längern Zeitraum speichert.

Die Messaufnehmer 7 sind im hier gezeigten Beispiel als optische, nach dem Prinzip der

Fluoreszenzlöschung arbeitende, Sauerstoffsensoren ausgestaltet. Diese Sauerstoffsensoren weisen auch jeweils einen (in Fig. 1 nicht dargestellten) Temperaturfühler auf, der beispielsweise einen temperaturabhängigen Widerstand (z.B. Pt100) umfasst. Der Temperaturfühler erfasst die am jeweiligen Messort 2, 3, 4, 5 vorliegende Temperatur. Jeder Messaufnehmer 7 ist dazu ausgestaltet, neben dem den am Messort 2, 3, 4, 5 herrschenden Sauerstoffpartialdruck repräsentierenden Messsignal zusätzlich basierend auf der von dem Temperaturfühler erfassten Temperatur ein Temperaturmesssignal zu erzeugen und über die Kabelverbindung 8 an die

Datenverarbeitungseinrichtung 9 auszugeben.

Die Energieversorgung der Anordnung 1 , insbesondere der Datenverarbeitungseinrichtung 9, des Registriergeräts 12 und der Messaufnehmer 7 erfolgt mittels einer Fotovoltaik-Einrichtung 13, die ein Solarmodul 14 (Solarpanel), und ein Kontrollgerät 15 zur Erzeugung und Bereitstellung von elektrischer Energie aus auf dem Solarmodul 14 auftreffendem Sonnenlicht aufweist. Die so gewonnene elektrische Energie stellt das Kontrollgerät 15 zum Betrieb der Anordnung 1 zur Verfügung. Überschüssige Energie kann in einem Energiespeicher zwischengespeichert und bei fehlendem Sonnenlicht, beispielsweise bei Nacht, der Anordnung 1 zur Verfügung gestellt werden. Das Kontrollgerät 15 und der Energiespeicher sind zusammen mit der

Datenverarbeitungseinrichtung 9 und dem Registriergerät 12 in dem Gehäuse 1 1 untergebracht. Das Solarmodul 14 kann an einer Außenwand des Gehäuses befestigt sein. Wegen des

verhältnismäßig geringen Energiebedarfs der optischen Messaufnehmer 7 ist es möglich, zum Betrieb der Anlage mit einem relativ kleinen Solarmodul 14 auszukommen. Das in Fig. 1 gezeigte Schrankgerät ist als tragbares, somit mobiles, Gerät ausgestaltet, so dass es vorteilhaft an unterschiedlichen Orten der Festkörperhalde 6 oder nacheinander an verschiedenen

Festkörperhalden 6 verwendet werden kann. Im hier gezeigten Beispiel steht der Schrank auf einer Ständerstruktur 16.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 9 kann per Funk oder drahtgebunden mit einer entfernten Steuerungseinheit für den Laugungsprozess, die unter anderem eine Belüftung der Festkörperhalde 6 regelt, verbunden sein (in Fig. 1 nicht eingezeichnet) und die aktuell erfassten Messwerte oder daraus abgeleitete Steuersignale an die Steuerung übertragen. Die Steuerung kann anhand der empfangenen Messwerte die Belüftung der Festkörperhalde 6 steuern und/oder regeln. Die

Energieversorgung der Messaufnehmer und der Datenverarbeitungseinrichtung 6 kann in diesem Fall auch, insbesondere drahtgebunden, durch die Steuerungseinheit erfolgen. In einer anderen Ausgestaltung kann auch auf die Datenverarbeitungseinrichtung verzichtet werden. In diesem Fall sind die Messaufnehmer dazu ausgestaltet, direkt ein von der Steuerungseinheit verarbeitbares Signal, beispielsweise ein 4-20 mA-Signal, ein HART-Signal, ein FIELDBUS-Signal oder ähnliches, auszugeben. Die Messaufnehmer können hierzu unmittelbar mit der

Steuerungseinheit, beispielsweise über Leitungen, verbunden sein und können direkt durch die Steuerungseinheit mit Energie versorgt werden.

In einer anderen, kompakteren Variante für kleinere Anwendungen kann eine Steuerungseinrichtung innerhalb des Schrankgeräts vorgesehen sein, die mit einer Belüftungseinrichtung zur Steuerung der Sauerstoffzufuhr in der Festkörperhalde verbunden ist. Insbesondere kann in diesem Fall die mit den Messaufnehmern verbundene Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgestaltet sein, den Prozess, insbesondere die Belüftung, zu steuern.

Neben den hier beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sind eine Vielzahl von Abwandlungen und Varianten denkbar. Beispielsweise kann die Erfindung nicht nur zur lokalen Sauerstoffmessung in Erzhalden, sondern gleichermaßen in anderen Prozessen, die in Festkörperhalden durchgeführt werden, beispielsweise bei Kompostierungsverfahren oder Dekontaminierungsbehandlungen, eingesetzt werden. Neben dem Sauerstoffpartialdruck und der Temperatur können bei diesen oder anderen Verfahren weitere Parameter wie pH-Wert, Redoxpotential, Leitfähigkeit, Trübung bzw. Feststoffgehalt, Konzentrationen bestimmter Analyte, die Konzentration freier Säure, die Bakterienzahl bzw. das Zellwachstum, Druck oder Nährstoffgehalt lokal, d.h. durch an einem oder mehreren innerhalb der Feststoffhalde verteilten Messorten angeordneten Messaufnehmer erfasst und an eine

übergeordnete Datenverarbeitungseinrichtung ausgegeben werden.