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Die Erfindung betrifft eine Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut, aufweisend eine erste Vorrichtung zum Mahlen des Frischguts, wobei die erste Vorrichtung zum Mahlen des Frischguts gemahlenes Mahlgut erzeugt, einen statischen Vorsichter zum Vorsichten des gemahlenen Mahlguts mit einer Eintragsöffnung für das gemahlene Mahlgut, einer Austragsöffnung für eine ausgesichtete grobe Grießefraktion und einer weiteren Austragsöffnung für den Austrag eines feinkörnigen Austragsguts, eine Vorrichtung zum Aussichten von Feingut mit einer Austragsöffnung für den Austrag einer ausgeschiedenen Grobkornfraktion, mit anschließender Rezirkulation zur ersten Vorrichtung zum Mahlen des Frischguts, einer Austragsöffnung für das ausgesichtete Feingut und mindestens einer Eintragsöffnung, wobei eine der mindestens einen Eintragsöffnung mit der Austragsöffnung des statischen Vorsichters in Verbindung steht, eine zweite Vorrichtung zum Mahlen von Mahlgut, wobei die zweite Vorrichtung zum Mahlen von Mahlgut ein gemahlenes Mahlgut erzeugt.
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Um aus einem als Grobgut vorliegenden Frischgut körniges Feingut zu gewinnen, wird das Frischgut in eine Vorrichtung zum Mahlen von Mahlgut aufgegeben. Zur Erzielung einer hohen Mahlfeinheit ist es bekannt, das Mahlgut im Verfahren einer Kreislaufmahlanlage solange im Umlauf zu führen, bis es aufgrund hinreichender Zerkleinerung aus dem Kreislauf durch Sichten entfernt wird. Ein vorrangiges Beispiel ist die Herstellung von Zement und/oder Zementrohmehl durch Zermahlen von Zementklinker, Hüttensand bzw. Schlackensand, Kalkstein und/oder Gips. Zur Zerkleinerung des Frischguts werden insbesondere Rollenpressen eingesetzt, die entsprechend ihrer Wirkungsweise auch ,Hochdruck-Walzenpresse', ,Gutbettwalzenmühle' oder englisch ,High Pressure Grinding Roller Press' (HPGR) genannt werden. Das gemahlene Mahlgut aus der Vorrichtung zum Mahlen des Frischguts besteht in der Regel aus noch vorhandenem Grobgut und einem feinkörnigeren Anteil. Um das Feingut zu gewinnen, wird das gemahlene Mahlgut in einer Vorrichtung zum Aussichten vom Grobgut getrennt und abgeschieden. Zur Trennung von körnigen Feststoffen in Fraktionen unterschiedlicher Korngröße ist bei der Zementherstellung der Einsatz von dynamischen Sichtern, insbesondere Stabkorbsichtern, bekannt. Bekannt sind ferner zweistufige Verfahren, bei denen dem dynamischen Sichter ein statischer Vorsichter, beispielsweise ein Kaskadensichter, vorgeschaltet ist. Dies verringert nicht nur den Verschleiß des dynamischen Sichters. Im Kaskadensichter werden darüber hinaus auch Gutagglomerate, die in Rollenpressen und anderen Mahlvorrichtungen entstehen, desagglomeriert.
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Aus der
DE 102 21 739 A1 ist eine Kreislaufmahlanlage bekannt, bei der das gemahlene Mahlgut einer Hochdruck-Walzenmühle bzw. Rollenpresse einem darunter angeordneten Kaskadensichter zugeführt wird. Diesem ist ein weiterer Sichter beispielsweise ein dynamischer Stabkorbsichter nachgeschaltet, dem der Sichtgutaustrag des Kaskadensichters pneumatisch zugeführt wird, was durch Verzicht auf mechanische Fördervorrichtungen zu niedrigeren Betriebs- und Investitionskosten sowie weniger Platzbedarf führt. Der Nachsichter ist oberhalb der Rollenpresse angeordnet, in die der Grobgutaustrag rezirkuliert wird. Für die Weiterbehandlung des im Kaskadensichter abgetrennten Grobguts werden zwei Möglichkeiten vorgeschlagen: Entweder wird diese Fraktion erneut der Rollenpresse zugeführt; oder in den unteren Teil des Kaskadensichters wird ein Prallzerkleinerer integriert, der mit einem Rotor das Material zurück nach oben in den Kaskadensichter schleudert. Der Nachteil der letztgenannten Vorgehensweise ist jedoch, dass hier lediglich der Desagglomerationsvorgang durch mehrmaliges Durchlaufen des Kaskadensichters verbessert wird. Für eine weitere Zerkleinerung von Anteilen in der Grobkornfraktion, die nicht agglomeriert sind, reicht die Prallwirkung nicht aus. Eine gemäß der ersten Vorgehensweise vorzunehmende Rückführung dieser Fraktion in die Rollenpresse erfordert nicht nur rein mechanischen und damit energie- und kostenaufwendigen Transport. Bekannt sind auch Entlüftungs- und Materialpressschwierigkeiten im Walzenspalt von Walzen- bzw. Rollenpressen, wenn hier zusätzlich zum Frischgut vergleichsweise kleinkörnigeres Gut, wie es im Austrag des Kaskadensichters vorliegt, aufgegeben wird. Darüber hinaus führt die Vermahlung von Zementklinker mit Rollenpressen zu einem geringen Feingutanteil mit besonders feiner Partikelgröße, mithin zu einer steilen Korngrößenverteilungskurve. Im Falle der Zementproduktion ist die Korngrößenverteilung mitbestimmend für die Festigkeit des Baustoffes Zement. Aufgrund einer dann sehr kompakten Anordnung der Feingutpartikel kann eine besonders hohe Festigkeit von Zement erreicht werden, wenn das Zementfeingut als Gemisch gegeben wird aus einer Feingutfraktion von möglichst kleinen Körnern und einer Feingutfraktion aus größeren Körnern. Mithin ist eine breitere Korngrößenverteilung wünschenswert, als sie mit der Korngrößenverteilungskurve einer Rollenpresse gegeben ist.
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Von Vorteil kann es daher sein, eine weitere Vorrichtung zum Mahlen von Mahlgut in die Kreislaufmahlanlage einzuschalten, beispielsweise eine Kugelmühle (Rohrmühle, Rohrkugelmühle).
DE 10 2006 017 510 A1 beschreibt eine Kreislaufmahlanlage mit einem ersten Mahlaggregat, z. B. einer Rollenpresse, zur Vormahlung von Frischgut, einem dynamischen Sichter und einer Rohrmühle. Dem dynamischen Sichter kann dabei ein Kaskadensichter vorgeschaltet sein. Vorgesehen ist eine Trennung in zwei Mahlkreisläufe, die über den mit zwei Kammern ausgeführten dynamischen Stabkorbsichter gekoppelt sind. Im ersten Mahlkreislauf sind das erste Mahlaggregat (Rollenpresse) und, sofern vorhanden, der statische Vorsichter angeordnet, im zweiten die Rohrmühle. Die Rohrmühle wird ausschließlich zur Zermahlung der im dynamischen Sichter ausgetragenen Feingrieße eingesetzt. Da der Grobgrießeaustrag aus dem Stabkorbsichter zur Rollenpresse rezirkuliert wird, führt der Einsatz der Rohrmühle nicht zu einer kostengünstigen Verminderung der Zahl der Umläufe im ersten Kreislauf. Obwohl nicht näher beschrieben, ist ferner davon auszugehen, dass die abgetrennte Grobfraktion aus dem Vorsichter entweder erneut der Rollenpresse zugehen soll, was zu den oben schon angeführten Nachteilen führen würde, oder zum Nachteil des Wirkungsgrades des Verfahrens ganz aus dem Kreislauf ausscheiden würde. Die avancierte Technik des hier erforderlichen mehrkammerigen Sichters ist darüber hinaus in der Praxis mit höheren Investitions- und Wartungskosten verbunden als bei einfachen Stabkorbsichtern.
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In der
DE 39 05 123 A1 wird eine Umlaufmahlanlage mit Gutbettzerkleinerungs-Walzenpresse, Rohrmühle und Sichter mit getrennter Rezirkulierung der Sichter-Grießefraktionen beschrieben. Hierbei wird der Austrag der Walzenpresse (über eine ggf. vorhandene Vorzerkleinerungseinrichtung) der Rohrmühle ohne Vorsichtung zugeführt. Die Rohrmühle weist dabei eine Desagglomierkammer auf. Nachteilig ist hier, dass der Desagglomerationsvorgang in der Kugelmühle sehr zeitaufwendig ist. Insbesondere aber verbleibt dort eine Fraktion von gröberen, nicht zermahlenen Partikeln, deren Korngröße nicht auf Agglomeration beruht. Diese besitzen aufgrund der Größe ein so hohes Gewicht, dass sie nicht dem pneumatischen Transport von der Kugelmühle in den Sichter zugänglich sind. Dieser Anteil müsste eigens aus der Desagglomerationskammer entfernt und auf mechanischem, also zusätzliche Kosten verursachendem Wege (bspw. durch ein Becherwerk) dem Sichter (oder erneut der Walzenpresse) zugeführt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nach der Erfindung ist vorgesehen, als zweite Vorrichtung zum Mahlen von Mahlgut eine Kugelmühle so in die Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut einzuschalten, dass erstens der Guteinlauf der Kugelmühle mit der Austragsöffnung für die ausgesichtete grobe Grießefraktion des statischen Vorsichters verbunden ist. Der bei der Vorsichtung abgetrennte grobkörnige Anteil wird mithin zur weiteren Zermahlung der Kugelmühle zugeführt. Zum Vorteil des Materialtransports liegt es nahe, die Kugelmühle unterhalb des Vorsichters anzuordnen. Zweitens ist der Gutauslauf der Kugelmühle mit einer Eintragsöffnung der Vorrichtung zum Aussichten von Feingut verbunden, so dass aus dem gemahlenen Austragsgut der Kugelmühle der Feinguteinteil ausgesichtet wird.
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Nach der Erfindung ist also eine Kreislaufmahlanlage vorgesehen, bei der Frischgut in einer ersten Vorrichtung zum Mahlen zermahlen wird, wobei das dabei entstehende gemahlene Mahlgut in einem statischen Vorsichter in einen feinkörnigen und einen grobkörnigeren Anteil getrennt wird. Der feinkörnige Anteil kann auf pneumatischem, d. h. energie- und kostengünstigem Wege der Vorrichtung zum Aussichten von Feingut zugeführt werden. Die gröbere Grießefraktion wird zunächst in der Kugelmühle zermahlen und gelangt dann als gemahlenes Austragsgut ebenfalls in den Sichter, wo eine Feingutfraktion abgeschieden und eine Grobkornfraktion ausgetragen und zur ersten Vorrichtung zum Mahlen rezirkuliert wird. Dieser Aufbau, bei dem also eine Aufteilung des Mahlkreislaufs in zwei Teilkreisläufe vorgesehen ist, bietet eine Reihe von Vorteilen. Als statischer Vorsichter kann ein Sichtertypus eingesetzt werden, der das gemahlene Mahlgut aus der ersten Vorrichtung zum Mahlen nicht nur vorsichtet, sondern bereits auch desagglomeriert, womit die Notwendigkeit von Desagglomerationsvorgängen in der Kugelmühle (mit den oben beschriebenen Nachteilen) entfällt. Die Grießefraktion aus dem statischen Vorsichter braucht ferner nicht mechanisch zur ersten Vorrichtung zum Mahlen zurück gefördert werden (mit den oben ebenfalls beschriebenen Nachteilen), sondern wird in der Kugelmühle zermahlen. Dabei entsteht gemahlenes Austragsgut, das sich vollständig pneumatisch fördern lässt und zusammen mit dem auszusichtenden Feingutanteil der ersten Vorrichtung zum Mahlen von Frischgut zu einer günstigen Korngrößenverteilung des Zements bzw. Zementrohmehls führt. Darüber hinaus führt die Zermahlung der Grießefraktion aus dem statischen Vorsichter in der Kugelmühle im zweiten Teilkreislauf zu einer Verringerung der Zahl der Umläufe im ersten Teilkreislauf. Und der Einsatz eines statischen Vorsichters zwischen den beiden Vorrichtungen zum Mahlen reduziert durch die Aussichtung des feinkörnigen Austragsguts im statischen Vorsichter das Volumen des Eintragsguts in die Kugelmühle.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der statische Vorsichter ein Kaskadensichter ist. Kaskadensichter ermöglichen nicht nur eine Trennung von grobkörnigem und feinkönigerem Anteil im gemahlenen Mahlgut. Darüber hinaus tragen sie durch die Prallwirkung der in sie eingetragenen Gutpartikel auf den kaskadenartig angeordneten Blechen in ihrem Sichtungsschacht in erheblichem Maße auch zu einer Desagglomeration agglomerierter Mahlgutpartikel bei, wie sie in Vorrichtungen zum Mahlen von Mahlgut, insbesondere bei Rollenpressen bzw. Hochdruck-Walzenpressen, entstehen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, als Vorrichtung zum Aussichten von Feingut einen Stabkorbsichter zu verwenden. Ein solcher dynamischer Sichtertypus ist aus der Praxis gut bekannt, wartungsarm und kann für den Guteintrag pneumatisch angeströmt werden, was energie- und kostengünstig ist. Sowohl der Sichtvorgang im statischen Vorsichter als auch der Mahlvorgang in der Kugelmühle führen zu solch feinkörnigem, d. h. leichtem Austragsgut, dass dieses, in Ausgestaltung der Erfindung, jeweils in einem Sichtluftvolumenstrom suspendiert und pneumatisch dem Stabkorbsichter zugeführt werden kann. Die Sichtluftvolumenströme gelangen je nach Sichterbauweise durch dieselbe Eintragsöffnung oder durch zwei verschiedene Eintragsöffnungen in das Gehäuse des Stabkorbsichters zur gemeinsamen Aussichtung. Das ausgesichtete Feingut wird in einer Austragsvorrichtung des Stabkorbsichers aufgefangen und pneumatisch zu einer Abscheidevorrichtung geführt, wo das Feingut von der Sichtluft getrennt wird. Der pneumatische Transport des gemahlenen Austragsguts der Kugelmühle bietet erhebliche Vorteile gegenüber mechanischem Transport hinsichtlich Energieaufwand, Investitions- und Wartungskosten. Sollte es wegen des Gesamtaufbaus einer Anlage zur Zementherstellung unumgänglich sein, könnte ein erster Teil des Weges von der Kugelmühle zum Stabkorbsichter auch mittels einer mechanischen Vorrichtung, etwa einem Becherwerk, überbrückt werden.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird als erste Vorrichtung zum Mahlen des Frischguts eine Rollenpresse, eine Vertikalmühle oder eine Prallhammermühle eingesetzt. Die Erfindung ist hier nicht auf eine Mahlvorrichtungsart begrenzt, vielmehr kann es sinnvoll sein, gemäß der gewünschten Kornverteilungsgrößen des Zements und in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Frischguts unterschiedliche Mahlvorrichtungen einzusetzen. Hinsichtlich Energiekosten, Wirkungsgrad bzw. Materialdurchsatz und Betriebseinfachheit liegt insbesondere der Einsatz von Rollenpressen sowie von Vertikalmühlen nahe. Auch Prallhammermühlen haben im Vergleich zu Kugelmühlen energetische Vorteile.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine erfindungsgemäße Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut im Ausführungsbeispiel mit Rollenpresse, Kugelmühle, Kaskadensichter und im Vertikalschnitt dargestelltem Stabkorbsichter;
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2a: einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut, darstellend das Ausführungsbeispiel mit Prallhammermühle als erster Vorrichtung zum Mahlen des Frischguts und mit Kaskadensichter;
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2b: einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut, darstellend das Ausführungsbeispiel mit Vertikalmühle als erster Vorrichtung zum Mahlen des Frischguts und mit Kaskadensichter.
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In 1 weist die Kreislaufmahlanlage als erste Vorrichtung (2, 26, 27) zum Mahlen von Frischgut, das über die Frischgutzuführung 1 zugeführt wird, eine Rollenpresse 2 auf. Das gemahlene Mahlgut 3 wird in einen unterhalb der Rollenpresse 2 angeordneten, statischen Vorsichter, im Ausführungsbeispiel ein Kaskadensichter 4, von oben mechanisch aufgegeben. Mittels gesondert und quer hierzu zugeführter Sichtluft wird im Kaskadensichter 4 eine Trennung eines feinkörnigen und eines grobkörnigeren Anteils bewirkt, indem das Feingut im Luftstrom ausgesichtet und als feinkörniges Austragsgut 8 noch oben durch die Austragsöffnung 6 ausgetragen wird. (Die Vorgänge im Inneren des Kaskadensichters 4 sind nicht abgebildet.) Auf pneumatischem Wege wird das feinkörnige Austragsgut 8 mit dem Sichtluftvolumenstrom 24 dem Stabkorbsichter 15 zugeführt. Ferner fällt im Kaskadensichter 4 der grobkörnige Anteil nach unten geneigte, kaskadenartig angeordnete Leichtbleche hinunter. Durch die Aufschläge des grobkörnigen Schülpenmaterials auf die Bleche werden die darin befindlichen Gutagglomerate desagglomeriert und nach unten als Grießefraktion 9 aus dem Kaskadensichter 4 durch die Austragsöffnung 7 ausgetragen. Die Grießefraktion 9 fällt in den Guteinlauf 10 einer unterhalb des Kaskadensichters 4 angeordneten Kugelmühle 11. Das gemahlene Austragsgut 13 verlässt die Kugelmühle 11 durch den Gutauslauf 12. Es wird dem Stabkorbsichter 15 auf pneumatischem Wege durch den Sichtluftvolumenstrom 25 zugeführt. Dabei könnte auf dem Wege zwischen Kugelmühle 11 und Stabkorbsichter 15 zunächst ein mechanischer Transport des gemahlenen Austragsguts 13, beispielsweise mittels eines Becherwerks, erfolgen (nicht abgebildet).
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Die Sichtluftvolumenströme 24, 25 mit dem feinkörnigen Austragsgut 8 aus dem Kaskadensichter 4 und dem gemahlenen Austragsgut 13 aus der Kugelmühle 11 werden durch mindestens eine Eintragsöffnung 14a, 14b in den Stabkorbsichter 15 eingeführt. Das in der Sichtluft suspendierte Austragsgut 8, 13 strömt den Stabkorbsichter 15 wie dargestellt seitlich an und wird durch die Rotationsbewegung des Stabkorbsichters 15 in dessen Sichtzone beschleunigt. Die auf die Teilchen des Sichtguts wirkenden Zentrifugalkräfte führen im Zusammenwirken mit der Reibungskraft der Luftströmung zu einer Auftrennung des Sichtguts in eine Grobkornfraktion 17 und eine Fraktion von Feingut 18. Die Grobkornfraktion 17 wird aus dem Stabkorbsichter 15 aufgrund der Schwerkraft nach unten aus der Sichtzone und durch die Austragsöffnung 16 ausgetragen. Anschließend wird die Grobkornfraktion 17 auf mechanischem Wege von oben zur Rollenpresse 2 zurückgeleitet (Rezirkulation), wo sie zusammen mit dem Frischgut aus der Frischgutzuführung 1 vermahlen wird. Das ausgesichtete Feingut 18 wird pneumatisch vom Sichtluftstrom aus dem Stabkorbsichter 15 transportiert und gelangt in die Austragsvorrichtung 28. Durch die Austragsöffnung 19 verlässt der Sichtluftstrom 20 mit dem Feingut die Austragsvorrichtung 28 und gelangt zur Abscheideeinrichtung (hier ein Zyklon) 21. In der Abscheideeinrichtung 21 wird das Feingut 23 vom Sichtluftstrom 22 getrennt und kann so im weiteren Verfahren der Zementherstellung in Silos eingelagert werden (nicht im Bild).
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In 2a wird ein Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut dargestellt. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel wird die erste Vorrichtung (2, 26, 27) zum Mahlen des Frischguts anstatt von einer Rollenpresse 2 wie in 1 von einer Prallhammermühle 26 gebildet. Darüber hinaus sind Aufbau und Verfahren so, wie in 1 dargestellt.
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In gleicher Weise wird in 2b ein Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Kreislaufmahlanlage zum Mahlen von Frischgut dargestellt. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel wird die erste Vorrichtung (2, 26, 27) zum Mahlen des Frischguts anstatt von einer Rollenpresse 2 wie in 1 oder einer Prallhammermühle 26 wie in 2a von einer Vertikalmühle 27 gebildet. Darüber hinaus sind Aufbau und Verfahren so, wie in 1 dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frischgutzuführung
- 2
- Rollenpresse
- 3
- gemahlenes Mahlgut
- 4
- Kaskadensichter
- 5
- Eintragsöffnung
- 6
- Austragsöffnung
- 7
- Austragsöffnung
- 8
- feinkörniges Austragsgut
- 9
- Grießefraktion
- 10
- Guteinlauf
- 11
- Kugelmühle
- 12
- Gutauslauf
- 13
- gemahlenes Austragsgut
- 14a, 14b
- Eintragsöffnung
- 15
- Stabkorbsichter
- 16
- Austragsöffnung
- 17
- Grobkornfraktion
- 18
- Feingut
- 19
- Austragsöffnung
- 20
- Sichtluftstrom mit Feingut
- 21
- Abscheideeinrichtung
- 22
- Sichtluft
- 23
- Feingut
- 24
- Sichtluftvolumenstrom
- 25
- Sichtluftvolumenstrom
- 26
- Prallhammermühle
- 27
- Vertikalmühle
- 28
- Austragsvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10221739 A1 [0003]
- DE 102006017510 A1 [0004]
- DE 3905123 A1 [0005]
