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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbehandlung und folglich Konditionierung von Mehrnährstoff-Düngemittelgranulat, insbesondere NPK-Düngemittelgranulat oder dergleichen. Mehrnährstoff-Düngemittel bzw. Mehrnährstoff-Dünger meint ein (mineralisches) Düngemittel, das mehrere (zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei) Nährstoffkomponenten enthält. Ein solcher Mehrnährstoff-Dünger enthält als Haupt-Nährelemente, z.B. Stickstoff (N), Phosphor (P) und/oder Kalium (K) sowie gegebenenfalls Magnesium (Mg). Zusätzlich können Neben- bzw. Spuren(nähr)elemente, wie z. B. Schwefel, Kalzium, Magnesium, Bor, Kupfer oder Zink enthalten sein. Die Erfindung betrifft insbesondere NPK-Düngemittel, die (als Haupt-Nährelemente) in einem bestimmten Verhältnis zumindest die Elemente Stickstoff, Phosphor und Kalium enthalten und demnach mit dem entsprechenden Mischungsverhältnis dieser Komponenten NPK angegeben werden, z.B. 15-15-15. Sofern zusätzlich Magnesium vorhanden ist, erfolgt z.B. die Angabe 15-15-6-4. Die Erfindung umfasst aber auch Mehrnährstoff-Düngemittel mit lediglich zwei (Haupt-)Komponenten, z.B. NP, NK, PK, NMg oder auch KMg.
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Das Herstellen solcher Mehrnährstoff-Düngemittel kann z.B. in der nasschemischen Phase erfolgen. In der Praxis werden Mehrnährstoff-Düngemittel auf diese Weise in großen Mengen hergestellt. Das nasschemische Verfahren zeichnet sich jedoch durch eine geringe Flexibilität bei der Herstellung aus, so dass es insbesondere für die Herstellung spezieller Mischdünger nicht wirtschaftlich ist. Die Erfindung bezieht sich daher ausschließlich auf Mehrnährstoff-Düngemittelgranulate, die aus mehreren Ausgangsmaterialien mit unterschiedlichen Nährstoffen durch Kompaktier-Granulierung und insbesondere Trocken-Kompaktier-Granulierung hergestellt sind. Dabei werden die entsprechenden Rohmaterialien in der Regel vorzerkleinert und in dem jeweiligen Verhältnis gemischt. Die Mischung wird in einer Walzenpresse (trocken) kompaktiert und die aus der Walzenpresse austretende (trockene) Schülpe wird anschließend (z.B. in einem oder mehreren Brechern) zerkleinert und klassiert, so dass der Mehrnährstoff-Dünger als Granulat zur Verfügung gestellt wird. Das auf diese Weise hergestellte Granulat lässt sich wesentlich besser lagern und transportieren als die pulverförmigen Ausgangsmaterialien, und zwar insbesondere unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Ausgangsmaterialien in der Regel hygroskopisch sind und folglich Wasser und damit auch Luftfeuchtigkeit aufnehmen, was zu unerwünschten Anbackungen führt. Doch auch bei der Lagerung und beim Transport von Düngemittel-Granulat kommt es zu unerwünschter Staubentwicklung. Daher werden in der Praxis hohe Anforderungen an die Abriebs- und die Einzelkornfestigkeit des Granulats gestellt, denn die Staubentwicklung, die beim Transport des Granulats entsteht, korreliert mit diesen Anforderungen. Je weniger Staub durch Materialabrieb oder -zerkleinerung erzeugt wird, desto weniger Produkt geht verloren, so dass sich Abriebs- und Einzelkornfestigkeit unmittelbar auf den Verkaufspreis und damit auf die Wirtschaftlichkeit auswirken.
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Aus diesem Grunde erfolgt in der Praxis eine Behandlung bzw. Nachbehandlung des durch Kompaktieren und Granulieren hergestellten Granulats. So kann das Granulat zunächst z.B. in einer Trommel mechanisch beansprucht und dabei abgerundet werden, so dass die abbrechenden pulverförmigen Anteile abgesiebt und als Feingut erneut der Kompaktierung zugeführt werden können. In diesem Verfahrensschritt werden folglich scharfe Kanten, die ohnehin während des Transportes abbrechen würden, zuvor entfernt. Außerdem ist es aus der Praxis bekannt, das auf diese Weise behandelte Granulat mit geeigneten (flüssigen) Mitteln zu beschichten, um die Hygroskopie zu verringern.
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Auch wenn sich die Herstellung und Nachbehandlung des Granulats auf diese Weise in der Praxis seit Jahrzehnten bewährt hat, werden lange Transportwege im Zuge der Lieferung des Produktes bei Mischdünger vermieden, so dass sich der Vertrieb in der Praxis häufig auf einen Umkreis mit einem Radius von etwa 300 km um den Produktionsstandort beschränkt, denn dann sind die Transportzeiten gering und ein häufiges Umladen entfällt, so dass das Granulat mechanisch nicht stark beansprucht wird und die Staubbildung gering ausfällt.
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Sofern Mischdünger in großen Entfernungen vom Produktionsstandort benötigt werden, erfolgt in der Praxis sehr häufig eine Lieferung von Einzelnährstoff-Düngemitteln, und zwar ebenfalls in Form von Granulat. Die Einzelnährstoff-Düngemittelgranulate werden erst vor Ort miteinander vermischt („Bulk-Blending“) und dann auf die entsprechenden Anbauflächen aufgebracht. Dieses hängt damit zusammen, dass sich Einnährstoff-Düngemittel-Granulate, z.B. Kaliumchlorid-Düngemittel-Granulate oder Kaliumsulfat-Düngemittel-Granulate in der Praxis mit höherer Abriebfestigkeit herstellen lassen, so dass die Probleme währendes des Transportes bei solchen Granulaten geringer sind als bei den aus der Praxis bekannten Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulaten. Nachteilig ist bei der Mischung der einzelnen Granulate vor Ort („Bulk-Blending“) die Tatsache, dass es bei der Handhabung und insbesondere beim Ausbringen auf die Anbauflächen zu einer „Entmischung“ kommen kann, da die einzelnen Granulate unterschiedliche Dichten und Korngrößen und damit auch unterschiedliche Massen aufweisen, so dass es bei dieser Methode des „Bulk-Blendings“ zu unterschiedlichen Streuweiten und damit zu einer ungleichmäßigen und unbefriedigenden Düngung kommen kann.
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Es besteht daher das Bedürfnis, Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulate zur Verfügung zu stellen, die sich durch reduzierte Staubbildung auszeichnen und damit auch für einen Transport über größere Entfernungen geeignet sind. – Hier setzt die Erfindung ein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulate, insbesondere NPK-Düngemittel-Granulate oder ähnliche Düngemittel-Granulate zur Verfügung stellen lassen, die sich durch reduzierte Staubbildung auszeichnen und damit insbesondere auch über größere Entfernungen transportierbar sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Nachbehandlung und folglich Konditionierung von Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulat, insbesondere NPK-Düngemittel-Granulat oder dergleichen Düngemittel-Granulat, wobei zunächst Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulat zur Verfügung gestellt wird, welches aus mehreren Ausgangsmaterialien mit unterschiedlichen Nährstoffen durch Kompaktier-Granulierung hergestellt ist, wobei dieses Granulat bei einer (Granulat-)Temperatur von weniger als 40°C (z. B. mit Wasser) befeuchtet wird und wobei anschließend das befeuchtete Granulat getrocknet und dabei rekristallisiert und dadurch verfestigt wird. Die Angabe der Granulat-Temperatur von weniger als 40°C bezieht sich folglich auf die Temperatur des Granulats zum Zeitpunkt der Befeuchtung und folglich auch unmittelbar vor der Befeuchtung im Rahmen der Nachbehandlung.
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Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass die Verwendung von Mehrnährstoff-Düngemitteln in Granulatform, die durch Kompaktierung und anschließende Granulierung hergestellt werden, Vorteile gegenüber den Mehrnährstoffen-Düngemitteln aufweist, die z.B. im nasschemischen Verfahren hergestellt werden. Außerdem geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass die Herstellung von „echten“ Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulaten (bei denen jedes einzelne Korn mehrere Nährstoffe enthält) Vorteile gegenüber der Methode des „Bulk-Blendings“ aufweist (bei dem unterschiedliche Granulattypen vor Ort miteinander gemischt werden). Erfindungsgemäß kommt folglich ein echtes Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulat zum Einsatz, welches aus mehreren Ausgangsmaterialien, d.h. aus mehreren einzelnen Komponenten, die jeweils unterschiedliche Nährstoffe aufweisen, durch (trockene) Kompaktierung und anschließende Granulierung hergestellt wird. Dieses Granulat wird mit einer Temperatur von weniger als 40° C zur Verfügung gestellt.
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Von dieser Erkenntnis ausgehend, schlägt die Erfindung nun eine Nachbehandlung vor, bei welcher das Granulat befeuchtet wird, wobei anschließend das befeuchtete Granulat getrocknet und dabei rekristallisiert/verfestigt wird. Dabei wird das Granulat bei einer Granulat-Temperatur von weniger als 40°C befeuchtet, d. h. das Granulat weist zum Zeitpunkt der Befeuchtung und folglich auch unmittelbar vor dem Befeuchten eine Temperatur von weniger als 40°C auf. Dabei wird das Granulat bevorzugt unter Zugabe einer Flüssigkeit befeuchtet, z.B. mit 0,2 Gew.-% bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 2 Gew.-% dieser Flüssigkeit. Bevorzugt handelt es sich bei der (Befeuchtungs-)Flüssigkeit um Wasser, so dass das Granulat bevorzugt mit Wasser befeuchtet wird. Alternativ kommen jedoch auch andere Flüssigkeiten, die bevorzugt Wasser enthalten, in Betracht. So können in der Praxis z. B. auch Wasser-Dünger-Lösungen oder Flüssigkeiten, die Wasser und Spurennährelemente enthalten zum Einsatz kommen.
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Durch diese Nachbehandlung, bei welcher die Granulatoberfläche mit Wasser benetzt wird, wird die Kornoberfläche angelöst. Bei der nachfolgenden Trocknung kommt es zu einer Re-Kristallisation der Granulatoberfläche, wodurch sich Risse schließen und die Granulatoberfläche als Ganzes „härter“ wird. Es kommt gleichsam zu einem „Ausheilen“ von Gitterfehlstellen. Auf diese Weise lässt sich die Abriebfestigkeit des Mischdüngemittel-Granulats deutlich verbessern, so dass sich das so hergestellte und nachbehandelte Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulat bei reduzierter Staubbildung besser lagern, transportieren und umladen lässt. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulate auch über große Entfernungen zu transportieren, so dass z.B. eine zentrale Herstellung (z.B. in Europa oder Asien) und anschließend ein Transport in andere Kontinente (z.B. Südamerika) möglich wird.
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Die Nachbehandlung von Düngemittel-Granulaten durch Anfeuchten und anschließende Trocknung ist zwar bereits im Zusammenhang mit der Herstellung von Kalidüngemittel-Granulaten bekannt. Auf die Herstellung von Mischdünger bzw. Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulat hatten diese Überlegungen bislang jedoch keine Auswirkungen. So kennt man aus der
DD 136 956 ein Verfahren zur Verbesserung der physikalischen Qualität von Kalidüngemitteln, die in granulierter Form vorliegen und in loser Schüttung transportiert und gelagert werden. Das Ausgangsmaterial (z.B. Kaliumchloridsalze) wird in warmem Zustand auf die Walzenpresse aufgegeben. Anschließend erfolgt eine Konditionierung, in dem das Granulat mit Wasser befeuchtet und anschließend das befeuchtete Granulat mit einem Luftstrom beaufschlagt und dabei unter Ausnutzung der Eigenwärme des Granulats verfestigt wird. Auf diese Weise soll die Abriebfestigkeit von Kaliumchlorid-Düngemittel-Granulat verbessert werden. Ähnliche Überlegungen werden in der
DE 29 19 773 und der
DE 3 003 183 beschrieben. Vergleichbare Überlegungen zur Nachbehandlung von Mischdüngemittel-Granulaten gab es jedoch bislang nicht.
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Von besonderer Bedeutung bei der Verarbeitung von Mischdüngemittel-Granulaten ist – im Gegensatz zu Kalidüngemittel-Granulaten oder dergleichen – dass das Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulat, welches durch Kompaktier-Granulierung hergestellt wird, bei der Nachbehandlung unmittelbar vor der Befeuchtung eine Temperatur von weniger als 40° C aufweist. Denn bei der Mischdüngerherstellung werden die pulverförmigen Komponenten (die in der Regel eine Korngröße von weniger als 1 mm aufweisen) in kaltem Zustand, d.h. bei Umgebungstemperatur, der Walzenpresse zugeführt. Es kann dann in der Walzenpresse ein Energieeintrag und damit gegebenenfalls ein gewisser Temperaturanstieg erfolgen. Damit wird dann jedoch stets ein Produktgranulat zur Verfügung gestellt, welches bei der Nachbehandlung unmittelbar vor der Befeuchtung eine Temperatur von weniger als 40° C aufweist. Damit erfolgt im Rahmen der Erfindung auch keine Ausnutzung der Eigenwärme, d. h. die „Eigenwärme“ spielt für den weiteren Prozess keine Rolle. Denn das befeuchtete Granulat wird erfindungsgemäß mit Heißluft oder einem anderen Heißgas getrocknet, wobei die Heißluft/das Heißgas eine Temperatur von zumindest 90° C, vorzugsweise zumindest 100° C aufweist. Das befeuchtete Granulat kann folglich mit Heißluft/Heißgas mit einer Temperatur von 90° C bis 140° C, vorzugsweise 100 °C bis 120° C, besonders bevorzugt 105° C bis 110° C getrocknet werden. Anschließend ist es zweckmäßig, dass (getrocknete und verfestigte) Granulat mit Kaltluft oder einem anderen Kühlgas, z.B. mit einer Temperatur von weniger als 40° C zu kühlen. Dabei kann der Verfahrensschritt des Trocknens und Verfestigens auch im Zuge der Zuführung der Kaltluft fortgesetzt und abgeschlossen werden.
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Besonders bevorzugt erfolgt die (zweistufige) Trocknung/Kühlung in der Wirbelschicht und folglich in einer Wirbelschichtanlage, wobei das befeuchtete Granulat in zumindest einer Wirbelschichtanlage zunächst getrocknet und anschließend gekühlt wird. In der ersten Stufe der Wirbelschicht wird das angefeuchtete Granulat folglich mit den beschriebenen Heißlufttemperaturen beaufschlagt, wobei die Verweildauer zumindest 1 min, vorzugsweise zumindest 1,5 min beträgt. Bei diesem Trocknungsvorgang finden die beschriebenen Re-Kristallisationsvorgänge an der Granulatoberfläche statt, wodurch sich die Oberfläche verfestigt. Dabei ist es zweckmäßig, auch im Rahmen der Erfindung vor dem erfindungsgemäßen Befeuchten das Granulat in herkömmlicher Weise (mechanisch) zu behandeln, z.B. in einer Trommel abzurunden und anschließend abzusieben, so dass dabei evtl. schon entstehende Feinanteile erneut der Kompaktierung zugeführt werden können.
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Nach der erfindungsgemäßen Behandlung (Befeuchten und Trocknen) und nach gegebenenfalls einer Zwischenlagerung ist es zweckmäßig, das nachbehandelte Granulat (erneut) zu klassieren und bevorzugt zu sieben, so dass (nochmals) evtl. entstehendes Feingut entfernt und gegebenenfalls der Kompaktierung wieder zugeführt werden kann. Schließlich kann dann in einem weiteren Nachbehandlungsschritt in grundsätzlich bekannter Weise eine Beschichtung des behandelten Granulats erfolgen („coating“). Dabei kann auf grundsätzlich bekannte Beschichtungsverfahren und -materialien zurückgegriffen werden.
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Gegenstand der Erfindung ist nicht nur das beschriebene Verfahren zur Nachbehandlung des Mehrnährstoff-Düngemittelgranulats, sondern die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen (und Nachbehandeln) von Mehrnährstoff-Düngemittelgranulat, insbesondere NPK-Düngemittel-Granulat oder dergleichen. Dabei erfolgt zunächst in grundsätzlich bekannter Weise die Herstellung des Granulats, indem mehrere Ausgangsmaterialien (die als Frischgut bezeichnet werden), z.B. feinkörnige Salze oder dergleichen Feingut, bei Umgebungstemperatur (d. h. einer Temperatur von unter 40°C) gemischt werden. Die Mischung wird dann in einer Walzenpresse zu einer Schülpe kompaktiert und anschließend wird die Schülpe unter Bildung von Granulat zerkleinert und gegebenenfalls klassiert (z.B. gesiebt). Anschließend erfolgt dann die beschriebene Nachbehandlung, bei welcher das hergestellte Granulat (z. B. mit Wasser) befeuchtet und anschließend getrocknet und dabei verfestigt wird. Die erfindungsgemäße Nachbehandlung wird folglich auch in Kombination mit den grundsätzlich bekannten Herstellungsschritten zur Herstellung des Granulats unter Schutz gestellt.
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Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das hergestellte und klassierte (z. B. abgesiebte) Granulat vor der Befeuchtung zunächst mechanisch nachbehandelt wird, z.B. in der beschriebenen Weise durch Abrunden und anschließendes Klassieren (z. B. Sieben).
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Außerdem liegt es im Rahmen der Erfindung, dass im Zuge des Herstellungsverfahrens das befeuchtete und getrocknete und damit verfestigte Granulat anschließend nochmals gegebenenfalls klassiert/gesiebt und gegebenenfalls beschichtet wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt dabei ein Verfahren zur Herstellung von Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulat mit einer erfindungsgemäßen Nachbehandlung als vereinfachtes Verfahrensschema und
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2 ein Verfahrensschema zu der erfindungsgemäßen Nachbehandlung.
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In 1 ist stark vereinfacht die Herstellung von Mehrnährstoff-Düngemittel-Granulat dargestellt, wobei innerhalb dieser Herstellung eine Nachbehandlung erfolgt, die auf die erfindungsgemäße Weise durchgeführt werden kann.
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Zunächst werden die verschiedenen Rohmaterialien 1 mit unterschiedlichen Nährstoffen zur Verfügung gestellt und optional vorzerkleinert 2. Dabei kommen z.B. als Ausgansmaterialien feinkörnige Salze mit den entsprechenden (Haupt-)Nährstoffen zum Einsatz, z.B. Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K) und gegebenenfalls Magnesium (Mg) und/oder Neben- oder Spurenelemente. Erfindungsgemäß werden zumindest zwei dieser (Haupt-)Rohmaterialien 1 verwendet, so dass z.B. NPK-Düngemittel aber auch NP-Düngemittel oder andere Kombinationen hergestellt werden. Die Rohmaterialien 1 werden nach der optionalen Vorzerkleinerung 2 gemischt (Mischen 3). Die auf diese Weise hergestellte Mischung 3 wird dann in einer oder mehreren Walzenpressen kompaktiert (Kompaktieren 4). Im Zuge dieser Kompaktierung 4 tritt eine Schülpe aus der Walzenpresse aus, die anschließend in ein oder mehreren Vorrichtungen (z.B. Brechern) zerkleinert wird (Zerkleinern 5). Auf diese Weise entsteht bereits Granulat, wobei zunächst noch eine Klassierung 6 erfolgt, indem das aus der Schülpe entstehende zerkleinerte Material z. B. gesiebt wird. Die Feinanteile können dann erneut der Kompaktierung 4 bzw. dem vorgeschalteten Mischen 3 zugeführt werden. Dabei kann im Zuge der Klassierung 6 nicht nur eine Aufteilung in zwei Fraktionen erfolgen, sondern es können auch mehrere Fraktionen (z. B. drei Fraktionen) erzeugt werden, so dass dann eine Fraktion dem Mischen 3 zugeführt wird und eine andere Fraktion dem Zerkleinern 5 zugeführt wird, während das Granulat der gewünschten Körnung der Nachbehandlung 7 unterzogen wird.
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Das durch Zerkleinern 5 der Schülpe und anschließendes Klassieren 6 (z. B. Sieben) hergestellte Granulat wird dann folglich einer Nachbehandlung 7 unterzogen, so dass schließlich das Produktgranulat 8 zur Verfügung steht.
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Anhand von 1 ist folglich erkennbar, wie sich die Nachbehandlung in den gesamten Herstellungsprozess einordnen lässt. Im Stand der Technik erfolgte eine Nachbehandlung, indem das Granulat mechanisch behandelt, z.B. abgerundet und anschließend gesiebt wurde. Ferner erfolgte im Rahmen der Nachbehandlung beim Stand der Technik eine Beschichtung, so dass dann das beschichtete Produktgranulat 8 zur Verfügung stand.
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Die erfindungsgemäße Nachbehandlung unterscheidet sich von der aus dem Stand der Technik bekannten Nachbehandlung durch die in 2 dargestellte Nachbehandlung, wobei aus dem Stand der Technik bekannte Verfahrensschritte ergänzend oder optional auch im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommen können. Die optionalen Verfahrensschritte sind dabei in gestrichelter Darstellung in 2 dargestellt.
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Das durch Kompaktieren 4, Zerkleinern 5 und gegebenenfalls Klassieren 6 (z. B. Sieben) hergestellte Granulat kann zunächst durch Abrunden 7a und erneutes Klassieren 7b behandelt werden. Feingut kann erneut der Kompaktierung 4 bzw. dem Mischen 3 zugeführt werden.
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Das Granulat, welches zu diesem Zeitpunkt eine Temperatur von weniger als 40°C aufweist, wird anschließend bei dieser Temperatur erfindungsgemäß befeuchtet (Befeuchten 7c), z.B. durch Benetzung z. B. mit Wasser oder dergleichen in einer Trommel oder einem Mischer.
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An die Befeuchtung 7c schließt sich dann die Trocknung 7d oder die Trocknung und Kühlung 7d an, so dass das befeuchtete Granulat durch Re-Kristallisationsvorgänge verfestigt wird. Dieser Verfahrensschritt der Trocknung und Kühlung 7d kann bevorzugt in der Wirbelschicht und folglich in einer Wirbelschichtanlage erfolgen. Daran schließt sich optional eine Zwischenlagerung 7e an.
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Das verfestigte Granulat kann dann erneut klassiert werden, z.B. durch Sieben 7f. Die auf diese Weise entstehenden Feinanteile können erneut der Kompaktierung 4 bzw. dem Mischen 3 und folglich dem Herstellungsprozess zugeführt werden.
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Schließlich kann optional ein Beschichten 7g in grundsätzlich bekannter Weise erfolgen, so dass schließlich das Produktgranulat 8 zur Verfügung gestellt wird.
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Die in 2 gezeigten Möglichkeiten der Rückführung von Material während der Nachbehandlung, sind in der 1 nicht dargestellt, sie können jedoch im Rahmen der dort lediglich vereinfacht dargestellten Nachbehandlung 7 in gleicher Weise erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DD 136956 [0012]
- DE 2919773 [0012]
- DE 3003183 [0012]
