DE2601196A1

DE2601196A1 - Verfahren und anlage zur reduktion und anschliessenden pelletierung von feinkoernigem erz

Info

Publication number: DE2601196A1
Application number: DE19762601196
Authority: DE
Inventors: Heinz Merz; Hans-Gerd Schulte
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1976-01-14
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1977-07-21
Also published as: JPS5288202A; JPS5442922B2; DE2601196C3; GB1518718A; SE7612668L; DE2601196B2; NO763923L; BR7700104A

Description

P 3465

PoIySius AG, Neubeckum

Verfahren und Anlage zur Reduktion und anschließenden
Pelletierung von feinkörnigem Erz

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion
und anschließenden Pelletierung von feinkörnigem Erz
unter Verwendung eines Drehrohrofens für die Fertigreduktion und eines mit-den Ofenabgasen beheizten, zur
Vorreduktion dienenden Schwebegasvorwärmers sowie unter Zugabe eines festen oder flüssigen Reduktionsmittels in die vom Drehrohrofen zum Vorwärmer führende Gasleitung, wobei das fertig reduzierte Erz dann unter Zugabe eines Bindemittels pelletiert wird, gemäß P 24 28 715-8-24.

Zur Reduktion feinkörniger Erze sind das Wirbelschichtverfahren und das Retortenverfahren bekannt, die jedoch mit verschiedenen Uachteilen behaftet sind. Sie ermöglichen nur einen satzweisen Betrieb in kleinen Einheiten und sind wegen der bei Reduktionstemperatur auftretenden Anbackungen recht störanfällig. Da ferner das feinkörnige Fertigprodukt dieser Reduktionsverfahren äußerst reoxydationsempfindlich ist, muß eine Heißbrikettierung vorgenommen werden, die ebenfalls sehr störanfällig und kostspielig ist, da unter Schutzgas bei hohen Temperaturen gearbeitet werden muß.

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Aufgabe der Hauptanmeldung (P 24 28 715-8-24) war es daher, unter Vermeidung der bekannten Mangel ein Verfahren zur Reduktion von Erzen zu entwickeln, das sich durch eine kontinuierliche und einfache Arbeitsweise in großen Einheiten sowie eine hohe Betriebssicherheit auszeichnet.

Bei dem Verfahren gemäß der Hauptanmeldung wird eine wesentliche Verbesserung dadurch erzielt, ckß das Reduktionsmittel in die vom Drehrohrofen zum Schwebegas-Vorwärmer führende Gasleitung eingeführt und das Erz im Schwebegas-Vorwärmer vorreduziert wird. Hierbei wird also der Drehrohrofen von einem Teil der Reduktionsarbeit entlastet, so daß dieser Drehrohrofen kleiner dimensioniert werden kann, was angesichts der gegenüber dem Schwebegas-Vorwärmer wesentlich höheren spezifischen Anlagekosten des Drehrohrofens eine beachtliche Senkung der gesamten Anlagekosten ermöglicht. An die Reduktionszone des Drehrohrof ns schließt sich dann (in ein und demselben Drehrohrofen) eine Agglomerier- bzw. Pelletierzone an, in der die Temperatur im allgemeinen sprunghaft erhöht wird und in der durch Zugabe eines Bindemittels ein Agglomerier- bzw. Pelletiereffekt erreicht wird.

Bei diesem Verfahren der Hauptanmeldung hat sich nun gezeigt, daß bei dem an die Fertigreduktion unmittelbar anschließenden Pelletieren in dem Drehrohrofen mitunter Schwierigkeiten infolge von Überlagerungen bzw. Ineinandergreifen der beiden Behandlungsarten für die Erze auftreten können; außerdem können die in den Drehrohrofen eingegebenen Flußmittel bzw. Reduktionsmittel von den den Drehrohrofen verlassenden heißen Abgasen teilweise mit bis in den Schwebe gas-Vorwärmer gerissen werden.

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. ζ.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren (bzw. dessen zur Durchführung geeignete Anlage) in der Weise weiter zu verbessern, daß unter Vermeidung der erwähnten Mängel einerseits der gewünschte Reduktionsgrad der Erze im Drehrohrofen und andererseits das Pelletieren der fertig reduzierten Erze zielsicher erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das fertig reduzierte Erz in einem gegenüber dem Reduktions-Drehrohrofen schneller drehenden zweiten Drehrohrofen pelletiert wird.

Durch die Verwendung dieses zweiten Drehrohrofens für die Pelletierung steht einerseits der erste Drehrohrofen nur für die Fertigreduktion der im Schwebegas-Vorwärmer vorreduzierten Erze zur Verfügung, während anderer seits der zweite Drehrohrofen nur der Pelletierung der fertig reduzierten Erze dient. Dies bedeutet also, daß der erste Drehrohrofen speziell für die Reduktion der pulverförmigen Erze ausgebildet sein kann und daß dieser erste Drehrohrofen - da ja seine Pelletierzone entfällt gegenüber dem im Verfahren der oben erwähnten Hauptanmeldung verwendeten Drehrohrofen entsprechend kürzer ausgeführt sein kann, ganz abgesehen davon, daß die Länge des Drehrohrofens bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren ganz erheblich kürzer gehalten werden kann als bei bekannten Verfahren, in denen die Vorreduktion und die Fertigreduktion in ein und demselben Drehrohrofen stattfinden.

Während bei dem Verfahren der Hauptanmeldung für den Antrieb des Drehrohrofens eine Drehzahl gewählt werden muß, die sowohl einigermaßen für das Fertxgreduzieren als auch für das Pelletieren paßt, kann bei diesem

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erfindungsgemäßen Verfahren der erste Drehrohrofen in seiner Drehzahl in optimaler Weise der Reduziergeschwindigkeit und der zweite Drehrohrofen der günstigsten Pelletiergeschwindigkeit angepaßt werden,- wobei es sich herausgestellt hat, daß die günstigste Drehzahl zum Pelletieren der reduzierten Erze größer sein muß als die zum Reduzieren der Erze.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich herausgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der zweite Drehrohrofen mit einer Drehzahl zwischen etwa 3 und 15 U/min angetrieben wird, während der erste Drehrohrofen mit einer Drehzahl zwischen etwa O,4 und 1,0 U/min sowie mit einem Füllungsgrad von etwa 1O bis 25% arbeitet. Auf diese Weise kann der erste Drehrohrofen mit einer so niedrigen Drehzahl betrieben werden, daß eine optimale Ausnutzung des bei der Reduktion entstehenden C0-Gases erreicht wird (wozu auch der hohe Füllungsgrad des Ofens beiträgt); der zweite Drehrohrofen kann dagegen mit einer wesentlich höheren Drehzahl arbeiten, so daß die gewünschte gute Pelletierung bei großer Leistung erzielt wird.

Eine besonders günstige Anlage, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, enthält einen mehrstufigen Schwebegasvorwärmer und einen Drehrohrofen für die Fertigreduktion der Erze. Eine solche Anlage zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß zum Pelletieren der fertig reduzierten Erze ein gesondert betriebener zweiter Drehrohrofen dem Reduktions-Drehrohrofen nachgeschaltet ist.

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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dieser zweite Drehrohrofen nach seinem Auslaufende hin im Durchmesser konisch verjüngt ausgebildet. Durch dieses konische Einziehen in Richtung des Auslaufendes kann ein Durchschießen des reduzierten Erzes verhindert werden, und gleichzeitig wird ein Nachrollieren und Verfestigen der gebildeten Pellets erzielt.

Bei dieser erfindungsgemäßen Anlage kann es ferner günstig sein, wenn der erste Drehrohrofen eine feuerfeste Auskleidung aufweist, die mit Wende- und/oder Rührelementen, wie z.B. Nasensteinen oder dgl. ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung trägt vor allem bei besonders kurzen Drehrohrofen zu einer verbesserten Umwälzung des feinkörnigen oder mehlförmigen Brenngutes und somit zu einer weiter verbesserten Reduktionsarbeit bei.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden anhand einer zu dessen Durchführung geeigneten Anlage erläutert, die in der rein schematisch gehaltenen Zeichnung veranschaulicht ist.

Diese Anlage ist in ihrem ersten Teil gleichartig aufgebaut wie die Anlage der Hauptanmeldung. Sie enthält einen vierstufigen Zyklon-Vorwärmer 1 sowie einen Drehrohrofen 2'. Der Zyklon-Vorwärmer 1 enthält in der untersten Stufe zwei parallel geschaltete Zyklone 3, 4, in der zweiten Stufe einen Wirbelschacht 5, in der dritten Stufe zwei parallel geschaltete Zyklone 6 und 7 sowie in der vierten Stufe ebenfalls zwei Zyklone 8 und 9. Die Führung der Gase ist durch gestrichelte Pfeile 10 und die Führung des Gutes durch voll ausgezogene Pfeile 11 veranschaulicht.

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Im Gegensatz zur Hauptanmeldung wird der Drehrohrofen 2¹ nach dem sog. Gegenstromverfahren betrieben, d.h. das Gut (Pfeile 11) durchsetzt den Drehrohrofen 2¹ in entgegengesetzter Richtung (im Gegenstrom) zu den Heißgasen (Pfeile 10). Auf diese Weise steht das Guteinlaufende 2'a des Drehrohrofens 2¹ einerseits durch die Gutleitungen 20 der untersten Zyklonstufe (3, 4) und andererseits durch eine Gasleitung 13' (zu den untersten Zyklonen 3,4) mit dem Zyklon-Vorwärmer 1 in Verbindung. In diese Gasleitung 13' mündet eine Düse 15 zum Einbringen eines festen oder flüssigen Reduktionsmittels ein. Der Drehrohrofen 2¹ kann gegebenenfalls noch mit einer Anzahl Mantelbrenner oder Mantelventilatoren 16 (nur gestrichelt angedeutet) versehen sein. Ferner weist dieser zur Fertigreduktion dienende Drehrohrofen 2¹ eine feuerfeste Auskleidung 21 auf, die mit Wende- und/oder Rührelementen 22 ausgebildet ist, bei denen es sich beispielsweise um sog. Nasensteine handeln kann, die in zweckmäßiger Weise auf dem Innenumfang des Drehrohrofens 2' verteilt sind.

Zwischen der zweiten Stufe (Wirbelschacht 5) und der dritten Stufe (Zyklone 6, 7) des Zyklon-Vorwärmers 1 ist ein Anschluß 17 zur Zuführung von Frischluft vorgesehen.

Während bei der Hauptanmeldung (P 24 28 715.8-24) der Drehrohrofen 2 sowohl zum Fertigreduzieren der vorreduzierten Erze als auch zum Agglomerieren bzw. Pelletieren der fertig reduzierten Erze dient, ist bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren der Drehrohrofen 2¹ nur für die Fertigreduktion bestimmt, so daß er baulich entsprechend kürzer gehalten und auf die speziellen Belange für die Fertigreduktion abgestimmt ist. Zum Pelletieren bzw. Agglomerieren der fertig reduzierten Erze ist dem Reduktions-Dreh-

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rohrofen 2' ein gesondert betriebener zweiten Drehrohrofen 23 nachgeschaltet, dessen Guteinlaufende über eine Verbindungsleitung bzw. -Schurre 24 mit dem Gutauslaßende 2'b des Drehrohrofens 2' verbunden ist. Dieser zweite Drehrohrofen 23 ist - wie in der Zeichnung dargestellt vorzugsweise im Durchmesser derart konisch ausgebildet, daß er sich nach seinem Gutauslaufende 23b hin im Durchmesser verjüngt. Dieser zweite Drehrohrofen 23 wird im Gleichstrom von Gut und Gas (Pfeile 10 bzw. 11) betrieben, wobei mit dem Gutauslaufende 23b dieses Drehrohrofens das eine Ende einer Gasleitung 25 verbunden ist, deren anderes Ende an das Gutauslaufende 2'b des ersten Drehrohrofens 2' angeschlossen ist.

Während in dem ersten Drehrohrofen 2' ein Zentralbrenner 12' in das Gutauslaufende 2'b hineinragt, ragt ein Zentralbrenner 26 in das Guteinlaufende 23a des zweiten Drehrohrofens 23 hinein.

Der zum Pelletieren der fertig reduzierten Erze dienende zweite Drehrohrofen 23 wird von einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Antrieb so angetrieben, daß er mit einer Drehzahl zwischen etwa 3 und 15 U/min, vorzugsweise zwischen 6 und 8 U/min, läuft. Diese Drehzahl hat sich für die Pelletierung als besonders günstig erwiesen. Dagegen kann der erste Drehrohrofen 2' mit einer wesentlich kleineren Drehzahl arbeiten, nämlich mit etwa 0,4 bis 1,0 U/min, vorzugsweise mit 0,5 bis 0,7 U/min. Diese Drehzahl sowie ein Füllungsgrad zwischen 10 und 25%, vorzugsweise zwischen 15 und 25%, haben sich als besonders günstig für die Fertigreduktion erwiesen,um eine optimale Ausnutzung der bei der Reduktion entstehenden CO-Gase zu erreichen. Bei dieser Reduktionsarbeit ist es dann ferner vor allem für die Wärmewirtschaftlichkeit günstig, wenn die

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heißen Abgase des zweiten Drehrohrofens 23 über die Gasleitung 25 in den Reduktions-Drehrohrofen 2' eingeführt werden. Das dem Schwebegas-Vorwärmer

aufgegebene

feinkörnige Erz wird in der gleichen Weise vorreduziert und reduziert wie beim Hauptverfahren, wobei die Fertigreduktion im ersten Drehrohrofen 2' - wie bereits erwähnt - im Gegenstromverfahren erfolgt. Die heißen Abgase des Drehrohrofens 2' durchströmen den Zyklonvorwärmer 1 in der durch die Pfeile 10 wiedergegebenen Weise, so daß sie zur Trocknung und Vorwärmung des Erzes nutzbar gemacht werden. Durch die Eindüsung des Reduktionsmittels (öl oder feinkörnige Kohle) in die Gasleitung 13' (mittels der Düse 15) wird eine sehr gute Vermischung des Reduktionsmittels mit dem feinkörnigen Erz erreicht, wodurch der Reduktionsablauf beschleunigt wird. Gasreiche Kohle wird in den beiden unteren Vorwärmerstufen (Zyklone 3, 4 und Wirbelschacht 5) weitgehend abgeschwelt. Die Schwelgase und die von den heißen Gasen mitgerissenen feinsten Kohlepartikel werden durch die über den Anschluß 17 zugeführte Frischluft verbrannt und auf diese Weise optimal für die Vorwärmung und eine evtl. notwendige Trocknung des Erzes nutzbar gemacht. Da die Verbrennung der Schwelgase erst in der an den Wirbelschacht 5 anschließenden (zu den Zyklonen 6 und 7 der dritten Stufe führenden) Rohrleitung erfolgt, wird die reduzierende Wirkung dieser Gase in den Zyklonen 3 und 4 sowie im Wirbelschacht 5 voll ausgenutzt. Es erfolgt auf diese Weise eine weitgehende Vorreduktion des aufgegebenen Erzes vor dessen Eintritt in den Drehrohrofen 2'.

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Im Drehrohrofen 2' wird das hocherhitzte und mit Reduktionsmitteln vermischte Erz durch den Brenner 12' weiter erhitzt und auf der für die Reduktion günstigsten Temperatur gehalten. Durch die evtl. vorgesehenen Mantelventilatoren 16 kann bei Bedarf noch zusätzlich Luft in den Drehrohrofen 2 eingeblasen werden, um eine verbesserte Verbrennung der durch Kohleverbrennung und durch die Reduktion entstehenden CO-Gase mittels Luft zu erzielen (wie in der Hauptanmeldung ausführlich erläutert).

Die im ersten Drehrohrofen 2' fertig reduzierten Erze gelangen dann über die Verbindungsschurre 24 in den zweiten Drehrohrofen 23, in den bei dieser Ausführung auch erst die erforderlichen Bindemittel zugeführt werden und in dem sie dann agglomeriert bzw. pelletiert werden. In diesem zweiten Drehrohrofen 23 werden die fertig reduzierten Erze dann mittels des Brenners 26 so weit aufgeheizt, daß ein Aufschmelzen der beigemischten Bindemittel (Schlackebildner) erfolgt. Die auftretende Schmelze hat - gleichartig wie im zweiten Teil des Drehrohrofens der Hauptanmeldung - die Funktion eines Bindemittels zur Pelletierung des reduzierten, feinkörnigen Erzes; sie muß daher eine geeignete Viskosität aufweisen (z.B. eine Schlacke mit 46% FeO, 38%SiO₂ und 16% CaO bei 1400°C).

Die Auswahl des Bindemittels geschieht dann in gleicher Weise und nach denselben Gesichtspunkten wie beim Verfahren der Hauptanmeldung. Ein geeigneter Schlackenbildner kann ebenfalls an geeigneter Stelle (in den Wärmetauscher, an der Guteinlaufseite oder auch evtl. über Mantelöffnungen) zugeführt werden.

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Das Pelletieren im Drehrohrofen 23 erfolgt dann - nach dem Aufschmelzen der Stoffe - in ähnlicher Weise wie in Pelletiertrommeln, die für die Herstellung von Grünpellets eingesetzt werden. Während der zweite Drehrohrofen 23 für ein Pelletieren generell auch zylindrisch (gegebenenfalls mit Staurand am Gutaustragsende) ausgebildet sein kann, hat sich jedoch die erläuterte konische Ausführungsform als besonders günstig herausgestellt, da auf diese Weise ein Durchschießen der frisch aufgegebenen feinkörnigen Erze verhindert wird und da auf diese Weise gleichzeitig die gebildeten Pellets nachrolliert und verfestigt werden.

Die den zweiten Drehrohrofen 23 bei 23c verlassenden, fertig reduzierten und pelletierten Erze können dann in bekannter Weise gekühlt oder auch direkt zwecks Weiterbearbeitung heiß abtransportiert werden.

Wie sich aus den obigen Erläuterungen deutlich ergibt, ist die wesentliche Verbesserung des in der Hauptanmeldung beschriebenen Verfahrens erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß für die Fertigreduktion der vorreduzierten Erze sowie für die Pelletierung der fertig reduzierten Erze jeweils ein gesonderter Drehrohrofen vorgesehen ist. Auf diese Weise kann durch die spezielle Ausgestaltung und Betriebsweise der beiden Drehrohrofen sowohl eine optimale Reduktionsarbeit (Fertigreduktion) als auch eine optimale Pelletierarbeit geleistet werden. Da der erste Drehrohrofen (für die Fertigreduktion) in dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiel erheblich kürzer gehalten werden kann, ist der rein bauliche Mehraufwand bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren in Grenzen gehalten, wobei dieser geringe bauliche Mehraufwand durch die bessere und gezieltere Reduktions- und Pelletierarbeit in jedem Falle gerechtfertigt ist. Die in der Hauptanmeldung im einzelnen erläuterten Ergebnisse der dort auf-

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geführten Verfahrensweise und Durchführungsbeispiele können somit durch die erfindungsgemäße Weiterverbesserung noch übertroffen werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reduktion und anschließenden Pelletierung von feinkörnigem Erz unter Verwendung eines Drehrohrofens für die Fertigreduktion und eines mit den Ofenabgasen beheizten, zur Vorreduktion dienenden Schwebegas-Vorwärmers sowie unter Zugabe eines festen oder flüssigen Reduktionsmittels in die vom Drehrohrofen zum Vorwärmer führende Gasleitung, wobei das fertig reduzierte Erz dann unter Zugabe eines Bindemittels pelletiert wird, gemäß P 24 28 715.8-24, d.a durch gekennzeichnet, daß das fertig reduzierte Erz in einem gegenüber dem Reduktions-Drehrohrofen schneller drehenden zweiten Drehrohrofens pelletiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite Drehrohrofen mit einer Drehzahl zwischen etwa 3 und 15 U/min angetrieben wird, während der erste Drehrohrofen mit einer Drehzahl zwischen etwa 0,4 und 1,0 ü/min sowie mit einem Füllungsgrad von etwa 10 bis 25% arbeitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antreiben des zweiten Drehrohrofens eine Drehzahl zwischen 6 und 8 ü/min gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehrohrofen mit einer Drehzahl von etwa O,5 bis 0,7 U/min arbeitet.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Verfahren nach Anspruch 2 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten Drehrohrofen ein Füllungsgrad zwischen 15 und 25% gewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gut und Gas durch den zweiten Drehrohrofen im Gleichstrom zueinander hindurchgeführt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Abgase des zweiten Drehrohrofens in den ersten Drehrohrofen eingeführt werden.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem mehrstufigen Schwebegas-Vorwärmer und einem Drehrohrofen für die Fertigreduktion der Erze, dadurch gekennzeichnet, daß zum Pelletieren der fertig reduzierten Erze ein gesondert betriebener zweiter Drehrohrofen (23) dem Reduktions-Drehrohrofen (2¹) nachgeschaltet ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Drehrohrofen (23) nach seinem Auslaufende (23b) hin im Durchmesser konisch verjüngt ausgebildet ist.

10. Anlage nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Auslaufende (23b) des im Gleichstrom von Gut und Gas durchsetzten zweiten Drehrohrofens (23) das eine Ende einer Gasleitung (25) verbunden ist, deren anderes Ende an das Gutauslaufende (2'b) des im Gegenstrom von Gut und Gas durchsetzten ersten Drehrohrofens (2¹) angeschlossen ist.

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11. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehrohrofen (2¹) eine feuerfeste Auskleidung (21) aufweist, die mit Wende- und/oder Rühreleruenten (22), wie z.B. Nasensteinen oder dgl., ausgebildet ist.

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