DE2740372A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formkoerpern, insbesondere pellets aus sekundaerschlaemmen der huettenindustrie - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formkoerpern, insbesondere pellets aus sekundaerschlaemmen der huettenindustrie

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DE2740372A1 DE19772740372 DE2740372A DE2740372A1 DE 2740372 A1 DE2740372 A1 DE 2740372A1 DE 19772740372 DE19772740372 DE 19772740372 DE 2740372 A DE2740372 A DE 2740372A DE 2740372 A1 DE2740372 A1 DE 2740372A1
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Description

Anlage zum Patentgesuch η Η 77/61
der Klöckner-Humboldt-Deutz ^* Gr/Wr
Aktiengesellschaft
vom 22. Aug. 1977
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Pellets aus Sekundärschlämmen der Hüttenindustrie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Pellets, aus Sekundärschlämmen der Hüttenindustrie.
Es sind bereits Verfahren bekannt, um Sekundärstoffe der Hüttenindustrie, insbesondere der Eisenhüttenindustrie, wie beispielsweise Hochofen-Gichtstaube, LI>-Konverter schlämme, Stahlwerksstäube, Sinterstäube etc. zu agglomerieren, sodann in einem Direktreduktionsprozeß zu reduzieren, und den reduzierten Eisenschwamm im Hochofen und/oder im Stahlkonverter einzusetzen, (siehe proceeding of iron making conference AIME 33, 1974, pagina 73 - 80)
Dabei wird der Agglomerationsprozeß vorwiegend nach dem klassischen Sinter-, Pelletier- oder Brikettierverfahren vorgenommen.
Diese bekannten Verfahren haben Jedoch folgende Nachteile:
Um Pellets herstellen zu können, müssen die Sekundärschlämme zunächst entwässert werden. Da diese Jedoch vorwiegend im Feinstkornbereich (0 bis 40/u) vorliegen, ist der Ent-
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Wässerungsprozeß mit dem Ziel, einen Rest-Feuchtegehalt von ca. 8 bis 10 % für die nachfolgende Pelletierstufe zu erreichen, nicht in einem Arbeitsgang durchführbar. Deshalb muß der Schlamm nach einer ersten mechanischen Entwässerungsstufe einem nachfolgenden thermischen Trocknungsprozeß unterzogen werden. Diesem schließt sich zur Erzielung einer definierten Korngröße ein Zerkleinerungsvorgang an, worauf das Produkt zum Zwecke der Pelletierung wieder angefeuchtet wird. Trotz dieser aufwendigen Arbeitsweise bringt auch die Vielzahl von Verfahrensstufen oftmals nicht die gewünschte Pelletqualität, weil die Verteilung von Bindemittel und Wasser wegen der Feinheit des Grundstoffes oft nicht homogen genug ist.
Außerdem haben die so erzeugten Pellets die Tendenz, beim Brennvorgang zu springen oder zu zerplatzen, da die Wasserkapillaren aufgrund des Feinstkornes sehr fein sind und daher örtlich hohe Wasserdampfdrücke im Pelletkern entstehen.
Die Zuführung von Sekundärschlämmen zu einer Sintermischung hat den weiteren Nachteil, daß die Gasdurchlässigkeit der Sinterschicht, und damit die Sinterleistung des Sinterbandes, sehr stark herabgesetzt werden. Außerdem besteht die Gefahr der Verdampfung von Blei, Zink und Alkalien in den Sinterabgasen.
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Wenn dagegen die Sekundärschlämme brikettiert werden sollen, müssen diese zunächst wieder eingedickt, sodann filtriert, getrocknet, gemahlen und homogenisiert werden. Dies ergibt ebenfalls eine umfangreiche Kette von Prozeduren mit hohen Kosten. Die Gefahr, daB infolge zu geringer Porosität die brikettierten Formlinge beim Trocknungs- und Sinterprozeß zum Zerspringen neigen, ist auch bei diesem Verfahren - wie bei den Pellets - nicht auszuschließen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Her» stellung von Formkörpern aus Sekundärschlämmen der Hüttenindustrie vorzuschlagen, welches mit erheblich geringerem Aufwand durchgeführt werden kann, als die bekannten Verfahren und dabei die Nachteile, insbesondere beim fertigen Produkt, vermeidet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Vorrichtung hierfür zur Verfügung zu stellen.
Mit der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Formgebung während und mit Hilfe einer mehrstufigen, vorzugsweise zweistufigen Filtrierentwässerung erfolgt.
Dabei wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß die Formgebung in einem Prozeßgang mit zwei unmittelbar einander folgenden Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt eine primäre
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Grobkorn-Filterkuchenschicht aus einer Trübe mit Feststoff-Partikeln eines definierten Körnungsbandes»Unmittelbar anschließend im zweiten Schritt eine diese überlagernde sekundäre Feinstkorn-Filterkuchenschicht aus der den Sekundärschlamm enthaltenden Trübe hergestellt wird.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, da0 das definierte Körnungsband der Feststoffpartikeln in etwa der folgenden Abstufung vorliegt:
ca. 20 % bis 40 %, vorzugsw. ca. 30 % <T40 /um ca, 40 % bis 70 %, vorzugsw. ca. 60 % zwischen 40 - 300 /um
ca. 0 % bis 20 %, vorzugsw. ca. 10 % zwischen 300 bis 500 /um.
Eine zweckmäßige Durchführung des Verfahrens wird auch dann noch erreicht, wenn der Kornaufbau des SekundärSchlammes zu annähernd 100 % unter 40 /um liegt.
Schließlich hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Gewichtsverhältnis der Filterschichten eines Formkörpers zwischen 70 % I 30 % und 30 % J 70 %, vorzugsweise bei annähernd 50 % / 50 % liegt.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß bei mindestens einem Feststoff-Flüssigkeitsfilter, bei dem auf dem Filterbelag ein Formgitter angeordnet ist, das Filter zur Beaufschlagung mit verschiedenen Trübesorten mit mindestens zwei im Trübeeinzugsbereich hintereinander gelegenen Trübespeichern ausgestattet ist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Vorrichtung ergibt sich mit einer Anordnung, wobei ein Trübespeicher für die Grobkorn-Trübe, in Arbeitsrichtung des Filters gesehen, einem TrUbespeioher für die Sekundär-Schlamm-Trübe vorgeschaltet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung kann auch die Maßnahme getroffen sein, daß die Trübespeicher in einem Behälter angeordnet und durch eine Trennwand voneinander getrennt sind.
Ausführungen der Erfindung sowie deren Vorteile werden anhand von Zeichnungen sowie auch anhand eines praktischen Durchführungsbeispleles näher beschrieben und dabei eingehend erläutert. Es zeigen:
ein Vakuum-Trommelfilter mit einem Vabenformband und zwei unterhalb der Filtertrommel angeordneten Trübespeichern, im Schnitt,
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FIg, 2 eine ähnliche Anordnung mit unsymmetrischer Aufteilung der beiden Trübespeicher, ebenfalls im Schnitt,
Flg. 3 ein Trommelzellen-Filter mit fester Anordnung des Formgitters und zwei oberhalb dessen aufgesetzten Trübespeichern, im Schnitt,
Fig. 4 u.
Fig. 5 eine Doppeltrommel-Filteranordnung mit getrennten Trübespeichern, im Schnitt,
einen Filterformkörper aus zwei Schichten, bestehend aus Grobkorn und Feinstkorn, in etwa 10-facher Vergrößerung, im Schnitt.
Fig. 1 zeigt eine drehbare und teilweise in Erzschlamm eintauchende Filtertrommel 1, auf deren Oberfläche sich der Filterkuchen absetzt. Diese Filtertrommel 1 ist in den Eintauchbereichen 2 und 3 von einem gitterartig unterteilten, endlosen und zusammen mit der Filtertrommel 1 bewegten Formband 4 umschlungen, in dessen ZwischenräumenrSich der auf der Filteroberfläche ansetzende Filterkuchen in Gestalt von einzelnen Forakörpern 7 einlagert.
Das Formband 4 wird mit den eingelagerten Formkörpern 7 zu einer üelenkrolle 5 und weiter zu einer Klopfstation 6 geführt, wo die Formkörper 7 aus den Gitteröffnungei^des Bandes
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herausgeklopft werden.
Unterhalb der Filtertrommel 1 sind zwei getrennte Trübespeicher 8 und 9 angeordnet. In diesen befinden sich die Rührwerke 10 und 11. Durch eine mit einer Spindelanordnung nachstellbare elastische Trennwand-Anordnung 13 wird die Trennung der beiden Trübespeicher 8 und 9 aufrechterhalten und im Betrieb von Fall zu Fall nachjustiert. In der durch den Richtungspfeil 14 angedeuteten Bewegungsrichtung der Trommel 1 bzw. des Gitterformbandes 4 setzt der Filtrationsprozeß einer betrachteten Filterpartie zunächst im Trübespeicher 8 ein und wird nach Passieren der Trennwand im Trübespeicher 9 fortgesetzt. Der Trübespeicher 8 enthält die Grobkorntrübe mit definiertem Kornband, während sich im Trübespeicher 9 die Feinststoff-Trübe aus dem Sekundärschlamm befindet.
In der ersten Stufe des Filtrationsprozesses bildet sich innerhalb des Trübespeichers 8 eine Primärschicht aus Feststoffteilchen mit einem definierten Ko'rnungsband, welche die besondere Funktion hat, das Filtertuch von Jeglicher Verunreinigung oder Verstopfung durch die nachfolgenden Feinetstoffe des Sekundärschlammes zu schützen.
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In der zweiten Stufe des Filtrationsprozesses wird im Verlauf der Drehbewegung des Filters der im Trübespeicher 9 befindliche Sekundärschlamm durch die Primärschicht hindurch angesaugt. Dabei wirkt die Primärschicht als Vorfilter und schützt das unter dem Formgitter liegende Filtermedium vor dem Eindringen der Feinstkornbestandteile.
Eine etwas andere Aufteilung der Trübespeicher zeigt Fig. 2. Die Grobkorntrübe befindet sich in dem Vorschaltspeicher 14, der wegen seiner Lage und des relativ geringen Volumens im Gegensatz zu dem mit Sekundärechlamm-Trübe gefüllten Speicher kein Rührwerk aufweist. Die Arbeitsweise der modifizierten Vorrichtung ist jedoch prinzipiell derjenigen nach Fig. 1 gleich.
Fig. 3 zeigt ein Vakuum-Trommelzellenfilter mit einem die äußere Peripherie bildenden Formgitterband 16. Oberhalb des Formgitterbandes 16 sind die Trübespeicher 17 und 18 angeordnet. Sie werden von auf der Oberfläche des Formgitterbandes dichtend abrollenden Walzen 19 und 20, 21 aus hochelastischem Kunststoff begrenzt. Die beiden unterschiedlichen Trübesorten werden mit Hilfe der beiden Aufgabevorrichtungen 22, 23 in die entsprechenden Trübespeicher 17, 18 eingeleitet. Im unteren Bereich 24 der Filtertrommel werden die Formlinge 25 ausgestoßen und von einem Transportband 26 aufgefangen. Mit einer
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Waschvorrichtung 27 wird das Formgitterband 16, welches sich in Richtung des Pfeiles 28 bewegt, vor dem Wiedereintauchen in einen der Trübespeicher 17, 18 von anhaftendem Gut gesäubert.
Auch bei dieser Ausführung der Vorrichtung ist die Funktion gemäß der folgenden Erläuterung leicht erkennbar. Beim Eintauchen einer betrachteten Partie des Formbandes 16 in den in Bewegungsrichtung des Pfeiles 28 ersten Trübespeicher 17 mit der Grobtrübe, setzt sich in den Formmulden des Formgitterbandes 16 eine primäre Filterkuchenschicht aus den Feststoffpartikeln mit einem definierten Kornband ab* Nach Passieren der Trennwalze 20 taucht die Filterpartie mit der so gebildeten Primärschicht eines Formlinge in die Trübe des Speichers 18 ein, wobei sich eine weitere, sekundäre Schicht aus den Feststoffteilchen des SekundärSchlammes oberhalb der ersten Filterkuchenschicht anlagert, und zusammen mit der primären Filterkuchenschicht den fertigen Formling bildet.
Bei der weiteren Drehung der Filtertrommel um den Winkel OC , welcher etwa 90° beträgt, wird ein weitgehender Entwässerungsund Trocknungsprozeß durchgeführt. Im unteren Bereich 24 stößt dann die Trommel, infolge eines mit der Steuerung hervorgerufenen Luft-Überdruckstoßes, die fertigen Formlinge aus,
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welche auf die Transporteinrichtung 26 fallen und von dort zur nachfolgenden Trocken- und Sintervorrichtung transportiert werden.
Fig. 4 zeigt eine an sich vom Grundprinzip her bekannte Anordnung eines Doppel-Trommelfilters, ausgestattet für die erfindungsgemäße Zweistoff-Filtration mit sowohl einem ersten, unterhalb der Filtertrommeln gelegenen Trübespeicher 30 für die Trübe mit den Grobpartikeln, als auch mit einem zweiten, oberhalb der gitterartigen Formbänder gelegenen Trübespeicher für die Sekundärschlamm-Trübe. Fig. 5 zeigt einen Doppeltrommelfilter für die Dreistoffiltration mit drei Trübespeichern ty, 5o;3f.
Die Funktion dieser Einrichtung bedarf für den Fachmann keiner weiteren Erläuterungen, da diese nach den vorhergegangenen Beispielen selbsterläuternd ist, und weil die Funktion vom Prinzip her den weiter oben beschriebenen Filtriereinrichtungen gleich ist.
Fig. 6 zeigt das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Filterformkörpers, welcher aus zwei überlagerten Schichten von Filterkuchen besteht. Mit der Ziffer 32 ist eine primäre Grobschicht bezeichnet, welche im vorliegenden Beispiel au« Grobkorn-Magnetit-Konzentrat besteht. Mit 33 ist eine sekundäre Schicht bezeichnet, welche aus Feinststoffen eines LD-Konverterstaubes besteht. Aus der Fig. 5 ist die Entstehung
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des Filterformkörpers mit Hilfe eines zweistufigen Filtrationsprozesses deutlich erkennbar.
Die besonderen Vorteile dieser Verfahrensweise sind folgende:
- Es bietet sich die problemlose Möglichkeit der Einbindung von feinsten Sekundärschlamm-Partikeln zusammen mit einem aus Grobkorn eines definierten Körnungsbandes bestehenden Primärschlaram in einem einzigen Filtrationsprozess. Dabei erreicht man eine optimale Füllung der Hohlräume des Formkörpers, ohne allzu enge Kapillaren. Durch teilweise Anlagerung von Feinstteilen in den Zwischenräumen der Grobpartikeln wird die Gesamtfestigkeit, das heißt, sowohl die Grünfestigkeit als auch die Brennfestigkeit der hergestellten Formkörper durch Brückenbildung verbessert, wobei die Feinstpartikeln die Funktion eines Bindemittels übernehmen.
- Die Verfahrensweise ist denkbar einfach, weil die Durchführung bis zum Entstehen des Grünformkörpers in einem einzigen Prozeß in zwei unmittelbar nacheinander folgenden Schritten erfolgt.
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- Der Mehrschichtenkörper bietet die Möglichkeit der Beschickung auf ein Sinterband oder nach thermischer Behandlung in einen Reduktionsdrehofen oder gegebenenfalls auch in einen Schachtofen, Hochofen, etc.
- Der Pb-, Zn- sowie Alkalispiegel des hergestellten Produktes wird durch Einbindung von Pb-, Zn- und alkalifreien Erz- bzw. Mineralbestandteilen in erheblichem Umfange gesenkt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispieles nochmals näher erläutert:
Ein russisches Magnetitkonzentrat mit einer Siebanalyse gemäß der folgenden Tabelle 1 und einer Trübe von 2.000 g Feststoff/l wurde in den ersten Trübespeicher einer beschriebenen Vorrichtung eingegeben und 5 Sekunden angesaugt. Die Dicke der angesaugten Primärschicht betrug bei intensiver Agitation im Trübespeicher ca. 6 mm.
Im Verlauf der weiteren Drehung der Filtertrommel wurde der in einen folgenden, zweiten Trübespeicher eingegebene Sekundärschlamm, ein LD-Konverterschlamm, dessen chemische Zusammensetzung sowie Siebanalyse aus den Tabellen 2 und 3 zu entnehmen sind, zehn Sekunden lang durch die Primärschicht des Grobfilterkuchens hindurch gesaugt. Dabei enthielt die
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Trübe des LD-Konverterschlammes 600 g Feststoff/1. Die Dicke der dabei angesaugten Sekundärschicht betrug im Durchschnitt aus einer Reihe von 20 Versuchen 6,5 mm. (Siehe Fig. ß) Danach erfolgte eine Trockensaugung des zweischichtigen Filterkuchens während einer Zeitdauer von 40 Sekunden. Die Endfeuchte des Filterkuchens betrug in Mittel 8,3 X. Die hergestellten Grünfilterformlinge wurden mittels einer Köpfvorrichtung ausgestoßen und anschließend einem Trocknungsprozeß unterworfen. Die Trockenfestigkeit der hergestellten Formkörper mit den Abmessungen von 14 χ 14 mm Kantenlänge und im Durchschnitt 12,5 mm Höhe betrug ca. 20 N pro Formkörper.
Tabelle 1 Siebanalyse des verwendeten russischen Magnetitkonzentrates
unter 40/um 35 %
40 - 300/um 60 %
300 - 500/um 5 %
Tabelle 2 Chemische Zusammensetzung des verwendeten LD-Konverterschlammes
Fe2O3 57 % SiO2 1,5 %
CaO 7,1 %
Al2O3 0,3 X
Pb 0,13 %
Alkalien 0,4 %
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Tabelle 3 Siebanalyse des verwendeten LD-KonverterSchlammes
unter 40/um 100 %
Die Erfindung, insbesondere die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,sind nicht auf die gezeigten und beschriebenen Beispiele beschränkt. Vielmehr sind eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten im Rahmen üblicher Praktiken der Filtrationstechnik respective von Vorrichtungen denkbar, welche dem mit der Filtrationstechnik vertrauten Fachmann ohne wei teres zugänglich sind. Alle solche Ausgestaltungen der Erfindung fallen indessen in deren Rahmen, sofern sie einem der folgenden Patentansprüche genügen.
Das Verfahren erhält noch dadurch eine wesentliche vorteilhafte Modifikation, weil die Einlagerung der Feinststoff-Teilchen in das Gefüge der Grob-Filter-Schicht deren Zusammenhalt erheblich verbessert.
Daher kann erstmals mit der Erfindung im oberen Kornbereich des definierten Körnungsbandes eine obere Grenze bis ca. 1 mm - im Gegensatz zu bekannten Pelletierungsverfahren - angewendet werden.
Patentansprüche - 15 -
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Claims (1)

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    Patentansprüche
    1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Pellets aus Sekundärschlämmen der Hüttenindustrie, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung während und mit Hilfe einer mehrstufigen, vorzugsweise zweistufigen Filtrierentwässerung erfolgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung in einem Prozeßgang mit zwei unmittelbar einander folgenden Schritten erfolgt, wobei im ersten Schritt eine primäre Grobkorn-Filterkuchenschicht aus einer Trübe mit Feststoffpartikeln eines definierten Körnungsbandes und unmittelbar anschließend im zweiten Schritt eine diese überlagernde sekundäre Feinstkorn-Filterkuchenschicht aus der den Sekundärschlamm enthaltenden Trübe hergestellt wird.
    3* Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das definierte Körnungsband der Feststoffpartikeln in etwa der folgenden Abstufung vorliegt:
    ca. 20 Ji bis 40 Ji, vorzugsweise ca. 30 Ji ^.40/um
    ca. 40 Ji bis 70 Ji, vorzugsweise ca. 60 Ji
    zwischen 40 - 300 /um
    ca. 0 Ji bis 20 Ji, vorzugsweise ca. 10 Ji
    zwischen 300 - 500 /um
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    ORIGINAL INSPECTED
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    4. Verfahren nach eines der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kornaufbau des Sekundärschlammes zu annähernd 100 % unter 40/um liegt.
    5. Verfahren nach eines der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis der Filterschichten eines Formkörpers zwischen
    70 % 30 % 30 % 70 % vorzugsweise bei annähernd
    50 % 50 % liegt.
    6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens einen Feststoff-FlUssigkeitsfllter, bei dem auf dem Filterbelag ein Formgitter angeordnet ist, und das Filter zur Beaufschlagung mit verschiedenen Trübesorten mit mindestens zwei im Trübeeinzugsbereich hintereinander gelegenen Trübespeichern (β, 9| 14, 15) ausgestattet ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trübespeicher (8, 14) für die Grobkorn-Trübe, in Arbeits-
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    ■^ KHD
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    richtung (14, 28) des Filters gesehen, einem Trübespeicher (9» 15) für die Sekundärschlamm-Trube vorgeschaltet ist.
    8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Trübespeicher (8, 9) in einem Behälter angeordnet und durch eine Trennwand (13) voneinander getrennt sind.
    9 0 2 8 12/0056
    ORIGINAL INSPECTED
DE19772740372 1977-09-08 1977-09-08 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formkoerpern, insbesondere pellets aus sekundaerschlaemmen der huettenindustrie Withdrawn DE2740372A1 (de)

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