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Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von feuchtem
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Gießerei - Formsand Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Aufbereiten von feuchtem Gießerei-Formsand, der in einem geschlossenen
Kreislauf bewegt und als Altsand auf seinem Weg von der Gießerei in einem Vorratsbehälter
in einen Grob- und einen Feinanteil klassiert wird, wobei letzterer als Formsand
der Gießerei wieder zugeführt wird.
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Naßgußformsand, der als Formstoff für die Herstellung von Grauguß,
Stahlguß, Aluminium- und Buntmetallguß verwendet wird, besitzt nach dem Gießprozeß
noch eine gewisse Restfeuchte, die bei der Aufbereitung des Altsandes Schwierigkeiten
macht, da sie nicht nur zur Bildung von Agglomeraten führt, sondern auch mechanische
Trenneinrichtungen leicht zusetzt. Bisher werden für die Aufbereitung im wesentlichen
Siebeinrichtungen in Form von Schwingsieben oder Trommelsieben eingesetzt.
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Um ein Zuschmieren der Siebeinrichtungen zu verhindern, muß die Maschenweite
relativ groß gewählt werden, jedenfalls größer, als die an sich erwünschte größte
Korngröße in dem zur Wiederverwendung kommenden, aufbereiteten Formsand.
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Der Altsand enthält ferner metallische Verunreinigungen, wie Gußperlen,
Gußgratreste, Kernnägel etc., aber auch Sandknol len, die entweder durch die zuvor
angedeutete Agglomerierung entstehen oder aber aus Kernsanden stammen. Diese Verunreinigungen
müssen abgetrennt werden. Sofern die metallischen Verunreinigungen aus magnetisierbarem
Werkstoff bestehen, lassen sie sich durch eine magnetische Abscheidung trennen.
Diese versagt jedoch bei nicht magnetisierbaren Werkstoffen, wie bei den meisten
Leichtmetal len und den Buntmetal len.
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Bei solchen Werkstoffen ist man also auf die rein mechanische Trennung
angewiesen, die insbesondere bei restfeuchtem Formsand unzulänglich ist, da zu viele
Verunreinigungen in den Feinanteil des aufbereiteten Formsandes gelangen. Die Trennkorngrenze
liegt dabei über 10mm.
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Das in den Gießereien vorhandene Bestreben einer größtmöglichen Steigerung
des Sandumlaufs führt aufgrund der steten Anreicherung von metallischen Verunreinigungen
im aufbereiteten Sand zu gießtechnischen Problemen bzw. bei zunehmender Dauer zu
entsprechendem Gußausschuß, sofern nicht ständig ausreichende Mengen an Frischsand
zugeführt werden, der naturgemäß kostensteigernd wirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu dessen Durchführung vorzuschlagen, mit deren Hilfe insbesondere restfeuchte Altsande
wirkungsvoller aufgearbeitet, vor allem metallische Verunreinigungen aus nicht magnetisierbaren
Werkstoffen
ausgeschieden und der bei der Aufbereitung anfallende
Feinanteil durch effektivere Trennwirkung und durch Minderung der Trennkorngrenze
vergrößert werden können.
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In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß der Altsand in wenigstens zwei Verfahrensstufen klassiert wird, wobei in der
zweiten und jeder folgenden Stufe jeweils wenigstens eine Teilsandmenge in eine
Fallbewegung übergeführt und mittels eines Luftquerstroms in Grob- und Feinanteil
getrennt wird, während in der ersten Stufe entweder eine mechanische oder eine Trennung
im Luftquerstrom erfolgt, und daß der an der zweiten bzw. letzten Stufe anfallende
Überschußsand dem Feinanteil zugegeben wird.
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Durch die Maßnahme, daß wenigstens die zweite und gegebenenfalls jede
weitere Verfahrensstufe als Luft-Querstromkl assi erung ausgebildet ist, läßt sich
einerseits auch bei restfeuchtem Altsand eine wirksame Trennung des Feinanteils
von den im allgemeinen grobkörnigeren und schwereren Verunreinigungen erreichen.
Ferner kann hierdurch die Trennkorngrenze im Feinanteil zu kleineren Korngrößen
verschoben werden, so daß die Kornverteilung im Feinanteil insgesamt bei kleineren
Korngrößen liegt.
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Die erste Stufe kann dabei entweder eine herkömmliche mechanische
Trennung oder aber auch eine solche im Luftquerstrom sein. Da im allgemeinen die
Sand-Umlaufmenge in einer Gießerei nicht ausschließlich über eine Querstromklassierung
geführt werden kann - der anlagentechni -sche Aufwand wäre zu groß - wird das Verfahren
stets so geführt, daß zumindest Spitzenmengen als Überschußsand hinter der zweiten
bzw.
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letzten Stufe der Querstromklassierung dem Feinanteil ohne Aufbereitung
zugegeben werden.
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Arbeitet die erste Stufe als mechanische Trennung, so wird vorzugsweise
der in dieser ersten Stufe anfallende Feinanteil, also beispielsweise der
Siedurchgang,
zumindest teilweise der zweiten Stufe, also der Querstromklassierung zugeführt.
Der bei der mechanischen Trennung anfallende Feinanteil wird also einer weiteren
Aufbereitung mit einer Verschiebung zu kleineren Korngrößen und einer Verbesserung
der Separierung der Verunreinigungen zugeführt.
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Erfolgt die mechanische Trennung in bekannter Weise dadurch, daß der
gesamte Altsand über ein Sieb mit einer über der gewünschten Korngrenze zwischen
Grob- und Feinanteil liegenden Maschenweite geführt, so ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß der Siebdurchgang zumindest teilweise dem Luftquerstrom der zweiten Stufe zugeführt
und der dabei anfallende Feinanteil wieder dem an dem Luftquerstrom vorbeigeführten
Teil des Siebdurchgangs zugegeben wird.
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Bei dem stetigen Umlauf des Formsandes in einer Gießerei wird also
ein stets gleichbleibender Anteil feinklassiert und eine im wesentliche gleichbleibende
Qualität im aufbereiteten Sand erreicht.
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Bei einer anderen Variante des Verfahrens ist vorgesehen, daß von
dem gesamten Altsand in mehreren Stufen hintereinander jeweils Teilmengen abgezogen
werden und jede Teilmenge einem Luftquerstrom zugeführt wird, und daß der an der
letzten Stufe verbleibende Altsand als Überlauf dem Feinanteil der vorangehenden
Stufen zugegeben wird. Bei einer solchen reinen Querstromklassierung wird der Überlauf
im allgemeinen größer sein als bei der zuvor geschilderten kombinierten mechanisch-
pneumatischen Methode, doch führt dies nicht zu schlechteren Ergebnissen, weil die
reine Aufarbeitung im Querstrom zu einer besseren Qualität in dem gesamten anfallenden
Feinanteil führt. Im allgemeinen wird man bei einer solchen reinen Querstromklassierung
die Trennkorngrenze in jeder Stufe etwa gleich halten.
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In vorrichtungstechnischer Hinsicht schlägt die Erfindung zwei grundsätze
ich Ausführungen vor. Die erste Ausführungsform geht von einer bekannten Anlage
aus, bei der eine Siebeinrichtung, z.B. ein Trommelsieb, mit einer oberhalb der
gewünschten Korngrenze zwischen Grob- und Feinanteil liegenden Maschenweite vorgesehen
ist. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß unterhalb
der Siebeinrichtung wenigstens ein den Siebdurchgang zumindest teilweise auffangender
Trichter angeordnet ist, dessen eine Wandung als Stauwand mit einer Überlaufkante
ausgebildet ist, und daß unterhalb der Auslauföffnung des Auffangtrichters eine
Luftdüse etwa horizontal angeordnet ist, unterhalb der ein den Grobanteil aufnehmender
Schacht angesetzt ist Bei dieser Vorrichtung wird also der aufgrund der an sich
unerwünscht großen Maschenweite relativ grobkörnige Siebdurchgang unmittelbar unterhalb
des Siebes einer Querstromklassierung unterzogen, in der wiederum ein großer Anteil
der grobkörnigen und schwereren Verunrei ni gungen, also insbesondere metallische
Verunreinigungen, ausgeschieden werden. Durch die Ausbildung der einen Wandung des
Auffangtrichters als Stauwand ist sichergestellt, daß stets nur die Teil -sandmenge
der Querstromkl assierung zugeführt wird, die von ihr auch wirksam aufgearbeitet
werden kann. Fällt eine größere Menge an Siebdurchgang in den Auffangtrichter, so
läuft die Überschußmenge über die Überlaufkante ab und wird mit dem von der Querstromklassierung
nicht erfaßten unmittelbaren Siebdurchgang und dem bei der Querstromklassierung
ausgeschiedenen Feinantei 1 zusammengeführt. Der im Schacht anfallende Grobanteil
wird mit dem Grobanteil der Siebeinrichtung aus dem Prozeß ausgeschieden.
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Da der größte Siebdurchsatz im Einlaufbereich liegt und dort auch
der größte Anteil an Grobkorn anfällt, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der oder
die Auffangtrichter nur im Einlaufbereich der Siebeinrichtung angeordnet ist (sind).
Damit wird weiterhin dem Umstand Rechnung getragen, daß in Richtung zum Auslaufbereich
des Siebes, das dort durch den feuchten Altsand zunehmend zugesetzt wird, das Verhältnis
von Grob- zu Feinkorn im Siebdurchgang zugunsten des Feinkorns verschoben ist, dort
also eine weitere Aufbereitung nicht so entscheidend ist.
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Um die der Querstromklassierung zugeführte Menge steuern zu können,
weist gemäß einem Ausführungsbeispiel die Auslauföffnung des Auffangtrichters einen
veränderbaren Querschnitt auf.
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Eine andere Variante der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
ist gekennzeichnet durch einen etwa horizontalen, den Altsand aufnehmenden Schwingförderer,
dessen Rinne mehrere- hintereinander angeordnete Querschlitze aufweist, unterhalb
der jeweils eine Luftdüse etwa horizontal angeordnet ist, an die sich nach unten
ein Schacht zur Aufnahme des Grobanteils anschließt, und durch eine am Ende der
Rinne angeordnete Überlaufkante für den Überschuß-Altsand, der mit dem von den Luftdüsen
abgetrennten Feinanteil zusammengeführt wird.
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Durch die über die Breite der Rinne reichenden Querschlitze fällt
jeweils ein Anteil des Altsandes, der sich in der Rinne vorwärts bewegt, nach unten
an der Luftdüse vorbei. Dort wird der Feinanteil je nach Anströmquerschnitt und
Gewicht stärker horizontal beschleunigt als der Grobanteil, der seinerseits in den
sich unmittelbar an die Düse anschließenden Schacht fällt. An jedem der vorgesehenen
Schlitze wird eine etwa gleiche große Menge Altsand abgezogen, während der oberschußsand
über eine am Ende der Rinne angeordnete Überlaufkante dem Feinanteil zugegeben
wird.
Mit der Anzahl der Schlitze kann die Vorrichtung an die jeweiligen Gegebenheiten
in der Gießerei angepaßt werden, d.h. die Teilmenge des Gesamt-Altsandes, die der
Aufarbeitung unterzogen wird, an den Formsandhaushalt der Gießerei angepaßt werden.
In bevorzugter Ausführung weist der Schwingförderer unterhalb der Rinne einen Zwischenboden
auf, auf den der von den Luftdüsen abgetrennte Feinanteil gelangt und darunter einen
Unterboden, der den durch die Schächte fallenden Grobanteil aufnimmt. Die gesamte
Klassierungsvorrichtung ist damit in eine Baueinheit entsprechend geringer Baugröße
integriert, die auch nachträglich in einer Gießerei platzsparend installiert werden
kann.
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Mit Vorteil, wenn auch nicht notwendigerweise, erstrecken sich die
Luftdüsen jeder Stufe und die Schächte im Bereich unmittelbar unter den Luftdüsen
etwa über die Breite der Rinne, während sich die Schächte nach unten anschließend
zum Zwischenboden hin verengen und über Öffnungen in dem Zwischenboden mit dem Raum
zwischen diesem und dem Unterboden in Verbindung stehen. Auf diese Weise ist der
Zwischenboden, der den Feinanteil jeder Stufe aufnimmt, nur im Bereich der verengten
Schächte auf einem vergleichsweise kleinen Querschnitt versperrt, so daß der Feinanteil
jeder Stufe über den freien Teil des Zwischenbodens in die nächste Stufe gelangen
und sich mit dem dort abgeschiedenen Feinanteil mischen kann Der Grobanteil gelangt
hingegen in direkter Fallbewegung vom Rinnenboden bis zum Unterboden, wo der Grobanteil
aus sämtlichen Stufen zusammengeführt wird. Die Ausbildung der Vorrichtung als Schwingförderer
sorgt dafür, daß nicht nur der auf die Rinne aufgegebene Altsand bis zur Überlaufkante,
sondern auch der Feinanteil und der Grobanteil sämtlicher Stufen bis zu einer entsprechenden
Abgabeöffnung des Förderers transportiert werden.
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Für den gesamten Transport ist lediglich ein Antrieb, nämlich der
des Schwingförderers, erforderlich.
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Die Zulaufmenge zu den einzelnen Luftdüsen läßt sich bei dieser Ausführungsform
der Vorrichtung in einfacher Weise dadurch steuern, daß die Querschlitze in der
Rinne einen veränderbaren Querschnitt aufweisen.
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So kann über die gesamte Länge der Rinne an jedem Schlitz eine gleiche
Abzugsmenge oder aber eine sich von Querschlitz zu Querschlitz ändernde Menge eingestellt
werden, insbesondere kann die Abzugsmenge beispielsweise an Entmischungseffekte
- Trennung von Grobanteil und Feinanteil schon auf der Rinne aufgrund der Schwingbewegung
- angepaßt werden' um die Belastung der einzelnen Querstromstufen einzustellen.
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Bei beiden prinzipiellen Ausführungsformen der Vorrichtung ist vorzugsweise
der obere Abschnitt der der Luftdüse gegenüberliegenden Schachtwand, dessen obere
Kante die Trennkante für die Querstromklassierung bildet, schwenkbar an dem darunterliegenden
Abschnitt der Schachtwand angeordnet. Alle diesselts des schwenkbaren Abschnittes
fallenden Partikel gelangen in den Schacht für den Grobanteil, während alle kleineren
bzw. leichteren Partikel über die Trennkante vom Luftstrom hinweggetragen werden.
Je nach Stellung des schwenkbaren Abschnittes erfolgt die Trennung des fallenden
Gutes an unterschiedlichen Stellen und damit bei unterschiedlichen Korngrößen; so
daß hierdurch die Trennkorngrenze eingestellt werden kann.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine schematische
Seitenansicht einer Formsand-Aufbereitungsanlage mit den üblichen Bauteilen; Figur
2 eine Stirnansicht der Anlage gemäß Fig. 1;
Figur 3 eine der Fig.
2 entsprechende Ansicht bei aufgeschnittenem Gehäuse; Figur 4 eine Seitenansicht
zu Fig. 3; Figur 5 einen Längsschnitt durch eine Ausführung der Vorrichtung in Form
eines Schwingförderers; Figur 6 einen Schnitt VI - VI gemäß Fig. 5.
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In Figur 1 und 2 sind die wesentlichen Bauteile einer Anlage zur Aufbereitung
von Formsand dargestellt. Der Altsand gelangt von der Gießerei über ein Förderband
1 in ein Becherwerk 2, an deren oberen Ende er über eine Rutsche 4 in eine Siebeinrichtung
5 abgeworfen wird. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Siebeinrichtung
5 ein sich vom Einlaufbereich 6 zum Auslaufbereich 7 kegelförmig erweiterndes Zylindersieb
8 auf.
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Der an der Mantelfläche des Zyl indersiebs 8 anfallende Siebdurchgang,
nämlich der Feinanteil des Altsandes gelangt in einen Vorratsbunker 9, während der
auszuscheidende Grobanteil über den Auslauf des Zylindersiebs 8 in einen Schacht
10 fällt. Der im Vorratsbunker 9 lagernde Feinanteil wird als Formsand mittels des
Förderers 11 abgezogen und der Gießerei wieder zugeführt, so daß ein geschlossener
Sandkreislauf vorhanden ist. Der über den Schacht 10 ausgetragene Grobanteil wird
entweder aus dem Prozeß vollkommen ausgeschieden oder einer Zerkleinerungsanlage
zugeführt, um die darin noch vorhandenen Sandknollen aufzulösen und nach einem erneuten
Trennvorgang dem Formsand wieder zuzugeben, während alle anderen Verunreinigungen
endgültig ausgeschieden werden.
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Figur 3 und 4 zeigen die Siebeinrichtung 5 in vergrößerter, teilweise
geschnittener Stirn- und Seitenansicht. Es -ist insbesondere das in Form eines Polygonsiebs
ausgebildete Zylindersieb 8 erkennbar, das um seine Achse rotiert und dessen Maschen
12 eine Weite besitzen, die größer ist als die im Feinanteil an sich gewünschte
größte Korngröße, um auf diese Weise sicher zu stellen, daß der über die Rutsche
4 zugegebene restfeuchte Formsand das Sieb nicht zusetzt.
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Wie insbesondere Figur 3 erkennen läßt, fällt der Siebdurchgang 13
als breiter Fallstrom in einer steilen Wurfparabel in den Vorratsbunker 9. Innerhalb
dieses Bereichs, in welchem der Siebdurchgang 13 nach unten fällt, ist ein Auffangtrichter
14 angeordnet derart, daß ein Teil 15 des Siebdurchgangs von dem Auffangtrichter
aufgefangen wird.
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Der Auffangtrichter 14 ist, wie die Zeichnung zeigt, schräg angeordnet
derart, daß er eine tiefliegende Überlaufkante 16 aufweist, die bei hoher Durchsatzleistung
sicherstellt, daß nur die im Auffangtrichter 14 enthaltene Teilsandmenge 17 an einer
unterhalb der Auslauföffnung 18 des Auffangtrichters 15 etwa horizontal angeordneten
Luftdüse 19 vorbeigedie führt wird. An der Überlaufkante 16 aufweisenden Stauwand
20 des Auffangtrichters 14 ist ein verstellbarer Schieber 21 angeordnet, mit dessen
Hilfe der Querschnitt derAuslauföffnung 18 einstellbar ist.
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Unterhalb der Luftdüse 19 schließt ein Schacht 22 an, der durch den
Vorratsbunker 9 nach außen geführt ist. Die der Luftdüse 19 gegenüberliegende Wandung
23 des Schachtes 22 weist einen oberen schwekbaren Abschnitt 24 auf.
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Die Luftdüse 19 ist an ein Gebläse 25 angeschlossen, das die für die
Querstromklassierung notwendige Druckluft liefert. Gegebenenfalls kann
auch
ein Anschluß an ein betriebsinternes Druckluftnetz vorgesehen sein.
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Das Gehäuse der Siebeinrichtung 5 weist im oberen Bereich einen Dom
26 auf, über den die Abluft abgesaugt und einer nicht gezeigten Entstaubungsanlage
zugeführt wird.
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Das aus dem Auffangtrichter 14 nach unten durch die Auslauföffnung
18 herausfallende Gut gelangt im Fallstrom in den Bereich der Luftdüse 19.
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Dort wird der Feinanteil 27 horizontal beschleunigt und gelangt über
die Trennkante des schwenkbaren Abschnittes 24 der Schachtwand 23 nach außerhalb
des Schachtes 22 und wird dort dem Siebdurchgang 13, der nicht in den Auffangtrichter
14 gelangt, zugegeben, gelangt also mit diesem in den Vorratsbunker 9, während der
Grobanteil 28 an der Luftdüse vorbei, gegebenenfalls unter Anprallen an den schwenkbaren
Abschnitt 24 in den Schacht gelangt und nach außen ausgetragen wird.
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Durch Verschwenken des oberen Abschnitts 24 der Schachtwand 23 läßt
sich die Trennkorngrenze bei dieser Querstrom-Klassierung ändern.
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Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Auffangtrichter
14 im Einlaufbereich 6 des Zylindersiebs 8 axial hintereinander angeordnet. Der
Schacht 22 setzt bei diesem Ausführungsbeispiel mit zwei Abschnitten 29 unterhalb
von Schlitzdüsen 30 an, die in der vorderen Wandung des Schachtes ausgeschnitten
sind und an die je eine Luftdüse angesetzt ist.
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Die Funktion dieser Ausführungsform ist prinzipiell die gleiche wie
bei der Ausführungsform gemäß Figur 3, jedoch wird etwa der doppelte Anteil des
Siebdurchgangs 13 einer Querstromklassierung unterzogen, der in den Vorratsbunker
9 fallende Feinanteil also vergrößert.
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In Figur 5 und 6 ist eine Vorrichtung gezeigt, die nur als Querstromklassierung
arbeitet und über die entweder der gesamte oder ein Teil des Altsandes geführt wird,
wobei zuvor eine mechanische Trennung etwa in einer Siebeinrichtung 5 gemäß Figuren
1 bis 4 stattfinden kann.
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Dabei kann die Vorrichtung gemäß Fig. 5 und 6 entweder im By-pass
zu der Siebeinrichtung 5 angeordnet sein oder aber der gesamte Siebdurchgang dieser
Vorrichtung zugeführt werden.
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Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Schwingförderer
31 mit einem an sich bekannten Unwuchtantrieb, der eine Schwingung in Richtung der
Pfeile 32 erzeugt. Das Gehäuse 33 des Schwingförerers ist in bekannter Weise über
Federn 34 auf einem Fundament od.dgl.
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abgestützt .
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Das Gehäuse 31 weist in seinem oberen Bereich eine offene Rinne 35
auf, der der Altsand über eine Rinne 36.zugeführt wird. Der Altsand wird auf dem
Boden 37 der Rinne 35 von links nach rechts gefördert.
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Der Boden 37 weist mehrere mit Abstand hintereinander angeordnete
Querschlitze 38 auf, denen jeweils ein Schieber 39 zugeordnet sein kann, mittels
dessen der Querschnitt der Querschlitze 38 geändert werden kann. Durch jeden Schlitz
38 fällt eine Teilsandmenge nach unten. Der hinter dem letzten Schlitz 38 noch auf
dem Boden 37 vorhandene Altsand, der keiner Trennwirkung unterzogen worden ist,
wird über ein Überlaufblech 40 auf einen Zwischenboden 41 des Schwingförderers 31
abgeworfen.
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Unterhalb jedes Querschlitzes 38 ist eine Luft-Schlitzdüse 42 etwa
horizontal angeordnet. Unterhalb der Schlitzdüse 42 schließt sich jeweils
ein
Schacht 43 an, dessen der Luftdüse gegenüberliegende Wandung 44 einen oberen schwenkbaren
Abschnitt 45 aufweist, mittels dem wiederum die Trennkorngrenze eingestellt werden
kann. Der mittels der Luftdüse 42 aus dem Fallstrom abgeschiedene Feinanteil 47
fällt in einer Wurfparabel auf den Zwischenboden 41S während der im Schacht 43 nach
unten fallende Grobanteil 46 auf einen Unterboden 48 des Schwingförderers 31 gelangt
und über eine Rutsche 49 am Ende des Unterbodens 48 ausgetragen wird. Um eine weitgehend
ungehinderte Bewegung des Feinanteils auf dem Zwischenboden 41 zu ermöglichen, sind
die Schächte 43, wie insbesondere Fig. 6 zeigt, über geneigte Flächen 50 zu einem
Schachtabschnitt 51 kleinen Querschnittes nach innen gezogen. Hinter dem in Förderrichtung
letzten Schacht 43 wird die gesamte Menge des abgetrennten Feinanteils mit dem über
das Überlaufblech 40 nach unten fallenden, nicht separierten Überschußsand 52 zusammengeführt.
Zumindest im Abwurfbereich des Schwingförderers 31 ist oberhalb der Rinne 35 eine
Abzugshaube 53 angeordnet, mittels der die über die Luftdüsen 42 ein geblasene Luft
abgesaugt und einer Entstaubungsanlage zugeführt wird