ES2232262B1 - Procedimiento de tratamiento de cenizas e instalacion correspondiente. - Google Patents
Procedimiento de tratamiento de cenizas e instalacion correspondiente.Info
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Abstract
Procedimiento de tratamiento de cenizas e instalación correspondiente. La invención se sitúa en el campo del tratamiento de cenizas, principalmente de las cenizas provenientes de una incineradora destinadas a ser almacenadas en un depósito controlado. El tratamiento según la invención comprende una etapa de recepción de cenizas en un depósito (2), una etapa de humectación y amasado de dichas cenizas, y una etapa de compactación de dichas cenizas, pudiendo utilizarse en la etapa de humectación aguas residuales o reutilizadas. Mediante dicho tratamiento se obtiene un producto final (23) compactado, conformado y empaquetado, de forma que se reduce significativamente el volumen de las cenizas en dicho depósito controlado, al tiempo que se mejora su manejabilidad, todo ello sin impacto ambiental significativo al no generarse ningún tipo de rechazo gaseoso, líquido o sólido y utilizarse aguas residuales.
Description
Procedimiento de tratamiento de cenizas e
instalación correspondiente.
La invención se refiere a un procedimiento de
tratamiento de cenizas de una incineradora de residuos y a una
instalación correspondiente, del tipo que permite un adecuado
acondicionamiento de estos residuos antes de ser transportados y/o
almacenados en un depósito controlado.
En las plantas incineradoras de residuos, el
tratamiento de los residuos sólidos procedentes de la combustión es
un problema de la mayor importancia.
Dichos residuos son sustancialmente de dos tipos:
por una parte las escorias recolectadas en el horno de combustión
de los residuos y por otra parte las cenizas volantes recolectadas
en la caldera y en los sistemas de tratamiento de los gases de
combustión, pudiendo ser estas últimas cenizas volantes propiamente
dichas, productos de los sistemas de depuración de gases, exceso de
reactivos utilizados en dichos sistemas o también carbón
activo/coque.
Dichas cenizas constituyen un residuo especial,
con características abrasivas, altamente higroscópicas y contenidos
considerables de metales pesados, que debe ser tratado y/o
almacenado en un depósito de seguridad.
Existen diversos tipos de tratamiento de las
cenizas producidas en una incineradora, como por ejemplo la
cementación, el lavado con líquido y posterior tratamiento de éste
o la vitrificación. Sin embargo, normalmente, el destino final de
estas cenizas es un depósito controlado.
Se conocen diversos tratamientos de estas cenizas
como residuo especial antes de ser almacenadas en un depósito. Como
alternativa a un vertido directo, las cenizas pueden introducirse
en sacos reforzados de grandes dimensiones, denominados comúnmente
big-bags, con sometimiento a vibraciones para evitar
la formación de bolsas de aire; se mejora así la compacidad
absoluta del saco aunque no la compacidad intrínseca del residuo.
En ocasiones, se rocían las cenizas con una pequeña cantidad de
agua con el fin de evitar la dispersión del polvo, sin que resulte
de ello un aumento significativo de su compacidad. En otro
tratamiento usual se mezclan la cenizas con grandes cantidades de
agua con el fin de obtener una mezcla fluida que se introduce en un
molde junto con cemento para conformar bloques de gran tamaño. Este
tratamiento proporciona una adecuada inertización del residuo, pero
conlleva un aumento de su volumen específico y por lo tanto del
volumen ocupado en el depósito.
La vida útil de un depósito controlado depende de
su capacidad volumétrica y del volumen de residuos que recibe
anualmente, por lo cual el elevado volumen específico de este tipo
de residuos resulta problemático.
Ninguna de las técnicas de tratamiento conocidas
y descritas más arriba consiguen, ni persiguen, una reducción
significativa del volumen de estos residuos. Es más, en el caso del
tratamiento por cementación dicho volumen se ve aumentado.
La invención tiene por objeto superar este
inconveniente. Esta finalidad se consigue mediante un procedimiento
de tratamiento de cenizas del tipo indicado al principio
caracterizado porque comprende:
- -
- una etapa de recepción de cenizas en un depósito,
- -
- una etapa de humectación y amasado de dichas cenizas, y
- -
- una etapa de compactación de dichas cenizas.
De forma general, por cenizas de incineradora se
entiende aquellas cenizas que están constituidas por partículas con
un diámetro inferior a aproximadamente 1 mm. Estas cenizas pueden
provenir, por una parte, de las cenizas volantes recolectadas en la
caldera y en los sistemas de tratamiento de los gases de combustión
y, por otra parte, de la fracción pulverulenta de las escorias
recolectadas en el horno de combustión, habiéndose obtenido esta
fracción pulverulenta por ejemplo mediante un procedimiento
mecánico aplicado a dichas escorias.
Mediante el procedimiento según la invención se
consigue reducir el volumen de las cenizas y optimizar el espacio
ocupado por las mismas en el depósito, al tiempo que también se
mejora su manejabilidad. Por otra parte, el tratamiento según la
invención se realiza sin impacto ambiental, puesto que no se genera
ningún tipo de rechazo gaseoso, líquido o sólido, y se evita la
dispersión de las cenizas.
Preferentemente, en dicha etapa de humectación y
amasado la proporción cenizas/aguas está entre 6:1 y 2:1 en peso, y
más preferentemente entre 4'5:1 y 3'5:1. En efecto, a pesar de que
las cenizas producidas en una incineradora son de diferentes
procedencias y características, se ha podido comprobar mediante
pruebas, en laboratorio que en término medio la compactación de
éstas mediante el procedimiento según la invención resulta óptimo
si en dicha etapa de humectación y amasado se aporta una cantidad
de agua que se sitúa en peso en 1 parte de agua por cada 4 partes
de cenizas. La mezcla de cenizas y agua en dichas proporciones
tiene propiedades aglomerantes y como consecuencia, al humectar las
cenizas, su volumen se reduce y se produce un fraguado y
endurecimiento de las mismas.
De forma ventajosa, en dicha etapa de humectación
y amasado se emplea agua reutilizada, ya que en el procedimiento de
humectación de cenizas según la invención el agua puede ser de
cualquier calidad, incluso puede ser agua residual de procesos
industriales siempre que lo admitan los componentes mecánicos de
dicho procedimiento, como bombas, boquillas y válvulas. La
posibilidad de reutilizar agua residual presenta una ventaja
considerable en un procedimiento de tratamiento de cenizas como el
de la presente invención, puesto que en una instalación
correspondiente se generan cantidades importantes de aguas
residuales provenientes especialmente de las necesarias operaciones
de limpieza de los equipos.
De forma ventajosa, entre dicha etapa de
recepción y dicha etapa de humectación y amasado se prevé una etapa
de descarga a una tolva de dosificación. Dicha tolva juega un papel
de tampón o pulmón, permitiendo regular de forma precisa la
cantidad de cenizas aportada a la etapa de humectación y amasado.
Esta regulación es un elemento importante del procedimiento, ya que
de ella depende que se pueda controlar con precisión suficiente la
proporción cenizas/aguas, parámetro que como se ha indicado es
determinante para una adecuada compactación del producto final.
Preferentemente, dicha etapa de descarga se hace
a través de una válvula alveolar. La colocación de dicha válvula
antes de la etapa de descarga a una tolva de dosificación permite
controlar de forma más eficaz el caudal de cenizas descargado y en
particular tiene la finalidad de evitar que el caudal se embale si
las cenizas adquieren un estado fluidizado. En efecto, bajo
determinadas circunstancias que dependen de múltiples factores
relativos a la instalación y al punto de funcionamiento de ésta,
puede ocurrir que las cenizas, al descargarse del depósito de
recepción, adquieran un estado fluidizado y su caudal se embale de
forma incontrolada. Para prevenir este problema existen diversas
soluciones, pero la colocación de una válvula alveolar resulta
particularmente eficaz.
De forma ventajosa, puede prescindirse de la
mencionada etapa intermedia de descarga a una tolva de
dosificación, de forma que dicha etapa de humectación y amasado
recibe directamente dichas cenizas de dicho depósito a través de una
válvula alveolar. Esta configuración resulta particularmente
ventajosa, al suponer una simplificación notable del procedimiento.
La válvula alveolar tiene entonces una finalidad doble: por una
parte, asegurar la regulación precisa de la cantidad de cenizas
aportada a la etapa de humectación y amasado, y por otra parte
garantizar que no se produzca una avalancha en caso de pasar las
cenizas a un estado fluidizado.
Preferentemente, dicha etapa de compactación se
realiza en unos medios de contención y conformación amovibles. De
esta forma, el producto compactado sale de la etapa de compactación
en un bloque que presenta una forma adecuada para su transporte y
almacenamiento en un depósito controlado.
Más preferentemente, dicha etapa de compactación
se realiza en un saco, del tipo reforzado de grandes dimensiones, o
big-bag, de forma que a la salida de la etapa de
compactación, el producto compactado, además de conformado, queda
directamente empaquetado dentro de dicho saco, con lo cual se
facilita su manejo y posterior transporte.
De forma ventajosa, dicha etapa de compactación
se realiza sobre una mesa vibrante con el fin de evitar la
formación de cavidades de aire y facilitar así dicha operación de
compactación. De esta forma, se consigue un aumento de la
compacidad del producto final con lo cual, además, se facilita la
manipulación y transporte de éste al deformarse menos y ser más
estable.
Preferentemente, dicha etapa de humectación y
amasado es continua y dicha etapa de compactación es discontinua, y
entre dicha etapa de humectación y dicha etapa de compactación
tiene lugar una etapa de transporte que recibe dichas cenizas de
una forma continua procedentes de dicha etapa de humectación y
amasado y las transporta de una forma discontinua hacia dicha etapa
de compactación. Esta etapa de transporte y transformación de un
proceso continuo en uno discontinuo facilita el control de la etapa
de compactación posterior, que recibe así el producto en cantidades
volumétricas predeterminadas y regulables en todo momento según las
necesidades del proceso.
La invención también se refiere a una instalación
de tratamiento de cenizas de una incineradora de residuos que
corresponde al procedimiento según la invención y sus variantes
descritos en lo que precede, y comparte sus mismas características
ventajosas.
Así, dicha instalación comprende un depósito de
almacenamiento de dichas cenizas, un mezclador de dichas cenizas
con agua y una cámara de prensado.
Adicionalmente, de forma ventajosa, dicha
instalación comprende una tolva dosificadora dispuesta entre dicho
depósito de almacenamiento y dicho mezclador. Preferentemente,
dicho depósito de almacenamiento y dicha tolva dosificadora están
conectadas entre sí a través de una válvula alveolar.
Alternativamente, dicho depósito de
almacenamiento y dicho mezclador están conectados entre sí a través
de una válvula alveolar.
Preferentemente, entre dicho mezclador y dicha
cámara de prensado hay un transportador de banda.
Finalmente, de forma ventajosa, dicha instalación
comprende un depósito de almacenamiento de agua reutilizada
conectado a dicho mezclador de manera que es apto para suministrar
agua reutilizada a dicho mezclador durante dicha etapa de
humectación y amasado.
Otras ventajas y características de la invención
se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin
ningún carácter limitativo, se relatan unos modos preferentes de
realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se
acompañan. Las figuras muestran:
- Fig. 1, un diagrama de proceso correspondiente
a un procedimiento e instalación de tratamiento de cenizas según un
primer modo de realización de la invención.
- Fig. 2, un diagrama de proceso correspondiente
a un procedimiento e instalación de tratamiento de cenizas según un
segundo modo de realización de la invención.
- Fig. 3, un diagrama de proceso correspondiente
a un procedimiento e instalación de tratamiento de cenizas según un
tercer modo de realización de la invención.
El primer modo de realización de la invención
está esquematizado por el diagrama de proceso de la Fig. 1. Pueden
distinguirse, para mayor claridad en la descripción, las siguientes
etapas en serie:
Esta etapa se realiza por medio de un silo 2 en
el cual se descargan las cenizas a granel provenientes de una
planta incineradora por medio de un camión cuba (no representado).
Las cenizas de entrada se vehiculan por medio de un sistema
neumático a través de un sistema de alimentación en cenizas 1 que
consta de una manguera de conexión y una tubería de introducción de
las cenizas por el techo de dicho silo 2. El mencionado silo 2 está
dotado en su parte superior de un filtro de mangas 3 que permite la
expulsión de aire sin emisión de cenizas a la atmósfera, un
tornillo sin fin 4 de extracción de las cenizas y un agitador de
fondo 5 cuya finalidad es evitar la formación de bóvedas o cavidades
de aire. Las cenizas son extraídas del silo 2 de forma continua por
medio del tornillo sin fin 4 y caen por gravedad en un conducto
cerrado hacia la siguiente etapa.
El tornillo sin fin 4 incorporado en el silo 2
tiene como función principal la extracción de la cenizas a partir
del fondo de dicho silo 2 y no permite más que una regulación
grosera del caudal extraído. Ahora bien, el tratamiento de
humectación y compactación según la invención requiere obtener una
determinada proporción en peso de la mezcla agua/cenizas y por lo
tanto resulta imprescindible un control preciso de la cantidad de
cenizas aportada. Esta es la función de dicha etapa de regulación
fina del caudal volumétrico de cenizas, que está constituida por un
detector de paso 6 y una tolva de dosificación o
tolva-pulmón 8 dotada de un dosificador volumétrico
9, que en el caso representado es un doble tornillo sin fin, y de
un filtro 10 que permite mantener el equilibrio de presiones en la
tolva-pulmón 8 sin dejar escapar cenizas a la
atmósfera. Alternativamente, la tolva-pulmón 8 puede
llevar un tubo respiradero con sello hidráulico (no representado)
para evitar que se rompa el filtro 10 en caso de sobrepresión con
el consiguiente escape de cenizas a la atmósfera; dicho sello
hidráulico puede coexistir con dicho filtro 10 o también puede
reemplazarlo. El detector de paso 6 activa una alarma sonora en caso
de no detectar paso de cenizas al tiempo que manda la puesta en
marcha automática de un rascador de fondo (no representado) del
silo 2. La regulación fina del caudal de cenizas está asegurada por
medio del dosificador volumétrico 9 instalado en el fondo de la
tolva-pulmón 8.
Esta etapa está realizada por medio de una
mezcladora-humectadora 13 que recibe por un lado un
caudal continuo de cenizas regulado en la etapa anterior y por otro
lado un caudal continuo de agua 11, también controlado, que puede
ser agua proveniente de un sistema de alimentación en aguas
residuales o de un sistema de alimentación en agua corriente, o
bien una mezcla de ambas. La proporción en peso agua/cenizas de
entrada en la mezcladora-humectadora 12 se controla
continuamente de forma que se sitúe en un valor de 1:4. Debe
entenderse que dicha proporción no es un parámetro fijo, si no un
valor medio; la proporción agua/cenizas se ajusta a un valor que en
la práctica es próximo a este valor medio y es tal que se obtenga
un producto compactado final con unas propiedades deseadas
sensiblemente constantes. La humectación de las cenizas se realiza
por medio de unas boquillas aspersoras (no representadas)
distribuidas en el interior de la
mezcladora-humectadora 12, que consta de un eje con
palas (no representados) para amasar en continuo la mezcla de
agua/cenizas y descargarla por gravedad de forma continua hacia la
etapa siguiente.
La finalidad de esta etapa es cortar el flujo
continuo de mezcla amasada para dosificarlo en unidades
discontinuas, de manera que la etapa siguiente de compactación y
empaquetado resulte sencilla y fiable. Esta etapa de dosificación
de suministro discontinuo está realizada mediante un transportador
de banda 13, un cajón alimentador 14 y un empujador 15. La mezcla
amasada proveniente de la mezcladora-humectadora 12
de la etapa anterior se descarga de forma continua sobre el extremo
de entrada de dicho transportador de banda 13 y se descarga por su
extremo opuesto de salida hacia un cajón alimentador 14 dotado de
un empujador 15 que expulsa la carga hacia la etapa siguiente
cuando ésta ha alcanzado un nivel determinado. Dicho transportador
13 funciona de forma intermitente, regulado por medio de unos
detectores de nivel (no representados), de forma que actúa como un
acumulador de ruptura entre la etapa anterior de flujo continuo y
la etapa posterior de flujo discontinuo.
Esta etapa final está realizada por medio de un
conjunto formado por una mesa vibrante 16, un
cajón-guía 17, un molde 18, un pisón compactador 19,
un expulsador 20 y un camino de rodillos 21. Las unidades de mezcla
amasada provenientes de la etapa anterior caen por gravedad en
dicho cajón-guía, sobre dicha mesa vibrante 16,
sobre la cual se ha colocado previamente un gran saco reforzado 22,
o big-bag, y se ha descendido el molde 18, cuyo
diámetro es ligeramente superior al de dicho saco 22. Dicho molde
18 se coloca exteriormente a dicho saco 22 de forma que lo soporte
lateralmente y se evite así que la presión efectuada durante el
prensado pueda romperlo. La mezcla amasada así contenida se prensa
por medio del pisón compactador 19 hasta alcanzar. una presión
determinada, después de lo cual el pisón compactador 19 retrocede y
se inicia un nuevo ciclo de llenado, operación que se repite hasta
que se alcanza la altura deseada de llenado de dicho saco 22. A
continuación, se levanta el molde 18 y se expulsa el producto así
compactado y empaquetado, o producto final 23, por medio del
expulsador 20 hacia el camino de rodillos 21 que lo vehicula hacia
una cadena de transporte constituida de forma clásica por una
carretilla transportadora de palets 24 y un camión 25. La alta
compacidad del producto final 23 se obtiene gracias a la fuerza de
presión ejercida por el pisón compactador 19 combinada con las
vibraciones continuas de la mesa 16 cuya función es deshacer las
cavidades de aire formadas en la mezcla amasada.
Las Figs. 2 y 3 muestran otros dos modos de
realización preferidos de la invención. Todos los elementos
mostrados en dichas figuras encuentran su equivalente en la Fig.1,
por lo cual llevan las mismas referencias numéricas.
El segundo modo de realización de la invención
esquematizado por el diagrama de proceso de la Fig. 2 consiste en
una variante del primero en la cual se ha introducido una válvula
alveolar 7 en dicha etapa B/ de regulación fina del caudal
volumétrico de cenizas, justo antes de dicha
tolva-pulmón 8. Esta válvula alveolar 7 tiene la
finalidad específica de acotar el caudal de cenizas para evitar una
avalancha y un consiguiente vaciamiento incontrolado de dicho silo 2
si las cenizas adoptan un estado fluidizado, ya que en este caso el
tornillo sin fin 4 del silo 2 no es capaz de regular ni de retener
el flujo de cenizas.
El tercer modo de realización de la invención
esquematizado por el diagrama de proceso de la Fig. 3 consiste en
una variante del anterior en la cual se han eliminado la
tolva-pulmón 8 y el dosificador volumétrico 9. En
este tercer modo de realización, la válvula alveolar 7 es tal que
permite regular finamente el caudal de cenizas. Así, dicha válvula
7 tiene en este caso la doble función de evitar una avalancha de
cenizas en caso de pasar éstas a un estado fluidizado y de regular
finamente su caudal, con lo cual la tolva-pulmón 8 y
el dosificador volumétrico 9 resultan innecesarios.
Una variante posible de los modos de realización
descritos consiste en prescindir de los sacos 22, quedando el
producto final 23 conformado simplemente por el molde 18 y
conservando dicha forma gracias a su elevada compacidad. Esta
variante resulta interesante en los casos en los que se prefiere
almacenar únicamente las cenizas compactadas en el depósito
controlado, sin que contengan otros materiales como el constitutivo
de dichos sacos 23.
Es de resaltar que la utilización de agua
residual en las instalaciones correspondientes a los modos de
realización descritos es importante y permite por un lado evitar
todo vertido líquido y por otro lado economizar agua corriente. El
agua puede tener por ejemplo los siguientes orígenes:
- -
- balsa de recogida de lixiviados del propio depósito controlado de almacenamiento de las cenizas compactadas 23,
- -
- agua procedente del depósito de agua de limpieza (agua limpia),
- –
- aguas pluviales de la planta y las procedentes de la limpieza.
A título de ejemplo no limitativo, se dan a
continuación algunas características correspondientes al
funcionamiento de una instalación correspondiente a uno cualquiera
de los modos de realización descritos:
- -
- Producto de entrada 1: cenizas de composición cualitativa CaCl_{2}/CaSO_{4}/CaCO_{3}/Ca (OH)_{2}/CaCO_{3}/NaOH y carbón activo.
- -
- Proporción agua/cenizas en la mezcladora-humectadora 12: relación 1:4 en peso.
- -
- Densidad aparente a la salida de la mezcladora-humectadora 12 (sin compactar) :entre 0,5 y 0,8 Tn/m^{3}.
- -
- Densidad aparente del producto final 23: entre 1,2 y 1,8 Tn/m^{3}.
- -
- Dimensiones del producto final 23: 0,960 x 0,990 x 1,10 m.
- -
- Fuerza aplicada por el pisón compactador 19: entre 20 y 60 Tn.
Claims (17)
1. Procedimiento de tratamiento de cenizas de una
incineradora de residuos caracterizado porque comprende:
- -
- una etapa de recepción de cenizas en un depósito (2),
- -
- una etapa de humectación y amasado de dichas cenizas, y
- -
- una etapa de compactación de dichas cenizas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en dicha etapa de humectación y amasado
la proporción cenizas/aguas está entre 6:1 y 2:1 en peso.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicha proporción cenizas/agua está
entre 4'5:1 y 3'5:1 en peso.
4. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en dicha etapa
de humectación y amasado se emplea agua reutilizada.
5. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque entre dicha
etapa de recepción y dicha etapa de humectación y amasado hay una
etapa de descarga a una tolva de dosificación (8).
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicha etapa de descarga se hace a
través de una válvula alveolar (7).
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha etapa de
humectación y amasado recibe dichas cenizas de dicho depósito (2) a
través de una válvula alveolar (7).
8. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicha etapa de
compactación se realiza en unos medios de contención y conformación
amovibles (18).
9. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicha etapa de
compactación se realiza en un saco (22) de embalaje y transporte
del producto compactado.
10. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque dicha etapa de
compactación se realiza sobre una mesa vibrante (16).
11. Procedimiento según por lo menos una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dicha etapa de
humectación y amasado es continua y dicha etapa de compactación es
discontinua, y porque entre dicha etapa de humectación y dicha
etapa de compactación tiene lugar una etapa de transporte que
recibe dichas cenizas de una forma continua procedentes de dicha
etapa de humectación y amasado y las transporta de una forma
discontinua hacia dicha etapa de compactación.
12. Instalación de tratamiento de cenizas de una
incineradora de residuos caracterizado porque comprende un
depósito de almacenamiento (2) de dichas cenizas, un mezclador (12)
de dichas cenizas con agua y una cámara de prensado (16, 17, 18,
19, 20).
13. Instalación según la reivindicación 12,
caracterizada porque comprende adicionalmente una tolva
dosificadora (8) dispuesta entre dicho depósito de almacenamiento
(2) y dicho mezclador (12).
14. Instalación según la reivindicación 13,
caracterizada porque dicho depósito de almacenamiento (2) y
dicha tolva dosificadora (8) están conectados entre sí a través de
una válvula alveolar (7).
15. Instalación según la reivindicación 12,
caracterizada porque dicho depósito de almacenamiento (2) y
dicho mezclador (12) están conectados entre sí a través de una
válvula alveolar (7).
16. Instalación según por lo menos una de las
reivindicaciones 12 a 15, caracterizada porque entre dicho
mezclador (12) y dicha cámara de prensado (16, 17, 18, 19, 20) hay
un transportador de banda (13).
17. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque comprende un
depósito de almacenamiento de agua reutilizada conectado a dicho
mezclador (12) de manera que es apto para suministrar agua
reutilizada a dicho mezclador (12) durante dicha etapa de
humectación y amasado.
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- 2003-12-19 EP EP20030380299 patent/EP1430961A1/en not_active Withdrawn
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