DD208852A5 - Verfahren und einrichtung zur trocknung von gips - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trocknen von Gips. Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren, das niedrige Investitionskosten erfordert und einen sparsamen Energieverbrauch aufweist. Erfindungsgemaess werden dem Gips heisse Festkoerper aus abriebfesten Material, vorzugsweise aus Stahl oder Gusseisen,beigemischt, die insbesondere Kugelform aufweisen und einenDurchmesser kleiner als 40 mm haben. Die Ausgangstemperatur der Festkoerper liegt ueber der angestrebten Endtemperatur des Gipses.Zum Aufheizen der Festkoerper wird Rauchgas aus einer ner Verbrennungskammer verwendet. Die Einrichtung zurDurchfuehrung des Verfahrens ist als Wanderschichttrockner ausgebildet, dem eine Einrichtung zum Aufheizen der Festkoerper sowie ein Gipsbunker vorgeschaltet und dem eine Einrichtung zum Trennen des Gigses von den Festkoerpern nachgeschaltet ist. Der Wanderschichttrockner ist als aufrecht stehender zylindrischer Behaelter ausgebildet, er kann als Etagentrockner ausgebildet sein oder als geneigt gelagerte rotierende Trommel.
Description
? L f\ 1 ? / ft Berlin, den 6.6.1983
WP Ϊ1 26 B/246 324/8 61 506/18
Verfahren und Einrichtung zur Trocknung von Gips Anwendl ungsgepiet....der iijr f indang
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung kalten, feuchten Gipses sowie eine Einrichtung zur Durchführung dea Verfahrenes
Der zu treckende Gips liegt im allgemeinen bei Umgebungstemperatur ( O bis 20 0O) mit einem Wassergehalt von bis zu 50 % und einer Korngrößenverteilung von O bis 100 ,\x oder größer vor«
jjfoar. akter.ig.tik der bekannteηiri technigcheη__ l·öaungen
Zur Durchführung der Gipstrocknung sind eine Reihe von Ver~ fahrensprinzipien bekannts die zum Teil großtechnisch durchgeführt wurden, wie zo B9 die Gipstrocknung durch heiße Gase im Flugstrom oder durch indirekte Beheizung über Wärmeaus·=- tausehflächen in Trocknerns beispielsweise in einer rotierenden Trommele
Alle diese Verfahren zeichnen sich durch hohe Investitions·» kosten, durch erheblichen maschinellen Aufwand und durch großen Energieaufwand aua9
Ziel der Erfindung;
Ziel der Erfindung iat die Bereitstellung eines Verfahrens,
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WP P 26 B/246 324/8 61 506/18
daa mit niedrigen Investitonskosten ©inen sparsamen Energieverbrauch verbindet«
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Technologie für eine einfache und wirtschaftliche Trocknung von Gips aufzufinden»
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagens daß dem Gips heiße Festkörper, deren Ausgangstemperatur über der angestrebten ISndtemperatur des Gipses liegt, beigemischt werden®
Mach einem-weiteren Merkmal der Erfindung sollen festkörper verwendet werden^ die eine weitgehend gleichmäßige Form ohne Kanten, acharfe' !taken9 Yorsprünge oder Einkerbungen' aufweisen» Besondere geeignet sind Festkörper mit Kugelforme Darüber hinaus ist es zweckmäßig t zur guten Durchmischung des Gipses mit den wärmeübertragenden Feststoffen Pestkörper mit einem engen Größenspektrum, beispielsweise Kugeln einheitlicher GrOBe5, bevorzugt mit einem Durchmesser kleiner als 40 mm, einzusetzen
Die Festkörper können aus metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Stahl oder Gußeisen, oder aus nichtmetallischen Werkstoffen, b&spielsweise Keramik oder Porzellan, bestehen. Auch Festkörper aus entsprechendAechanisch widerstandsfähigem und temperaturbeständigen Kuststoffen können zum Einsatz kommen«. Die Festkörper können auch natürlichen Ursprungs sein, Z9 Be Kieselsteine, die zweckmäßigerweise
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in einer bestimmten Form und Größe ausgesucht werden sollten, Wesentlich bei der Wahl des Werkstoffes für die Pestkörper ist, daß dieser abriebfest ist. So werden bei nichtmetallischen Werkstoffen mechanische Abriebfestigkeiten nach DIH 52108 von kleiner 0,45 cnr/cm bevorzugt.
Von besonderer Bedeutung sind die Wärmeeigenschaften der Pestkörper. So empfehlen sich Pestkörper mit einer Wärmeeindringzahl von kleiner 16000 (J/m K s *·*), vorzugsweise kleiner 5000 (J/m2 K s °»5). Die Temperaturleitzahl sollte kleiner 700. 10"^ (m /h), vorzugsweise kleiner 150. 10""^ (m /h), und die spezifische Wärme der Pestkörper größer 400"(J/kgK), vorzugsweise größer 800 (J/kg K) sein«, In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß man natürlich bestrebt sein wird, die Menge der wärmeübertragenden Pestkörper im Verhältnis zur Gipsmenge, die erwärmt werden soll, klein zu halten» Bs ist deshalb vorteilhaft, Peststoffe auszuv/ählen, die ein möglichst hohes Wärmespeicher» vermögen besitzen.
Die Erfindung sieht ferner vor, daß Pestkörper mit einer Temperatur bis ca. 600 0G verwendet werden. Das Aufheizen der Pestkörper kann hierbei durch Gase aus einer beliebigen Wärmequelle, insbesondere durch Rauchgase aus einer Verbrennungskammer, erfolgen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist ausgebildet als
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Wanderschichttrockner, dem eine Einrichtung zum Aufheizen der Pestkörper sowie ein Gipsbunker vorgeschaltet und dem. eine Einrichtung zum Trocknen des Gipses von den Festkörpern nachgeschaltet
Der Wanderschichttrockner ist als aufrechtstehender 3 im wesentlichen ajclindrischer Behälter ausgebildete ür enthält ein Rührwerke Zur Trennung des Gipses von den Festkörpern iat ein Schwingsieb vorgesehen^ kann auch eine pneumatische Abscheideeinrichtung vorgesehen sein«
Außen an der Wandung des Wanderschichttrockners sind gegeneinander* versetzt angeordnete Elektromagnet© vorgesehene
Der Wanderschichttrocknef kann erfindungsgemäß als Etagentrockner ausgebildet seins er kann auch als geneigt gelagerte t rotierende Trommel ausgebildet eeins dabei ist die Trommel innen mit Mitnehmern versehen*,
Der Y/anderschichttrockner kann weiterhin als geneigt gelagerter Behälter ausgebildet SeIn5 bei dem an der Ober- und Unterseite der Trommel gegeneinander versetzt angeordnete Elektromagnet© vorsehen sind«
Der Wand er söhüit trockner kajan weiterhin als Vibrationsrinne ausgebildet sein»
Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel näher erläutert« In der beiliegenden Zeichnung zeigen?
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Pig. 1i eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Pig. 2 bis 8: Pließschemen von Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung "verschiedenartiger Wanderschichttrocknerβ
Im einzelnen zeigen hierbei?
Pig. 2: den Einsatz eines senkrecht stehenden Behälters als Wanderschichttrockner;
Pig. 3: den Wanderschichttrockner als senkrecht stehenden Behälter mit außen angesetzten Elektromagneten ι
Pig. 4ϊ den Einsatz eines Etagentrockners;
Pig. 5ί den Einsatz einer rotierenden Trommel als Wanderschichttrockner j
Pig. 6: den Einsatz eines schräg liegenden Behälters als Wanderschichttrockner;
Pig· Ii den Einsatz einer Vibrationsrinne als Wanderschichttrockner ;
Pig· 8; den Wanderschichttrockner als senkrecht stehenden Behälter mit mehreren Sektionen.
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Gemäß JB1Ig. 1 wird der feuchte Gips aus dem Vorratsbunker A über, das Zuteilorgan B mit den erhitzten Pestkörpern aus dem Pestkörpererhitzer G über ein Dosiergerät D mittels einer geeigneten Verteilervorrichtung E gemeinsam der Einrichtung zur 'Trocknung des Gipses P zugeführt« Gips und Pestkörper durchwandern im Gleichstrom diese Einrichtung. Dabei geben die Festkörper einen Teil der in ihnen gespeicherten Energie an den Gips ab«, Die ausgetriebene Gipafeuchte wird über geeignete Brüdenräume abgezogen«,
Der so getrocknete Gipa wird in einer geeigneten Trenneinrichtung G, z9 B* einem Schüttelsieb, von den Pestkörpern getrennt und in eine Wirbelschichtrinn© I weitergeführt» Die Pestkörper werden, beispielsweise durch ein Becherwerk H5, dem Peststofferhitzer C wieder zugeführte
Der Pestkörpererhitzer C kann mit Rauchgasen aus einer Feuerung oder mit heißen Gasen aus einer anderen Wärmequelle betrieben werden* Die Heizgaszufuhr ist in Pig« 1 mit K1 der Heizgasauatritt mit L bezeichnete Die nachstehend dargestellten Ausführungsalternativen des erfindungsgemä^en Verfahrens haben alle den Einsatz von Rauchgasen aus einer Verbrennungskammer zum Gegenstand« In Pig« 2 ist mit 1 die Gipsaufgabeleitung bezeichnet, aus der kontinuierlich der feuchte Gips in den V/andersJchfthttrockner 7S der im vorliegenden Pail als aufrechtetehender, zylindrischer Behälter ausgebildet ist, eingeleitet wird« Ebenfalle kontinuierlich werden aus dem Erhitzer 2 Peatkörper, beispielsweise in i'orm vo'n Stahlkugeln, über die Zellenradschleuse 3S dem Wanderschichttrockner 7 zugeführt®
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Der Gips und die beigemischten Kugeln fließen kontinuierlich durch den Wanderschiohttrockner 7 von oben nach unten, wo» bei Gips und Kugeln durch das Rührwerk 4 mit den Rührarmen ständig in Bewegung gehalten werden. Der Antrieb des Rührwerks 4 ist mit 6 bezeichnete Durch das Rührwerk 4 wird somit gewährleistet, daß immer neue Gipskörner mit den heißen Kugeln in Berührung kommen, so daß der Gips insgesamt eine im wesentlichen gleichmäßige Wärmebehandlung erfährt β Die Widerstände beim Abwärtsfließen des Gipses werden durch dessen eigenes und das Gewicht der Kugeln überwunden, wobei die variable Verweilzeit des Gipses im Wanderschichttrockner 7 vom Abzug des Gipses und der Kugeln im unteren Bereich bestimmt wird» Die Austragung von Gips und Kugeln aus dem Wanderschichttrockner 7 erfolgt bei der in 3?ig„ 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung mittels"eines Austragsorgans 8. In diesem wird der nunmehr auf ca. 120 bis 130 0G erwärmte und auf ca« 6 % Feuchte getrocknete Gips von den Wärmeträgerkugeln getrennt und der Wirbelachichtrinne 9 zugeführt· Daa Austrageorgan 8 als Trenneinrichtung kann beispielsweise als Schwingsieb oder auch als pneumatische Abscheideeinrichtung ausgeführt sein. Die im ^ustragsorgan 8 von dem Gips getrennten Kugeln werden durch die Transportvorrichtung 10 (Kettenförderer, Becherwerk oder dgl») wieder dem Erhitzer 2 zugeführt.
Die im Wanderschichttrockner 7 aue dem feuchten Gips abgeschiedenen Brüden werden in verschiedenen Ebenen über die Leitungen 11 und die Sammelleitung 12 abgezogen und gelangen über den Zyklon 13, die Leitung 14, das Gebläse 15, die Leitung 16 und 17, den Elektrofilter .18 und Leitung in den Kreislaufwäscher 20, in dem neben einer Kondensation
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die Auswaschung von Verunreinigungen erfolgt·
Die im Zyklon 13 abgeschiedenen Gipskörner gelangen über die Zellenradschleuse 21 und die Leitungen 22 und 23 in die Wirbelschichtrinne 9. Die im Elektrofilter 18 abgeschiedenen Stäube werden über die Leitung 24 der Leitung 25 zugeführte Der auf ca· 15 0C in der Wirbelsehichtrinne 9 abgekühlte Gips wird über die Leitung 25 seiner weiteren Verwendung zugeführt. Die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht erfolgt mittels kalter Luft durch die Leitung 26 und das Gebläse 27© Die mit Staub beladene Luft verläßt die Wirbelschichtrinne und wird über die Leitung 28, den Zyklon 29» die Leitungen und 17, den Elektrofilter 18 und die Leitung 19 dem Kreislaufwäscher 20 augeführt. Di© im Zyklon 29 abgeschiedenen Gipskörner gelangen über die Zellenradschleuse 31 u&d die Leitung 32 in die Leitung 25» Die aus dem Kreislaufwäscher ablaufende ^Flüssigkeit wird über die Leitung 33 in einen Vorlagebehälter 34 eingeleitete Die im Vorlagebehä-lter abgelagerten Schlämme werden über die Leitung 35 und die Pumpe 36 abgeführt. Dem Waschwasser aus der Leitung 37 wird ein Teilstrom des Wassers aus der Leitung 38 mit der Pumpe 39 zugemischt und dabei die gewünschte Temperatur eingestellte
Die Festkörper werden im Erhitzer 2 mittels Rauchgases erwärmt, das durch die Verbrennung gasförmiger, flüssiger oder fester Brennstoffe in der Verbrennungskammer 40 entsteht 0 Da die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase mit ca. 15OO 0C für die Erwärmung der Pestkörper eine zu hohe Temperatur aufweisen, wird diesen Gasen ein Teil der abgezogenen Brüden über die Leitung 41 und das Gebläse
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zugemischt. Die aus der Brennkammer 40 mit ca. 800 C austretenden Gase passieren den Erhitzer 2 und verlassen diesen mit ca· 150 0G. Über die Leitung 43, das Gebläse 44, die Leitung 17, den Elektrofilter 18 und die Leitung 19 werden die Gase in den Kreislaufwäscher 20 geleitet. Der Wasserdampf der Brüden kondensiert hier, und die Rauchgase werden anschließend in die Atmosphäre entlassen.
Die Abkühlung des Gipses in der Wirbelschichtrinne 9 erfolgt indirekt. Als Kühlmedium wird Luft verwendet. Die kalte Luft wird über die Leitung 45 und das Gebläse 46 in die Wärmetauscherrohre der Wirbelschichtrinne 9 geführt, die erwärmte Luft gelangt über die Leitung 4 7 zur Verbrennung in die Verbrennungskammer 40,
Pig«, 3 zeigt wiederum einen aufrecht stehenden »Yanderschichttrockner 7S bei dem sich das Rührwerk 4 an der Aufgabestelle des Gipses und der Kugeln befindet. Kugeln und Gips wandern durch den Trockner 7 als Pestschicht hindurch. Um ein Auflockern des Gipses zu erreichen und um Kugelnester in der Mitte des Wanderschichttrockners 7 zu vermeiden, können bei der Verwendung von Stahlkugeln aia Peststoffwärmeträger außen am Wanderschichttrockner 7 zusätzlich gegeneinander versetzt angeordnete JSlektromagnete 48 vorgesehen sein, die periodisch aktiviert werden und die Stahlkugeln im Trockner 7 verteilt halten.
Die Verweilzeit des Gipses im Wanderschichttrockner 7 wird bei dieser Ausführungsform einmal durch das Austragsorgan 8 und zum anderen durch die Stellung der Drosselklappen 49 im Inneren des Wanderschichttrockners 7 bestimmt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der VYanderschichttrockner 7 als Ktagentrockner ausgebildet. Der aufgegebene Gips und die Kugeln werden hierbei von dem Rührwerk 4 mit den Rührarmen 5 vermischt und wandern durch öffnungen in den ütageböden 50 von Etage zu Etage,
Fig. 5 zeigt den Wanderschichttrockner 7 als schräg liegende rotierende !Trommel, bei der Gips und Kugeln mittels einer förderschnecke 51 zugeführt und dabei miteinander vermischt werden· Der Austrag erfolgt ebenfalls über eine Förderschnecke 52, die das Gut dem Austragsorgan 8 zuleitet. Der Abzug der Brüden aus der Trommel erfolgt durch die Leitung 11, die, wie aus der Zeichnung ersichtlich, bis in die Trommel hineinreicht. An der Innenwandung der Trommel sind noch Mitnehmer 53 angeordnet, die die Kugeln in Bewegung halten sollen.
In Pig. 6 ist als »Vanderschichttrockner 7 ein schräg liegender Behälter vorgesehen bei dem Aufgabe und Austrag wie bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 durch die Förderschnecken 51 und 52 erfolgen. Die Stahlkugeln werden bei dieser Ausführungsform durch Elektromagnete 48 auf der Ober- und Unterseite des Behälters, die gegeneinander versetzt angeordnet sind, wechselweise angezogen, so daß sie vom Eintritt bis zum Ausgang einen sinusförmigen Weg nehmen. Dadurch wird eine Entmischung des Gutes verhindert und der Gips zusätzlich aufgelockert,
Fig. 7 zeigt eine schräg liegende Vibrationsrinne als Wanderschichttrockner 7. Damit auch hier die Stahlkugeln durch ihr größeres spezifisches Gewicht nicht auf den Boden der
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Rinne absinken, werden sie von an der Oberseite der Vibrationsrinne angeordneten Elektromagneten 48 periodisch angezogen und durchlaufen hierdurch wiederum einen sinusförmigen Weg.
Pig. B zeigt schließlich einen stehenden Wanderschichttrockner, der aus mehreren Sektionen 53 besteht. Die Sektionen 53 besitzen eine konische Form, um die erforderlichen Zwischenräume für den Brüdenabzug zu erhalten. In den Sektionen 53 sind in versetzter Anordnung Schikanen 54 eingebaut, damit eine bessere Vermischung des Gipses und der Kugeln erreicht' wird.
Als Vorteile der Erfindung sind zu nennen:
a) die große spezifische Wärmeaustauschfläche, die, abhängig vom Kugelradius, 200 bis 4000 mr/nr5 beträgt,
b) der große Wärmeauatauschkoeffizient von 80 bis 1000 W/m^K,
c) das vergleichsweise kleine Trocknungsvolumen (4 bis 16 mJ bezogen auf 71 t/h Trockengips),
d) die große Leistungsdichte von 1300 bis 5200 *4—
e) der niedrige Verbrauch an elektrischer Energie, nämlich
, 10 bis 60 kW für den Transport der Feststoffwärmeträger,
f) geringer Personalaufwand für die Bedienung und Wartung der Anlage, demzufolge auch geringe Wartungskosten und
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g) geringe Umweltschutzprobleme«,
Ein zahlenmäßiges Ausführungsbeispiel ist der folgenden Tabelle zu entnehmen, wobei eine zu trockende Gipsmenge von 102 t/h zugrunde gelegt und als Festkörper Stahlkugeln verwendet werden.
Claims (24)
1. Verfahren 25ur Trocknung kalten, feuchten Gipses, gekennzeichnet dadurch, daß dem Gips heiße Festkörper, deren Ausgangstemperatur über der angestrebten ündtemperatur des Gipses liegt, beigemischt werden.
2 V5
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schichttrockner (7)ι dem eine Einrichtung (2) zum Aufheizen der Festkörper sowie ein Gipsbunker vorgeschaltet und dem eine Einrichtung (8) zum Trennen des Gipses von den Festkörpern nachgeschaltet ist·
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß festkörper verwendet werden, die eine weitgehend gleichmäßige Form ohne Kanten, scharfe Ecken, Vorsprünge oder Einkerbungen aufweisen.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß Festkörper mit Kugelform verwendet werden.
4* ^erfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß Festkörper mit einem engen Größenspektrum verwendet werden.
5» Verfahren nach Punkten 1 bis 4» gekennzeichnet dadurch, daß Kugeln einheitlicher Größe mit einem Durchmesser kleiner als 40 mm verwendet werden»
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6.. Verfahren nach Punkten 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß Festkörper aus abriebfestem Material verwendet werden»
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Erfindungsanspruoh
7. Verfahren nach Punkten 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, ' daß als Festkörper Kugeln aus Stahl oder Gußeisen verwendet werden.
8. Verfahren nach Punkten 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß festkörper einer Wärmeeindringzahl von kleiner 16000 (J/m2K s0»5) vorzugsweise kleiner 5000 (J/m2 K s° verwendet werden.
9· Verfahren nach Punkten 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß Festkörper mit einer Temperaturleitzahl kleiner 700. 10"4 (m2/h), vorzugsweise kleiner 150. 10~4 (m2/h) verwendet werden.
10. Verfahren nach Punkten 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß festkörper mit einer spezifischen Wärme größer 400 (J/kgK), vorzugsweise größer 800 (J/kgK), verwendet werden,
11. Verfahren nach Punkteni bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß Pestkörper mit einer Temperatur bis ca. 600 0C verwendet werden.
12. Verfahren nach Punkteril bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß zum Aufheizen der festkörper Gase einer beliebigen Wärmequelle verwendet werden.
13· Verfahren nach Punkten! bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß zum Aufheizen der Festkörper Rauchgas aus einer Verbrennungskammer verwendet wird.
14· einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkten 1 bis 13» gekennzeichnet durch einen Wander-
15· Einrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß der Wanderschichttrockner (7) als aufrecht stehender, im wesentlichen zylindrischer Behälter ausgebildet ist„
16» Einrichtung nach Punkt 14 und 15, gekennzeichnet dadurch, daß in dem Wanderschichttrockner (3) ein Rührwerk (4) vorgesehen ist·
17. Einrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß zur Trennung des Gipses von den Festkörpern ein Schwingsieb vorgesehen ist·
18." Einrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß zur Trennung des Gipses von den Festkörpern eine pneumatische Abscheideeinrichtung vorgesehen ist.
19. Einrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß außen an der Wandung des Wahderschichttrockners (7) gegeneinander versetzt angeordnete Elektromagnete (48) vorgesehen sind·
20. Einrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß der Y/anderschichttrockner (7) als Etagentrockner ausgebildet ist·
46 J^ 4 O ' "*r- 6.6.1983
WP P 26 B/246 324/8 61 506/18
21. Einrichtung nach Punkt 14» gekennzeichnet dadurch, daß der Wanderachichttrockner (7) als geneigt gelagerte, rotierende Trommel ausgebildet ist·
22. Einrichtung nach Punkt 21, gekennzeichnet dadurch, daß die Trommel innen mit Mitnehmern (53) versehen ist·
23. Einrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß der Wanderschichttrockner (7) als geneigt gelagerter Behälter ausgebildet ist, bei dem an der Ober- und Unterseite der Trommel gegeneinander versetzt angeordnete Elektromagnete (48) vorgesehen sind.
24. Einrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß der Wanderschichttrockner (7) als Vibrationsrinne ausgebildet ist.
Hierzu. .^„.Seiten Zeichnungen
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