5. Aufbereitung (1.Umwandlung) Flashcards

1
Q

Der deutsche Erdüberlastungstag 2022 war am ??

A

04.Mai

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2
Q

Der deutsche Erdüberlastungstag 2022 war am 04.Mai.

Erkläre die Bedeutung dieses Tages!

A

Wäre der Ressourcenverbrauch der Weltbevölkerung so groß wie in Deutschland, dann hätte sie schon bis zu diesem Zeitpunkt die regenerierbaren Ressourcen verbraucht, die ihr für das gesamte Jahr zur Verfügung stehen.

(Um einen solchen Verbrauch nachhaltig zu decken, brächten wir drei Erden)

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3
Q

Die Menschen hierzulande leben ab dem 04.Mai auf Kosten kommender Generationen und der Menschen im globalen Süden, die deutlich weniger verbrauchen, aber stärker von den ökologischen Folgen betroffen sind.

A

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4
Q

Bestehende handelsübliche Technologien für Gebäude, industrielle Prozesse und die Stromerzeugung können laut einer Analyse von Global Footprint Network und Schneider Electric den Erdüberlastungstag mindestens 21 Tage ohne Einbußen bei Produktivität und Komfort verschieben.

A

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5
Q

“Mit der Förderung und Aufbereitung von abiotischen Rohstoffen kann in den Abbauländern, abhängig von der eingesetzten Technik, eine Belastung der Trinkwasserressourcen, der Gewässer, der Böden und der Luft mit der Folge von Gesundheitsschäden verbunden sein. Durch hohen Wasser- und Flächenbedarf kann es zu Nutzungskonflikten kommen, die die Lebensgrundlage der lokalen Bevölkerung gefährden.” BMUB (2016)

A

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6
Q

Effiziente, umweltschonende ?(1)?, ?(2)? und ?(3)? von Rohstoffen ist essentiell für die Sicherung unserer Erde.

A

(1) Aufbereitung
(2) Umwandlung
(3) Wiederverwertung

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7
Q

Umwandlungsprozesse von Rohstoffe müssen detailliert analysiert und umweltschonend gestaltet werden.

A

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8
Q

Beispielhafte Strukturierung natürlicher Ressourcen als hierarchischer Baum (regenerativ/erschöpflich)

—> siehe Folie 6

A

..

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9
Q

Biotische Rohstoffe sind erschöpflich.

Wahr/Falsch?

A

FALSCH

–> abiotische Rohstoffe sind erschöpflich!!!!

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10
Q

Biotische Rohstoffe sind regenerativ..

Wahr/Falsch?

A

Wahr

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11
Q

Erst die ?? von Rohstoffen ermöglicht deren Einsatz in (industriellen) Prozessen

A

Aufbereitung

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12
Q

Aufbereitung:

  • ?(1)? nach Gewinnung von Rohstoffen zur Herstellung von Rohstofffertigprodukten oder -konzentraten
  • ?(1)? von Sekundärrohstoffen zur Herstellung von Fertigprodukten oder Wertstoffkomponenten.
A

(1) Erster Verarbeitungsschritt

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13
Q

Welche Gründe gibt es für die Aufbereitung von Rohstoffen? (5)

A

Gründe:
- Bedarf an Produkten mit definierten Eigenschaften

  • Massenstromreduzierung durch Herstellung von Wertstoffkonzentration
  • Verarmung der Lagerstätten an Wertstoffen
  • Rückgewinnung von Wertstoffen aus sekundären Rohstoffen
  • Abtrennung von Schadstoffen (mit und ohne Gewinnung) aus Abfällen
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14
Q

Nenne Ziele bei der Aufbereitung von Rohstoffen! (2)

A

Ziele:
- Veränderung der Korngrößenverteilung der Rohstoffe (Zerkleinerung, Agglomeration)

  • Veränderung des Mischungszustandes des Rohstoffes:
  • -> Vergleichmäßigung, Mischung
  • -> Trennung nach Korngrößen (Klassieren)
  • -> Trennung nach stofflichen Eigenschaften (Sortieren)
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15
Q

Nenne die 8 Grundoperationen der physikalischen und chemischen Rohstoffaufbereitung

A

Grundoperationen/Wirkprinzipien:

  • Homogenisieren
  • Zerkleinern
  • Klassieren
  • Trennen (physikalisch, chemisch, biologisch)
  • Entwässern
  • Entstauben
  • Agglomerieren
  • thermische Behandlung
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16
Q

Nenne die verfahrenstechnische Umsetzung folgender Wirkprinzipien:
1) Homogenisieren

2) Zerkleinern

A

1) Homogenisieren: Mischen, Vergleichmäßigen

2) Zerkleinern: mechanisches Zerkleinern, mechano-chemisches Zerkleinern, nicht-mechanisches Zerkleinern

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17
Q

Nenne die verfahrenstechnische Umsetzung folgender Wirkprinzipien:

1) Klassieren
2) Entwässern

A

1) Klassieren: Siebklassieren, Stromklassieren

2) Entwässern: Sedimentieren, Filtrieren, Trocknen

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18
Q

Nenne die verfahrenstechnische Umsetzung folgender Wirkprinzipien:

1) Entstauben
2) Agglomerieren

A

1) Entstauben: mechanisches,, nasses und elektrisches Entstauben
2) Agglomerieren: Pelletieren, Brikettieren, Sintern

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19
Q

verfahrenstechnische Umsetzung folgender Wirkprinzipien:

1) Trennen
a) physikalisch: Klauben, Dichtesortieren, Magnetscheiden, Elektrosortieren, Flotieren
b) chemisch: Lösen, Laugen, Fällen, Extrahieren, Adsorbieren
c) biologisch: Laugen (bakteriell)

2) thermische Behandlung:
Pyrolysieren, Rösten, Calcinieren

A

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20
Q

Was ist das Ziel der Kohleaufbereitung?

A

Die abgebaute Kohle hinsichtlich ihrer Eigenschaften so zu verändern, dass sie die spezifischen Anforderungen ihrer Einsatzgebiete erfüllt.

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21
Q

Kohleaufbereitung

Typische physikalisch-technische Aufbereitungsverfahren sind: ??(4)

A

Aufbereitungsverfahren:

  • Zerkleinern
  • Vergleichmäßigen von Rohkohlen/Fertigprodukten
  • Sortieren
  • Entwässern, Klassieren, Eindicken
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22
Q

Im Rahmen der Verarbeitung von Kohle wird von ?? gesprochen.

A

Veredelung

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23
Q

Kohle wird nicht allein zu Heizzwecken verwendet, sondern auf ?(1)?, ?(2)? oder ?(3)? Wege behandelt und zweckgebunden verändert.

A

(1) mechanischem
(2) thermisch-chemischen
(3) mikrobiologischem

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24
Q

Kohleaufbereitung

Nenne Veredelungsprodukte! (3)

A

Veredelungsprodukte:

  • Briketts
  • Staub
  • Koks
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25
Was versteht man unter Inkohlung? (Kurz)
Anreicherung von Kohlenstoff aus Pflanzenresten
26
Womit steigt der Inkohlungsgrad/Energiegehalt der Kohle? (3)
mit: - Druck - Temperatur - Länge der Entstehungszeit
27
Kohlearten und ihre Verwendung Unterscheidung der Kohle in ?(1)? und ?(2)? Kohle
(1) energetische | (2) verkokbare
28
Energetische Kohle umfasst ?(1)? und den Großteil der ?(2)?
(1) Weichbraunkohle | (2) Steinkohlearten
29
Verstromung von Weichbraunkohle erfolgt meist gleich am Ort der Gewinnung. Wahr/Falsch?
Wahr
30
Kohlearten und ihr Kohlenstoffgehalt, Wasserstoffgehalt, Sauerstoffgehalt, Heizwert... --> siehe Folie 11!!!
...
31
Schema der Braunkohleverarbeitung siehe Folie 12!!
...
32
Schema der Braunkohleverarbeitung: - die öffentlichen Kraftwerke werden direkt vom ?(1)? mit Kohle als Brennstoff für die ?(2)? beliefert. - die Kohle wird in den ?(3)? für die nachfolgende ?(4)? aufbereitet und getrocknet. Diese ?(5)? ist das Ausgangsprodukt für alle weiteren Veredelungsschritte: Herstellung von Briketts, Staub, Koks,...
(1) Tagebau (2) Stromerzeugung (3) Kohlenveredelungsbetrieben (4) Verwendung (5) Trockenbraunkohle
33
Veredelung der Steinkohle mechanische Veredelungsverfahren: ?? (2)
Kohleaufbereitung Brikettierung
34
Veredelung der Steinkohle Umwandlung der Kohle in Sekundärenergieträger durch: ?? (4)
Verkokung Vergasung Verflüssigung Stromerzeugung
35
Veredelung der Steinkohle Prozesse zur nicht-energetischen Kohlenveredlung: ?? (3)
Kohlenwertstoffgewinnung Aktivkohlenherstellung Werkstofffertigung
36
Die Ölaufbereitung erfolgt i.d.R. durch ??
Raffination
37
Raffination bezeichnet was?
die Herstellung verschiedener Mineralölprodukte aus Rohöl
38
Die Raffination wird unterteilt in? (2)
Auftrennungs- und Umwandlungsprozesse
39
Die Raffination wird in Auftrennungs- und Umwandlungsprozesse unterteilt. Dabei existieren unterschiedliche Prozesse, deren Auswahl auf die benötigten ?(1)? (Qualität und Menge) abgestimmt wird und weiterhin abhängig von dem eingesetzten ?(2)? ist.
(1) Mineralölprodukte | (2) Rohöl
40
Nenne Bestandteile einer Raffinerie: ?? (5)
Bestandteile: - Speichertanks - Elektrizitätsanschluss/-erzeugung - Abfallbehandlungseinrichtung - Mischanlagen - Umwandlungsanlagen
41
Gas- und Ölabscheider Erdölbegleitgas und Lagerstättenwasser werden in speziellen Trennanlagen in einem geschlossenen Kreislauf abgetrennt (z.B. in 3-Phasen-Abscheider). Dies geschieht in mehreren Stufen: ?? (3)
1. Abtrennung des Erdölbegleitgases im Gasabscheider - -> Verwirbelung des Gemisches bei leicht erhöhtem Druck (Kondensat) 2. Trennung Öl-Lagerstättenwasser-Gemisch im Ölabscheider - -> das unter dem Öl schwimmende Wasser wird abgepumpt und in einem weiteren Arbeitsverfahren vom restlichen Öl getrennt 3. Verarbeitung von Erdöl zu Mineralöl-Fertigerzeugnissen in Raffinerien (Folie 16)
42
Aufbereitung des Nassöls im 3-Phasen-Abscheider (siehe Schema Folie 16)
...
43
Rohöl ist ein komplexes Gemisch aus?
Kohlenwasserstoffen und anderen Bestandteilen
44
Rohöl Gelöste Gase bis Feststoffe (C1 bis C90) mit Siedepunkten zwischen ?(1)?°C und ?(2)? °C
(1) 30 | (2) 540
45
Rohölspezifische Rohölsorten unterscheiden sich nach ihrer Zusammensetzung: Nenne die jeweiligen Elemente von Rohöl und den Anteil in Prozent (Spanne)! (5)
Kohlenstoff (85 - 87%) Wasserstoff (11 - 14%) Schwefel (0 - 5%) Stickstoff (0 - 0,2%) andere Elemente (0 bis 0,1%)
46
Auswahl der richtigen Rohölsorte für Raffinationsprozesse anhand welcher Kriterien? (5)
Kriterien: - Qualität - Verfügbarkeit - Menge - Preis - Transportkosten
47
Die Zusammensetzung von Rohöl hängt von was ab?
der Quelle des Rohöls (das Endprodukt muss identisch sein)
48
Die Zusammensetzung von Rohöl hängt von der Quelle des Öls ab - Das Endprodukt muss identisch sein. --> Folie 18 ansehen!
...
49
Je geringer die Dichte des Rohöls, desto höher der ??.
API-Grad (American-Petroleum-Institute-Grad; Maßeinheit für die Dichte der flüssigen Kohlenwasserstoffe; niedrige Gradzahlen entsprechen schwerem Erdöl)
50
Der API-Grad ist typischerweise ein guter Indikator für was?
den Preis | sprich: bei höherem API-Grad wird ein höherer Preis abgerufen
51
Fraktionierung von Rohöl Die Fraktionierung entspricht was?
Einer Destillation des Rohöls
52
Was versteht man unter Fraktionierung?
Ein Verfahren zur Trennung von Stoffgemischen, deren Bestandteile unterschiedliche Siedetemperaturen habe.
53
Fraktionierung von Rohöl. Beschreibe den Prozess! (Schritte 1-5)
1. Rohöl wird auf ca. 400°C erhitzt 2. Dampf steigt in einem Destillationsturm auf 3. Niedrig siedende Bestandteile des Erdöls steigen schneller und höher auf 4. Dampf kondensiert je nach Bestandteilen auf unterschiedlichen Höhenstufen (Böden), bei unterschiedlichen Temperaturen 5. Abführung dieser "Fraktionen" zur weiteren Verarbeitung
54
Die Trennung des Erdöls in einzelne Fraktionen wird als ?? bezeichnet.
fraktionierte Destillation
55
Nenne die Schritte zwischen dem Grundstoff:Rohöl und den fertigen Mineralprodukten. (3)
``` Trennen (Fraktionieren) --> Veredeln (Cracken, Umwandeln) --> Mischen (Blending) --> Mineralölprodukte ```
56
The Refining Prozess | --> siehe Folie 19!
...
57
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses? (4)
Umweltauswirkungen: - Emissionen in die Luft - Emissionen in Gewässer - Raffinerieabfälle - Eigenverbrauch
58
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses Emissionen in die Luft, z.B.:
- Staub, SOx, NOx und Kohlenwasserstoffe | - Schwefeldioxid und Stickoxide(NOx) stammen aus den Feuerungsanlagen
59
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses Emissionen in Gewässer: - Abwässer der Raffination wie ?(1)? oder ?(2)? - Bestandteile wie Schwermetalle, Cyanide, Säuren und Laugen - hohe ?(3)? für Wasserorganismen - intensive ?(4)? nötig
(1) Prozesskondensate (2) direkte Kühlwasser (3) Toxizität (4) Aufbereitung
60
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses Nenne ein paar Raffinerieabfälle!
Schlämme Aschen Bitumen Säuren Laugen ...
61
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses Raffinerieabfälle werden entsorgt u.a. durch: ?? (2)
Ablagerung auf Deponien thermische Behandlung
62
Erdgasaufbereitung ?(1)? unerwünschter Begleitstoffe und ?(2)? des Erdgases zur Einhaltung spezifischer Zusammensetzungen
(1) Entfernung | (2) Aufbereitung
63
Erdgasaufbereitung Wesentliche Begleitstoff, die vor einer Nutzung i.d.R. entfernt werden müssen, sind? (3)
Staub Wasser Schwefelverbindungen
64
Erdgasaufbereitung Wesentliche Begleitstoff, die vor einer Nutzung i.d.R. entfernt werden müssen, sind Staub, Wasser und Schwefelverbindungen. Dafür werden welche Verfahren eingesetzt? Verfahren: - Physisorption mittels Abscheider - Chemisorption mittels Filtration
65
Erdgasaufbereitung Wesentliche Gasbestandteile der üblichen Energiegase sind: ?? (3)
Gasbestandteile: - Wasserstoff (H) als Energieträger - chemische Verbindungen von Kohlenstoff (C) - inerte Bestandteile in Form von Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2)
66
Gasbestandteile | --> siehe Folie 22 Tabelle unten!!
...
67
Erdgas besteht verwiegend auf?
(brennbaren) gesättigten Kohlenwasserstoffen
68
Erdgas: Ordne folgende Bestandteile nach ihrem Anteil des Volumengehalts: Propan, Ethan, Methan, Butan, höhere Kohlenwasserstoffe
``` Methan (CH4) > Ethan (C2H6) > Propan (C3H8) > Butan (C4H10) > höhere Kohlenwasserstoffe ```
69
Erdgas Je nach Zusammensetzung unterscheidet man zwischen: ?? (2)
H-Gas (high calorific value) L-Gas (low calorific value)
70
Weitere Bestandteile von Erdgas sind: Wasserstoff, Inertgase (Stickstoff, Edelgase wie Helium, Argon, sowie Kohlendioxid) und Schwefelwasserstoff.
...
71
Heizwerte (trockenes Gas im Normalzustand (0°C, 1,01325 bar) --> siehe Folie 23!
...
72
Erdgas 9,8 - 11,5 kWh/m^3 35,2 - 41.4 MJ/m^3 Welches Gas liegt vor?
H-Gas
73
Erdgas 8,6 - 9,8 kWh/m^3 30,9 - 35,2 MJ/m^3 Welches Gas liegt vor?
L-Gas
74
Aufbereitungsverfahren Erdgas Nenne die möglichen Schritte ausgehend vom ankommenden Roh-Erdgas vom Bohrloch!
1. Wasser-/Kondensat-Entfernung 2. Sauergas-Entfernung (in Claus-Anlage, Schwefel ausgeschieden) 3. Trocknung 4. Quecksilber-Entfernung 5. Stickstoff-Entfernung 6. NGL-Rückgewinnung (verkaufsfähiges Erdgas zur Pipeline kann ausgeschieden werden) 7. Fraktionierung 8. Entsäuerung (man erhält Ethan, Propan, etc.) --> gesamte Ablauf mit Schema auf Folie 25!!!!
75
Aufbereitungsverfahren Erdgas Nenne Gründe für das Entsäuern! (3)
Gründe: - Korrosivität von H2S und CO2 in Gegenwart von Wasser - Toxizität von H2S - verringerter Heizwert durch CO2, N2 und H2O
76
Aufbereitungsverfahren Erdgas Zur Entsäuerung von Erdgas gibt es verschiedene Verfahren, die auf ?(1)?, ?(2)?, ?(3)? sowie ?(4)? durch ?(5)? beruhen
(1) Absorption (2) Adsorption (3) Kondensation (4) Permeation (5) Membrane
77
Beispielprozess der Grundstoffindustrie: Kunststofferzeugung aus Naphtha (Rohbenzin) Nenne die 4 Schritte!
1. Cracking (im Spaltofen) 2. Quenching 3. Waschtürme (stufenweise Abkühlung) 4. Auftrennung --> siehe genaues Schema mit Erklärung auf Folie 27!!
78
Beispielprozess der chemischen Industrie: Herstellung von Ammoniak Das Gas Ammoniak NH3 ist ein wichtiges Zwischenprodukt für ?(1)? Weiterhin Herstellung von Salpetersäure aus Ammoniak. Rohstoffe für Ammoniakherstellung: ?(2)? Die Ammoniaksynthese ist ein wichtiges Beispiel für den nicht-energetischen ?(3)?.
(1) Düngemittel (90% aller Düngemittel aus Ammoniak) (2) Stickstoff und Wasserstoff (aus Methan) (3) Methanverbrauch
79
Beispielprozess der chemischen Industrie: Herstellung von Ammoniak - Schema auf Folie 28 - Haber-Bosch-Verfahren auf Folie 29
...
80
Unterteilung der Nicht-energetischen Rohstoffe/Mineralische Rohstoffe in? (3)
Metallrohstoffe Steine und Erden Industriemineralien
81
Metallrohstoffe: Direkteinsatz oder Aufbereitung Nenne Beispiele!
Eisen, Kupfer, Aluminium, Zink, Blei, Zinn, Gold, Silber, Wolfram, Platin, Nickel
82
Steine und Erden Einsatz zur Produktherstellung nach ?(1)? oder ?(2)?
(1) mechanischer Aufbereitung | (2) thermischer Behandlung
83
Steine und Erden Nenne Beispiele!
Kies, Quarzsand, Kalksteine, Gipssteine, Anhydrithsteine
84
Industriemineralien Direkteinsatz (ohne Stoffumwandlung) in industrieller Produktion Nenne Beispiele!
Seltene Erden, Kalisalz, Feldspat, Flussspat, Schwerspat, Graphit, Bentonit, Phosphat, Fluorit, Kaolin, Baryt
85
Definition: "Unter der Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe ist die erste Verarbeitungsstufe fester mineralischer Rohstoffe mit dem Ziel zu verstehen, daraus ?(1)? zu erzeugen, an deren stoffliche Zusammensetzung und physikalische (insbesondere körnungsmäßige) Eigenschaften bestimmte Anforderungen gestellt werden."
(1) körnige Absatzprodukte
86
Aufbereitung mineralischer Rohstoffe zur Erzeugung körniger Absatzprodukte. Was ist das exakte Ziel?
Ziel: Herstellung einer homogenen Material- bzw. Mineralzusammensetzung
87
Aufbereitung mineralischer Rohstoffe zur Erzeugung körniger Absatzprodukte. Idealtypischer Verfahrensablauf: ?? (7)
1. Vergleichmäßigen 2. Grobzerkleinern 3. Vorsortieren 4. Aufschlusszerkleinern 5. Sortieren 6. Konfektionieren des Konzentrats 7. Behandlung von Restströmen
88
Verfahrensteilschritte der Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen zur Erzeugung körniger Absatzprodukte --> siehe Folien 33+34
...
89
Verfahrensteilschritte der Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen zur Erzeugung körniger Absatzprodukte Welcher Teilprozess liegt hier vor?: - Herstellung spezifischer Korngrößen- und Kornformverteilungen - Aufschluss von Verwachsungen oder Verbundstrukturen vor einer physikalischen Sortierung - Vergrößerung der spezifischen Oberfläche und Erzeugung von Kristallgitterstörungen zur Erhöhung der Reaktivität
Zerkleinerung
90
Verfahrensteilschritte der Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen zur Erzeugung körniger Absatzprodukte Welcher Teilprozess liegt hier vor?: - Herstellung von Endprodukten mit vorgegebener Korngrößenverteilung für nachgeschaltete Weiterverarbeitungsstufen - Abtrennung des Feinkornproduktes nach Brechern und Mühlen sowie Rückführung des Überkorns (Zerkleinerungskreislauf) - Abtrennung von Feststoffen aus Suspensionen (Entwässerung)
Klassierung
91
Verfahrensteilschritte der Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen zur Erzeugung körniger Absatzprodukte Welcher Teilprozess liegt hier vor?: - Einzelkornsortierung --> Klaubung (Trennung nach unters. Kenngrößen wie Farbe, Leitfähigkeit, Reflektionsvermögen) - Massenstromsortierung (Sortierende Klassierung, Sortierung nach der Dichte/nach magnetischen Eigenschaften/nach elektrischen Eigenschaften/nach der Benetzbarkeit mit Wasser (Flotation))
Sortierung
92
Verfahrensteilschritte der Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen zur Erzeugung körniger Absatzprodukte Welcher Teilprozess liegt hier vor?: - Sedimentation - Filtration - Trocknung
Entwässerung
93
Nach erfolgreicher Herstellung des homogenen Gutes erfolgt die weitere Umwandlung zum genutzten Gut Homogene Rohstoffe werden in aufwändigen, energieintensiven Verfahren umgewandelt Wahr/Falsch?
Wahr
94
Nach erfolgreicher Herstellung des homogenen Gutes erfolgt die weitere Umwandlung zum genutzten Gut Beispiele: - Eisenerz zu Stahl (ca. 6,2% der deutschen CO2-Emissionen) - Bauxit zu Aluminium
...
95
Aluminiumherstellung in Deutschland erfordert ca. 2% des deutschen Strombedarfs
...
96
Stahlerzeugung über zwei Routen Dominierende Herstellungsverfahren in der Eisen- und Stahlindustrie: ?? (2)
Primärroute: Bestehend aus Hochofen und dem Stahlwerk (Erzeugung von ca. 33% des weltweiten Rohstahls) Sekundärroute: Recycling von Stahlschrott in einem elektrischen Lichtbogenofen
97
Etwa ?? der Stahlerzeugung in Deutschland erfolgt auf der Primärroute.
70%
98
Erzeugungsrouten zur Stahlherstellung | --> siehe auch Folie 38!
...
99
Die Primärroute ist auf den Einsatz von ?? angewiesen
Kohle
100
Integrierte Hüttenwerke: - Betrieb von 2-3 Hochöfen am Standort - i.d.R. Betrieb von Kokerei und Sinteranlage - Erzeugung von Oxygenstahl durch Frischen von Roheisen mit Sauerstoff
...
101
Integrierte Hüttenwerke Nutzung von Kuppelgasen aus Koks-, Roheisen- und Stahlerzeugung in angeschlossenen Kraftwerken zur Bereitstellung von Strom Nutzung von Strahlschrott als Rohstoff in Elektrostahlwerken. Deutschland: Nur ein Elektrostahlwerk verfügt über eine Direktreduktions-Anlage, in der Eisenerzpellets als Rohstoff verwendet und durch Reduzierung mit Erdgas zu Eisenschwamm (DRI) umgewandelt werden
...
102
Durchschnittlicher Energie- und Rohstoffbedarf der Stahlindustrie 2019 --> siehe FOlie 41!!
...
103
Für die Produktion einer Tonne Stahl werden durchschnittlich ?? Tonnen Rohstoffe benötigt
2,2
104
Substitutionspotentiale bei Stahlerzeugung: - Einsatz von ?(1)? nur teilweise gegeben, besonders bei Primärroute schwierig - Reduktion von Wassernutzung durch weitgehend ?(2)? - -> ABER: ?(3) - -> Umweltauswirkungen reduzierbar - ?(4)? Abbau und Aufbereitung kann Umweltauswirkungen reduzieren - -> bspw. direktes ?(5)? - ?(6)? Sortierprozesse
(1) Biomasse (2) geschlossene Kreisläufe (3) 100% geschlossene Kreisläufe ökonomisch und technisch nahezu unmöglich; (4) kombinierter (5) Rückverfüllen (6) trockene
105
Bunt- und Leichtmetallindustrie: Besonders die Aluminiumherstellung ist sehr energieintensiv Wahr/Falsch?
WAHR
106
Bunt- und Leichtmetallindustrie (Aluminium, Kupfer, Zink, Blei,...): ca. 111.000 Beschäftigte erwirtschaften in 655 Unternehmen einen Umsatz von 46,5 Mrd. €
...
107
Bunt- und Leichtmetallindustrie (Aluminium, Kupfer, Zink, Blei,...): Die Recyclingroute liegt laut Verbandsangaben bei ca. ??%
50%
108
Aluminiumherstellung als Beispiel der Nichteisen-Metallindustrie Produktion aus ?(1)?: - -> Elektrolyse ca. 15MWh Strom pro t Aluminium - -> Brennstoffverbrauch bei ca. 15 MWh pro t
(1) Bauxit
109
Aluminiumherstellung als Beispiel der Nichteisen-Metallindustrie Recyling: Bei der Herstellung von Aluminium aus Aluschrott reduziert sich der Stromverbrauch auf ca. 500 kWh/Tonne und der Brennstoffverbrauch auf ca. 3 MWh/Tonne
...
110
Aluminiumherstellung als Beispiel der Nichteisen-Metallindustrie siehe Schemata Folien 44+45
...
111
Aluminiumherstellung als Beispiel der Nichteisen-Metallindustrie Im Bayer-Verfahren wird aus dem Rohstoff Bauxit ?(1)? gewonnen Anschließend wird in der ?(2)? reines Aluminium erzeugt. Ressourceneinsatz: Pro Tonne Aluminium werden ca. 4t Bauxit und ca. 230kg ?(3)?, die allerdings wiederverwendet wird, benötigt
(1) Aluminiumoxid (2) Elektrolyse (3) Natronlauge
112
Umweltauswirkungen der Aluminiumaufbereitung beziehen sich vor allem auf ??
indirekte Emissionen
113
Umweltauswirkungen der Aluminiumaufbereitung Die Aufbereitung ist umwelttechnisch vergleichsweise sauber, allerdings erfordert sie was?
einen hohen Strombedarf
114
Industriemineralien müssen aufwändig ?? werden, um Vorkommen möglichst vollständig zu nutzen.
aufbereitet
115
Lagerstätten fast aller wichtigen Industriematerialien schwerer zu erschließen, daher bessere Aufbereitung zur höheren Ausbeute notwendig. Klassische Technologien: ?? Neue Technologien: ??
Klassische Technologien: selektiver Abbau, Setz-Maschinen, Flotation, Zyklone, Sichter, Luftherde und Handsortierung Neue Technologie: sensorgestützte Sortierung
116
Warum erfordern Seltene Erden eine besonders umfassende Aufbereitung?
wegen der geringen Konzentration
117
Seltene Erden erfordern eine besonders umfassende Aufbereitung Metalle der Seltenen Erden müssen aufwendig vom ?(1)? getrennt werden. Abtrennen der Gangart: ?(2)? mit bspw. Ammoniumsulfat oder ?(3)? Verfahren, d.h. brechen, mahlen, sieben und schlämmen sowie trennen durch Magnetfelder o.ä. hoher Verbrauch von ?(4)?; umweltsicherer Betrieb von ?(5)? notwendig
(1) Abraum (2) Laugung (3) trockene (4) Wasser (5) Absatzbecken
118
Seltene Erden erfordern eine besonders umfassende Aufbereitung Je nach Fördermethode unterschiedliche Aufbereitung notwendig: - ?(1)? leaching, d.h. Haufenlaugung auf einer wasserdichten Schicht (Plastik oder Ton) - ?(2)? leaching, d.h. direktes Auswaschen der Metalle aus dem Berg; äußerst umweltschädigend (Kontamination des Grundwassers)
(1) Heap | (2) In situ
119
Seltene Erden erfordern eine besonders umfassende Aufbereitung Umweltschäden: - Auswaschen und Anreichern von ?(1)? Verbindungen in Klärschlämmen - weiter giftige ?(2)? zum Aufschluss
(1) radioaktiven Verb. (z.B. Thorium) | (2) Beimischungen
120
Steine und Erden werden primär in der ?? eingesetzt
Bauindustrie
121
Steine und Erden: - Einsatz zur Produktherstellung nach ?(1)? oder ?(2)? - Beispiele: ??
(1) mechanischer Aufbereitung (2) thermischer Behandlung Beispiele: Kies, Quarzsand, Kalk-, Gips- oder Anhydrithsteine
122
Die Aufbereitung von Steinen und Erden zielt auf die Bereitstellung eines ?? Gutes für weitere Umwandlungsprozesse ab.
homogenen
123
Steine und Erden Zur Aufbereitung erfolgt das Zerkleinern durch Brechern, Waschen, Sieben, Entwässern und Sortieren nach Korngröße Das aufbereitete Gut wird nachfolgend zum nutzbaren Gut umgewandelt Vorgehen der Aufbereitung: ?? (3)
Vorgehen der Aufbereitung: 1) Sandwäsche (Nassaufbereitung) 2) ggf. Trocknen 3) Klassieren (bspw. mit Vibrationssiebmaschinen)
124
Steine und Erden Umweltauswirkungen der Aufbereitung sind sehr ?(1)?
gering
125
Steine und Erden Abbau erfolgt i.d.R. Übertage; Transport zu Anwendungsorten aufgrund des vergleichsweise hohen Gewichts kompliziert
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126
Zement als hydraulisches Bindemittel ist Grundstoff für die Herstellung von ?(1)? und ?(2)?
(1) Beton | (2) Mörtel
127
Mögliche Rohstoffe für die Zementherstellung? (3)
Kalkstein, Ton oder Kalkmergel
128
Zementherstellung Aufbereitung: Brechen und gemahlen, sowie Brennen in Drehofen --> Zementklinker Zementproduktion aus: Zementklinker, Gips und ggf. weitere Bestandteile (Hüttensand, Kalkstein) durch gemeinsames Mahlen oder vermengen
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129
Zementherstellung Durch Vermengen mit Sand entsteht: ?? (2)
Beton (große Körnergröße des Sandes) Mörtel (kleine Körnergröße des Sandes)
130
Zementherstellung Die CO2-neutrale Produktion stellt eine große Herausforderung dar. Wahr/Falsch?
Wahr
131
Zementherstellung | --> Folie 51 ansehen!
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132
Branchensteckbrief der Glasindustrie ca. 53.690 Beschäftigte in über 388 Betrieben erwirtschafteten einen Umsatz von ca. 9,4 Mrd. €.
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133
Glas wird überwiegend aus welchen Rohstoffen hergestellt? (3)
Sand, Soda und Kalk
134
Für Behältergläser, z.B. Weinflaschen, fließt oft ein großer Anteil an Recyclingglasscheiben mit in die Produktion ein (ca. 60%) Für andere Gläser, wie z.B. medizinische Gläser setzt man in der Produktion weniger oder keine Recyclingglasscherben ein. Hauptabnehmer für Glas ist die Bauindustrie (49,3%)
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135
Glaserzeugung mittels Floatverfahren --> Folie 53!!
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Wasseraufbereitung: Wasseraufbereitung beschreibt die Erzeugung von Wasser von nutzungsgerechter Beschaffenheit aus Grund- und Oberflächenwasser. Allgemein unterteilt man in welche Aufbereitungsarten?
Trinkwasseraufbereitung Betriebswasseraufbereitung
137
Trinkwasser Alles Wasser zum Kochen, Trinken, zur Körperpflege, der Reinigung von Gegenständen die mit Lebensmitteln oder dem menschlichen Körper längerfristig in Berührung kommen Anforderungen: ??
Anforderungen: - frei von Krankheitserregern und gesundheitsschädlichen Stoffen - keimarm - farblos, klar, kühl, geruchsneutral - es soll keine Werkstoffangriffe und Ablagerungen hervorrufen - Einhaltung der Grenz- und Richtwerte der Trinkwasserverordnung
138
Betriebswasser Gewerbliches, industrielles, landwirtschaftliches oder ähnlichen Zwecken dienendes Wasser mit unterschiedlichen Güteeigenschaften Wird auch Brauchwasser genannt. Anforderungen: ??
Anforderungen: - Güteanforderungen i.d.R. sehr verwendungsspezifisch - Absprache zwischen Hersteller der Aufbereitungsanlage und Abnehmer nötig - Bsp.: - -> Dampfkraftbetriebe: härtefreies Wasser - -> Pharmazeutik: steriles Wasser
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Verfahren der Wasseraufbereitung Die Wasseraufbereitung umfasst im wesentlichen zwei Gruppen der Behandlung: ?? (2)
1. Entfernung von Stoffen aus dem Wasser (z.B. Reinigung, Sterilisation, Entsalzung) 2. Ergänzung von Stoffen sowie Einstellen von Parametern des Wasser (z.B. Dosierung, Einstellung des pH-Werts, gelöster Ionen und der Leitfähigkeit)
140
Verfahren der Wasseraufbereitung Je nach Rohwasserbeschaffenheit und Verwendungszweck kommen drei grundsätzliche Verfahrenswege bzw. ihre Kombinationen zum Einsatz: ?? (3)
1. Mechanische Aufbereitung (Rechen, Sieben, usw.) 2. Physikalische Aufbereitung (Belüftung, Flotation, usw.) 3. Chemische Aufbereitung (Oxidation, Flockung, Desinfektion, usw.)
141
Verfahren der Wasseraufbereitung Häufige Aufgaben und Verfahren: ?? (6)
Häufige Aufgaben und Verfahren: - Partikelentfernung (Flockung, Schnell- und Membranfiltration) - Desinfektion (Chlorung, UV-Bestrahlung) - Entfernung organ. Stoffe (Flockung, Adsorption, Entgasung) - Entsäuerung (Filtration über Calciumcarbonat, Entgasung, Dosierung) - Enteisung und Entmanganung (Filterverfahren) - Enthärtung (Entcarbonisierung, Ionenaustausch, Nanofiltration)
142
Beispiel: Aufbereitung von Trinkwasser in Hamburg --> siehe Folie 57
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