5. Aufbereitung (1.Umwandlung) Flashcards
Der deutsche Erdüberlastungstag 2022 war am ??
04.Mai
Der deutsche Erdüberlastungstag 2022 war am 04.Mai.
Erkläre die Bedeutung dieses Tages!
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)
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.
…
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.
…
“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)
…
Effiziente, umweltschonende ?(1)?, ?(2)? und ?(3)? von Rohstoffen ist essentiell für die Sicherung unserer Erde.
(1) Aufbereitung
(2) Umwandlung
(3) Wiederverwertung
Umwandlungsprozesse von Rohstoffe müssen detailliert analysiert und umweltschonend gestaltet werden.
…
Beispielhafte Strukturierung natürlicher Ressourcen als hierarchischer Baum (regenerativ/erschöpflich)
—> siehe Folie 6
..
Biotische Rohstoffe sind erschöpflich.
Wahr/Falsch?
FALSCH
–> abiotische Rohstoffe sind erschöpflich!!!!
Biotische Rohstoffe sind regenerativ..
Wahr/Falsch?
Wahr
Erst die ?? von Rohstoffen ermöglicht deren Einsatz in (industriellen) Prozessen
Aufbereitung
Aufbereitung:
- ?(1)? nach Gewinnung von Rohstoffen zur Herstellung von Rohstofffertigprodukten oder -konzentraten
- ?(1)? von Sekundärrohstoffen zur Herstellung von Fertigprodukten oder Wertstoffkomponenten.
(1) Erster Verarbeitungsschritt
Welche Gründe gibt es für die Aufbereitung von Rohstoffen? (5)
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
Nenne Ziele bei der Aufbereitung von Rohstoffen! (2)
Ziele:
- Veränderung der Korngrößenverteilung der Rohstoffe (Zerkleinerung, Agglomeration)
- Veränderung des Mischungszustandes des Rohstoffes:
- -> Vergleichmäßigung, Mischung
- -> Trennung nach Korngrößen (Klassieren)
- -> Trennung nach stofflichen Eigenschaften (Sortieren)
Nenne die 8 Grundoperationen der physikalischen und chemischen Rohstoffaufbereitung
Grundoperationen/Wirkprinzipien:
- Homogenisieren
- Zerkleinern
- Klassieren
- Trennen (physikalisch, chemisch, biologisch)
- Entwässern
- Entstauben
- Agglomerieren
- thermische Behandlung
Nenne die verfahrenstechnische Umsetzung folgender Wirkprinzipien:
1) Homogenisieren
2) Zerkleinern
1) Homogenisieren: Mischen, Vergleichmäßigen
2) Zerkleinern: mechanisches Zerkleinern, mechano-chemisches Zerkleinern, nicht-mechanisches Zerkleinern
Nenne die verfahrenstechnische Umsetzung folgender Wirkprinzipien:
1) Klassieren
2) Entwässern
1) Klassieren: Siebklassieren, Stromklassieren
2) Entwässern: Sedimentieren, Filtrieren, Trocknen
Nenne die verfahrenstechnische Umsetzung folgender Wirkprinzipien:
1) Entstauben
2) Agglomerieren
1) Entstauben: mechanisches,, nasses und elektrisches Entstauben
2) Agglomerieren: Pelletieren, Brikettieren, Sintern
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
…
Was ist das Ziel der Kohleaufbereitung?
Die abgebaute Kohle hinsichtlich ihrer Eigenschaften so zu verändern, dass sie die spezifischen Anforderungen ihrer Einsatzgebiete erfüllt.
Kohleaufbereitung
Typische physikalisch-technische Aufbereitungsverfahren sind: ??(4)
Aufbereitungsverfahren:
- Zerkleinern
- Vergleichmäßigen von Rohkohlen/Fertigprodukten
- Sortieren
- Entwässern, Klassieren, Eindicken
Im Rahmen der Verarbeitung von Kohle wird von ?? gesprochen.
Veredelung
Kohle wird nicht allein zu Heizzwecken verwendet, sondern auf ?(1)?, ?(2)? oder ?(3)? Wege behandelt und zweckgebunden verändert.
(1) mechanischem
(2) thermisch-chemischen
(3) mikrobiologischem
Kohleaufbereitung
Nenne Veredelungsprodukte! (3)
Veredelungsprodukte:
- Briketts
- Staub
- Koks
Was versteht man unter Inkohlung? (Kurz)
Anreicherung von Kohlenstoff aus Pflanzenresten
Womit steigt der Inkohlungsgrad/Energiegehalt der Kohle? (3)
mit:
- Druck
- Temperatur
- Länge der Entstehungszeit
Kohlearten und ihre Verwendung
Unterscheidung der Kohle in ?(1)? und ?(2)? Kohle
(1) energetische
(2) verkokbare
Energetische Kohle umfasst ?(1)? und den Großteil der ?(2)?
(1) Weichbraunkohle
(2) Steinkohlearten
Verstromung von Weichbraunkohle erfolgt meist gleich am Ort der Gewinnung.
Wahr/Falsch?
Wahr
Kohlearten und ihr Kohlenstoffgehalt, Wasserstoffgehalt, Sauerstoffgehalt, Heizwert…
–> siehe Folie 11!!!
…
Schema der Braunkohleverarbeitung
siehe Folie 12!!
…
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
Veredelung der Steinkohle
mechanische Veredelungsverfahren: ?? (2)
Kohleaufbereitung
Brikettierung
Veredelung der Steinkohle
Umwandlung der Kohle in Sekundärenergieträger durch: ?? (4)
Verkokung
Vergasung
Verflüssigung
Stromerzeugung
Veredelung der Steinkohle
Prozesse zur nicht-energetischen Kohlenveredlung: ?? (3)
Kohlenwertstoffgewinnung
Aktivkohlenherstellung
Werkstofffertigung
Die Ölaufbereitung erfolgt i.d.R. durch ??
Raffination
Raffination bezeichnet was?
die Herstellung verschiedener Mineralölprodukte aus Rohöl
Die Raffination wird unterteilt in? (2)
Auftrennungs- und Umwandlungsprozesse
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
Nenne Bestandteile einer Raffinerie: ?? (5)
Bestandteile:
- Speichertanks
- Elektrizitätsanschluss/-erzeugung
- Abfallbehandlungseinrichtung
- Mischanlagen
- Umwandlungsanlagen
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)
- Abtrennung des Erdölbegleitgases im Gasabscheider
- -> Verwirbelung des Gemisches bei leicht erhöhtem Druck (Kondensat) - Trennung Öl-Lagerstättenwasser-Gemisch im Ölabscheider
- -> das unter dem Öl schwimmende Wasser wird abgepumpt und in einem weiteren Arbeitsverfahren vom restlichen Öl getrennt - Verarbeitung von Erdöl zu Mineralöl-Fertigerzeugnissen in Raffinerien
(Folie 16)
Aufbereitung des Nassöls im 3-Phasen-Abscheider (siehe Schema Folie 16)
…
Rohöl ist ein komplexes Gemisch aus?
Kohlenwasserstoffen und anderen Bestandteilen
Rohöl
Gelöste Gase bis Feststoffe (C1 bis C90) mit Siedepunkten zwischen ?(1)?°C und ?(2)? °C
(1) 30
(2) 540
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%)
Auswahl der richtigen Rohölsorte für Raffinationsprozesse anhand welcher Kriterien? (5)
Kriterien:
- Qualität
- Verfügbarkeit
- Menge
- Preis
- Transportkosten
Die Zusammensetzung von Rohöl hängt von was ab?
der Quelle des Rohöls (das Endprodukt muss identisch sein)
Die Zusammensetzung von Rohöl hängt von der Quelle des Öls ab - Das Endprodukt muss identisch sein.
–> Folie 18 ansehen!
…
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)
Der API-Grad ist typischerweise ein guter Indikator für was?
den Preis
sprich: bei höherem API-Grad wird ein höherer Preis abgerufen
Fraktionierung von Rohöl
Die Fraktionierung entspricht was?
Einer Destillation des Rohöls
Was versteht man unter Fraktionierung?
Ein Verfahren zur Trennung von Stoffgemischen, deren Bestandteile unterschiedliche Siedetemperaturen habe.
Fraktionierung von Rohöl. Beschreibe den Prozess! (Schritte 1-5)
- Rohöl wird auf ca. 400°C erhitzt
- Dampf steigt in einem Destillationsturm auf
- Niedrig siedende Bestandteile des Erdöls steigen schneller und höher auf
- Dampf kondensiert je nach Bestandteilen auf unterschiedlichen Höhenstufen (Böden), bei unterschiedlichen Temperaturen
- Abführung dieser “Fraktionen” zur weiteren Verarbeitung
Die Trennung des Erdöls in einzelne Fraktionen wird als ?? bezeichnet.
fraktionierte Destillation
Nenne die Schritte zwischen dem Grundstoff:Rohöl und den fertigen Mineralprodukten. (3)
Trennen (Fraktionieren) --> Veredeln (Cracken, Umwandeln) --> Mischen (Blending) --> Mineralölprodukte
The Refining Prozess
–> siehe Folie 19!
…
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses? (4)
Umweltauswirkungen:
- Emissionen in die Luft
- Emissionen in Gewässer
- Raffinerieabfälle
- Eigenverbrauch
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses
Emissionen in die Luft, z.B.:
- Staub, SOx, NOx und Kohlenwasserstoffe
- Schwefeldioxid und Stickoxide(NOx) stammen aus den Feuerungsanlagen
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
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses
Nenne ein paar Raffinerieabfälle!
Schlämme
Aschen
Bitumen
Säuren
Laugen
…
Umweltauswirkungen des Raffinationsprozesses
Raffinerieabfälle werden entsorgt u.a. durch: ?? (2)
Ablagerung auf Deponien
thermische Behandlung
Erdgasaufbereitung
?(1)? unerwünschter Begleitstoffe und ?(2)? des Erdgases zur Einhaltung spezifischer Zusammensetzungen
(1) Entfernung
(2) Aufbereitung
Erdgasaufbereitung
Wesentliche Begleitstoff, die vor einer Nutzung i.d.R. entfernt werden müssen, sind? (3)
Staub
Wasser
Schwefelverbindungen
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
…
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)
Gasbestandteile
–> siehe Folie 22 Tabelle unten!!
…
Erdgas besteht verwiegend auf?
(brennbaren) gesättigten Kohlenwasserstoffen
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
Erdgas
Je nach Zusammensetzung unterscheidet man zwischen: ?? (2)
H-Gas (high calorific value)
L-Gas (low calorific value)
Weitere Bestandteile von Erdgas sind: Wasserstoff, Inertgase (Stickstoff, Edelgase wie Helium, Argon, sowie Kohlendioxid) und Schwefelwasserstoff.
…
Heizwerte (trockenes Gas im Normalzustand (0°C, 1,01325 bar)
–> siehe Folie 23!
…
Erdgas
9,8 - 11,5 kWh/m^3
35,2 - 41.4 MJ/m^3
Welches Gas liegt vor?
H-Gas
Erdgas
8,6 - 9,8 kWh/m^3
30,9 - 35,2 MJ/m^3
Welches Gas liegt vor?
L-Gas
Aufbereitungsverfahren Erdgas
Nenne die möglichen Schritte ausgehend vom ankommenden Roh-Erdgas vom Bohrloch!
- Wasser-/Kondensat-Entfernung
- Sauergas-Entfernung (in Claus-Anlage, Schwefel ausgeschieden)
- Trocknung
- Quecksilber-Entfernung
- Stickstoff-Entfernung
- NGL-Rückgewinnung (verkaufsfähiges Erdgas zur Pipeline kann ausgeschieden werden)
- Fraktionierung
- Entsäuerung (man erhält Ethan, Propan, etc.)
–> gesamte Ablauf mit Schema auf Folie 25!!!!
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
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
Beispielprozess der Grundstoffindustrie: Kunststofferzeugung aus Naphtha (Rohbenzin)
Nenne die 4 Schritte!
- Cracking (im Spaltofen)
- Quenching
- Waschtürme (stufenweise Abkühlung)
- Auftrennung
–> siehe genaues Schema mit Erklärung auf Folie 27!!
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
Beispielprozess der chemischen Industrie: Herstellung von Ammoniak
- Schema auf Folie 28
- Haber-Bosch-Verfahren auf Folie 29
…
Unterteilung der Nicht-energetischen Rohstoffe/Mineralische Rohstoffe in? (3)
Metallrohstoffe
Steine und Erden
Industriemineralien
Metallrohstoffe: Direkteinsatz oder Aufbereitung
Nenne Beispiele!
Eisen, Kupfer, Aluminium, Zink, Blei, Zinn, Gold, Silber, Wolfram, Platin, Nickel
Steine und Erden
Einsatz zur Produktherstellung nach ?(1)? oder ?(2)?
(1) mechanischer Aufbereitung
(2) thermischer Behandlung
Steine und Erden
Nenne Beispiele!
Kies, Quarzsand, Kalksteine, Gipssteine, Anhydrithsteine
Industriemineralien
Direkteinsatz (ohne Stoffumwandlung) in industrieller Produktion
Nenne Beispiele!
Seltene Erden, Kalisalz, Feldspat, Flussspat, Schwerspat, Graphit, Bentonit, Phosphat, Fluorit, Kaolin, Baryt
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
Aufbereitung mineralischer Rohstoffe zur Erzeugung körniger Absatzprodukte.
Was ist das exakte Ziel?
Ziel: Herstellung einer homogenen Material- bzw. Mineralzusammensetzung
Aufbereitung mineralischer Rohstoffe zur Erzeugung körniger Absatzprodukte.
Idealtypischer Verfahrensablauf: ?? (7)
- Vergleichmäßigen
- Grobzerkleinern
- Vorsortieren
- Aufschlusszerkleinern
- Sortieren
- Konfektionieren des Konzentrats
- Behandlung von Restströmen
Verfahrensteilschritte der Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen zur Erzeugung körniger Absatzprodukte
–> siehe Folien 33+34
…
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
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
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
Verfahrensteilschritte der Aufbereitung von mineralischen Rohstoffen zur Erzeugung körniger Absatzprodukte
Welcher Teilprozess liegt hier vor?:
- Sedimentation
- Filtration
- Trocknung
Entwässerung
Nach erfolgreicher Herstellung des homogenen Gutes erfolgt die weitere Umwandlung zum genutzten Gut
Homogene Rohstoffe werden in aufwändigen, energieintensiven Verfahren umgewandelt
Wahr/Falsch?
Wahr
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
…
Aluminiumherstellung in Deutschland erfordert ca. 2% des deutschen Strombedarfs
…
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
Etwa ?? der Stahlerzeugung in Deutschland erfolgt auf der Primärroute.
70%
Erzeugungsrouten zur Stahlherstellung
–> siehe auch Folie 38!
…
Die Primärroute ist auf den Einsatz von ?? angewiesen
Kohle
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
…
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
…
Durchschnittlicher Energie- und Rohstoffbedarf der Stahlindustrie 2019
–> siehe FOlie 41!!
…
Für die Produktion einer Tonne Stahl werden durchschnittlich ?? Tonnen Rohstoffe benötigt
2,2
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
Bunt- und Leichtmetallindustrie: Besonders die Aluminiumherstellung ist sehr energieintensiv
Wahr/Falsch?
WAHR
Bunt- und Leichtmetallindustrie (Aluminium, Kupfer, Zink, Blei,…):
ca. 111.000 Beschäftigte erwirtschaften in 655 Unternehmen einen Umsatz von 46,5 Mrd. €
…
Bunt- und Leichtmetallindustrie (Aluminium, Kupfer, Zink, Blei,…):
Die Recyclingroute liegt laut Verbandsangaben bei ca. ??%
50%
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
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
…
Aluminiumherstellung als Beispiel der Nichteisen-Metallindustrie
siehe Schemata Folien 44+45
…
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
Umweltauswirkungen der Aluminiumaufbereitung beziehen sich vor allem auf ??
indirekte Emissionen
Umweltauswirkungen der Aluminiumaufbereitung
Die Aufbereitung ist umwelttechnisch vergleichsweise sauber, allerdings erfordert sie was?
einen hohen Strombedarf
Industriemineralien müssen aufwändig ?? werden, um Vorkommen möglichst vollständig zu nutzen.
aufbereitet
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
Warum erfordern Seltene Erden eine besonders umfassende Aufbereitung?
wegen der geringen Konzentration
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
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
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
Steine und Erden werden primär in der ?? eingesetzt
Bauindustrie
Steine und Erden:
- Einsatz zur Produktherstellung nach ?(1)? oder ?(2)?
- Beispiele: ??
(1) mechanischer Aufbereitung
(2) thermischer Behandlung
Beispiele: Kies, Quarzsand, Kalk-, Gips- oder Anhydrithsteine
Die Aufbereitung von Steinen und Erden zielt auf die Bereitstellung eines ?? Gutes für weitere Umwandlungsprozesse ab.
homogenen
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)
Steine und Erden
Umweltauswirkungen der Aufbereitung sind sehr ?(1)?
gering
Steine und Erden
Abbau erfolgt i.d.R. Übertage; Transport zu Anwendungsorten aufgrund des vergleichsweise hohen Gewichts kompliziert
…
Zement als hydraulisches Bindemittel ist Grundstoff für die Herstellung von ?(1)? und ?(2)?
(1) Beton
(2) Mörtel
Mögliche Rohstoffe für die Zementherstellung? (3)
Kalkstein, Ton oder Kalkmergel
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
…
Zementherstellung
Durch Vermengen mit Sand entsteht: ?? (2)
Beton (große Körnergröße des Sandes)
Mörtel (kleine Körnergröße des Sandes)
Zementherstellung
Die CO2-neutrale Produktion stellt eine große Herausforderung dar.
Wahr/Falsch?
Wahr
Zementherstellung
–> Folie 51 ansehen!
…
Branchensteckbrief der Glasindustrie
ca. 53.690 Beschäftigte in über 388 Betrieben erwirtschafteten einen Umsatz von ca. 9,4 Mrd. €.
…
Glas wird überwiegend aus welchen Rohstoffen hergestellt? (3)
Sand, Soda und Kalk
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%)
…
Glaserzeugung mittels Floatverfahren
–> Folie 53!!
…
Wasseraufbereitung:
Wasseraufbereitung beschreibt die Erzeugung von Wasser von nutzungsgerechter Beschaffenheit aus Grund- und Oberflächenwasser.
Allgemein unterteilt man in welche Aufbereitungsarten?
Trinkwasseraufbereitung
Betriebswasseraufbereitung
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
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
Verfahren der Wasseraufbereitung
Die Wasseraufbereitung umfasst im wesentlichen zwei Gruppen der Behandlung: ?? (2)
- Entfernung von Stoffen aus dem Wasser (z.B. Reinigung, Sterilisation, Entsalzung)
- Ergänzung von Stoffen sowie Einstellen von Parametern des Wasser (z.B. Dosierung, Einstellung des pH-Werts, gelöster Ionen und der Leitfähigkeit)
Verfahren der Wasseraufbereitung
Je nach Rohwasserbeschaffenheit und Verwendungszweck kommen drei grundsätzliche Verfahrenswege bzw. ihre Kombinationen zum Einsatz: ?? (3)
- Mechanische Aufbereitung (Rechen, Sieben, usw.)
- Physikalische Aufbereitung (Belüftung, Flotation, usw.)
- Chemische Aufbereitung (Oxidation, Flockung, Desinfektion, usw.)
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)
Beispiel: Aufbereitung von Trinkwasser in Hamburg
–> siehe Folie 57
…
