Fragenkatalog- NE-Metalle Flashcards
(37 cards)
Aluminium als wichtigster Vertreter von NE-Metallen weist eine kontinuierliche Verbrauchssteigerung auf. Zeichnen Sie eine Verbrauchskurve von 1960 - 2010 (qualitativ) und ergänzen Sie den Anfall von Schrotten (unterteilt in Alt- und Neuschrotte) im gleichen Zeitraum. Erläutern Sie den Verlauf der Kurven.
- weltweite Verbrauch von Aluminium ist zwischen 1950 und 2010 in Deutschland von 400 t/a auf 2400 t/a angestiegen
- Recyclinganteil (Sekundärproduktion) ist ebenfalls bis ca. 1992 von 100 t/a auf 500 t/a angestiegen, hat dann einen leichten Rückgang zu verzeichnen (ca. 350 t/a), steigt jedoch in den folgenden Jahren wieder an (Hauptgrund: Automobilindustrie)
Der Verbrauch von NE-Metallen in Industrieländern ist stabil. Welche Konsequenz hat das
für Recycling-Stoffströme und warum?
- Die Produktion von Sekundäraluminium bleibt dadurch stabil
o da Sekundärproduktion eng mit der Primärproduktion verknüpft und abhängig von dieser ist
o kurzlebigen Produkten besitzen hohe Abfallrate
Legierungen: Welche „Störstoffe“ dürfen nicht in Recycling-Aluminium eingetragen werden? Begründen Sie.
- Eisenhaltige Fremdstoffe dürfen nicht eingetragen werden
o mit steigenden Störstoffen werden Festigkeit und Härte gesteigert und die elektrische Leitfähigkeit sinkt
o da der Schmelzpunkt viel höher liegt und es somit zu Einschlüssen kommt
. Begründen Sie, warum Gussaluminiumschrotte einen maximalen Fe-Anteil von 2 % haben
dürfen. Welche Anforderungen stellt dieser Wert an die Aufbereitung und wie werden diese
technisch umgesetzt?
- mit steigenden Störstoffen werden Festigkeit und Härte gesteigert und die elektrische Leitfähigkeit sinkt
- Anforderungen an die Aufbereitung: Sortenreine Trennung
In welcher Form können Fabrikationsschrotte/Neuschrotte anfallen? Nennen Sie ein typisches Beispiel und benennen Sie Fremdstoffe, die enthalten sein können.
- Aluminiumabfälle, die bei der Verarbeitung und Herstellung von Aluminiumlegierungen & -anwendungen anfallen (zB. Stanzreste, Fräßspäne)
- Mögliche Fremdstoffe: Lacke, Schmiermittel
Worauf basiert die Produktionskapazität für Sekundäraluminium?
- Nachfrage, Lagerkapazität, Verfügbarkeit
- Die Produktkapazität für Sekundäraluminium basiert auf spezieller Schmelztechnologie
- Dabei kann man zwischen reinen Umschmelzverfahren (Drehtrommelofen, Induktionsofen, Herdofen) und kombinierten Verfahren (Zweikammerverfahren, Pyrolyse, Blankglühen, Schmelzen) unterscheiden
Erläutern Sie den Einfluss der Lebensdauer von Produkten auf das Recycling.
- hohe Lebensdauer –> längere Zeitspanne bis Material wieder dem Stoffkreislauf zugeführt wird (zB. alte Handys)
o Material ist in der Zeit nicht anderweitig nutzbar
o Bsp. Handy: wird oft zuhause gelagert (urban mining), dabei werden Rohstoffe aus dem Kreislauf ausgekoppelt - je kürzer die Lebensdauer, desto schneller wird das Produkt dem Stoffkreislauf wieder zugeführt und meist liegt eine geringere Verunreinigung vor
In welchen Mengenanteilen können Primäraluminiumhütten sekundäres Aluminium aufnehmen? Begründen Sie.
- In Primäraluminiumhütten wird kein Sekundäraluminium aufgenommen, es wird separat gelagert
Welche Voraussetzungen müssen für das Umschmelzen (Remelter) von Sekundäraluminium erfüllt sein?
- Salzarme Schmelzen
- Aluminiumanteil: > 65 %
. Nennen Sie fünf typische Anwendungsgebiete von Aluminium- und Kupferprodukten und
nennen Sie deren spezifische Nutzungsdauer.
- Kupfer: o Kabel-/Elektro (57%) – Jahrzehnte o Bauwesen (15%) – bis 100 Jahre o Automobil (9%) – Jahrzehnte o Handel (5%) - Aluminium o Getränkedosen – wenige Wochen o Automobilindustrie – Jahrzehnte o Flugzeugbau – Jahrzehnte o Dachrinnen – Jahrzehnte o Stromleitungen – Jahrzehnte
. Welcher Aspekt der Aluminiumproduktion ist maßgeblich für den hohen ökologischen Effekt des Aluminiumrecyclings? Nennen Sie eine Kennzahl (Größenordnung!), die Sie gegenüber Laien als Begründung verwenden würden.
- Recyceltes Aluminium spart ~ 20-mal so viel Energie bei der Produktion
o Primärproduktion: 50.000 Mj/Mg
o Recyceltes Aluminium: 2.000 Mj/Mg
Vergleichen Sie die CO2-Wirksamkeit von Aluminium- und Stahlrecycling im Vergleich zu den Primärprozessen. (Größenordnungen!)
- CO2 Ausstoß bei Primärproduktion ~ 11-mal größer
Inwieweit hängen Aluminiumproduktion und Rohstoffgewinnung (Bauxit) zusammen und was sind die wesentlichen Standortkriterien?
- aus 95 % des abgebauten Bauxits wird Aluminium gewonnen
- Standortkriterien:
o kurze Transportwege
o günstige Energiepreise
o Vorhandensein/ Reserve von Rohstoffen
Welche beiden Hauptlegierungsarten werden beim Aluminium voneinander unterschieden. Nennen Sie Unterschiede im Herstellungsverfahren, typische Produkteigenschaften und geben Sie je ein Beispiel für ein Produkt.
- Knet- und Gusslegierung
- Knetlegierung:
o Niedrig legiert, kein Nickel, Verwendung als Walzbarren, weich und elastisch (Platten und Bandproduktion) - Gusslegierung:
o hoch legiert, Pressbarren, hart und spröde (Motoren- und Getriebehäuser)
Welche Gründe gibt es für den sehr unterschiedlichen Anteil von Sekundäraluminium bei der Produktion in den unterschiedlichen Produktionsländern?
- Frage der Wirtschaftlichkeit:
o Technologie, Knowhow, Angebot, Nachfrage, bestimmte Reinheiten, CO2 Handel - Länder mit geringen Bauxit Vorkommen wollen mehr Aluminium recyceln und verfügen meist über bessere Technologien als Länder mit hohem Bauxit Vorkommen
. In welcher Mengenrelation wird in der Sekundäraluminiumproduktion das Nebenprodukt Salzschlacke erzeugt? Welche verfahrenstechnische Funktion erfüllt dieses Nebenprodukt?
- 500 kg/t Aluminium
- Aluminium-Salzschlacke schwimmt auf der Metallschmelze
o verhindert Oxidation und nimmt zusätzlich Verunreinigungen der Schrotte auf - erstarrt nach dem Abgießen und enthaltene Al-Anteil wird wiederverwendet
Im Hinblick auf die Anwendungsgebiete unterscheiden sich Kupfer und Aluminium. Was macht den Hauptunterschied hinsichtlich der Nutzungsdauer aus?
- Hauptverwendung Kupfer: o Kabel, Elektroindustrie (längere Nutzungsdauer als Aluminiumprodukte) - Hauptverwendung Aluminium: o Automobilbau - Beide sind nahezu „unsterblich“
Worin unterscheiden sich die Aluminiumlegierungen, die für eine Haushaltsfolie und für ein Motorbauteil verwendet werden? Welches ist der maßgebliche Legierungsbestandteil?
- Haushaltsfolie:
o Knetlegierung –> mind. 99 % aus Aluminium - Motorbauteile:
o Gusslegierungen
o Si als maßgeblicher Legierungsbestandteil
Wodurch entstehen die besonderen Anforderungen an die Aufbereitung von Altschrotten?
- Reinheitsanforderungen –> geringe Anteile an Störstoffen
o oft große Verunreinigung von Altschrotten (Oberflächen und Legierungen), Legierungen teil unbekannt, verschiedene Materialien
o verschiedene Aufbereitungsmethoden notwendig
. In welchem Mengenverhältnis fallen Neuschrotte und Altschrotte nach der Berechnung des Aluminiumverbands der Schweiz an (Datengrundlage der Vorlesungsunterlagen)?
- Neuschrott: 15 Mio. t
- Altschrott: 5 Mio. t
- Verhältnis 3:1
Definieren Sie die Begriffe „Neuschrott“ und „Altschrott“.
- Altschrott:
o wird erst nach der Nutzungsphase recycelt
o gebrauchte Endprodukte und Bauteile - Neuschrott:
o Abfälle, welche bei der Verarbeitung und Herstellung von Al-Legierungen und –Anwendungen anfallen
o werden direkt wieder recycelt
Zur Unterscheidung von Knet- und Gusslegierungen kann auf die laserinduzierte Breakdown- Spektroskopie zurückgegriffen werden. Erläutern Sie, warum bei der Analyse ein Laserschuss nicht ausreicht.
- Schuss: Oberflächenreinigung
- 2. Schuss: Bestimmung des Elements (Analyse)
Worin unterscheiden sich die Prozessschritte „Pyrolyse“ und „Verbrennung (Blankglühen)“ im Umschmelzprozess von Verbundwerkstoffen?
- Pyrolyse:
o Thermische Behandlung zum Entfernen von Beschichtung bzw. Zersetzung organische Stoffe unter Luftabschluss - Verbrennung:
o Reduktion des Metalls bzw. seiner Oberfläche unter Luftabschluss
Durch welchen Metallgehalt wird die Aufbereitung von NE-Metall-Konzentraten wirtschaftlich? Begründen Sie.
- Durch Schwermetallgehalt, da dieser besonders wertvoll sein kann
- Schon geringe Konzentrationen von Cu und Messing haben eine große ökonomische Relevanz (Messing: Kupferlegierung mit bis zu 40 % Zink)
- Außerdem soll der Eisenanteil unter 50 % gehalten werden
