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RoRe 2 > Fragenkatalog NE-Metalle Aluminium > Flashcards

Fragenkatalog NE-Metalle Aluminium Flashcards

1
Q

Der Verbrauch von NE-Metallen in Industrieländern ist stabil. Welche Konsequenzen hat das für Recycling-Stoffströme und warum?

A
  • Konstante Zuströme an Altmetallen und konstante Abnahme.
  • Lange Nutzungsdauern trotzdem problematisch.
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2
Q

Legierungen: Welche “Stoffströme” dürfen nicht in Recycling-Aluminium eingetragen werden?

A
  • Eisen, Schwermetalle, Silizium (bei Knetlegierungen), Kupfer.
  • Diese ändern die chemische Zusammensetzung und stoffliche Eigenschaften.
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3
Q

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?

A
  • Höhere Dichte: Absinken in Schmelze.
  • Höhere Schmelztemperatur: höherer Energieaufwand.
  • Trenntechnologien: Dichtetrennung, Magnettrennung, Wirbelstromscheider.
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4
Q

In welcher Form können Fabrikationsschrotte anfallen? Nennen Sie in typisches Beispiel und benennen Sie Fremdstoffe, die enthalten sein können

A
  • Späne oder Stanzabfälle aus der Produktion z.B. beim Fräsen von Felgen wird 85% des Materials zu Abfall.
  • Eventuell verunreinigt mit Ölresten, Farben, Lacken.
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5
Q

Worauf basiert die Produktionskapazität für Sekundäraluminium?

A
  • Zugriff auf sekundären Rohstoff muss vorliegen.
  • Sortiertechnologie muss vorhanden sein.
  • speziellen Schmelztechnologie muss vorhanden sein.
  • sekundärer Rohstoff muss sortenrein sein (Knet-/Gusslegierung)
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6
Q

Erläutern Sie den Einfluss der Lebensdauer von Produkten auf das Recycling.

A
  • Je länger die Lebensdauer von Produkten ist um so verzögerter ist das Recycling. Schwer einzusetzen als Rohstoffquelle.
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7
Q

In welchen Mengenanteilen können Primäraluminiumnhütten sekundäres Aluminium aufnehmen? Begründen Sie

A
  • Primäraluminiumhütten können kein sekundäres Aluminium aufnehmen, da sie Aluminium über die Elektrolyse aus Bauxit herstellen.
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8
Q

Welche Voraussetzungen müssen für das Umschmelzen von Sekundäraluminium erfüllt sein?

A
  • Das Sekundäraluminium muss Störstoffrei und Sortenrein vorliegen.
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9
Q

Nennen Sie fünf typische Anwendungsgebiete von Aluminium. und Kupferprodukten und nennen Sie deren spezifischen Nutzungsdauer

A
  • Aluminium:
    • Hochspannungskabel bis zu 80 Jahre.
    • Motorbauteile ca. 20 Jahre.
    • Bleche im Automobilbau ca. 20 Jahre.
    • Aludose 1 Monat.
    • Alufolie 1 Woche.
  • Kupfer:
    • Kupferkabel 15 Jahre.
    • Kupferrohr 50 Jahre.
    • Münzen 10 Jahre.
    • Kleiner Elektromotor 7 Jahre.
    • Dachplatten 50 Jahre.
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10
Q

Warum ist der Recyclinganteil bei Aluminium so hoch?

A
  • Sehr wirtschaftlich, da für Produktion aus Sekundärmaterial weniger Energie benötigt wird.
  • Kein Qualitätsverlust bei sortenreinen Recycling.
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11
Q

Welcher Aspekt der Aluminiumproduktion ist maßgeblich für den hohen ökologischen Effekt des Aluminiumrecyclings? Nenne Sie eine Kennzahl (Größenordnung!), die Sie gegenüber Laien als Begründung verwenden würden.

A
  • Die Elektrolyse hat einen hohen Energieverbrauch der bis zu 20 mal größer ist als beim Aluminiumrecycling..
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12
Q

Welcher Prozessschritt bei der Aluminiumproduktion macht den größten Anteil am Energieverbrauch aus? Nenne Sie eine Größenordnung.

A
  • Die Elektrolyse macht 67% des Energieverbrauchs des Gesamtprozess aus.
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13
Q

Vergleichen Sie die CO2-Wirksamkeit von Aluminium- und Stahlrecycling im Vergleich zu den Primärprozessen. (Größenordnungen!)

A
  • Die CO2 Emissionen der Primärproduktion von Aluminium sind 10 mal höher als die der Sekundärproduktion. Bei Stahl sind sie nur doppelt so hoch. Somit ist das Recycling von Aluminium von hoher Wichtigkeit für das einsparen von C02.
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14
Q

Inwieweit hängen Aluminiumproduktion und Rohstoffgewinnung (Bauxit) zusammen und was sind die wesentlichen Standortkriterien?

A
  • Da Bauxit das Ausgangsprodukt für die Aluminiumproduktion ist hängt die Aluminiumproduktion stark mit der Rohstoffgewinnung zusammen. Aluminium wird nahe an den Weiterverarbeiteten Gewerbe produziert, der wichtigste Standortfaktor ist somit der Absatzmarkt und die Energieversorgung.
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15
Q

Welche Hauptlegierungsarten werden beim Aluminium voneinander unterschieden? Nennen Sie Unterschiede im Herstellungsverfahren, typische Produktionseigenschaften und geben Sie ein Beispiel für ein Produkt.

A
  • Knetlegierungen:
    • Kaltformbar
    • Vergleichsweise Elastisch
    • Niedrig legiert (<1%)
    • Verwendung für Bleche, Alufolie
    • Remelter (Reinschrotte)
  • Gusslegierung:
    • Fest
    • Spröde
    • Hoch legiert (max. 20%)
    • Motorblöcke
    • Refiner (auch verunreinigte Schrotte)
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16
Q

Welche Gründe gibt es für den sehr unterschiedlichen Anteil von Sekundäraluminium bei der Produktion in den unterschiedlichen Produktionsländern?

A
  • Zugriff auf sekundären Rohstoff muss vorliegen
  • Sortiertechnologie muss vorhanden sein
  • speziellen Schmelztechnologie muss vorhanden sein
  • Vorteile: Deutlich weniger Energieeinsatz, Verhältnis fast 1:20 und deutlich weniger CO2
    Emissionen (teure Energie führt zu mehr Einsatz von sekundär Material).
17
Q

Der Schrotthändler hat ein Gemisch bestehend aus 90% Stahlschrott und 10% Aluminiumschrott. Er hat eine technische Möglichkeit zur Trennung dieses Gemisches. Die Aufbereitung kostet 20€/t.
a) Ist eine Aufbereitung für den Verkauf zwingen notwenig? Begründen Sie
b) Welche Empfehlung würden Sie ihm hinsichtlich der Aufbereitung geben (Trennung ja oder nein?) Begründen Sie anhand einer Beispielrechnung.

A

a)
- Nein allerdings wirtschaftlich sinnvoll.

b)
- Verkaufspreis Stahlschrott: max. 150€/t
- Verkaufspreis Al-Schrott: 800€/t
- 0,9 t x 150€/t + 0,1 t x 800€/t-20€=195€

18
Q

In welcher Mengenrelation wird der Sekundäraluminiumproduktion das Nebenprodukt Salzschlacke erzeugt? Welche verfahrenstechnische Funktion erfüllt dieses Nebenprodukt?

A
  • Bis zu 500 kg/t Al. Die Salzschlacke schwimmt oben auf der Schmelze auf und verhindert eine Oxidation des Aluminiums und nimmt Störstoffe auf.
19
Q

Im Hinblick auf die Anwendungsgebiete unterscheiden sich Kupfer und Aluminium.
a) Nennen Sie jeweils zwei typische Anwendungsgebiete für Kupfer und Aluminium.
b) Was macht den Hauptunterschied hinsichtlich der Nutzungsdauer aus?

A

a)
- Kupfer: Kabel, Elektromotoren.
- Aluminium: Hochspannungsleitungen, Karosseriebau.

b)
- Alluminium hat hohe Nutzungsdauern im Bauwesen und Maschienenbau aber kurze bei Verpackungen. Kupfer hat lange Nutzungsdauern.

20
Q

Worin unterscheiden sich die Aluminiumlegierungen, die für eine Haushaltsfolie und für ein Motorbauteil verwendet werden (Werkstoff und Eigenschaften)? Welches ist der maßgebliche Legierungsbestandteil?

A
  • Haushaltsfolie: Knetlegierungen, Verformbar.
  • Motorbauteile: Gusslegierungen, Spröde.
    → Maßgeblicher Unterschied ist der Siliziumanteil der Legierung (Knetlegierung >1%; Gusslegierung max. 20%).
21
Q

Wodurch entstehen die besonderen Anforderungen an die Aufbereitung von Alt-Schrotten?

A
  • Durch die Verschiedenen Legierungen die unterschieden werden müssen. Bei gemeinsamen recycling werden die Knetlegierungen downgecyclet.
22
Q

In welchem Mengenverhältnis fallen Neuschrotte und Altschrotte in Deutschland an (Datengrundlage der Vorlesungsunterlagen)?

A
  • 802 kt Neuschrotte (2018)
  • 370 kt Altschrotte (2018)
  • Neuschrottanteil in Deutschland ist ca. 68%
23
Q

Definieren Sie die Begriffe “Neuschrott” und “Altschrott”. Wie können Neuschrotte weiter unterteilt werden?

A
  • Neuschrotte sind Schrotte aus Produktionsabfällen, liegen Sortenrein vor und können so unterteilt werden.
  • Altschrotte sind Schrotte aus der Sammlung von Abfällen.
24
Q

Zur Unterscheidung von Knet- und Gusslegierungen kann auf die Laserinduzierte Breakdown-Spektroskopie (LIBS) zurückgegriffen werden. Erläutern Sie, warum bei der Analyse ein Laserschuss nicht ausreicht.

A
  • Es wird ein Laser zur dreidimensionalen Positionsbestimmung der Aluminiumstücke und ein weiterer Laser zum Reinigen des Werkstücks und einer zur chemischen Analyse gebraucht.
25
Q

Worin unterschieden sich die Prozessschritte “Pyrolyse” und “Verbrennung (Blankglühen)” im Umschmelzprozess von Verbundwerkstoffen?

A
  • Pyrolyse: Schwelen der Verbundwerkstoffe unter Abschluss von Sauerstoff. Es entsteht Pyrolysegas, das verbrannt wird.
  • Blankglühen: Zum Abscheiden von Oberflächenoxiden unter Sauerstoffausschluss

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