Fragenkatalog NE-Metalle Kupfer Flashcards
Nennen Sie die 3 häufigsten Elemente der Erdkruste. Wie ist das Vorkommen von Kupfer und dessen Häufigkeiten in diesem Kontext einzuordnen?
- 46% Sauerstoff
- 27,7% Silizium
- 8,1% Aluminium
→ Kupfer mit einem Vorkommen von 0,006% ist vergleichsweise selten. Es muss in Lagerstädten mit erhöhter Konzentration Abgebaut werde.
Welche werkstofflichen Eigenschaften besitzt Kupfer? Welche ist für den Einsatz von Kupfer besonders relevant?
- Gute Leitfähigkeit für Elektrizität und Wärme (wichtigste).
- Gute Kaltumformbarkeit (Duktil, hohe Verschleißfestigkeit).
- Gute Korrosionsbeständigkeit.
→ Oxidschicht an der Oberfläche (Patina).
→ Chemisch beständig sowohl in neutralen als auch basischen Milieu.
Wodurch zeichnet sich das Verhältnis von Produktion und Verbrauch von Kupfer in Deutschland aus? Nennen Sie eine Größenordnung.
Die deutschen Kupferlagerstädten sind erschöpft somit gibt es keine Primärproduktion in Deutschland. Kupfer wird allerdings in Deutschland noch Raffiniert (700 kt). Der deutsche Kupferverbrauch liegt bei 670 kt pro Jahr (2018) und muss durch Importe und Recycling bedient werden.
Ab welchem Kupferanteil ist Erz aus Kupferlagerstätten abbauwürdig?
- 1% Untertage
- 0,3% Tagebau
Welche Mineraltypen gibt es?
Sulfidische Minerale:
→ Chalkopyrit (Kupferkies, CuFeS2)
→ Chalkosin (Kupferglanz, Cu2S)
→ seltener aus Bornit (Buntkupferkies, Cu5FeS4)
Oxydische Minerale:
→ Atacamit (CuCl2· Cu(OH)2)
→ Malachit (Cu2[(OH)2|CO3])
Nennen Sie kritische Begleitelemente, die in Kupfererz vorkommen und bei der Raffination Probleme bereiten. Warum sind diese Elemente als “kritisch” anzusehen?
- Schwefel: Im thermischen Prozess Niederschlag zu H2SO4.
- Arsen: Hochgradig giftig.
- Chlor: korrosiv, giftig.
Welche Chancen bzw. Probleme resultieren aus vergesellschafteten Elementen in Kupferlagerstätten?
Risiken sind die Erzeugung von teilweise giftigen Nebenprodukten. Eine Chance ist, dass weitere Edelmetalle wie Gold, Silber, Nickel in den Lagerstädten zu finden sind. Probleme entstehn durch den erhöten Sortieraufwand.
Nenne Sie die drei Hauptförderländer von Kupfer mit dem jeweiligen Anteil 2020. Wie sieht die Situation der Kupfergewinnung in Europa aus?
- 28% Chile
- 11% Peru
- 8,5% China
- 2% Europa (Polen)
Nennen Sie drei Beispiele für Hauptverbaucher von Kupfer sowie den jeweiligen Anteil. Wie ist das Verhältnis des Kupferverbrauchs zur Gewinnung?
- USA: autark
- Europa: Produktion 3% ; Konsum 15%
- China: Produktion 4% ; Konsum 48%
Welche Rolle nimmt Südamerika bei der weltweiten Kupfergewinnung und dem Verbrauch ein?
In Südamerika sind die größten Kupferlagerstädten weltweit zu finden (40%). Die Gewinnung liegt hier Weltweit an höchsten. Der Verbrauch hingegen ist sehr niedrig.
Welche drei Gruppen von Kupferwerkstoffen gibt es?
Reinkupfer
Elektrolytkupfer
Hoch legiertes Kupfer (→Messing und Bronze)
Nenne Sie Beispiele für Kupferlegierungen.
- Messing: Cu und Zi
- Bronze: Cu und Sn
Welche wertvollen Elemente können über den Kupferraffinationsprozess gewonnen werden? In welchen sogenannten “Senken” können diese gewonnen werden?
Anodenschlamm ist ein wertvolles Abfallprodukt bei der Metallherstellung. Er entsteht bei der elektrolytischen Raffination der Rohprodukte dieser Metalle (siehe auch Raffination).In ihm sind meist viele Edelmetalle, wie Gold und Platin enthalten. Anodenschlamm ist damit eine wichtige Vorstufe für die Gewinnung von Edelmetallen.
Nennen Sie die Hauptanwendungsfelder von Kupfer in Deutschland mit jeweiligen Beispielen.
- 57% Kabel und Elektro (Leitungen)
- 15% Bau (Dach und Leitungen)
- 9% Automobil (Kabelbäume und Batterie)
- 8% Maschinenbau
- 5% Handel
- 6% Sonstige
Welche Größe kann näherungsweise für den Bestand an Kupfer herangezogen werden und warum?
- Am Stromverbrauch weil der Großteil des Kupfers in der Elektroindustrie verbraucht wird.
Welche Auswirkungen hat der Klimawandel und die darauf resultierenden politischen Maßnahmen auf den zukünftigen Kupferverbrauch?
- Der zunehmende gebrauch von erneuerbaren Energieerzeugern (Solar, Windkraft) und alternativen Antrieben (Elektromotoren) führt zu einer Steigerung des Kupferverbrauchs.
Was bedeutet Urban Mining? Welche Herausforderungen besteht beim Urban Mining von Kupferkabeln?
- Rohstoffgewinnung aus anthropogene Lagerstätten
- Kupferkabel sind Verbundwerkstoffe, die getrennt werden müssen (Kupfer, Lack, Isolierung).
- Kleine Mengen sind weit verteilt.
Nenne Sie anthopogene Lagerstätten für Kupfer.
- Gebäude, Industrien, Infrastruktur, Produkte
Welche drei Senken gibt es im Kupferprozess für Nebenprodukte?
- Badschmelzofen (Eisen-Silikat-Sand; KRS Oxid),
- Mischzinnofen (Zinn-Blei Legierung),
- Kupferelektrolyse (Anodenschlamm)
Wo fällt Kupferschrott in Deutschland hauptsächlich an?
- 205 kt Minderwertiger Neuschrott.
- 58 kt Bau und Abbruchabfälle.
- 57 kt Abfälle aus Energetischer Verwertung.
Welchen Anteil nimmt das Kupferrecycling an der Kupferproduktion weltweit, in Europa und in Deutschland ein? Wovon ist der mengenmäßige Einsatz von Sekundärmaterial bei der Kupferproduktion begrenzt?
- Weltweit: 30%
- Europa: ca. 50%
- Deutschland: 44%
→ Der Anteil ist begrenzt durch die Schrottqualität und das Schrottaufkommen aber ansonst beliebig oft recyclierbar.
Warum ist der Anteil an Altkupfer aus Altautos sehr gering in Deutschland? Welche Problematik tritt durch den Schredderprozess auf?
Die Trennung von Kupfer aus Altautos ist sehr aufwendig und kaum wirtschaftlich. Altautos werden eher exportiert als verwertet. Nach dem Schreddern von Altautos ist eine Trennung nicht mehr möglich.
Wieso werden Kupferschrotte bei den Händlern von Schrotten je Anlieferung separiert gelagert?
Aufgrund der verschiedenen Reinheitsgrade und Sortenbezeichnungen.
Was sind die sogenannten “Usancen”? Wofür werden diese verwendet?
Sortenbezeichnungen zur Standardisierung von Sorten der NE-Metalle
