Verhüttung und Raffination von Primärkupfer; umfaßt die Verarbeitung vom Erzkonzentrat zum Reinmetall nach der Elektrolyse. Im ersten Schritt werden die Konzentrate im Schwebeschmelzverfahren (Outokumpu-Verfahren) pyrometallurgisch behandelt. Dem Schmelzen ist eine Schwefelsäureanlage und ein Schlackearmschmelzen angeschlossen. Anschließend erfolgt die Konverterarbeit und das Raffinieren des Rohmetalls (Blisterkupfer). Nach nochmaligem Aufschmelzen in Anoden- bzw. Anodenschachtöfen erfolgt die Raffinationselektrolyse zum Reinmetall (RWTH-IME 1995). Zur Raffination wird nicht nur verhüttetes Rohmaterial eingesetzt, sondern auch Schrotte, die jedoch nicht weiter spezifiziert worden sind. Die bilanzierte Prozeßkette sowie die daraus generierten Daten gelten für Deutschland im Bilanzzeitraum von 1992-1994. Daraus ergeben sich im internationalen Vergleich ein sehr geringer Energiebedarf (hauptsächlich verursacht durch den Einsatz von Schrott beim Raffinieren und dem damit vermiedenen Aufwendungen bei der Verhüttung), geringere Emissionswerte durch die hohen bundesdeutschen Emissionsstandards und geringere Reststoffmengen. Wenn die Verfahrenskette auch typisch für eine Hütte im Ausland ist (#1), so muß doch mit erheblichen Unterschieden gerechnet werden, die aber in der vorliegenden Studie nicht berücksichtigt werden können. Ergänzend zu der hier vorliegenden Bilanz sei auf die Arbeiten der Bundesanstalten für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) verwiesen („Stoffmengenflüsse und Energiebedarf bei der Gewinnung ausgewählter mineralischer Rohstoffe, Maßnahmeempfehlungen für eine umweltschonende nachhaltige Entwicklung“) in deren Rahmen auch die weltweite Kupfererzeugung bilanziert wird. Weiterhin wird auf die Arbeiten der ETH-Zürich verwiesen, die eine Abschätzung mit geringerem lokalen Bezug vorgenommen haben (ETH 1995). Ein direkter Vergleich der Arbeit der RWTH Aachen, die dieser Bilanzierung zugrundeliegt mit anderen Arbeiten ist im Rahmen von GEMIS nicht durchführbar. Die RWTH Aachen behält sich einen Vergleich zu einem späteren Zeitpunkt vor (Bruch 1995). In Deutschland wird lediglich eine Kupferhütte betrieben. Allokation: Als Kuppelprodukte dieser Prozeß-Einheit entstehen Schwefelsäure, Anodenschlämme und Nickelsulfat. Für die Schwefelsäure wird dem Prozeß eine massenbezogene Gutschrift über die Primärherstellung der Schwefelsäure gewährt. Für die Anodenschlämme, die andere NE-Metalle und auch Edelmetalle enthalten wird im Rahmen dieser Studie keine Gutschrift vergeben, da über die Zusammensetzung des Anodenschlamms keine Informationen vorliegen. Auch für Nickelsulfat wird weitergehender Informationen keine Allokation vorgenommen. Daher werden sowohl die Anodenschlämme als auch das Nickelsulfat als Reststoffe mitgeführt. Die Schlacke wird im Rahmen von GEMIS nicht als Kuppelprodukt sondern als Reststoff bilanziert. Eine Allokation wird daher nicht vorgenommen. Für die Schrotte, deren Herkunft und Zusammensetzung anhand der vorliegenden Daten nicht zu beurteilen ist, werden zur Bereitstellung für den Prozeß die Transportaufwendungen bilanziert. Eine weitergehende Aufbereitung wird ihnen nicht angelastet. Genese der Daten: Massenbilanz: Als Input für die beschriebene Prozeßeinheit werden 1870 kg wasserfreies Konzentrat und 570 kg Schrotte (ab Raffination) eingesetzt (#1). In Anlehnung an #2 wird für das Konzentrat ein Überseetransport per Schiff von 7600 km angenommen. Für die Schrotte wird eine durchschnittliche Transportlänge von 300 km per LKW innerhalb Deutschlands angesetzt. Als Kuppelprodukt werden 1,88 t Schwefelsäure pro t Reinmetall bilanziert (#1). Die weiteren von #1 als Kuppelprodukte bilanzierte Stoffe, wie 10 kg/t Anodenschlämme, 10kg/t Nickelsulfat und 1120 kg/t Reinmetall Schlacke werden in GEMIS als Reststoffe bilanziert. Energiebedarf: Disaggregierte Daten für die einzelnen Prozeßschritte innerhalb der Prozeßeinheit liegen nicht vor. Der Energiebedarf ist über die gesamte Prozeßeinheit aggregiert. Er setzt sich zusammen aus dem Brennstoffbedarf und dem elektrischen Energiebedarf. Als Brennstoff in der Prozeßeinheit wird Erdgas angenommen (#2). Summarisch müssen 6,3 GJ/t Erdgas bereitgestellt werden (#1). Diese werden direkt in den Prozessen und nicht in Kesseln in Prozeßwärme umgesetzt. Neben dem Brennstoffbedarf besteht ein Strombedarf von 4,4 GJ/t. Der Strombedarf wird über das elektrische Netz (Grundlast) bereitgestellt . Prozessbedingte Luftemissionen: Für die Darstellung der prozessbedingten Luftemissionen ist wichtig, daß die Brennstoffe unter prozeßspezifischen Bedingungen direkt in den Prozess eingesetzt werden. Daher können die Emissionen in GEMIS nicht über eine Verbrennungsrechnung bestimmt werden. Die Daten werden von #1 und #2 übernommen, die über Messungen in den Betrieben ermittelt wurden. Die einzelnen Werte sind in der folgenden Tabelle dargestellt: Tab.: Emission von Luftschadstoffen bei der Verhüttung und der Raffination von Primärkupfer durch den Einsatz von Brennstoffen (#1). Schadstoff Menge in kg/t Reinmetall NOx 0,34 SO2 4,06 Staub 0,043 CO2 460 CO 0,09 HC 0,01 Wasserinanspruchnahme: Zur Wasserinanspruchnahme dieses Prozesses liegen keine Informationen vor. Eine fehlende Angabe ist hier allerdings nicht als nicht existierende Wasserinanspruchnahme zu werten. Abwasserinhaltsstoffe: Wie zur Wasserinanspruchnahme liegen auch zur Abwasserbilanz nur unzureichende Werte vor. Es wird eine Abwassermenge von 1 m³/t Produkt bilanziert (#1). Angaben zu den Abwasserinhaltstoffen wurden wegen der als gering abgeschätzten Relevanz nicht erhoben (#2). Reststoffe: Zusätzlich zu den bereits im Rahmen der Massenbilanz erwähnten Reststoffen werden weiterhin 2 kg/t Reinmetall Arsenfällprodukt und maximal 1kg/t Säureschlamm bilanziert (#1). Damit wird insgesamt eine Reststoffmenge von 1143 kg/t Reinmetall bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Metalle - NE gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2050 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 53,5% Produkt: Metalle - NE Verwendete Allokation: Allokation durch Gutschriften
Herstellung von Aluminium in Entwicklungsländern, Daten in #1 basieren auf Schätzungen für OECD-Länder nach #2. Auslastung: 6000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 10000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 10000t/h Nutzungsgrad: 100% Produkt: Metalle - NE
Systemraum: Rohstoffentnahme bis primäres Rhodium Geographischer Bezug: Südafrika Zeitlicher Bezug: 2000 - 2004 Weitere Informationen: Produktionsmix nach Marktanteilen; Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Kupfer vergesellschaftet Die Bereitstellung von Investionsgütern wird in dem Datensatz nicht berücksichtigt. Allgemeine Informationen zur Förderung und Herstellung: Art der Förderung: Untertagebau Roherz-Förderung: Rep. Südafrika 83,2% Russland 11,9% Kanada 4,7% Simbabwe 1,5% Rohmetall-Herstellung: keine Angaben verfügbar Abraum: k.A.t/t Fördermenge: 23,5t/a Reserven: 71000t Statische Reichweite: 154a
Systemraum: Entnahme aus der Lagerstätte bis Zink in regionalen Lagern Geographischer Bezug: Europa Zeitlicher Bezug: 2000 - 2004 Weitere Informationen: Mix aus 80% hydrometallurgischer und 20% pyrometallurgischer Produktion Die Bereitstellung von Investionsgütern wird in dem Datensatz nicht berücksichtigt. Allgemeine Informationen zur Förderung und Herstellung: Art der Förderung: Untertagebau Roherz-Förderung: China 26% Australien 13,8% Peru 12% USA 7,3% Kanada 7,1% Mexiko 4,8% Kasachstan 4% im Jahr 2006 Rohmetall-Herstellung: China 29,2% Kanada 7,6% N-Korea 6,2% Japan 5,7% im Jahr 2006 Abraum: k.A.t/t Fördermenge: 10000000t/a Reserven: 180000000t Statische Reichweite: 18a
Zink aus Zinkerzverhüttung (Primärzink); Angaben aus #1 basieren auf Mengen und Energiedaten aus (Boustead 1979) für die Primärzinkerzeugung. Es werden folgende Angaben gemacht Mengeninput Einheit Primärzink berücksichtigt: Strom GJ/t 14,5 Diesel in Baumaschinen GJ/t 1,2 Industriekohlenfeuerung GJ/t 20 Erdgas in Feuerung GJ/t 2,37 Sprengstoff kg/t 7 Nicht berücksichtigt: Stahl unlegiert kg/t 21 Transport Emissionen: As kg/t 0,1 Cd kg/t 0,05 Hg kg/t 0,008 Zn kg/t 10 Wichtige Angaben fehlen, z.B. die So2-Emissionen wie die Schwefelsäureproduktion. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Metalle - NE gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 100% Produkt: Metalle - NE
Zink aus Zinkerzverhüttung (Primärzink); Angaben aus #1 basieren auf Mengen und Energiedaten aus (Boustead 1979) für die Primärzinkerzeugung. Es werden folgende Angaben gemacht Mengeninput Einheit Primärzink berücksichtigt: Strom GJ/t 14,5 Diesel in Baumaschinen GJ/t 1,2 Industriekohlenfeuerung GJ/t 20 Erdgas in Feuerung GJ/t 2,37 Sprengstoff kg/t 7 Nicht berücksichtigt: Stahl unlegiert kg/t 21 Transport Emissionen: As kg/t 0,1 Cd kg/t 0,05 Hg kg/t 0,008 Zn kg/t 10 Wichtige Angaben fehlen, z.B. die So2-Emissionen wie die Schwefelsäureproduktion. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Metalle - NE gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 100% Produkt: Metalle - NE
Zink aus Zinkerzverhüttung (Primärzink); Angaben aus #1 basieren auf Mengen und Energiedaten aus (Boustead 1979) für die Primärzinkerzeugung. Es werden folgende Angaben gemacht Mengeninput Einheit Primärzink berücksichtigt: Strom GJ/t 14,5 Diesel in Baumaschinen GJ/t 1,2 Industriekohlenfeuerung GJ/t 20 Erdgas in Feuerung GJ/t 2,37 Sprengstoff kg/t 7 Nicht berücksichtigt: Stahl unlegiert kg/t 21 Transport Emissionen: As kg/t 0,1 Cd kg/t 0,05 Hg kg/t 0,008 Zn kg/t 10 Wichtige Angaben fehlen, z.B. die So2-Emissionen wie die Schwefelsäureproduktion. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Metalle - NE gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 100% Produkt: Metalle - NE
Tonerdeherstellung in Russland: Die Aufarbeitung des aluminiumhaltigen Bauxiterzes erfolgt nach dem Bayer-Verfahren durch Zermahlen und Aufschluß in 50 % Natronlauge. Die Mischung wird in Druckbehältern bei Temperaturen bis zu 270 °C mehrere Stunden verrührt. Die unlöslichen Bestandteile des Bauxits fallen als sogenannter Rotschlamm an. Die entstehende Natriumaluminatlauge wird verdünnt und abgekühlt. Das sich in Rührbehältern abscheidende Aluminiumhydroxid (Al(OH)3 wird auf Vakuumfiltern abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Anschließend erfolgt die Kalzination (= Wasserentzug) in Drehrohr- oder Wirbelschichtöfen bei 1.000 bis 1.300 °C zu reiner Tonerde (Al2O3). Allokationen: keine Genese der Daten: Die Daten für den Einsatz von Brennstoffen für thermische Energie werden geschätzt, da in #1 keine spezifischen Werte für Russland genannt werden. Für GEMIS werden 11000 MJ/t Tonerde Gesamtbrennstoff (Wert liegt zwischen Bedarf in Australien (10920 MJ) und Lateinamerika (11850 MJ)) für RU angesetzt, die wie folgt aufgeteilt werden: Steinkohle 7330 MJ/t Tonerde Dieselöl 10 MJ/t Tonerde Erdgas 3660 MJ/t Tonerde Alle anderen Prozessdaten (pro Tonne Tonerde) wie elektr. Strom (839 MJ), Einsatz von Bauxit (2520 kg), Einsatz von 50 % Natronlauge (226 kg) Einsatz von Branntkalk (46 kg) sowie die Daten zu Prozesswasser (5000 kg), BSB5 (0,4 kg) und CSB (10 kg) werden von #2 entnommen. Als Rückstand fällt nach #1 Rotschlamm mit durchschnittlich 600 kg TS/t Tonerde an. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2020 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 39,7% Produkt: Rohstoffe
GUS - Tonerdeherstellung: Die Aufarbeitung des aluminiumhaltigen Bauxiterzes (vgl. Bauxit-Mixer für Tonerdeherstellung GUS) erfolgt nach dem Bayer-Verfahren durch Zermahlen und Aufschluß in 50 % Natronlauge. Die Mischung wird in Druckbehältern bei Temperaturen bis zu 270 oC mehrere Stunden verrührt. Die unlöslichen Bestandteile des Bauxits fallen als sogenannter Rotschlamm an. Die entstehende Natriumaluminatlauge wird verdünnt und abgekühlt. Das sich in Rührbehältern abscheidende Aluminiumhydroxid (Al(OH)3 wird auf Vakuumfiltern abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Anschließend erfolgt die Kalzination (= Wasserentzug) in Drehrohr- oder Wirbelschichtöfen bei 1.000 bis 1.300 oC zu reiner Tonerde (Al2O3) (WIKUE 1995b). Allokationen: keine Genese der Daten: Die Daten für den Einsatz von Brennstoffen für thermische Energie werden generiert, da in der Datenquelle (Metall 1995) keine spezifischen Werte für die GUS genannt werden. Für GEMIS werden 11000 MJ/t Tonerde Gesamtbrennstoff (Achtung. dieser Wert liegt zwischen dem Bedarf in Australien (10920 MJ) und Lateinamerika (11850 MJ)) als GUS-Daten angesetzt, die wie folgt aufgeteilt werden: Steinkohle 7330 MJ/t Tonerde Dieselöl 10 MJ/t Tonerde Erdgas 3660 MJ/t Tonerde Alle anderen Prozessdaten (pro Tonne Tonerde) wie elektr. Strom (839 MJ), Einsatz von Bauxit (2520 kg), Einsatz von 50 % Natronlauge (226 kg) Einsatz von Branntkalk (46 kg) sowie die Daten zu Prozeßwasser (5000 kg), BSB5 (0,4 kg) und CSB (10 kg) werden von #2 entnommen. Als Rückstand fällt nach #1 Rotschlamm mit durchschnittlich 600 kg TS/t Tonerde an. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 39,7% Produkt: Rohstoffe
Karibik - Tonerdeherstellung: Die Aufarbeitung des aluminiumhaltigen Bauxiterzes (100 % aus Karibik) erfolgt nach dem Bayer-Verfahren durch Zermahlen und Aufschluß in 50 % Natronlauge. Die Mischung wird in Druckbehältern bei Temperaturen bis zu 270 oC mehrere Stunden verrührt. Die unlöslichen Bestandteile des Bauxits fallen als sogenannter Rotschlamm an. Die entstehende Natriumaluminatlauge wird verdünnt und abgekühlt. Das sich in Rührbehältern abscheidende Aluminiumhydroxid (Al(OH)3 wird auf Vakuumfiltern abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Anschließend erfolgt die Kalzination (= Wasserentzug) in Drehrohr- oder Wirbelschichtöfen bei 1.000 bis 1.300 oC zu reiner Tonerde (Al2O3) (WIKUE 1995b). Allokationen: keine Genese der Daten: Die Daten für den Einsatz von Brennstoffen für thermische Energie wurden der Quelle (Metall 1995) entnommen. Die dort aufgeführten Daten (Bezug 1994) beziehen sich auf die Tonerdeproduktion von Brasilien, Guyana, Jamaika, Surinam und Venezuela zusammen und wurden vom International Primary Aluminium Institute ausschließlich auf Basis von Primärangaben (d.h keine Schätzungen) erhoben. Diese Daten werden für die Tonerdeproduktion von Surinam, Jamaika und Guyana für GEMIS als „Karibik" Daten (siehe auch Tropen - Tonerdeherstellung ) übernommen: Steinkohle 440 MJ/t Tonerde Schweröl 9310 MJ/t Tonerde Dieselöl 120 MJ/t Tonerde Erdgas 1980 MJ/t Tonerde Alle anderen Prozessdaten (pro Tonne Tonerde) wie elektr. Strom (839 MJ), Einsatz von Bauxit (2520 kg), Einsatz von 50 % Natronlauge (226 kg) Einsatz von Branntkalk (46 kg) sowie die Daten zu Prozesswasser (5000 kg), BSB5 (0,4 kg) und CSB (10 kg) werden aus #2 entnommen. Als Rückstand fällt nach #1 Rotschlamm mit durchschnittlich 600 kg TS/t Tonerde an. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 39,7% Produkt: Rohstoffe