Unter mineralischen Rohstoffen versteht man alle natürlichen Minerale und Gesteine von wirtschaftlichem Interesse. Diese Rohstoffe, dazu zählen zum Beispiel Sand, Kies, Gipsstein, Kalkstein oder Ton, nutzt der Mensch von jeher als Baustoff, Werkzeug oder Produktionsgrundstoff. Sie sind eine unverzichtbare materielle Grundlage unserer Gesellschaft. Jeder Hesse benötigt statistisch gesehen jährlich ca. 5,1 Tonnen mineralische Rohstoffe. Von weltwirtschaftlich herausragender Stellung ist zudem die seit Beginn der 1900er Jahre bestehende Kalisalz-Förderung und -Produktion in Nordosthessen (Werke Werra und Neuhof). Erkundung und Untertageabbau der Salzlagerstätte im Werra- und Fulda-Kalirevier erfolgen durch die K+S Aktiengesellschaft. Von den in Hessen vorkommenden Industriemineralen wie Schwerspat, Flussspat und Gangquarz werden nur geringe Mengen qualitativ hochwertiger Gangquarze abgebaut und europaweit nachgefragt. In der Vergangenheit wurden Erze wie z.B. Blei-Zink, Eisen, Mangan, Kupfer sowie geringe Mengen an Gold in verschiedenen Regionen Hessen, so z.B. im Rheinischen Schiefergebirge (Lahn-Dill-Eisenerze, bis in die 1970er Jahre) oder im Richelsdorfer Gebirge bei Nentershausen (Kupferschiefer) im Untertagebau gewonnen. Viele dieser überwiegend kleinräumigen Lagerstätten sind bereits ausgebeutet oder nicht zuletzt auf Grund der geologischen Komplexität derzeit im globalen Wettbewerb nicht wirtschaftlich abbaubar, könnten aber in der Zukunft wieder eine Rolle spielen. pro Jahr und in 80 Lebensjahren Bausand und Baukies 2,78 222 Naturstein 2,76 221 Braunkohle 2,16 172 Erdöl 1,28 103 Steinkohle 0,76 61 Kalkstein, Dolomit und Mergel 0,60 48 Eisenerz 0,47 38 Naturwerkstein 0,18 15 Tone 0,13 10 Gips 0,11 9* Quarzkiese und Quarzsande 0,10 8* Steinsalz 0,11 8* * Rundungseffekte Quelle: Mineralische Rohstoffe … weil Substanz entscheidet: Zahlen - Daten -Fakten zur deutschen Gesteinsindustrie Auf Grund seiner vielgestaltigen Geologie verfügt das Land Hessen über ein großes Spektrum und Potenzial an mineralischen Rohstoffen. Für ihre Gewinnung werden rund 384 Abbaustellen betrieben, die etwa 32 Millionen Tonnen Rohmaterial jährlich fördern. Rund 90 Prozent der abgebauten Rohstoffe finden im Bauwesen Verwendung. Der Rest verteilt sich hauptsächlich auf die keramische, chemische und Metall verarbeitende Industrie sowie die Land- und Forstwirtschaft. Kalke und Dolomite werden neben der Verwendung als gebrochenes Material vor allem als Zementrohstoff für die chemische Industrie und als Düngekalk in der Land- und Forstwirtschaft sowie zur Rauchgasentschwefelung eingesetzt. Weitere Informationen finden Sie hier. Rohstoffe aus Festgesteinen werden unter dem Begriff " Natursteine" zusammengefasst. So genannte Hartgesteine, wie beispielsweise Basalt oder Grauwacke, mit großer Härte, Verwitterungsbeständigkeit und Abriebfestigkeit werden überwiegend in Brechanlagen zu Schotter, Splitt und anderen Lockermaterialien aufbereitet und vorwiegend von der Bauindustrie abgenommen. Als Naturwerksteine werden Festgesteine bezeichnet, die durch Bearbeitung (z.B. Spalten, Behauen, Sägen, Fräsen, Schleifen) in maßgerechte Form gebracht und überwiegend als Bodenbeläge und Fassadenverkleidungen verwendet werden. Weitere Informationen finden Sie hier . Sie sind vor allem zur Beton- und Mörtelherstellung und als Frost- und Tragschichten im Verkehrswegebau gefragte Rohstoffe. Sie lagerten sich in der jüngeren geologischen Vergangenheit in den Flusstälern von Rhein und Main, aber auch in den Talauen mittelgroßer Flüsse wie Lahn, Fulda, Eder, Werra und Kinzig sowie einiger Nebenflüsse ab. Weitere Informationen zum Thema finden Sie hier . Sulfatgesteine werden als Gips- und Anhydritstein in Nord- und Nordosthessen abgebaut. Sie werden vorwiegend zur Verarbeitung zu Baustoffen auf Gipsbasis verwendet. Sie entstanden als Abscheidungen aus Meerwasser während der Perm- und Triaszeit. Weitere Informationen finden Sie hier . Tone verschiedener Art und aus unterschiedlichen geologischen Zeiträumen kommen in Hessen verbreitet vor. Sie haben ein weites Einsatzspektrum. So zum Beispiel in der Papier-, Keramik- und Feuerfest-Industrie und bei Füll- Dicht- und Adsorptionsstoffen. Am bedeutendsten sind die Vorkommen im Westerwald und bei Großalmerode aus dem Tertiär in Osthessen. Qualitativ hochwertige hessische Tone werden als Keramikrohstoffe zum Beispiel bis nach Italien und China exportiert. Bei der Fördermenge von hochwertigen Tonen nimmt Hessen in der Bundesrepublik Deutschland die dritte Position ein. Lösslehme, die ebenfalls in Hessen verbreitet vorkommen, spielen eine wichtige Rolle als Ziegeleirohstoff. Weitere Informationen finden Sie hier . Dr. Sven Rumohr Tel.: 0611-6939 727 Dr. Wolfgang Liedmann Tel.: 0611-6939 914 Dr. Charlotte Redler Tel.: 0611-6939 930 Dr. Karen Porr Tel.: 0611-6939 901
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NPM Neue Private Porzellangesellschaft mbH Meißen,Germany durchgeführt. In diesem Projekt soll durch Optimierung der Aufbereitung und durch geschickte Auswahl der Rohstoffe die Sintertemperatur bei der Herstellung von Porzellan um ca. 200 C gesenkt werden. Damit können Energie - und CO2 - Emmissionseinsparungen von ca. 25 - 30 Prozent erreicht werden. Diesbezügliche Einspareffekte sind auch durch den Übergang zum Einmalbrand zu erwarten, wirken jedoch erst dann, wenn die Kosten für die Herstellung der neuen Massen und Glasuren sowie erforderlichen Veränderungen in der Fertigungstechnologie sich in einem angemessenem Rahmen bewegen. Durch die Absenkung der Sintertemperatur und die Verringerung der notwendigen Brände wird der Verschleiß der Brennöfen und der Brennhilfsmittel erheblich reduziert. Das Projekt soll unter Mitwirkung der NPM - GmbH in folgenden Verfahren bei der Herstellung von Geschirr -, Gefäß - und Zierporzellan umgesetzt werden: Druckloses Gießen, Druckgießen, Henkeldruckguss und automatisches Angarnieren, Plastische Formgebung, Putzen, Glasieren, Brennen. Die praktische Anwendung der Projektergebnisse soll in der gesamten Branche der Geschirr - und Sanitärkeramik erfolgen, wobei eine kurzfristige Nutzung in mittleren Unternehmen mit stärker wechselnder Sortimentsstruktur möglich ist. Die steigenden Energiekosten fordern die sofortige schrittweise Überführung von positiver Testergebnisse in die Produktion. Ein im Rahmen des Projekts kontinuierlich geführter Kostenvergleich zu betriebswirtschaftlichen Kennziffern wird jedem potenziellen Nachnutzer ebenso zur Verfügung stehen wie die Dokumentation zu dem bei der Umsetzung erworbenem Know - how.
Das Projekt "Teilvorhaben 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KI Keramik-Institut GmbH durchgeführt. In diesem Projekt soll durch Optimierung der Aufbereitung und durch geschickte Auswahl der Rohstoffe die Sintertemperatur bei der Herstellung von Porzellan und Vitreous China um ca. 200 C gesenkt werden. Dies bedeutet Energie- und CO2-Emmissionseinsparungen von ca. 25 - 30 Prozent. Wenn sich die Gesamtschwindung von Vitreous China oder Porzellan durch Brenntemperatursenkung ändert, können die bisherigen Formensätze der beteiligten Industriefirmen nicht mehr verwendet werden. Daher soll die Gesamtschwindung mit Hilfe eines Kinetikprogramms an bisherige Schwindungswerte auf der Basis von Wärmeleitfähigkeitsuntersuchungen angepasst werden. Auf der Basis der von der TU Clausthal durchgeführten Grundlagenuntersuchungen werden in der Keramik-Institut GmbH entsprechende Versatzvarianten für die Werkstoffe Porzellan und Vitreous China in kleintechnischem Maßstab hergestellt. Nach der Formgebung (Gießen) wird das Sinterverhalten unter Technikumbedingungen (gasbeheizter Ofen) untersucht um die Parameter für den Niedrigtemperatur- und Schnellbrand zu ermitteln. Nach Vorliegen von anwendbaren Masseversätzen und nach Bestimmung der Scherbeneigenschaften werden Glasurversätze entwickelt, die bezüglich des Schmelzverhaltens und der thermischen Dehnung zu den jeweiligen Scherben passen. Die Keramik-Institut GmbH wird die Ergebnisse durch eine gezielte Überführung in deutsche und europäische Keramikbetriebe, die entsprechende Produkte auf Basis der Werkstoffe Porzellan und VC herstellen, verwerten. Dies wird u.a. im Rahmen von Überführungsaufträgen erfolgen analog den bisherigen Inbetriebnahmeleistungen, wo neue Technologien bzw. neue Anlagen in die Produktion überführt werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Prozessentwicklung für Keramik und Praxiserprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Villeroy & Boch AG, Unternehmensbereich Bad & Wellness, Abteilungen: Service, Instandhaltung, Technik & Modell- und Werkstoffentwicklung durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist, den Stand des Wissens und der Technik so weiter zu entwickeln, dass die Qualität von Produkten aus der Steine und Erdenindustrie (hier am Beispiel Keramikprodukte) durch gezielte Trocknung und prozessintegrierte Prüfung signifikant gesteigert und damit die Ressourceneffizienz deutlich verbessert werden kann. Die Grundlage dafür stellt die erforschte aber in der Mineralindustrie unbekannte Mikrowellenapplikation dar. Es wird eine Ersparnis von 1.550t keramischen Rohstoffen, 15.000MWh Energie und 2.200t CO2 Emissionen für Standort Mettlach erwartet. Die Exportmarktposition der beteiligten KMU soll verbessert werden. Arbeitsplanung für V&B, Hauptaufgaben: Erforschung der Einflussnahme der einzelnen Rohstoffe/-gruppen auf die Anwendbarkeit der ausgewählten Mikrowellentrocknung als Funktion der Feuchte und Temperatur. Entwicklung verschiedener Prüfkörper für die Mikrowellentrocknung basierend auf realen Geometrien. Auswertung der Feuchteverteilung und Temperaturbelastung beim Trocknen mit Mikrowellen in einem Modellaggregat. Erprobung und Bewertung des eingeführten Prüfsystems als Basis für die Entwicklung eines neuen Prozesses. Eine Ressourcenbilanzierung wird am Ende des Projektes die Aufgaben von Villeroy & Boch vervollständigen. Mit Hilfe der Neunetwicklungen soll das nachhaltige Wirtschaften in der Keramikindustrie verbessert werden. Übertragen auf den Standort Mettlach wird mit Rohstoffersparnissen von mehreren hundert T€ gerechnet. Für die beteiligten KMU's ergibt sich eine Erweiterung der Produktpalette im Bereich Mikrowellentechnologie der neuen Generation, Trocknertechnik, Handhabungstechnik und Prüftechnik. Ein Sondernutzen ergibt sich durch lokale und gezielte Trocknung. Die Veröffentlichung der Ergebnisse wird neben den Fachzeitschriften in Foren der Industrieverbände realisiert. Die gemeinsam entwickelte Technologie wird die Wettbewerbsfähigkeit und Arbeitsplätze der Projektpartner im globalen Umfeld sichern.
Das Projekt "Teilvorhaben 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Netzsch-Feinmahltechnik GmbH durchgeführt. In diesem Projekt soll durch Optimierung der Aufbereitung und durch geschickte Auswahl der Rohstoffe die Sintertemperatur bei der Herstellung von Porzellan und Vitreous China um ca. 200 C gesenkt werden. Dies bedeutet Energie- und CO2-Emmissionseinsparungen von ca. 25-30 Prozent. Hierfür müssen mit geeigneten Mahlaggregaten produktspezifische Partikelgrößenverteilungen ermittelt werden. Zunächst müssen für die Versätze unterschiedliche Partikelgrößenverteilungen aufbereitet werden. Diese sind dann auf ihr Sinterverhalten zu überprüfen. Im Anschluss ist die Festlegung effektiver Betriebsparameter, sowie die Auswahl einer geeigneten Betriebsweise erforderlich. Parallel dazu ist der Einfluss unterschiedlicher Mahlkugelfraktionen zu vergleichen sowie eine Optimierung der Maschinengeometrie anzustreben. Die praktische Anwendung der Projektergebnisse soll in der gesamten Branche der Geschirr- und Sanitärkeramik erfolgen. Für NETZSCH-Feinmahltechnik ergibt sich daraus ein weiteres Einsatzgebiet für das vorhandene Maschinenprogramm, welches zur Umsatzsteigerung und damit zur Festigung einer führenden Marktposition in der Nassmahltechnologie beitragen soll. Durch Übertragung der Erkenntnisse auf artverwandte Anwendungen (Füllstoffe, Beschichtungen auf mineralischer Basis) sollen die Mahlaggregate auch in anderen Bereichen optimiert werden und für eine energetisch effizientere Nutzung sorgen.
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stephan Schmidt KG durchgeführt. Die Reduzierung der benötigte Primärenergie zur Herstellung von keramischen Werkstücken durch Optimierung der Rohstoffauswahl hinsichtlich der Flussmittelanteile, sowie ebenfalls durch die Art und Weise der Aufbereitungstechnik der Einzelrohstoffe und Masseversätze. Ziel ist die Reduzierung des CO2-Ausstoßes in Folge der Senkung der Sintertemperatur. Weiterhin ist die Reduzierung innerbetrieblicher Rohstoffumsetzungen durch eine neue Beurteilungsgrundlage aus Sicht eines Rohstofflieferanten zu erwarten. Definition der Rohstoffqualitäten zur Steuerung der Gesamtmischungsqualität. Ausarbeitung entsprechender Prüfmerkmale zur Implementierung in den Bewertungsstandard eines Einzelrohstoffes sowie einer Rohstoffmischung. Ausarbeitung einer neuen Aufbereitungstechnik (Mahltonherstellung) zur gezielten Beeinflussung geforderter Qualitätsparameter. Die Ergebnisse dienen zur besseren Beurteilung der verwendeten Rohstoffe und zur Änderung der Verwendbarkeit bestehender Rohstoffe, die derzeit durch einen inneren Transportvorgang verschoben werden müssen, somit erfolgt ein deutlich ressourcenschonender Umgang mit natürlichen Rohstoffen.
Das Projekt "Teilprojekt: Energieeinsparung bei Trocknung und Sinterung von Hochspannungsisolatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lapp Insulators GmbH durchgeführt. Mit dem Projekt ENITEC soll eine deutliche Energieeinsparung (größer 40 Prozent) bei der Herstellung von technischen Keramiken erreicht werden. Im Mittelpunkt steht der energieaufwändigste Herstellungsschritt: die Wärmebehandlung. Das mögliche Energieeinsparpotential soll durch die Entwicklung neuer innovativer Ofenkonzepte mit Hilfe von In-Situ-Meßmethoden und Simulationstechniken realisiert werden. Vorhabensziel ist eine Absenkung der Brenndauer kalt-kalt von sieben auf etwa drei Tage, sowie eine Verringerung der nötigen Brenntemperatur um ca. 50 Kelvin zu erreichen Hierzu nötige Schritte sind neben der Entwicklung einer niedrig sinternden Extrusionsmasse für Tonerdeporzellan eine Anpassung der Masseaufbereitung um eine hohe Prozesssicherheit zu gewährleisten, die unabdingbar ist für die Herstellung von Hochspannungsisolatoren. Unterstützt wird dies durch In-Situ-Messungen an Grünproben des Materials. Dies liefert entscheidende Erkenntnisse über die auftretenden Spannungen im Material, was es erlaubt die Trockenzeit in den gasbefeuerten Kammern zu verkürzen und das Verhalten des Körpers beim Brennen zu beurteilen. Infolge dessen kann eine Berechnung der Aufheizkurve mit minimiertem Energieeinsatz erstellt werden. Unterstützt wird der Prozess durch eine Geometrieanpassung zur Absenkung der Wärmekapazität. Eine Auswertung der Ergebnisse erfolgt durch Probebrände mit reduzierter Anzahl von Stützisolatoren und die Bewertung der Isolatoreigenschaften (Maßhaltigkeit, Festigkeit, etc.).
Das Projekt "Teilprojekt: Sintertemperaturabsenkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rösler Ceramtec GmbH durchgeführt. Aufgrund des sehr energie- und rohstoffintensiven Produktionsprozesses von technischem- und Geschirrporzellan, ist eine optimale und nachhaltige Verwendung der Ressourcen zwingend erforderlich. Sinkende Erdgasvorkommen, sowie ein zunehmender Preisanstieg bei sämtlichen keramischen Rohstoffen, zwingen zum Handeln. Ziel ist es, durch nachhaltige Forschungsarbeit sämtliche Trocknungs- und Sintervorgänge bei niedrigeren Endtemperaturen durchführen zu können, um deutliche Einsparungen im Erdgasverbrauch zu erzielen. Konkret bedeutet dies, eine Sintertemperaturabsenkung um 60 Grad Celsius von 1.280 Grad Celsius auf 1.220 Grad Celsius, wobei die Beheizung der Brennaggregate mit Holzgas anstelle von Erdgas erfolgen soll. Es soll geprüft werden, inwieweit bisher verwendete ausländische Roh- und Hilfsstoffe, von nationalen Roh- und Hilfsstoffen mit kürzeren Transportwegen und besserer Verfügbarkeit substituiert werden können. Um die eingesetzten Rohstoffe effizienter zu nutzen, soll in diesem Zusammenhang auch eine Verbesserung der Roh-, Glüh-, und Glattbruchfestigkeit der keramischen Erzeugnisse in allen Produktionsstufen durch gezielten Einsatz von 'Feuerfest'-Tonen erreicht werden. Eine Absenkung der Brenntemperatur würde auch die Substitution des fossilen Erdgases (7-8 Mio KW Stunden/Jahr) durch regeneratives Holzgas als Brennstoff für die Sinteröfen ermöglichen, was in der keramischen Industrie einen energietechnischen Quantensprung bedeuten würde.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Analyse der Mikroflora, Amplifikation nutzbarer Reaktionen und Erarbeitung mikrobiologischer Prozessschritte zur Aufbereitung tonmineralischer Rohstoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe (FZK) GmbH in der Helmholtz-Gemeinschaft, Institut für Technische Chemie, Bereich Wasser- und Geotechnologie durchgeführt. Das FZK-UM besitzt große Expertise auf dem Gebiet mikrobiologischer Analytik und vor allem der Biofilm-Forschung. Ziel ist es, dem Projektverbund die mikrobiologischen Grundlagen für alle weiteren Umsetzungsschritte zu erarbeiten. Dies betrifft sowohl die Plastifizierung als auch die Metallspeziessolubilisierung von Tonen. Hauptaufgabe des FZK-UM ist es, relevante mikrobiologische Prozesse in natürlichen Tonen zu identifizieren und zu charakterisieren. Anschließend werden diese autochtonen Prozesse amplifiziert und kultiviert sowie gegebenenfalls zusätzliche Prozesse eingeführt. Das FZK-UM übernimmt die Projektleitung bzw. Koordination der Teilprojekte 'Analyse autochtoner Mikroflora' sowie 'Verbesserung der Plastifizierung keramischer Massen' und übernimmt neben GEOS den größten Teil der mikrobiologischen Labor- bzw. Basisuntersuchungen. Das FZK-UM schafft mit seinen mikrobiologischen Basisarbeiten die Grundlage für industrielle Umsetzungsmöglichkeiten. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zur Erschließung eines im Bereich der Tonmineralogie in Deutschland bisher nicht bearbeiteten Themenkomplexes führen. Die wissenschaftlichen Ergebnisse werden gemäss den Regelungen der Kooperationsvereinbarung in Form von Publikationen und Vorträgen veröffentlicht und sollen das wissenschaftliche Renommee der Gruppe erweitern.
Das Projekt "Teilprojekt: Ultraleichte Brennplatten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vesuvius-VGT-Dyko GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, eine hochporöse, ultraleichte Cordierit-Brennhilfsmittelplatte zu erzeugen. Für dieses Ziel sollen definierte Materialeigenschaften mit definierten Rohstoffeigenschaften optimiert werden. Die erzeugte Brennhilfsmittelplatte soll weniger Raumgewicht haben, bei gleichbleibender Festigkeit und dadurch bedingtem geringerem Brennstoffbedarf bei der Firma Rößler. Bedingt durch die abgesetzte Brenntemperatur im Feuerungsprozess der Firma Rößler ergibt sich ein Ansatz für eine Werkstoffoptimierung unter neu definierten Umgebungsparameter. Die Arbeitsplanung sieht vor, definierte Ausbrenn- und/oder Pororisierungsstoffe zum Einsatz zu bringen. Dafür werden gezielt neue Versatzmischungen zum Einsatz kommen. Die Mischungen werden sowohl im Labormaßstab, als auch in der Industriellen Umsetzung auf ihr Eigenschaftsprofil geprüft. Ebenso wie das Aufbereiten der Rohstoffe (Mischen), als auch die Formgebung (Axialpresse) stehen zur Verfügung und müssen an das veränderte Anforderungsprofil angepasst werden. Die dadurch veränderbaren Werkstoffeigenschaften legen die weitere Vorgehensweise fest.
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