Aluminium, Case Study

Click here to load reader

  • date post

    20-Jun-2015
  • Category

    Education

  • view

    874
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of Aluminium, Case Study

  • 1. Grondstoffen in een moderne economie
    CASE-STUDY: ALUMINIUM

2. Grondstoffen
Niet hernieuwbaar
Fossiele brandstoffen
Ertsen
Hernieuwbaar
Hout
Vis
Regenwater
Grondwater?
3. Economie en natuurlijke hulpbronnen
Jagers verzamelaars
Agrarische samenleving
Industrile samenleving
Post-industrile samenleving informatiesamenleving (?)
4. Jagers - verzamelaars
5. Jagers verzamelaars
(tot 8000 BC):
extreem lage bevolkingsdichtheid;
arbeidsdeling gebaseerd op sexe/leeftijd;
geringe technologische ontwikkeling;
geringe impact op natuur;
gedeelde armoede.
6. Agrarischesamenleving
7. Agrarische samenleving
(8000 BC 1800 AD):
(half-sedentaire) landbouw en veeteelt;
geleidelijke beheersing van natuur (zaadverdedeling; irrigatie; domesticatie);
waterkracht, windkracht en dierlijke kracht;
toename van de bevolkingsdichtheid;
rijkdom voor enkelen.
8. Industrile samenleving
9. Industrile samenleving
(1800 AD nu):
intensief gebruik van grondstoffen (inclusief fossiele brandstoffen);
Mechanisering (machines)
rijkdom voor velen.
Massaconsumptie / weggooimaatschappij
Afval productie.
10. Natural economy
11. CASE-STUDY ALUMINIUM
12. Doel case-study
Belang aangeven van grondstof als aluminium binnen consumptiepatroon.
Productieweg aluminium schetsen, met bijbehorende afval en milieuproblematiek.
Mogelijkheden en beperkingen voor hergebruik schetsen.
13. Aluminium (chemie)
Aluminium is na zuurstof en silicum het meest voorkomende elementop aarde. Zo'n 8% vanonze aardkost bestaat uit aluminium, echter altijd gebonden met zuurstof als Al2O3. Dit komt het meeste voor in Bauxiet wat gemiddeld 55% aluminiumoxide bevat. Belangrijke winplaatsen voor bauxiet zijn tropische en subtropische gebieden.
14. Een heleboel aluminium in de aardkorst.
15. Aluminium (maatschappelijk)Voordelen(1)
Licht in gewicht: 2700kg/m3 (staal 7800kg/m3)
Goede warmtegeleider
Goede oxidatiebestendigheid
Decoratief
Goede stroomgeleider (dubbel zo goed als Cu)
Niet giftig en dampdicht
100% recycleerbaar door zijn laag smeltpunt
Niet-magnetisch
Hoge elasticiteitsmodulus (7200 kg/mm)
Lage uitzettingscofficint (1.19 mm per m op 50 temperatuurverschil)
16. Aluminium (maatschappelijk)nadelen(
Kostbaar
Milieuonvriendelijk: Ecoindicator 19.60 (staal 4.66)
Moeilijk soldeer- of lasbaar
Moeilijk gietbaar: neemt snel gas op in vloeibare toestand
17. TOEPASSINGEN
VLIEGTUIGINDUSTRIE
VERPAKKINGSINDUSTRIE
AUTOINDUSTRIE
RAAMKOZIJNEN
18. Transportmiddelen
Vliegtuigen
Autos
Fietsen
Brandstofwinst
19. Verpakkingsmiddelen
Eigenschappen van aluminium die relevant zijn voorverpakkingen:
Uitstekende barrire-eigenschappen tegen micro-organismen, lucht, licht, water, aroma, zuurstof, olie en vet
Bestand tegen grote temperatuurverschillen, diepvriezen en bakken.
Warmtegeleiding en reflectie
Geschikt voor voeding, drank en medicijnen
Niet giftig
Laag gewicht
Recyclebaar
20. Aluminiumconsumptie
Momenteel ongeveer 30 kilo per Nederlander per jaar.
1De bouwsector: 35 tot 65 % van de totale consumptie.
De transportsector
De machinebouw,
verpakkingen
consumenten producten.
21. Wereld consumptie en productie
22. ALUMINIUM PRODUCTIEDATA(in KT)
23. VAN BAUXIET NAAR ALUMINIUM
24. Van bauxiet naar aluminium
Mijnbouw: afgraven van erts (bauxiet)
Raffinage: van bauxiet naar aluinaarde (alumina: Al2O3)
Smelten: d.m.v. elektrolyse scheiden van Aluminium en zuurstof
Walsen en extrusie; maakt basisproducten voor de verwerkende industrie
25. HET PRODUCTIEPROCES
26. DE BAUXIETMIJN
27. DE BAUXIETMIJN
28. Bauxietwinning
Voor 1000 kilo primair aluminium moet ongeveer 0.7m2 worden afgegraven tot een diepte van 7 meter.
Eenderde daarvan wordt gewonnen in gebieden met tropisch regenwoud. Met de totale wereldproductie van aluminium is per jaar ongeveer 3,5km2 tropisch regenwoud gemoeid.
Ten dele herstelt de natuur zichzelf binnen 10 jaar en ten dele wordt het landschap herbeplant of opnieuw ingericht.
http://www.wielink.info/aluminium/productie-1.htm
29. Van bauxiet naar aluinaarde.
Bauxiet wordt gevormd door drie componenten: Al, O en H (Al2O3.nH2O).
Het scheiden vindt plaats door de 4,6 kg bauxiet op te lossen in circa 1,0 liter natronloog (50% oplossing), waarbij na kristallisatie en calcinatie (met kalk) de aluinaarde in poedervorm overblijft.; puur alumniniumoxide.
30. Van bauxiet naar aluinaarde RODE MODDER
31. Rode modder
Red mud kan op kleine schaal worden gebruikt voor het kleuren van dakpannen, waterzuivering, vulmateriaal voor asfaltwegen, rookgasontzwavelingen en kunstmest.
Maar het merendeel is niet economisch bruikbaar en wordt doorgaans opgeslagen in bekkens met een ondoordringbarekleibodem.
Na een periode van 5 10 jaar is door omzetting van CO2 uit de lucht of uit regenwater het restant natronloog geneutraliseerd tot water en soda.
32. Aluinaarde (Lossen in Delfzijl)
33. ELECTROLYSE VAN ALUINAARDE
34. Electrolyse
De laatste stap bestaat uit het scheiden van Al en O2 door electrolyse.
Voor het elektrolyseproces van primair aluminium is veel elektrische energie nodig. In feite is na bauxiet elektriciteit de tweede grondstof voor primair aluminium.
Dit is de reden dat primaire smelters gebouwd worden op plekken waar goedkope elektriciteit beschikbaar is.
Om het aluminium uit het bauxiet te krijgen is zeer veel energie nodig: 155MJ/kg. (oftewel In Europa gemiddeld 15 kWh/kg primair aluminium; huidige prijs voor huihsoudens 24 cent, waarvan 15 cent belasting).
Ter vergelijking is voor de productie van n kg. ijzer 30MJ nodig.
Na extractie ontstaat een materiaal wat Al99,9 genoemd wordt: nagenoeg zuiver aluminium.
35. DE ALUMINIUMFABRIEKNoorwegen
36. Halffabrikaat: walsblokken of extrusiepalen
37. RECYCLEN
SECUNDAIR SMELTEN
95% MINDER ENERGIEGEBRUIK (tijdens smelten)
Economische rendabel om aluminium te recyclen en te hergebruiken.
Aluminium kent nagenoeg geen degeneratie, oftewel het is praktisch 100% recyclebaar en opnieuw inzetbaar
38. Recyclen
Om aluminium te recyclen moet het gescheiden worden uit het standaard afval. Omdat het niet ferro-magnetisch is, kan dit niet door boven de band een magneet te houden. Daarom gebeurt het op een aantal andere manieren:
handmatig sorteren
gescheiden inzamelen
scheiden door gewichtsverschillen
39. Het ene aluminium is het andere niet.
Twee inputstromen voor de recycling van aluminium:
processchrooten postconsumerschroot.
Het processchroot ontstaat tijdens Industrile verwerking, is relatief schoon en kan makkelijk worden gerecycled.
Het post-consumerschroot komt van producten die afgedankt zijn, is relatief vervuild en heeft vaak een voorbehandeling nodig. Soms moet er ontijzerd worden of is het nodig een laklaag te verwijderen.
40. Scheiden door gewichtsverschillen (de Eddy-current)