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UVP-Vorprüfungsergebnis zum Umbau des ehemaligen Flotationsgebäudes für die maschinelle Überschussschlammeindickung auf dem Klärwerk Hilden

Der Bergisch-Rheinische Wasserverband (BRW), Düsselberger Straße 2, 42781 Haan betreibt die Kläranlage Hilden mit einer Ausbaugröße von 76.000 Einwohnerwerten (EW). Vor der Entsorgung in einer Klärschlammverbrennungsanlage muss der beim Klärprozess anfallende Klärschlamm (Überschussschlamm) entwässert werden. Hierzu soll anstelle der früher betriebenen Flotation zukünftig in dem ehemaligen Flotationsgebäude ein Siebbandeindicker aufgestellt und betrieben werden. Das ehemalige Flotationsgebäude wird hierfür erheblich umgebaut und wird neben dem Siebbandeindicker auch einen Schaltanlagenraum und drei Lagerräume enthalten. Mit Schreiben vom 02.11.2021 hat der BRW einen Antrag auf Erteilung einer wasserrechtlichen Genehmigung für die wesentliche Änderung der Kläranlage Hilden durch den Umbau des ehemaligen Flotationsgebäude für die maschinelle Überschussschlammeindickung mittel Siebbandeindicker gestellt.

System zur Untersuchung der Sedimentation von Mikroplastik (10-300 (micro)m)

Im Vergleich zu gelösten Stoffen unterliegen partikuläre Substanzen wie Mikroplastik (MP) in aquatischen Systemen anderen Dynamiken. Die wirksamen Transportmechanismen wie Deposition und Resuspendierung sowie Flotation und Sedimentation sind dabei nicht nur von Charakteristiken des betrachteten Gewässers, sondern in höherem Maß auch von Eigenschaften der Partikel selbst abhängig. Da gängige Polymere sowohl geringere (zum Beispiel PE, PP) als auch höhere Dichten (zum Beispiel PS, PET, PVC) als Wasser aufweisen, flotieren einige MP-Partikel, wohingegen andere sedimentieren. Partikeldichte, -größe und -form können potenziell wiederum durch Agglomeration, Fragmentierung sowie biologischen Bewuchs verändert werden. Quelle: https://onlinelibrary.wiley.com/

Abwasserreinigungsanlage für ein Milchtrockenwerk

Die Hochwald Foods GmbH verarbeitet als genossenschaftlich strukturiertes Unternehmen die von den bäuerlichen Anteilseignern gelieferte Rohmilch. Am Standort in Hünfeld betreibt das Unternehmen eine Produktionsstätte für Käseprodukte. Als Nebenprodukt bei der Käseherstellung fallen große Mengen Molke an, die bisher als Tierfutter oder als Nahrungsergänzungsmittel genutzt wurde. Um eine höherwertige Verwertung z.B. als Zusatz in Säuglingsnahrung, zu erreichen, wurde in Hünfeld ein neues Demineralisierungs- und Trockenwerk gebaut. Dieses erreicht hohe Demineralisierungsgrade und ist das erste Werk dieser Art in Deutschland. Die aus diesem Werk anfallenden, hoch organisch belasteten und stark salzhaltigen Abwasserströme konnten nicht wie bisher die Abwässer der Käseproduktion der kommunalen Kläranlage zugeführt werden. Daher wurde eine Industrieabwasserreinigungsanlage (IAR) geplant, gebaut und parallel zum Demineralisierungs- und Trockenwerk in Betrieb genommen. Es fallen pro Tag ca. 2300 Kubikmeter Abwasser an, mit hohen Belastungen an chemischem Sauerstoffbedarf (CSB), Phosphor, Chlorid und Kalium. Das Abwasseraufkommen verteilt sich etwa gleich auf vier Teilströme, organisch gering belastete Abwässer, organisch hoch belastete Abwässer und überwiegend mineralisch belastete Abwässer aus dem Trockenwerk sowie einen Teilstrom aus der Käseproduktion. Zur zielgerichteten Behandlung werden diese in separaten Leitungen der IAR zugeführt. Die Behandlung erfolgt in den Verfahrensschritten: Elektrodialyse; Reduzierung der Chloridfracht um 1/3 und der Kaliumfracht um 2/3 gegenüber dem Ausgangswert, das entspricht einer Eliminationsleistung von min. 2.200 Kilogramm Chlorid pro Tag bzw. 1.600 Kilogramm Kalium pro Tag Flotation ungelöster Stoffe Anaerobe Abwasserbehandlung; CSB- Abbau, Erzeugung von Biogas als Wertstoff aus einem salzreichen Substrat MAP- Fällung; Entfernung von Phosphor und Erzeugung von Magnesiumammoniumphosphat als Wertstoff Aerobe Abwasserbehandlung in SBR- Reaktoren; weitergehende P- und N- Elimination in einem salzreichen Substrat Die Teilströme, die hohe Konzentrationen an anorganischen Salzen enthalten, werden der Elektrodialyse zugeführt, wobei die Ionen über monovalente Membranen aufkonzentriert und ausgeschleust werden. Die Trockenwerksabwässer, die stark mit organischen Verbindungen (Molkeprotein, ungelöste Stoffe) verunreinigt sind, werden der Flotationsanlage zugeführt, in der unter Zuhilfenahme von Flockungsmitteln ein Teil des CSB sowie Schwebstoffe entfernt werden. Im Wesentlichen wird die Flotation im Sinne einer Fettabscheidung betrieben. Das aus der Flotation ablaufende Wasser wird anschließend dem anaerob arbeitenden R2S- Reaktor zugeführt, in dem der überwiegende Teil der Organik abgebaut wird. Dann wird das Abwasser der MAP-Fällstufe zugeführt, wobei vorgesehen ist, das ausgefällte Magnesiumammoniumphosphat als Wertstoff zu vermarkten. Der Ablauf der MAP-Fällstufe wird anschließend im Belebungsverfahren aerob weiterbehandelt. Dabei kommen zwei SBR- Reaktoren (Sequencing Batch Reaktor) zum Einsatz, die wechselseitig beschickt werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, mittels Nachfällung weitere Phosphorverbindungen zu eliminieren. Die Eliminationsleistung von Phosphor beträgt über 99,5 Prozent, die gute Eliminationsleistung der organischen Belastung ist über die über 99-prozentige Minderung des chemischen Sauerstoffbedarfs ersichtlich. Diese erstmalig angewendete Technikkombination kann außer bei weiteren Molkedemineralisierungs- und trockenwerken auch zu Minderung von Gewässerbelastungen durch Abwassereinleitungen in anderen Branchen zum Einsatz kommen, die durch hohe organische Frachten als auch hohen Frachten an einwertigen Ionen gekennzeichnet sind. Als Beispiele sind die Zucker- bzw. Bioethanol- und die Lederherstellung zu nennen. Branche: Nahrungs- und Futtermittel, Getränke, Landwirtschaft Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Hochwald Foods GmbH Bundesland: Hessen Laufzeit: 2014 - 2016 Status: Abgeschlossen

Optimierte Ozonbehandlung zur weitergehenden Abwasserreinigung bei der Herstellung von Magazinpapier

Die MD Papier GmbH, ein Unternehmen der finnischen UPM Gruppe, produziert gestrichene und ungestrichene Magazinpapiere auf drei Papiermaschinen am Standort Plattling mit einer Gesamtkapazität von 790.000 Tonnen pro Jahr. Durch eine Produktionsumstellung, die eine intensivere Bleiche der produzierten Papiere erfordert, erhöht sich der Anteil schwer abbaubarer organischer Verbindungen (persistenter CSB) im Abwasser vor der Behandlung. Bisher erfolgte die Behandlung des Produktionsabwassers der gestrichenen bzw. der ungestrichenen Papiere in zwei getrennten Abwasserreinigungsanlagen (ARA). Im Ablauf der ARA für ungestrichene Papiere erfolgt eine weitergehende Abwasserreinigung in einer nachgeschalteten Druckentspannungsflotation (DAF). In dieser fällt pro Jahr fast 19.000 Kubikmeter schwer entwässerbarer Fällungsschlamm an. Zusätzlich steigt der Salzgehalt des Abwassers durch die eingesetzten Fällungsmittel. Um eine Erhöhung der Gewässerbelastung zu vermeiden und den Schlammanfall sowie die Aufsalzung zu minimieren, wurden die bestehenden Behandlungsanlagen mit dem Demonstrationsvorhaben stärker vernetzt und um ein Ozon- + Biofiltrationsverfahren als zusätzliche nachgeschaltete Reinigungsstufe ergänzt. Das Verfahren wird der Gruppe der A dvanced O xidation P rocesses (AOP) zugerechnet. Die Ozonstufe wurde als zwei unter Atmosphärendruck betriebene getrennte Ozonreaktoren mit individuell regelbaren Ozoneintragssystemen ausgeführt. Das Vorhaben zeigte erstmals, dass mit diesem bisher als teuer und energieintensiv geltenden Ozonierung + Biofiltrationsverfahren auch unter energie- und damit kostenoptimierten Bedingungen eine erhebliche Emissionsminderung der verbleibenden organischen Abwasserbelastung sowie von kritischen Spurenstoffen erfolgen kann. Folgende Ziele wurden mit dem neuen Abwasserbehandlungssystem erreicht: Die angestrebte Eliminationsleistung von 1.320 Kilogramm CSB pro Tag wurde mit bis zu 1.525 Kilogramm pro Tag deutlich überschritten. Die spezifische CSB-Fracht bezogen auf die Bruttomaschinenkapazität und die erlaubte Abwassermenge liegt im Vergleichszeitraum bei 2,7 Kilogramm CSB pro Tonne Papier. Das entspricht einer rechnerischen Reduzierung der spezifischen CSB Fracht um > 0,4 Kilogramm pro Tonne ausgehend von der bisher geforderten spezifischen CSB-Fracht von 3,1 Kilogramm CSB pro Tonne Papier. Zusätzlich wurde belegt, dass Komplexbilder und AOX durch das Verfahren wirksam eliminiert werden. Die Eliminationsrate für DTPA liegt bei 78 Prozent, für EDTA bei 67 Prozent sowie für AOX bei 76 Prozent. Im Spurenstoffbereich konnten auch Minderungen von Bisphenol A und von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) nachgewiesen werden. Außerdem wurde das östrogene Potential des Abwassers nach der Abwasserbehandlung durch die Ozonierung deutlich reduziert. Durch die Verringerung der Betriebsstunden der Flotation verringerte sich die anfallende Schlammmenge um rund 81 Prozent. Dies entspricht einer Minderung von rund 535 Tonnen Trockensubstanz pro Jahr. Der spezifische Energieverbrauch bezogen auf den eliminierten CSB liegt bei der MD Papier GmbH mit 11,4 Kilowattstunde pro Kilogramm CS Belim. um 45 Prozent unter den Referenzangaben (vgl. 20,8 Kilowattstunden pro Kilogramm CSB elim. ). Wesentlichen Anteil daran haben die effiziente Ozonerzeugung sowie die vollständige Ozonausnutzung von 99,9 Prozent. Der spezifische Energieverbrauch zur Ozonerzeugung (Ozongenerator) beträgt durchschnittlich 7,8 Kilowattstunden pro Kilogramm Ozon bei MD Papier GmbH im Vergleich zu 10-14 Kilowattstunden pro Kilogramm erzeugtem Ozon nach Referenzangaben. Die Erfahrungen aus diesem Projekt können auch in anderen abwasserrelevanten Industrien oder auch zur Behandlung von kommunalem Abwasser unter anderem zur Elimination von Mikroschadstoffen genutzt werden. Branche: Papier und Pappe Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: MD Papier GmbH Bundesland: Bayern Laufzeit: 2012 - 2014 Status: Abgeschlossen

Xtra-Tiefbau\Cu-Erz(Konz.)-reich-2000

Bergbau und Aufbereitung zum Kupferkonzentrat: Die Abbaumethoden des Kupfers sind abhängig von der Zusammensetzung insbesondere dem Kupfergehalt der Erze. Während der durchschnittliche Kupfergehalt der abgebauten Erze um 1900 noch ca. 5 % betrug, liegt er heute unter 1 % (Ullmann 1986). Dabei variiert er je nach Lagerstätte zwischen 0,1 und 6 % (ETH 1995). Aufgrund der hohen Affinität des Kupfers zum Schwefel wird das Kupfer bei den meisten primären Lagerstätten in sulfidischer Form gebunden. Weit mehr als 80 % der Primärkupferproduktion werden aus sulfidischen Erzen gewonnen. Weiterhin werden in geringerem Umfang oxidische, silikatische und bituminöse Erze zur Kupferproduktion gefördert. In der vorliegenden Arbeit wird lediglich auf die Gewinnung von Primärkupfer aus sulfidischen Erzen eingegangen. Neben den Erzen werden auch Altkupfer und andere Sekundärmaterialien zur Produktion von Sekundärkupfer verwendet. Grundsätzlich lassen sich vier Abbauarten unterscheiden: der Tagebau, der Untertagebau, die in-situ-Laugung und der Abbau ozeanischer Vorkommen (derzeit noch nicht wirtschaftlich betrieben). Dabei dominiert der Tagebau die weltweite Erzgewinnung (ETH 1995). Der Untertagebau kann heute fast nur noch bei Reicherzen wirtschaftlich betrieben werden. Dem Abbau des Roherzes folgt eine Abtrennung der Gangart. Das Erz/Gangart-Verhältnis ist schon innerhalb einer Förderstätte starken Schwankungen unterworfen. Mögliche Verhältnisse liegen zwischen 1:1 und 1:12, so daß unter Umständen aufgrund dieser hohen Abweichung kupferreiche Erze mit ungünstigem Erz/Gangart-Verhältnis einen höheren Energieeinsatz beim Abbau verlangen, als Erze geringeren Kupfergehalts mit günstigerem Erz/Gangart-Verhältnis (KfA 1989). Das gängige Aufbereitungsverfahren nach dem Aufmahlen der Roherze ist die Flotation. Dabei lagern sich die Erzbestandteile an die Flotationsmittel an und werden in einer der Gangart entgegengesetzten Richtung abgeführt. Im Anschluß an die Flotation wird das Konzentrat getrocknet und kann zur Weiterverarbeitung abtransportiert werden. Das Konzentrat hat in der Regel eine Kupferkonzentration zwischen 25 und 35 %. Die Datenbasis für die vorliegende Studie bildet hauptsächlich die „Sachbilanz einer Ökobilanz der Kupfererzeugung aus primären und sekundären Vorstoffen, sowie der Verarbeitung von Kupfer und Kupferlegierungen zu Halbzeug und ausgewählten Produkten“ angefertigt von der Rheinisch Westfälischen Technnischen Hochschule Aachen, Institut für Metallhüttenwesen und Elektrometallurgie (RWTH-IME 1995) im Auftrag des Deutschen Kupfer Instituts (DKI). In ihr wird der Bergbau durch vier Vertreter jeweils eines Minentyps abgebildet. Bilanziert werden je ein Tagebau sowohl mit Reicherz als auch mit Armerz und je ein Untertagebau mit Reicherz und Armerz alle im Ausland. In Deutschland wird laut Metallstatistik seit 1990 keine eigene Bergwerksproduktion mehr betrieben (Metallstatistik 1995). Das Kupferkonzentrat zur Hüttenproduktion aus primären Rohstoffen wird also zu 100 % importiert. Die vier in der Studie des RWTH-IME bilanzierten Minen stellen 15 % der weltweiten Bergwerksproduktion dar. Der Anteil der einzelnen Minen wird gewichtet nach der Produktionsmenge berücksichtigt. Eine Extrapolation auf die gesamte Weltproduktion bzw. auf einen globalen Mittelwert ist anhand dieser Daten nicht möglich. Der in der vorliegenden Studie aufgeführte Wert ist damit nur als Näherungswert zu sehen. In den kommenden Monaten wird jedoch eine Studie des Bundesamtes für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt (UBA) erscheinen („Stoffmengenflüsse und Energiebedarf bei der Gewinnung ausgewählter mineralischer Rohstoffe, Maßnahmenempfehlungen für eine umweltschonende nachhaltige Entwicklung“), in der versucht wird, die globalen Kupferminen summarisch zu erfassen. Nach Auskunft des BGR nach einer vorläufigen Auswertung sind die in GEMIS verwendeten Daten trotz mangelnder Repräsentativität gemessen an der relativen Fehlermöglichkeit bei der Mittelwertbildung gut. Sie sind in einer ähnlichen Größenordnung wie die von der BGR gewonnenen Daten (BGR 1996). Da bei den vier bilanzierten Abbau-Standorten kein lokaler Bezug herzustellen ist, muß der Datensatz hierzu als generisch gelten. Es wird daher auch eine fiktive Transportstrecke des nach der Förderung aufbereiteten Konzentrats nach Deutschland angenommen. Ein lokaler Bezug für den Transport des Konzentrats nach Deutschland würde auch nur für einen bestimmten Zeitraum Sinn machen, da deutsche Verarbeiter periodisch ihre spezifischen Lieferverträge neu aushandeln und die Rohstoffe aus anderen Nationen und Regionen beziehen können (BGR 1996). Da über die spezifischen Konzentrat-Lieferanten und deren Minen keine hinreichenden Informationen vorliegen, muß der generische Bezug akzeptiert werden. Allokation: keine Genese der Kennziffern Als Bezugsgröße zur Bilanzierung der beschriebenen Prozeßschritte wurde entsprechend der Methodik von GEMIS eine Tonne trockener Konzentrat-Output gewählt. Massenbilanz: In Abhängigkeit von den Gehalten des Kupfers im Erz und im Konzentrat müssen in den einzelnen Gruben unterschiedliche Mengen Erz gefördert werden, dementsprechend fallen auch unterschiedliche Mengen Abraum und Berge an. Abraum und Berge werden unter den Reststoffen ausführlicher bilanziert. Im folgenden werden die zu fördernden Mengen Erz angegeben, die pro Tonne trockenes Konzentrat an den einzelnen Abbaustätten zu extrahieren sind. Tab.: Fördermengen der einzelnen Gruben und des gewichteten Mittels der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Gehalt Cu kg /t Erz 32 10 12,5 5 Gehalt Cukg/t Konz 270 305 350 350 Förderung Erz t/t Konz 8,4 30,5 28 70 30,2 Für die berücksichtigten 15 % der Weltproduktion können im Mittel 30.200 kg Erz pro Tonne gewonnenen Kupferkonzentrats angenommen werden. Zusätzlich muß die Abraummenge berücksichtigt werden, die bei der Förderung anfällt, um auf die Gesamtmenge bewegten Materials schließen zu können. Sie wird unter Reststoffen genauer bilanziert. Im gewichteten Mittel fallen 55,7 t Abraum an (RWTH-IME 1995). Somit ergibt sich eine Gesamtfördermenge von 85,9 t pro t trockenes Konzentrat . Energiebedarf: Der Energiebedarf bei der Förderung und Aufbereitung kommt durch die Abbauaggregate und die Transporte innerhalb der Mine sowie den elektrischen Energiebedarf zur Aufbereitung zustande. Für die in der Studie für das DKI untersuchten Minen wird der in der folgenden Tabelle dargestellte Energiebedarf angegeben. In GEMIS wird das gewichtete Mittel der Minen angesetzt. Tab.: Strom- und Dieselbedarf bei der Förderung und Aufbereitung der Erze zum Kupferkonzentrat bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel StrombedarfGJ/t Konz 2,29 3,73 3,36 5,73 3,54 DieselbedarfGJ/t Konz 0,67 1,26 3,37 5,32 2,70 Aus der Tabelle geht hervor, daß im Mittel mit einem Strombedarf von ca. 3,54 GJ/t trockenes Konzentrat ausgegangen werden kann. Weiterhin muß ein Dieselbedarf von 2,7 GJ/t berücksichtigt werden. Als Hilfsstoff wird dem Erz Branntkalk zugegeben. Im gewichteten Mittel sind ca. 80 kg pro Tonne trockenesKonzentrat zu berücksichtigen (RWTH-IME 1995). Betriebsstoffe: Als Betriebsstoffe bei der Förderung und Aufbereitung der Kupferkonzentrate werden von der RWTH-IME Sprengstoff und Mahlverschleiß bilanziert. Bezogen auf eine Tonne trockenes Kupferkonzentrat werden im gewichteten Mittel der Gruben 20 kg Sprengstoff eingesetzt und 14 kg Mahlverschleiß benötigt (RWTH-IME 1995). Mahlverschleiß wird in GEMIS als Aufblasstahl interpretiert. Prozeßbedingte Luftemissionen: Abgesehen von den bei der Energiebereitstellung auftretenden Luftemissionen (werden aus den vorgelagerten Prozeßketten bzw. über eine Verbrennungsrechnung erfaßt) werden keine weiteren prozeßbedingten Luftemissionen berücksichtigt. Emissionen aus der Nutzung des Sprengstoffs werden über die Prozeßkette des Sprengstoffs mitbilanziert. Wasserinanspruchnahme: Beim Abbau der Erze und deren Aufbereitung wird eine Wasserinanspruchnahme von 22 l/t trockenes Konzentrat bilanziert, die hauptsächlich durch die Aufbereitung (Flotation) verursacht wird (RWTH-IME 1995). Eigentlich ist der Wasserbedarf der Gruben mit 4-10 m³/t Roherz sehr viel größer. Allerdings wird ein Großteil des Wassers im Kreislauf geführt. Bilanziert wird daher nur der zu ersetzende Verlust (RWTH-IME 1995). Abwasserinhaltsstoffe: Weder über die Abwassermengen noch über deren Inhaltsstoffe liegen Informationen vor. Allerdings ist das nicht dahingehend zu interpretieren, daß kein belastetes Abwasser anfällt. So wird das Abwasser beispielsweise mit den ebenfalls nicht bilanzierten Flotationsmitteln belastet. Reststoffe: Als Reststoffe der Gewinnung der Erze und der Aufbereitung zum Konzentrat werden Abraum- und Bergemengen bilanziert. Diese sind in den folgenden Tabellen für die einzelnen Gruben und als gewichtetes Mittel dargestellt. Tab.: Abraummengen der einzelnen Gruben und das gewichtete Mittel der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Abraumt/t Konz 0 1,8 102,2 26,6 55,7 Tab.: Bergemengen der einzelnen Gruben und das gewichtete Mittel der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Berget/t Konz 7,8 34,8 32,2 49 30 In GEMIS werden 55,7 t Abraum und 30 t Berge bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 11,9% Produkt: Metalle - NE

Xtra-Abbau\Fe-Erz-AU-2005

Eisenerz-Tagebau in Australien: Der Erzkörper wird durch Sprengung gelockert und anschließend mechanisch abgebaut und zur Aufbereitung transportiert. Die Aufbereitung besteht aus mehrstufiges Mahlen, Sieben, magnetische Separation, Flotation und mechanisches Trocknen. Je grobkörniger das Eisenerz die Aufbereitung verläßt, desto weniger Prozeßstufen hat es durchlaufen und damit sind auch die energetischen Aufwendungen geringer. Das aufbereitete Eisenerz verläßt die Anlage mit einem Einsengehalt von ca. 65%. Allokation: keine Genese der Daten: Abbau und Aufbereitung von Eisenerz ist für jede Lagerstätte spezifisch angepaßt. Entsprechende Daten konnten jedoch nicht in Erfahrung gebracht werden. Es soll alllerdings an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß Abbau und Aufbereitung von Reicherz im Tagebau (Brasilien) oder der Untertageabbau von „Armerzen" in Schweden deutlich unterschiedliche Aufwendungen bedürfen. Aus der Literatur sind folgende Daten verfügbar: Literatur Gas Öl Strom „Primärenergie" GJ / t GJ / t GJel / t GJ / t Habersatter 0,393 0,11 0,11 0,95 Öko-Inventare - 0,11 0,49 1,58 WIKUE - - - 0,34 diese Studie 0,1 0,1 0,4 Die Angaben von #2 enthalten keine Literaturangabe. Eine Unterscheidung der „Primärenergie" nach Herkunftsform unterbleibt. Die Angaben in # 1 basieren auf Zahlenangaben von Tellus, die sich wiederum auf eine Untersuchung der Batelle Columbus Laboratories von 1975 beziehen. Abgebildet wird darin die besondere Situation der Eisenerzaufbereitung an den Oberen Seen (USA) mit der sehr aufwendigen Verarbeitung von Armerzen. Die Aufbereitung erfordert eine sehr feine Aufmahlung (Strombedarf) und wird daher zur Pelletproduktion eingesetzt. Die Angaben von Habersatter (Habersatter 1991) beziehen sich, soweit erkennbar, auf Arbeiten von Schäfer. Der hohe Gasanteil weist auf ein Aufarbeitung mit partieller Pelletproduktion hin, da in der Aufarbeitung selber kein Prozess mit Gasverbrauch bekannt ist. In dieser Studie wird der Bedarf an Öl-EL zum Einsatz in Dieselmotoren mit 0,1 GJ/t und der Strombedarf zu 0,1 GJ/t abgeschätzt. Er entspricht damit ungefähr den Angaben von Habersatter bzw WIKUE. Der höhere Strombedarf in #1 läßt sich durch den höheren Durchsatz an Roheisenerz (Verhältnis Armerz zu Reicherz 5:2) sowie den geringeren Anteil an feinaufgemahlten Pelleterz in der deutschen Importstruktur erklären. Als Betriebsmittel werden in #1 rund 1,7 kg Sprengstoff angegeben. In dieser Studie wird 0,7 kg Sprengstoff pro Tonne Einsenerz entsprechend dem Armerz / Reicherz - Verhältnis angesetzt. Die Wasserinanspruchnahme wird mit 1,5 m3 Prozeßwasser nach #2 angenommen. Pro t Erz werden nach Wilps (Wilps 1992) für Brasilien 1,9 t , für Australien 1,7 und für Kanada 2,6 t angenommen. Auslastung: 1h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 0,0111m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 1a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 50% Produkt: Metalle - Eisen/Stahl

Xtra-Abbau\Fe-Erz-AU-2000

Eisenerz-Tagebau in Australien: Der Erzkörper wird durch Sprengung gelockert und anschließend mechanisch abgebaut und zur Aufbereitung transportiert. Die Aufbereitung besteht aus mehrstufiges Mahlen, Sieben, magnetische Separation, Flotation und mechanisches Trocknen. Je grobkörniger das Eisenerz die Aufbereitung verläßt, desto weniger Prozeßstufen hat es durchlaufen und damit sind auch die energetischen Aufwendungen geringer. Das aufbereitete Eisenerz verläßt die Anlage mit einem Einsengehalt von ca. 65%. Allokation: keine Genese der Daten: Abbau und Aufbereitung von Eisenerz ist für jede Lagerstätte spezifisch angepaßt. Entsprechende Daten konnten jedoch nicht in Erfahrung gebracht werden. Es soll alllerdings an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß Abbau und Aufbereitung von Reicherz im Tagebau (Brasilien) oder der Untertageabbau von „Armerzen" in Schweden deutlich unterschiedliche Aufwendungen bedürfen. Aus der Literatur sind folgende Daten verfügbar: Literatur Gas Öl Strom „Primärenergie" GJ / t GJ / t GJel / t GJ / t Habersatter 0,393 0,11 0,11 0,95 Öko-Inventare - 0,11 0,49 1,58 WIKUE - - - 0,34 diese Studie 0,1 0,1 0,4 Die Angaben von #2 enthalten keine Literaturangabe. Eine Unterscheidung der „Primärenergie" nach Herkunftsform unterbleibt. Die Angaben in # 1 basieren auf Zahlenangaben von Tellus, die sich wiederum auf eine Untersuchung der Batelle Columbus Laboratories von 1975 beziehen. Abgebildet wird darin die besondere Situation der Eisenerzaufbereitung an den Oberen Seen (USA) mit der sehr aufwendigen Verarbeitung von Armerzen. Die Aufbereitung erfordert eine sehr feine Aufmahlung (Strombedarf) und wird daher zur Pelletproduktion eingesetzt. Die Angaben von Habersatter (Habersatter 1991) beziehen sich, soweit erkennbar, auf Arbeiten von Schäfer. Der hohe Gasanteil weist auf ein Aufarbeitung mit partieller Pelletproduktion hin, da in der Aufarbeitung selber kein Prozess mit Gasverbrauch bekannt ist. In dieser Studie wird der Bedarf an Öl-EL zum Einsatz in Dieselmotoren mit 0,1 GJ/t und der Strombedarf zu 0,1 GJ/t abgeschätzt. Er entspricht damit ungefähr den Angaben von Habersatter bzw WIKUE. Der höhere Strombedarf in #1 läßt sich durch den höheren Durchsatz an Roheisenerz (Verhältnis Armerz zu Reicherz 5:2) sowie den geringeren Anteil an feinaufgemahlten Pelleterz in der deutschen Importstruktur erklären. Als Betriebsmittel werden in #1 rund 1,7 kg Sprengstoff angegeben. In dieser Studie wird 0,7 kg Sprengstoff pro Tonne Einsenerz entsprechend dem Armerz / Reicherz - Verhältnis angesetzt. Die Wasserinanspruchnahme wird mit 1,5 m3 Prozeßwasser nach #2 angenommen. Pro t Erz werden nach Wilps (Wilps 1992) für Brasilien 1,9 t , für Australien 1,7 und für Kanada 2,6 t angenommen. Auslastung: 1h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 0,0111m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 1a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 50% Produkt: Metalle - Eisen/Stahl

Xtra-Abbau\Fe-Erz-AU-2010

Eisenerz-Tagebau in Australien: Der Erzkörper wird durch Sprengung gelockert und anschließend mechanisch abgebaut und zur Aufbereitung transportiert. Die Aufbereitung besteht aus mehrstufiges Mahlen, Sieben, magnetische Separation, Flotation und mechanisches Trocknen. Je grobkörniger das Eisenerz die Aufbereitung verläßt, desto weniger Prozeßstufen hat es durchlaufen und damit sind auch die energetischen Aufwendungen geringer. Das aufbereitete Eisenerz verläßt die Anlage mit einem Einsengehalt von ca. 65%. Allokation: keine Genese der Daten: Abbau und Aufbereitung von Eisenerz ist für jede Lagerstätte spezifisch angepaßt. Entsprechende Daten konnten jedoch nicht in Erfahrung gebracht werden. Es soll alllerdings an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß Abbau und Aufbereitung von Reicherz im Tagebau (Brasilien) oder der Untertageabbau von „Armerzen" in Schweden deutlich unterschiedliche Aufwendungen bedürfen. Aus der Literatur sind folgende Daten verfügbar: Literatur Gas Öl Strom „Primärenergie" GJ / t GJ / t GJel / t GJ / t Habersatter 0,393 0,11 0,11 0,95 Öko-Inventare - 0,11 0,49 1,58 WIKUE - - - 0,34 diese Studie 0,1 0,1 0,4 Die Angaben von #2 enthalten keine Literaturangabe. Eine Unterscheidung der „Primärenergie" nach Herkunftsform unterbleibt. Die Angaben in # 1 basieren auf Zahlenangaben von Tellus, die sich wiederum auf eine Untersuchung der Batelle Columbus Laboratories von 1975 beziehen. Abgebildet wird darin die besondere Situation der Eisenerzaufbereitung an den Oberen Seen (USA) mit der sehr aufwendigen Verarbeitung von Armerzen. Die Aufbereitung erfordert eine sehr feine Aufmahlung (Strombedarf) und wird daher zur Pelletproduktion eingesetzt. Die Angaben von Habersatter (Habersatter 1991) beziehen sich, soweit erkennbar, auf Arbeiten von Schäfer. Der hohe Gasanteil weist auf ein Aufarbeitung mit partieller Pelletproduktion hin, da in der Aufarbeitung selber kein Prozess mit Gasverbrauch bekannt ist. In dieser Studie wird der Bedarf an Öl-EL zum Einsatz in Dieselmotoren mit 0,1 GJ/t und der Strombedarf zu 0,1 GJ/t abgeschätzt. Er entspricht damit ungefähr den Angaben von Habersatter bzw WIKUE. Der höhere Strombedarf in #1 läßt sich durch den höheren Durchsatz an Roheisenerz (Verhältnis Armerz zu Reicherz 5:2) sowie den geringeren Anteil an feinaufgemahlten Pelleterz in der deutschen Importstruktur erklären. Als Betriebsmittel werden in #1 rund 1,7 kg Sprengstoff angegeben. In dieser Studie wird 0,7 kg Sprengstoff pro Tonne Einsenerz entsprechend dem Armerz / Reicherz - Verhältnis angesetzt. Die Wasserinanspruchnahme wird mit 1,5 m3 Prozeßwasser nach #2 angenommen. Pro t Erz werden nach Wilps (Wilps 1992) für Brasilien 1,9 t , für Australien 1,7 und für Kanada 2,6 t angenommen. Auslastung: 1h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 0,0111m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 1a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 50% Produkt: Metalle - Eisen/Stahl

Xtra-Tagebau\Cu-Erz(Konz.)-reich-2000

Bergbau und Aufbereitung zum Kupferkonzentrat: Die Abbaumethoden des Kupfers sind abhängig von der Zusammensetzung insbesondere dem Kupfergehalt der Erze. Während der durchschnittliche Kupfergehalt der abgebauten Erze um 1900 noch ca. 5 % betrug, liegt er heute unter 1 % (Ullmann 1986). Dabei variiert er je nach Lagerstätte zwischen 0,1 und 6 % (ETH 1995). Aufgrund der hohen Affinität des Kupfers zum Schwefel wird das Kupfer bei den meisten primären Lagerstätten in sulfidischer Form gebunden. Weit mehr als 80 % der Primärkupferproduktion werden aus sulfidischen Erzen gewonnen. Weiterhin werden in geringerem Umfang oxidische, silikatische und bituminöse Erze zur Kupferproduktion gefördert. In der vorliegenden Arbeit wird lediglich auf die Gewinnung von Primärkupfer aus sulfidischen Erzen eingegangen. Neben den Erzen werden auch Altkupfer und andere Sekundärmaterialien zur Produktion von Sekundärkupfer verwendet. Grundsätzlich lassen sich vier Abbauarten unterscheiden: der Tagebau, der Untertagebau, die in-situ-Laugung und der Abbau ozeanischer Vorkommen (derzeit noch nicht wirtschaftlich betrieben). Dabei dominiert der Tagebau die weltweite Erzgewinnung (ETH 1995). Der Untertagebau kann heute fast nur noch bei Reicherzen wirtschaftlich betrieben werden. Dem Abbau des Roherzes folgt eine Abtrennung der Gangart. Das Erz/Gangart-Verhältnis ist schon innerhalb einer Förderstätte starken Schwankungen unterworfen. Mögliche Verhältnisse liegen zwischen 1:1 und 1:12, so daß unter Umständen aufgrund dieser hohen Abweichung kupferreiche Erze mit ungünstigem Erz/Gangart-Verhältnis einen höheren Energieeinsatz beim Abbau verlangen, als Erze geringeren Kupfergehalts mit günstigerem Erz/Gangart-Verhältnis (KfA 1989). Das gängige Aufbereitungsverfahren nach dem Aufmahlen der Roherze ist die Flotation. Dabei lagern sich die Erzbestandteile an die Flotationsmittel an und werden in einer der Gangart entgegengesetzten Richtung abgeführt. Im Anschluß an die Flotation wird das Konzentrat getrocknet und kann zur Weiterverarbeitung abtransportiert werden. Das Konzentrat hat in der Regel eine Kupferkonzentration zwischen 25 und 35 %. Die Datenbasis für die vorliegende Studie bildet hauptsächlich die „Sachbilanz einer Ökobilanz der Kupfererzeugung aus primären und sekundären Vorstoffen, sowie der Verarbeitung von Kupfer und Kupferlegierungen zu Halbzeug und ausgewählten Produkten“ angefertigt von der Rheinisch Westfälischen Technnischen Hochschule Aachen, Institut für Metallhüttenwesen und Elektrometallurgie (RWTH-IME 1995) im Auftrag des Deutschen Kupfer Instituts (DKI). In ihr wird der Bergbau durch vier Vertreter jeweils eines Minentyps abgebildet. Bilanziert werden je ein Tagebau sowohl mit Reicherz als auch mit Armerz und je ein Untertagebau mit Reicherz und Armerz alle im Ausland. In Deutschland wird laut Metallstatistik seit 1990 keine eigene Bergwerksproduktion mehr betrieben (Metallstatistik 1995). Das Kupferkonzentrat zur Hüttenproduktion aus primären Rohstoffen wird also zu 100 % importiert. Die vier in der Studie des RWTH-IME bilanzierten Minen stellen 15 % der weltweiten Bergwerksproduktion dar. Der Anteil der einzelnen Minen wird gewichtet nach der Produktionsmenge berücksichtigt. Eine Extrapolation auf die gesamte Weltproduktion bzw. auf einen globalen Mittelwert ist anhand dieser Daten nicht möglich. Der in der vorliegenden Studie aufgeführte Wert ist damit nur als Näherungswert zu sehen. In den kommenden Monaten wird jedoch eine Studie des Bundesamtes für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt (UBA) erscheinen („Stoffmengenflüsse und Energiebedarf bei der Gewinnung ausgewählter mineralischer Rohstoffe, Maßnahmenempfehlungen für eine umweltschonende nachhaltige Entwicklung“), in der versucht wird, die globalen Kupferminen summarisch zu erfassen. Nach Auskunft des BGR nach einer vorläufigen Auswertung sind die in GEMIS verwendeten Daten trotz mangelnder Repräsentativität gemessen an der relativen Fehlermöglichkeit bei der Mittelwertbildung gut. Sie sind in einer ähnlichen Größenordnung wie die von der BGR gewonnenen Daten (BGR 1996). Da bei den vier bilanzierten Abbau-Standorten kein lokaler Bezug herzustellen ist, muß der Datensatz hierzu als generisch gelten. Es wird daher auch eine fiktive Transportstrecke des nach der Förderung aufbereiteten Konzentrats nach Deutschland angenommen. Ein lokaler Bezug für den Transport des Konzentrats nach Deutschland würde auch nur für einen bestimmten Zeitraum Sinn machen, da deutsche Verarbeiter periodisch ihre spezifischen Lieferverträge neu aushandeln und die Rohstoffe aus anderen Nationen und Regionen beziehen können (BGR 1996). Da über die spezifischen Konzentrat-Lieferanten und deren Minen keine hinreichenden Informationen vorliegen, muß der generische Bezug akzeptiert werden. Allokation: keine Genese der Kennziffern Als Bezugsgröße zur Bilanzierung der beschriebenen Prozeßschritte wurde entsprechend der Methodik von GEMIS eine Tonne trockener Konzentrat-Output gewählt. Massenbilanz: In Abhängigkeit von den Gehalten des Kupfers im Erz und im Konzentrat müssen in den einzelnen Gruben unterschiedliche Mengen Erz gefördert werden, dementsprechend fallen auch unterschiedliche Mengen Abraum und Berge an. Abraum und Berge werden unter den Reststoffen ausführlicher bilanziert. Im folgenden werden die zu fördernden Mengen Erz angegeben, die pro Tonne trockenes Konzentrat an den einzelnen Abbaustätten zu extrahieren sind. Tab.: Fördermengen der einzelnen Gruben und des gewichteten Mittels der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Gehalt Cu kg /t Erz 32 10 12,5 5 Gehalt Cukg/t Konz 270 305 350 350 Förderung Erz t/t Konz 8,4 30,5 28 70 30,2 Für die berücksichtigten 15 % der Weltproduktion können im Mittel 30.200 kg Erz pro Tonne gewonnenen Kupferkonzentrats angenommen werden. Zusätzlich muß die Abraummenge berücksichtigt werden, die bei der Förderung anfällt, um auf die Gesamtmenge bewegten Materials schließen zu können. Sie wird unter Reststoffen genauer bilanziert. Im gewichteten Mittel fallen 55,7 t Abraum an (RWTH-IME 1995). Somit ergibt sich eine Gesamtfördermenge von 85,9 t pro t trockenes Konzentrat . Energiebedarf: Der Energiebedarf bei der Förderung und Aufbereitung kommt durch die Abbauaggregate und die Transporte innerhalb der Mine sowie den elektrischen Energiebedarf zur Aufbereitung zustande. Für die in der Studie für das DKI untersuchten Minen wird der in der folgenden Tabelle dargestellte Energiebedarf angegeben. In GEMIS wird das gewichtete Mittel der Minen angesetzt. Tab.: Strom- und Dieselbedarf bei der Förderung und Aufbereitung der Erze zum Kupferkonzentrat bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel StrombedarfGJ/t Konz 2,29 3,73 3,36 5,73 3,54 DieselbedarfGJ/t Konz 0,67 1,26 3,37 5,32 2,70 Aus der Tabelle geht hervor, daß im Mittel mit einem Strombedarf von ca. 3,54 GJ/t trockenes Konzentrat ausgegangen werden kann. Weiterhin muß ein Dieselbedarf von 2,7 GJ/t berücksichtigt werden. Als Hilfsstoff wird dem Erz Branntkalk zugegeben. Im gewichteten Mittel sind ca. 80 kg pro Tonne trockenesKonzentrat zu berücksichtigen (RWTH-IME 1995). Betriebsstoffe: Als Betriebsstoffe bei der Förderung und Aufbereitung der Kupferkonzentrate werden von der RWTH-IME Sprengstoff und Mahlverschleiß bilanziert. Bezogen auf eine Tonne trockenes Kupferkonzentrat werden im gewichteten Mittel der Gruben 20 kg Sprengstoff eingesetzt und 14 kg Mahlverschleiß benötigt (RWTH-IME 1995). Mahlverschleiß wird in GEMIS als Aufblasstahl interpretiert. Prozeßbedingte Luftemissionen: Abgesehen von den bei der Energiebereitstellung auftretenden Luftemissionen (werden aus den vorgelagerten Prozeßketten bzw. über eine Verbrennungsrechnung erfaßt) werden keine weiteren prozeßbedingten Luftemissionen berücksichtigt. Emissionen aus der Nutzung des Sprengstoffs werden über die Prozeßkette des Sprengstoffs mitbilanziert. Wasserinanspruchnahme: Beim Abbau der Erze und deren Aufbereitung wird eine Wasserinanspruchnahme von 22 l/t trockenes Konzentrat bilanziert, die hauptsächlich durch die Aufbereitung (Flotation) verursacht wird (RWTH-IME 1995). Eigentlich ist der Wasserbedarf der Gruben mit 4-10 m³/t Roherz sehr viel größer. Allerdings wird ein Großteil des Wassers im Kreislauf geführt. Bilanziert wird daher nur der zu ersetzende Verlust (RWTH-IME 1995). Abwasserinhaltsstoffe: Weder über die Abwassermengen noch über deren Inhaltsstoffe liegen Informationen vor. Allerdings ist das nicht dahingehend zu interpretieren, daß kein belastetes Abwasser anfällt. So wird das Abwasser beispielsweise mit den ebenfalls nicht bilanzierten Flotationsmitteln belastet. Reststoffe: Als Reststoffe der Gewinnung der Erze und der Aufbereitung zum Konzentrat werden Abraum- und Bergemengen bilanziert. Diese sind in den folgenden Tabellen für die einzelnen Gruben und als gewichtetes Mittel dargestellt. Tab.: Abraummengen der einzelnen Gruben und das gewichtete Mittel der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Abraumt/t Konz 0 1,8 102,2 26,6 55,7 Tab.: Bergemengen der einzelnen Gruben und das gewichtete Mittel der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Berget/t Konz 7,8 34,8 32,2 49 30 In GEMIS werden 55,7 t Abraum und 30 t Berge bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat bilanziert. Auslastung: 1h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen Flächeninanspruchnahme: 0,0222m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 1a Leistung: 0,000114t/h Nutzungsgrad: 4% Produkt: Metalle - NE

Xtra-Tiefbau\Cu-Erz(Konz.)-arm-2000

Bergbau und Aufbereitung zum Kupferkonzentrat: Die Abbaumethoden des Kupfers sind abhängig von der Zusammensetzung insbesondere dem Kupfergehalt der Erze. Während der durchschnittliche Kupfergehalt der abgebauten Erze um 1900 noch ca. 5 % betrug, liegt er heute unter 1 % (Ullmann 1986). Dabei variiert er je nach Lagerstätte zwischen 0,1 und 6 % (ETH 1995). Aufgrund der hohen Affinität des Kupfers zum Schwefel wird das Kupfer bei den meisten primären Lagerstätten in sulfidischer Form gebunden. Weit mehr als 80 % der Primärkupferproduktion werden aus sulfidischen Erzen gewonnen. Weiterhin werden in geringerem Umfang oxidische, silikatische und bituminöse Erze zur Kupferproduktion gefördert. In der vorliegenden Arbeit wird lediglich auf die Gewinnung von Primärkupfer aus sulfidischen Erzen eingegangen. Neben den Erzen werden auch Altkupfer und andere Sekundärmaterialien zur Produktion von Sekundärkupfer verwendet. Grundsätzlich lassen sich vier Abbauarten unterscheiden: der Tagebau, der Untertagebau, die in-situ-Laugung und der Abbau ozeanischer Vorkommen (derzeit noch nicht wirtschaftlich betrieben). Dabei dominiert der Tagebau die weltweite Erzgewinnung (ETH 1995). Der Untertagebau kann heute fast nur noch bei Reicherzen wirtschaftlich betrieben werden. Dem Abbau des Roherzes folgt eine Abtrennung der Gangart. Das Erz/Gangart-Verhältnis ist schon innerhalb einer Förderstätte starken Schwankungen unterworfen. Mögliche Verhältnisse liegen zwischen 1:1 und 1:12, so daß unter Umständen aufgrund dieser hohen Abweichung kupferreiche Erze mit ungünstigem Erz/Gangart-Verhältnis einen höheren Energieeinsatz beim Abbau verlangen, als Erze geringeren Kupfergehalts mit günstigerem Erz/Gangart-Verhältnis (KfA 1989). Das gängige Aufbereitungsverfahren nach dem Aufmahlen der Roherze ist die Flotation. Dabei lagern sich die Erzbestandteile an die Flotationsmittel an und werden in einer der Gangart entgegengesetzten Richtung abgeführt. Im Anschluß an die Flotation wird das Konzentrat getrocknet und kann zur Weiterverarbeitung abtransportiert werden. Das Konzentrat hat in der Regel eine Kupferkonzentration zwischen 25 und 35 %. Die Datenbasis für die vorliegende Studie bildet hauptsächlich die „Sachbilanz einer Ökobilanz der Kupfererzeugung aus primären und sekundären Vorstoffen, sowie der Verarbeitung von Kupfer und Kupferlegierungen zu Halbzeug und ausgewählten Produkten“ angefertigt von der Rheinisch Westfälischen Technnischen Hochschule Aachen, Institut für Metallhüttenwesen und Elektrometallurgie (RWTH-IME 1995) im Auftrag des Deutschen Kupfer Instituts (DKI). In ihr wird der Bergbau durch vier Vertreter jeweils eines Minentyps abgebildet. Bilanziert werden je ein Tagebau sowohl mit Reicherz als auch mit Armerz und je ein Untertagebau mit Reicherz und Armerz alle im Ausland. In Deutschland wird laut Metallstatistik seit 1990 keine eigene Bergwerksproduktion mehr betrieben (Metallstatistik 1995). Das Kupferkonzentrat zur Hüttenproduktion aus primären Rohstoffen wird also zu 100 % importiert. Die vier in der Studie des RWTH-IME bilanzierten Minen stellen 15 % der weltweiten Bergwerksproduktion dar. Der Anteil der einzelnen Minen wird gewichtet nach der Produktionsmenge berücksichtigt. Eine Extrapolation auf die gesamte Weltproduktion bzw. auf einen globalen Mittelwert ist anhand dieser Daten nicht möglich. Der in der vorliegenden Studie aufgeführte Wert ist damit nur als Näherungswert zu sehen. In den kommenden Monaten wird jedoch eine Studie des Bundesamtes für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit dem Umweltbundesamt (UBA) erscheinen („Stoffmengenflüsse und Energiebedarf bei der Gewinnung ausgewählter mineralischer Rohstoffe, Maßnahmenempfehlungen für eine umweltschonende nachhaltige Entwicklung“), in der versucht wird, die globalen Kupferminen summarisch zu erfassen. Nach Auskunft des BGR nach einer vorläufigen Auswertung sind die in GEMIS verwendeten Daten trotz mangelnder Repräsentativität gemessen an der relativen Fehlermöglichkeit bei der Mittelwertbildung gut. Sie sind in einer ähnlichen Größenordnung wie die von der BGR gewonnenen Daten (BGR 1996). Da bei den vier bilanzierten Abbau-Standorten kein lokaler Bezug herzustellen ist, muß der Datensatz hierzu als generisch gelten. Es wird daher auch eine fiktive Transportstrecke des nach der Förderung aufbereiteten Konzentrats nach Deutschland angenommen. Ein lokaler Bezug für den Transport des Konzentrats nach Deutschland würde auch nur für einen bestimmten Zeitraum Sinn machen, da deutsche Verarbeiter periodisch ihre spezifischen Lieferverträge neu aushandeln und die Rohstoffe aus anderen Nationen und Regionen beziehen können (BGR 1996). Da über die spezifischen Konzentrat-Lieferanten und deren Minen keine hinreichenden Informationen vorliegen, muß der generische Bezug akzeptiert werden. Allokation: keine Genese der Kennziffern Als Bezugsgröße zur Bilanzierung der beschriebenen Prozeßschritte wurde entsprechend der Methodik von GEMIS eine Tonne trockener Konzentrat-Output gewählt. Massenbilanz: In Abhängigkeit von den Gehalten des Kupfers im Erz und im Konzentrat müssen in den einzelnen Gruben unterschiedliche Mengen Erz gefördert werden, dementsprechend fallen auch unterschiedliche Mengen Abraum und Berge an. Abraum und Berge werden unter den Reststoffen ausführlicher bilanziert. Im folgenden werden die zu fördernden Mengen Erz angegeben, die pro Tonne trockenes Konzentrat an den einzelnen Abbaustätten zu extrahieren sind. Tab.: Fördermengen der einzelnen Gruben und des gewichteten Mittels der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Gehalt Cu kg /t Erz 32 10 12,5 5 Gehalt Cukg/t Konz 270 305 350 350 Förderung Erz t/t Konz 8,4 30,5 28 70 30,2 Für die berücksichtigten 15 % der Weltproduktion können im Mittel 30.200 kg Erz pro Tonne gewonnenen Kupferkonzentrats angenommen werden. Zusätzlich muß die Abraummenge berücksichtigt werden, die bei der Förderung anfällt, um auf die Gesamtmenge bewegten Materials schließen zu können. Sie wird unter Reststoffen genauer bilanziert. Im gewichteten Mittel fallen 55,7 t Abraum an (RWTH-IME 1995). Somit ergibt sich eine Gesamtfördermenge von 85,9 t pro t trockenes Konzentrat . Energiebedarf: Der Energiebedarf bei der Förderung und Aufbereitung kommt durch die Abbauaggregate und die Transporte innerhalb der Mine sowie den elektrischen Energiebedarf zur Aufbereitung zustande. Für die in der Studie für das DKI untersuchten Minen wird der in der folgenden Tabelle dargestellte Energiebedarf angegeben. In GEMIS wird das gewichtete Mittel der Minen angesetzt. Tab.: Strom- und Dieselbedarf bei der Förderung und Aufbereitung der Erze zum Kupferkonzentrat bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel StrombedarfGJ/t Konz 2,29 3,73 3,36 5,73 3,54 DieselbedarfGJ/t Konz 0,67 1,26 3,37 5,32 2,70 Aus der Tabelle geht hervor, daß im Mittel mit einem Strombedarf von ca. 3,54 GJ/t trockenes Konzentrat ausgegangen werden kann. Weiterhin muß ein Dieselbedarf von 2,7 GJ/t berücksichtigt werden. Als Hilfsstoff wird dem Erz Branntkalk zugegeben. Im gewichteten Mittel sind ca. 80 kg pro Tonne trockenesKonzentrat zu berücksichtigen (RWTH-IME 1995). Betriebsstoffe: Als Betriebsstoffe bei der Förderung und Aufbereitung der Kupferkonzentrate werden von der RWTH-IME Sprengstoff und Mahlverschleiß bilanziert. Bezogen auf eine Tonne trockenes Kupferkonzentrat werden im gewichteten Mittel der Gruben 20 kg Sprengstoff eingesetzt und 14 kg Mahlverschleiß benötigt (RWTH-IME 1995). Mahlverschleiß wird in GEMIS als Aufblasstahl interpretiert. Prozeßbedingte Luftemissionen: Abgesehen von den bei der Energiebereitstellung auftretenden Luftemissionen (werden aus den vorgelagerten Prozeßketten bzw. über eine Verbrennungsrechnung erfaßt) werden keine weiteren prozeßbedingten Luftemissionen berücksichtigt. Emissionen aus der Nutzung des Sprengstoffs werden über die Prozeßkette des Sprengstoffs mitbilanziert. Wasserinanspruchnahme: Beim Abbau der Erze und deren Aufbereitung wird eine Wasserinanspruchnahme von 22 l/t trockenes Konzentrat bilanziert, die hauptsächlich durch die Aufbereitung (Flotation) verursacht wird (RWTH-IME 1995). Eigentlich ist der Wasserbedarf der Gruben mit 4-10 m³/t Roherz sehr viel größer. Allerdings wird ein Großteil des Wassers im Kreislauf geführt. Bilanziert wird daher nur der zu ersetzende Verlust (RWTH-IME 1995). Abwasserinhaltsstoffe: Weder über die Abwassermengen noch über deren Inhaltsstoffe liegen Informationen vor. Allerdings ist das nicht dahingehend zu interpretieren, daß kein belastetes Abwasser anfällt. So wird das Abwasser beispielsweise mit den ebenfalls nicht bilanzierten Flotationsmitteln belastet. Reststoffe: Als Reststoffe der Gewinnung der Erze und der Aufbereitung zum Konzentrat werden Abraum- und Bergemengen bilanziert. Diese sind in den folgenden Tabellen für die einzelnen Gruben und als gewichtetes Mittel dargestellt. Tab.: Abraummengen der einzelnen Gruben und das gewichtete Mittel der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Abraumt/t Konz 0 1,8 102,2 26,6 55,7 Tab.: Bergemengen der einzelnen Gruben und das gewichtete Mittel der Gruben bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat (RWTH-IME 1995). Tiefbau(Reicherz) Tiefbau(Armerz) Tagebau(Reicherz) Tagebau(Armerz) gewichtetesMittel Berget/t Konz 7,8 34,8 32,2 49 30 In GEMIS werden 55,7 t Abraum und 30 t Berge bezogen auf eine Tonne trockenes Konzentrat bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Ressourcen gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 3,3% Produkt: Metalle - NE

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