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Rohstoffe und Recycling I (Fach) / Glas (Lektion)

Glas

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  • 1) Nennen Sie die primären Rohstoffe, die zur Glasproduktion benötigt werden, und erläutern Sie deren Funktion. Quarzsand: Glasbildner Soda: Flussmittel, senkt die Schmelztemperatur Pottasche: erhöht Brillanz(bildschärfe?) Kalk, Dolomit, Feldspat: Stabilisatoren zur Erhöhung der Härte, der Festigkeit und der chemischen Beständigkeit Metallionen: Färbemittel
  • 2) Wie oft kann Altglas ohne Qualitätsverluste wieder aufbereitet und eingeschmolzen werden? unendlich oft Ausnahme: Farbänderung
  • 3) Welche Primärrohstoffe werden durch das Hohlglasrecycling substituiert? §Hohlgläser sind zum überwiegenden Teil Kalknatrongläser.        ⇒ Quarzsand, Natriumcarbonat, Pottasche, Kalk, Dolomit, Feldspat
  • 4) Nennen Sie mögliche Verwertungswege für aufbereitete Glasscherben. Scherbenverwertung in der BehälterglasproduktionEinsatz in der KeramikindustrieReflektor in StraßenmarkierungenAnwendung beim SandstrahlverfahrenDämmstoff aus RecyclingglasEinsatz im Garten- und Landschaftsbau
  • 5) Benennen Sie die einzelnen Schritte des Herstellungsprozesses von Glas. An welcher Stelle können Glasscherben als sekundärer Rohstoff eingebracht werden?5 1) Rohstoffanlieferung2) Mischer3) Altglaszugabe  (hier Glasscherben)       ⇒ Gemenge bildet sich 4) Schmelzwanne(1300 – 1555°C)5) Speiser
  • 6) Welcher Prozessschritt in der Glasherstellung ist besonders empfindlich gegenüber Fremdstoffen? Begründen Sie. Schmelzwanne: Besonders Schwermetalle wie Blei schmelzen, sinken zum Schmelzwannenboden und rufen dort eine verstärkte Bodenkorrosion hervor.
  • 7) Glasflaschen und deren Produktion sind technisch in den letzten 50 Jahren wesentlich verbessert worden. Woran ist diese Verbesserung messbar? An der Verringerung des Glasgewichtes und dem damit einhergehenden reduzierten Rohstoff- und Energieverbrauch.
  • 8) Welches Problem ergibt sich aus den immer dünnwandiger produzierten Glasflaschen für den Recycler? Warum ist die Gewichtseinsparung für den Produzenten dennoch interessant?4 Problem für Aufbereiter: (Höhere Anforderung an den Sortierer)Aufbereiter muss immer besser sortieren, weil die Anforderungen an das Glas immer höher werden, z.B. bezogen auf KSP / Metalle / Organik. Vorteil für Produzenten: - Rohstoff- und Energieeinsparung- geringere Transportkosten - bessere Handhabung, Konkurrenz mit PET- sinkende CO2-Emissionen
  • 9) Welche Glasarten werden in Deutschland produziert? Welche Art ist für das Recycling besonders interessant und warum? FlachglasBehälterglas (besonders interessant: geordnete Erfassung, meist kurzlebig)MineralfasernSpezialglas
  • 10) Welche Glassorte ist für den Recyclingprozess besonders kritisch? Warum? Bleiglas (18 bis 38 Gew.-% Bleioxid)Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Schmelze
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  • 11) Welche Konsequenzen für das Glasrecycling ergeben sich aus dem Herstellungsprozess und der rohstofflichen Zusammensetzung der einzelnen Glassorten?4 Einschmelzen nur gleicher Glassorten technisch sinnvoll Qualitative Unterschiede in verschiedenen Glassorten verlangen Sortentrennung Sortentrennung z.B. durch getrennte Erfassung von Hohlglas (bzw. Behälterglas) und Flachglas (Autoglas, etc.) in zwei Hauptgruppen Qualitativ nicht geeignete andere Glassorten gelten in der jeweiligen Recyclingroute als Störstoffe oder Fehlwürfe und werden ohne Zuordnung von Verwertungsrouten als Reinigungsabfall angereichert
  • 12) Nennen Sie Gründe, warum sich Glashütten an bestimmten Standorten ansiedeln (Standortvorraussetzungen). Zugang zum Rohstoff (primär + sekundär)-> hochreine Quarzsandlagerstätten (wie z.B Herzogenrath, Frechen ⇒Saint-Gobain) Zugang zu Energie (Schmelzprozess) Logistik für Massenguttransport
  • 13) Fallbeispiel Standortvoraussetzungen: Warum befindet sich ein Produktionsstandort der Firma Saint Gobain in Herzogenrath? Lagerstätten spezieller hochreiner Quarzsande
  • 14) Warum können Glasflaschen nicht unendlich als Mehrwegflaschen (leeren – wieder befüllen) benutzt werden? nach ausgiebiger Reinigung neue Befüllung Glasflaschen nach ca. 50 Reinigungen „verbraucht“ (Dichtheit Verschluss, Optik) neue Einschmelzung als Altglas
  • 15) Welcher industrielle Zweig dominiert die Behälterglasindustrie in Deutschland? Getränkeflaschen und Gläser für Nahrungsmittel: 2012 ein Anteil von 3,59 Mt an der Gesamtproduktion von 3,93 Mt
  • 16) Warum ist das Recycling für die Behälterglasindustrie interessanter als für die Hersteller von Flachglas und Spezialglas? größere Mengen, geordnete und schnelle Erfassung großer Preisdruck in Behälterglasindustrie Für Hersteller von Flachglas und Spezialglas als profitablen Branchen ist der Einsatz sekundärer Rohstoffe weniger interessant.
  • 17) Im oder am Flachglas sind häufig „funktionserweiternde Werkstoffe“ zu finden, die während der Aufbereitung entfernt werden müssen. Nennen Sie Beispiele für „funktionserweiternde Werkstoffe“.3 Verbundsicherheitsglas: PVB-Folien Heckscheibenheizung: Heizdrähte aus metallischen Heizleiterlegierungen Front- und Heckscheiben: Aluminium-Antennenleiter
  • 18) Nennen Sie Anfallstellen für Flachglas. Umbauarbeiten: Fenster und Türen KFZ-Werkstätten: Autoglas Deutsche Bahn
  • 19) Glas kann zu 100 % recycelt werden. An welchen Stellen im Rohstoffkreislauf kommt es dennoch zu Verlusten? Fabrik: Verluste durch Aufbereitung, ReinigungVerbraucher: Bruch, andere Nutzung, Beseitigung
  • 20) Nennen Sie Standortfaktoren für die Aufbereitungsanlagen von Glas. §Eine Aufbereitungsanlage lohnt sich ab 50 – 60 t Scherben pro Stunde.        ⇒ insbesondere Nähe zu Sammelstellen         ⇒ Logistik für Massenguttransport
  • 21) Warum lohnt sich der Einsatz von sekundären Glasscherben für die Produzenten von Glas? §Scherbeneinsatz reduziert Rohstoff- und Energieverbrauch:- Scherben haben niedrigeren Schmelzpunkt als  Rohgemenge.⇒   Pro 10 Gew.-% Altglas  können bis zu 3% Energie gespart werden. - Reduzierung des Verbrauchs an Primärrohstoffen, die teurer sind - unendlich oft ohne Qualitätseinbußen einschmelzbar - geringere CO_2-Emissionen z.B. wegen Substitution der Primärrohstoffe Kalk und Dolomit, bei deren Schmelzung CO_2 freigesetzt wird
  • 22) Nennen Sie einen werkstofflichen Grund, warum Hohl- und Flachglas nicht gemeinsam recycelt werden können. wegen der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung
  • 23) Warum wird Altglas (Hohlglas) nach Farben getrennt erfasst? - Da Fremdfarben zur Verfärbung führen – z.B. reicht eine grüne Sektflasche schon aus um 500 kg Weißglas zu verfärben!- Bei farbgetrennter Erfassung werden toleriert: ->Grünglas: bis zu 15% Fremdfarbenanteil ->Braunglas: bis zu 10% Fremdfarbenanteil ->Weißglas: bis zu 0,4% Fremdfarbenanteil ⇒ Blaue und andere Farben sollten in den Grünglascontainer geworfen werden!
  • 24) In einem Schwellenland mit eigener Glasproduktion soll das Altglasrecycling aufgebaut werden. Ist eine nach Farben getrennte Sammlung erforderlich? Akzeptanz beim Verbraucher schaffen. Erst einmal gemischte Erfassung und Einsatz in der Grünglasflaschenproduktion. Später evtl. immer noch Option, auf getrennte Sammlung umzusteigen.
  • 25) Wodurch ergeben sich die unterschiedlich hohen Anteile an Altglasscherben im Rohstoffgemenge aus primärem und sekundärem Rohstoff in der Produktion von Weißglas und Grünglas? - Grünglas hat bis zu 90%, Weißglas bis zu 60% Altglasscherbenanteil. - Je mehr Altglasscherben man einsetzt, desto matter wird das Glas.         ⇒ bei Weißglas viel schlimmer als bei Grünglas, wo man viel mehr verwenden kann
  • 26) Welche störenden Inhaltsstoffe müssen in der Altglasaufbereitungsanlage mittels mechanischer Trenntechnik aus dem Scherbengemisch entfernt werden, bevor die Altglasscherben der Glasproduktion zugeführt werden können?4 KSP-Fraktion = Keramik, Steine, Porzellan Fehlfarben Organische Verunreinigungen Metalle (auch Schwermetalle)
  • 27) Welche Sortiertechnologie hat für die Hohlglasaufbereitung die größte Bedeutung? Welche Trennaufgabe übernimmt sie im Aufbereitungsprozess? sensorgestützte Sortiertechnik:Erkennung der Fremdstoffe und Farben durch Farbkamera / Röntgenfluoreszenz-Analyse / UV-> Ausblasen der Störstoffe / SOLL-Farben mit Druckluft
  • 28) Welche Fremdstoffe dürfen nicht in den Altglasscherben enthalten sein, die an die Glashütten geliefert werden und warum? KSP:Øhöherer Schmelzpunkt als Glas bei gleicher Dichte⇒  liegen in der Schmelze als Feststoff vor ⇒  Einschlüsse, die zu Glasbruch führen können ⇒  Ausschuss Metallverunreinigungen:Øz.B. Drähte, Kapseln aus Eisen, Bleikapseln⇒   zerstören Schmelzwannenboden Øz.B. Verschlüsse, Absprenglinge, Al-Folie⇒  Al reduziert Quarzsand zu Silizium ⇒ Silizium-Einschlüsse, die zu Glasbruch führen können ⇒ Ausschuss Schwermetalle als chem. Bestandteil der angelieferten Altglasscherben:Øz.B. Bleiglas, Kristallglas (bis zu 38 Gew-.% Bleioxid)⇒  Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Schmelze ⇒ z.B. Erhöhung der Lichtbrechung Organik:Øz.B. Verschlüsse, Etiketten (Kunststoff, Papier)⇒ Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Schmelze sonstige Störstoffe (…)
  • 29) Wofür steht die Abkürzung KSP? KSP = Keramik, Steine, Porzellan
  • 30) Nennen Sie die stoffspezifischen Mengen an Störstoffen, die im Altglas enthalten sein dürfen. - KSP<20g/t - Metallanteile: NE(<3g/t), Fe-Metalle(<2g/t) - Organische Stoffe:  <300g/t und Feuchtigkeit <2% - Schwermetalle (<200g/t) - Glaskeramik >10mm: <5g/t - Glaskeramik <10mm: <10g/t
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  • 31) Welche Auswirkung haben KSP-Einschlüsse in Hohlgläsern?(Keramik/Steine/Porzellan) KSP-Einschlüsse ⇒ Herabsetzung der Stabilität des Glases ⇒ Ausschuss(Fehlproduktion)
  • 32) Warum sind Alukapseln für den Aufbereiter von Altglas (Glasrecycler) kein primärer Störstoff? Über die Alukapseln freut sich der Glasrecycler dennoch, denn er sortiert sie per Wirbelstromscheider aus und verwertet sie (Erlöse >1€/kg).
  • 33) Warum ist Steingut bei den Glasrecyclern besonders unbeliebt? - Höherer Schmelzpunkt als Glas, kein Aufschmelzen, Feststoff in der Schmelze mit gleicher Dichte!        ⇒ Einschlüsse         ⇒ Ausschuss
  • 34) Der maximal zulässige Anteil von Organik in Scherben ist im Vergleich zu KSP oder Metallen relativ hoch. Warum? Organik verbrennt überwiegend, doch Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Schmelze möglich.
  • 35) Warum ist der Feuchtegehalt von Altglas auf < 2 M.-% beschränkt? Der Energieverbrauch der Glashütten beim Schmelzprozess ist umso größer, je größer der Feuchtegehalt ist.
  • 36) Warum wird Feinkorn <5 mm aus dem Altglasgemisch abgetrennt und gelangt nicht in den Schmelzprozess? Die Sortierung ist in diesem Korngrößenbereich erschwert / nicht mehr möglich. Im Feinkorn oft hoher KSP-Anteil drin, den man möglichst rausbekommen möchte. Deshalb wird die Fraktion <5 mm per Sieb abgetrennt.
  • 37) a) Wie hoch ist der Sortierverlust bei der Altglasaufbereitung? b) Für welche Verwertungswege eignen sich die aussortierten Reste? a): ca. 10 Gew.-% b): Einsatz in der KeramikindustrieReflektor in StraßenmarkierungenAnwendung beim SandstrahlverfahrenDämmstoff aus RecyclingglasEinsatz im Garten- und LandschaftsbauFe-Metalle oder Al werden wieder eingeschmolzen
  • 38) Welchen Grund gibt es für den Einbruch der Behälterglaserfassung in Deutschland? Substitution von Glasflaschen durch PET-Flaschen, da sie günstigere Rohstoffkosten aufweisen und leichter sind.
  • 39) Glasrecycler und Betreiber der Recyclinganlagen denken darüber nach, ob die Einführung einer Gebühr für den Verbraucher notwendig ist. Nennen Sie Gründe.3 - Einbruch / Rückgang des Glasumsatzes wegen PET:         ⇒ nicht genügend Glasflaschen vorhanden um Recyclingprozess auszulasten         ⇒ Fehlwürfe durch den Verbraucher sind Zusatzkosten für den Recycler         ⇒ Gebühr als Unterstützung

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