Materialkunde

Silikon, Aluminium (Al), Eisen (Fe), Kalzium (Ca), Natrium (Na), Kalium (K), Magnesium (Mg), Titan (Ti)

Silicon > Aluminium > Iron > Copper > Silver

Stahl (aus Eisen), Aluminium, Zement, Kupfer, Erdöl (Rohöl), Plastik (Kunststoffe), Papier und Pappe, Eisenerz und Düngemittel

steel (from iron), aluminum, cement, copper, crude oil, plastics, paper and cardboard, iron ore, and fertilizers

Verkörperte Energie bezieht sich auf die Gesamtmenge an Energie, die für die Herstellung, den Transport und die Entsorgung eines Produkts oder eines Baustoffs benötigt wird. Sie umfasst alle Energieformen, die in den verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus verbraucht werden, einschließlich der Extraktion von Rohstoffen, der Herstellung, des Transports, der Montage und der Entsorgung.

Gesamte verkörperte Energie = 1000 J + 500 J + 2000 J + 800 J = 4300 Joule

• Bauxitbergbau: Australien, Guinea, Brasilien, Jamaika, und China (es kommt aber überall auf der Welt vor)

• Kupferbergbau: Chile, China, Peru, die USA und Australien (Auch überall vorhanden)

Hochöfen (Blast Furnace Route):

Fakten: für Roheisen (pig iron)

• + hohe Produktionskapazität
• - energieintensiv, erhöhte CO2-Emissionen
• Verfahren: Eisenerz mit Koks (Brennstoffquelle) und Kalkstein (Schlackbildungsmittel um Verunreinigung zu entfernen) in Ofen gegeben. Hochtemperierte Luft wird in Boden des Hochofens geblasen. Kohlenstoff im Koks reduziert Eisenerz zu flüssigem Eisen, die Verunreinigungen werden als Schlacke entfernt.
• flüssige Eisen (Roheisen) kann durch Anpassen des Kohlenstoffgehalts und Entfernen von Verunreinigungen in einem Sauerstoffkonverter oder einem Elektroofen weiter zu Stahl verarbeitet werden

Elektroofen (Electric Arc Furnace Route - EAF):
Fakten: nicht für Roheisene (pig iron)

• +modernerer und flexiblerer, oft für das Recycling von Schrotteisen, gut für Spezialstahl und Legierungsstahl, schnelle Anpassung, nicht auf Roheisenerz und Koks angewiesen, Stahlzusammensetzung, umweltfreundlicher, energieeffizienter
• -Einschränkung in Produktionsmenge
• Verfahren: Schrotteisen zusammen mit verschiedenen Zusätzen wie Ferrolegierungen und anderen Metallen in einen Elektroofen geladen. Elektrode erzeugt Lichtbogen, der die Materialien erhitzt und zum Schmelzen bringt.

Bauxitabbau: Rohmaterial für die Aluproduktion, wird aus Minen gewonnen
Aufbereitung Bauxits: zerkleinert und aufbereitet, um Alugehalt zu erhöhen
Bayer-Prozess: Bauxit wird mit Natronlauge behandelt, um Aluminiumoxid (Al2O3) zu gewinnen
Elektrolyse: Das Aluminiumoxid wird in Elektrolyseverfahren in Alu und Sauerstoff aufgeteilt
Trennung von Aluminiumpulver: erzeugte Alu in Form von Alupulver. Weiter behandelt, um die gewünschten Produkte zu erhalten.
Gießen und Walzen: flüssige Alu wird gegossen und zu gewünschten Formen gewalzt, um Platten, Folien oder andere Produkte zu erzeugen.
Weiterverarbeitung: gewalzte Aluminium kann weiterverarbeitet werden, z. B. Profile, Bleche, Folien

Bauxite mining: raw material for aluminum production, is extracted from mines.
Bauxite beneficiation: crushed and processed to increase aluminum content.
Bayer process: bauxite is treated with caustic soda to extract aluminum oxide (Al2O3)
Electrolysis: the alumina is separated into aluminum and oxygen in electrolysis process
Separation of aluminum powder: produced aluminum in the form of aluminum powder. Further treated to obtain the desired products.
Casting and rolling: liquid alu is cast and rolled into desired shapes to produce plate, foil or other products.
Further processing: rolled aluminum can be further processed, e.g. profiles, sheets, foils.

• fcc (kubisch-flächenzentriert): Die Atome sind in den Ecken und in der Mitte jeder Würfelfläche platziert.

• bcc (kubisch-raumzentriert): Ein Atom in der Mitte des Würfels und eins in der Mitte der Würfeldiagonale.

• hcp (hexagonal-dichteste Kugelpackung): Dichteste Packung von Atomen in einer hexagonalen Anordnung mit einer zweiatomigen Einheitszelle.

• fcc (face-centered cubic):

  • Packing factor: 0.74
  • Atoms per unit cell: 4
  • Atoms are located at the corners and in the center of each cube face.

• bcc (body-centered cubic):

  • Packing factor: 0.68
  • Atoms per unit cell: 2
  • One atom at the center of the cube and one at the center of the cube diagonal.

• hcp (hexagonal close-packed):

  • Packing factor: 0.74
  • Atoms per unit cell: 2
  • Closest packing of atoms in a hexagonal arrangement with a two-atom unit cell.