Einführung - Die Welt der Rohstoffe - page 35

Kasten 1.11 Aufbereitung alter Halden und Spülteiche

Was bei einem früheren Abbau als Abfall auf die Halde ge-
schüttet wurde oder als Schlamm (Tailings) in Spülteichen
zurückblieb, kann Stoffe enthalten, die heute gefragte Roh-
stoffe sind, oder andere, die man mit den damaligen Metho-
den noch nicht gewinnen konnte. Oft enthalten sie auch die
ursprünglich produzierten Metalle in geringer Konzentration.
Daher wird immer häufiger untersucht, wie diese Abfälle mit
neuen Aufbereitungsmethoden zur wirtschaftlichen Produk-
tion von Metallen dienen können. Immerhin fallen dabei
keine Kosten für den Bergbau an. Zugleich bietet dies eine
Möglichkeit, alte Halden und Spülteiche zu sanieren, denn oft
fehlt eine Abdichtung, die das Entweichen von sauren und
schwermetallreichen Sickerwässern in die Umwelt verhindert.
Da es um Metalle in geringer Konzentration geht, wird meist
mit Biolaugung gearbeitet, eventuell in Kombination mit einer
mechanischen Separation und Methoden wie der Säure- und

Cyanidlaugung. Als Beispiel kann eine Halde des Kupferberg-
baus Ticapampa (Peru) dienen: Sie besteht aus 1,6 Millionen
Tonnen Material, davon 4,6 t Gold und 135 t Silber. In Ver-
suchen mit Biooxidation konnten 97 % des Goldes und 50 %
des Silbers gewonnen werden (Nagy 2008).
Das Freiberger Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie
will Methoden entwickeln, um Halden und Tailings im Erz-
gebirge aufzuarbeiten. In den Tailings von Altenberg sollen
noch immer bis zu 50 % des ursprünglichen Zinns stecken.
Im Halden im Freiberger Revier werden hingegen bedeutende
Mengen an Zink, Blei, Germanium und Indium vermutet. Die
beiden Letzteren sind wichtige »Hightech-Metalle« und zählen
zu den »kritischen Rohstoffen« (

Kasten 1.4). Besonders
interessant ist die Kombination beider Lokalitäten für die Her-
stellung von Indium-Zinn-Oxid, das in Flachbildschirmen und
Touchscreens gebraucht wird.

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Gold kommt üblicherweise in Form winziger Einschlüsse in
anderen Mineralen vor. Nachdem diese fein gemahlen wurden,
kann das Gold durch zwei verschiedene Prozesse gewonnen
werden. Die herkömmliche Methode, das Amalgamverfahren,
das vor allem im Kleinbergbau verbreitet ist, verwendet Queck-
silber, das mit Gold eine bei hohem Quecksilbergehalt flüssige
Legierung eingeht, nämlich Amalgam. Beim Erhitzen verdampft
das Quecksilber, das Gold bleibt zurück. Die andere Methode,
die Cyanidlaugung, nutzt die Löslichkeit von Gold als Cyanid-
komplex aus. Das Material wird mit Natriumcyanidlösung be-
sprenkelt, das abfließende Sickerwasser wird gefiltert und dann
das Gold durch Zugabe von Zinkstaub ausgefällt. Die Cyanid-
lösung kann zur weiteren Laugung wiederverwendet werden,
allerdings verbleiben Spuren der hochgiftigen Substanz in den
Tailings. Beide Verfahren können ganz ähnlich auch zur Silber-
herstellung benutzt werden. Die Cyanidlaugung funktioniert
allerdings nur, wenn die Minerale, in denen Gold eingeschlossen
ist, nicht selbst gelöst werden. Das ist bei Sulfiden der Fall,
die Cyanidlaugung funktioniert aber, wenn sie zuvor geröstet
werden.
Im Fall von Seltenerdelementen erfolgt die Aufbereitung
ebenfalls durch Laugung, wobei die Vorgehensweise von der Art
der Erze abhängt. Oft wird erst durch Flotation oder andere Me-
thoden ein Mineralkonzentrat hergestellt, das anschließend in
einer geeigneten Chemikalie aufgelöst wird. Manche SEE-Mine-
rale wie Bastnäsit und Eudialyt können in Salzsäure gelöst wer-
den. Monazit wird entweder in Schwefelsäure (»saurer Weg«)
oder in Natronlauge (»alkaliner Weg«) gelöst. Um die SEE von
anderen Elementen wie Uran, Thorium und Eisen zu trennen,
werden sie meist als Natrium-Seltenerdelement-Doppelsulfate
ausgefällt und dann erneut gelöst. Zur Auftrennung in die einzel-
nen Elemente, was aufgrund ihrer sehr ähnlichen Eigenschaften
nicht einfach ist, kommen verschiedene Verfahren wie Ionenaus-
tauscher und Solventextraktion zum Einsatz. Cer und Europium
können leicht durch Redox- und Fällungsreaktionen abgetrennt
werden, da sie im Gegensatz zu den anderen SEE nicht nur als

dreiwertige Ionen, sondern auch als Eu 2+ und Ce 4+ auftreten
können.
Auch Uranerze werden durch saure oder alkalische Laugung
(je nach Art des Erzes) aufbereitet, gegebenenfalls wird ein
Oxidationsmittel zugegeben, um das kaum lösliche U 4+ zu
UO 2 2+ zu oxidieren. Die Lösung wird mittels Solventextraktion
oder Ionenaustauschern gereinigt, mit einer Fällungsreaktion
erhält man ein Urankonzentrat, das »Yellow Cake« genannt
wird.
Zur Aufbereitung von Erzen mit geringem Erzgrad und zur
Weiterverarbeitung von Tailings ( 7 Kasten 1.11 ) werden insbe-
sondere in der Kupfergewinnung immer häufiger Mikroorganis-
men eingesetzt, was als

Biolaugung (Bioleaching, Biomining)
bezeichnet wird. Bakterien wie Acidithiobacillus ferrooxidans
und Acidithiobacillus thiooxidans oxidieren Sulfide zu Sulfat be-
ziehungsweise Eisen(II) zu Eisen(III). Diese Organismen leben
auch in sauren Grubenwässern und sind für deren niedrigen pH
und hohen Schwermetallgehalt mit verantwortlich. Unter ihrer
Einwirkung verwittern die Sulfidminerale, Wasser entwickelt
sich zu Schwefelsäure, Kupfer, Zink, Nickel und andere Metalle
gehen in Lösung. Das Eisen(III) wirkt als Oxidationsmittel und
hilft somit beim Zersetzen der Sulfidminerale.
Dies kann man sich zunutze machen, indem zerkleinertes
Erz zusammen mit Bakterienstämmen in spezielle Tanks gefüllt
(Tanklaugung) oder auf einer präparierten Fläche aufgehäuft
wird (Haufenlaugung). Manchmal wird auch direkt auf einer
Halde gearbeitet (Haldenlaugung). Um die Bakterien zu versor-
gen, wird das Material mit einer geeigneten Lösung bewässert
(z. B. mit Ammonium, Phosphat und so weiter), unten wird die
metallreiche Lösung aufgefangen. Je nach Art des Erzes, insbe-
sondere bei Chalkopyrit, kann es notwendig sein, die Laugung
bei einer erhöhten Temperatur mit geeigneten Bakterienstäm-
men durchzuführen.
Bei der Kupfergewinnung dauert der Prozess ein paar Wo-
chen (in Tanks) oder fast ein Jahr (Haufenlaugung), die Durch-
führung ist jedoch sehr günstig und ermöglicht im Gegensatz zu