Einführung - Die Welt der Rohstoffe - page 36

herkömmlichen Prozessen eine höhere Ausbeute. Die Gewin-
nung von Kupfer aus der Lösung erfolgt dann mit dem SX/EW-
Prozess (siehe oben). Inzwischen stammen etwa 20 % des welt-
weit produzierten Kupfers aus Biolaugung. Es gibt auch Minen,
die vollständig mit Biolaugung anstelle von konventioneller Ver-
hüttung arbeiten. Ähnlich können auch Kobalt, Nickel und Zink
gewonnen werden, was sich vor allem bei schwer zu trennenden
polymetallischen Erzen lohnt. Laut BGR lassen sich auf diese
Weise auch Indium, Gallium und Germanium abtrennen. Auch
Uran kann man durch Biolaugung gewinnen.
In der Goldgewinnung ist Biomining ebenfalls weit verbrei-
tet, wird dann aber als Biooxidation bezeichnet, weil dabei das
Gold selbst nicht in Lösung geht. Häufig sind winzige Goldkörn-
chen in Sulfiden wie Pyrit oder Arsenopyrit eingeschlossen, was
eine direkte Gewinnung mit Cyanidlaugung verhindert. Mithilfe
der Mikroorganismen wird das Sulfid entfernt und anschließend
das Gold mit Cyaniden aus dem Rückstand ausgelaugt.
Manchmal kann das Biomining auch in situ durchgeführt
werden, ohne die Erze an die Oberfläche zu bringen. Zum Bei-
spiel verbleibt beim Bruchbauverfahren ein mit Gesteinsbruch-
stücken verfüllter Hohlraum, der laut BGR nach dem Einbau der
nötigen Infrastruktur für Laugungsprozesse gut geeignet ist.
Eine Variante des Biominings ist das sogenannte Phyto-
mining, das manchmal zur Sanierung von Böden eingesetzt
wird, die mit Schwermetallen belastet sind. Dabei macht man
sich zunutze, dass manche Pflanzen bestimmte Metalle aufneh-
men und akkumulieren. Diese können angebaut, geerntet und
verbrannt werden, die Asche kann anschließend verhüttet wer-
den, was zumindest einen Teil der Sanierungskosten wieder ein-
bringt. Auf diese Weise kann man erfolgreich Nickel, Gold und
Thallium gewinnen (Anderson et al. 1999).

Verhüttung: Metallgewinnung und -verarbeitung. Ge-
schieht in einem Hüttenwerk, kurz Hütte (engl. smelter ).
Metallurgie: Wissenschaft der Metallgewinnung und
-verarbeitung, auch Hüttenwesen genannt.
Pyrometallurgie: Verarbeitung von Erzen oder Metallen in
einem Ofen. Darunter fallen z. B. die Reduktion von Oxiden
mit Kohlenmonoxid und das Rösten von Sulfiden.
Rösten: Brennen von Sulfiden unter oxidierenden Bedin-
gungen, um diese zu Oxiden umzuwandeln. Schwefel wird
zu SO 2 -Gas oxidiert und entweicht.
Hydrometallurgie: Lösung von Metallen in geeigneten
Chemikalien und anschließende Weiterverarbeitung mit
Fällungsreaktionen, Elektrolyse und so weiter.
Elektrometallurgie: Elektrolytische Verfahren zur Metall-
herstellung und -reinigung, entweder in einer Lösung oder
in einer Schmelze.
Raffination: Reinigung von unreinen Metallen, z. B. durch
Elektrolyse oder in einem speziellen Ofen durch Redoxreak-
tionen mit Schlackenbildung.
Schlacke: Nichtmetallischer Schmelzrückstand, besteht
überwiegend aus Silikaten und Oxiden.

von oben schichtweise mit abwechselnd Erz und Koks beschickt,
unten werden das flüssige Roheisen und die Schlacke regelmäßig
abgestochen. Dadurch kann der Hochofen für zehn bis 20 Jahre
im Dauerbetrieb gehalten werden (»Ofenreise«), ohne abzu-
kühlen. Moderne Hochöfen sind etwa 25-35 m hoch, mit einer
Leistung von 5000-10 000 t Roheisen pro Tag.
Zur Optimierung des Prozesses wird das Erz vorher zusam-
men mit Zuschlagsstoffen zu Pellets mit einem Durchmesser von
1-2 cm gerollt. Beschickt wird der Ofen über ein Schleusen-
system, um den Wärmeverlust zu minimieren. In den Ofen wird
von unten Luft geblasen, die im sogenannten Winderhitzer vor-
geheizt wurde. Sie ermöglicht, dass der Koks zu Kohlenmonoxid
verbrennen kann und dadurch die erforderliche Hitze und das
benötigte Reduktionsmittel bereitgestellt werden. Das oben aus
dem Hochofen austretende Abgas (»Gichtgas«) besteht aus Koh-
lendioxid, Kohlenmonoxid, Stickstoff und ein wenig Wasserstoff
und Methan. Es wird in den Winderhitzer geleitet, wo es als
Brennstoff dient. Zum Teil wird das Gas auch als Treibstoff für
Motoren und als Heizgas für Fernwärme genutzt.
Im Inneren des Hochofens sinkt das geschichtete Material
langsam nach unten in immer heißere Bereiche. Die Reduktion
läuft dabei mit zunehmender Temperatur in mehreren Schritten
ab, von Eisen (III)-Oxid (Hämatit, Fe 2 O 3 ) über Eisen(II)-
Eisen(III)-Oxid (Magnetit, Fe 3 O 4 ) zu Eisen(II)-Oxid (Wüstit,
FeO) und im unteren Teil des Ofens schließlich zu elementarem
Eisen. Dabei hilft, dass bei der Reduktion entstehendes CO 2 bei
mehr als 1000 °C im Kontakt mit Koks wieder zu CO reduziert
wird. Auch andere Stoffe wie Manganoxide und Phosphate wer-
den dabei reduziert.
Auf dem Weg nach unten zerfällt der als Zuschlagstoff zuge-
gebene Kalkstein zu CaO und CO 2 . Das CaO dient der Schla-
ckenbildung, durch die unerwünschte Stoffe wie Silikate entfernt
werden. Diese schmelzen, die flüssige Schlacke sammelt sich im

1.16 Verhüttung

Die Reduktion der Erze zu Metall und die Reinigung des Metalls
von unerwünschten Bestandteilen erfolgen in den meisten Fällen
entweder in speziellen Öfen (pyrometallurgisch) oder durch
Elektrolyse in einer Lösung oder einer Schmelze (elektrometall-
urgisch). In beiden Fällen ist der Prozess energieaufwendig und
verbraucht entsprechend große Mengen an Kohle, Gas oder elek-
trischem Strom.
Die sogenannten oxidischen Erze (Oxide, Hydroxide, Karbo-
nate, Sulfate, Arsenate usw., siehe auch 7 Kasten 4.16 ) können
zum Teil relativ leicht bei entsprechend hoher Temperatur mit
Kohlenmonoxid reduziert werden, das im Ofen bei der Verbren-
nung von Kohle beziehungsweise Koks entsteht. Bei einigen Me-
tallen wird zum Teil noch immer ein einfacher Schachtofen
verwendet, bei dem der mit Kohle und Erz befüllte Ofenschacht
direkt in den Schornstein übergeht. Nachdem die Reduktion
vollständig abgelaufen ist, lässt man die geschmolzene Schlacke
und das geschmolzene Metall durch eine Öffnung ablaufen, was
als »Abstechen« bezeichnet wird. Dann wird der Schachtofen
geleert und erst danach erneut befüllt.
Bei der Reduktion von Eisenerz in einem Hochofen ( . Abb.
1.44 , . Abb. 1.45 ) wird der Ofen hingegen während des Betriebs