AFK: Neue Strategien für die Aufbereitung von Komplexerzen heimischer Lagerstätten

Mit Hilfe computersimulierter Aufbereitungsketten macht das Projekt „AFK“ feinkörnige Erze wirtschaftlich nutzbar. Die Komplexerze mit den wertvollen Rohstoffen Wolfram, Indium, Fluor und Zinn lagern untertage in Sachsen. Bisherige Methoden sind für das Fördern und Verarbeiten dieser Ressourcen nicht ausgereift genug. Das „AFK“-Team aus Wissenschaftlern und Unternehmen entwickelt ein Verfahren, das bis zur Herstellung verhüttbarer Mineralkonzentrate reicht. Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ gefördert. „r4“ sichert Hightech-Ressourcen und damit Zukunft.

Gut erkundete Lagerstätten

Komplexerze

Wie sich auch feinkörnige Komplexerze aufbereiten lassen, erforscht das
AFK-Projektteam.

Max Hesse, TU Bergakademie Freiberg

Deutschland verfügt über gut zugängliche Komplexerz-Lagerstätten, die einen wichtigen Beitrag zur heimischen und globalen Versorgung vor allem mit Zinn und Indium leisten könnten. Trotz ihrer Entdeckung vor bereits 40 Jahren und ihrer beträchtlichen Metallgehalte sind diese Lagerstätten bisher fast ungenutzt geblieben. Der Grund: die Erze sind schwer aufzubereiten, weil mehrere unterschiedliche Wertminerale im Gesteinsverbund fein verteilt vorliegen. Diese lassen sich nur unter hohem technischem Aufwand herauslösen und voneinander trennen.

Ziel des Projekts "AFK" (Aufbereitung feinkörniger heimischer Komplexerzlagerstätten) sind technische Lösungen, mit denen die Wertminerale sowohl auf wirtschaftliche, energieeffiziente als auch umweltverträgliche Weise verarbeitet werden können. Dabei soll die gesamte Verfahrenskette - von der Zerkleinerung der Erze bis hin zur Herstellung eines marktfähigen Mineralkonzentrats - optimiert werden. So soll ein Gesamtkonzept entstehen, das auf Komplexerze mit unterschiedlichster Zusammensetzung angewendet werden kann.

Die Komplexerz-Lagerstätten im West-Erzgebirge sind für die Erforschung neuer Aufbereitungsstrategien besonders vorteilhaft. Sie sind bereits gut erkundet und besitzen signifikante Gehalte für mehrere wirtschaftsstrategische Metalle - Zinn, Indium, Wolfram und Zink. Zudem halten die Projektpartner die Aufsuchungserlaubnis für die wichtigsten Lagerstätten: Hämmerlein, Geyer, Sadisdorf und Oelsnitz.

Die wesentliche Herausforderung für die Entwicklung der Lagerstätten besteht in der Feinkörnigkeit und Komplexität der polymetallischen Erzkörper. Die beteiligten Firmen, die Tin International AG, die Saxore Bergbau GmbH und die Beak Consultants GmbH, haben durch Erkundungsbohrungen, untertägige Großprobennahmen, Analytik, die Aufarbeitung von Archivdaten und aufbereitungstechnische Vorversuche bereits vor Projektbeginn erhebliche Vorarbeiten geleistet. Das Ergebnis ihrer Voruntersuchungen: Erze dieser Art lassen sich mit konventioneller Technologie nicht wirtschaftlich aufbereiten. Die Verfügbarkeit einer entsprechenden Aufbereitungstechnologie bleibt die entscheidende Herausforderung auf dem Weg zur wirtschaftlichen Nutzung der großen feinkörnigen Komplexerzlagerstätten, nicht nur des Erzgebirges.

Neuer Ansatz mittels Simulation

Das Projektteam verfolgt einen neuen wissenschaftlichen Ansatz: die Geometallurgie. Dafür untersuchen die Partner mit Hilfe moderner analytischer Methoden zuerst Gefüge, Mikrostruktur und chemische Eigenschaften der Komplexerze.

Die aus den Untersuchungen gewonnenen Informationen dienen dazu, die einzelnen Prozessschritte und Methoden in einer umfassenden Systemanalyse zu betrachten und gemeinsam in einem Computermodell zu optimieren. Das Modell soll Vorhersagen darüber treffen, wie und mit welchem Aufwand die Minerale in Kombination mit unterschiedlichen Verfahren am effektivsten aufbereitet werden können. Dies enthält unter anderem die gezielte Vorsortierung, die kontrollierte und energieeffiziente Zerkleinerung sehr harter Materialien sowie deren Feinstsortierung. Am Ende soll es möglich sein, mehrere Mineralkonzentrate und damit mehrerer Metalle gleichzeitig zu produzieren. Getestet werden die Ergebnisse an tonnenschweren Großproben aus den Lagerstätten.