ELIZE: Wie sich komplexe Erze mit Elektroimpulsen aufbereiten lassen

Komplexe Erze bilden nicht nur im Erzgebirge bedeutende Lagerstätten wirtschaftsstrategischer Rohstoffe. Mittels Zerkleinerung durch Elektroimpulse bereitet das Projekt „ELIZE“ diese für die wirtschaftliche Nutzung auf. Eine Innovation, denn bisher war dies nicht möglich. „ELIZE“ überführt die Technologie in den vorindustriellen Pilotmaßstab. 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.

Zerkleinerung zäher Komplexerze

Viele Lagerstätten mit wirtschaftsstrategischen Elementen in Deutschland und Europa sind sogenannte Komplexerzlagerstätten. Typische Vertreter sind sehr fein verwachsene Skarne und Greisen, wie sie häufig im Erzgebirge vorkommen. Diese Erze konnten bisher nicht wirtschaftlich abgebaut werden. Der Grund: Ihr Gefüge ist polymetallisch, mineralogisch komplex und feinkörnig. Die hohe Festigkeit und Zähigkeit der Komplexerze erschwert ihre Zerkleinerung außerordentlich. Genau an diesem Punkt setzt das Verbundprojekt „ELIZE“ mit der Entwicklung einer verschleißarmen, energieeffizienten und staubfreien Zerkleinerungstechnologie an.

Komplexerzlagerstätte mit feinen Verwachsungen. Ihre Aufbereitung erprobt das Projekt „ELIZE“.

Prof. Dr.-Ing. Holger Lieberwirth, TU Bergakademie Freiberg

Eine erfolgreich an der TU Dresden im Bereich Geothermie entwickelte Pilotanlage auf Basis der Elektroimpulstechnik ist Ausgangspunkt. Innerhalb von drei Jahren soll diese Technologie für den Aufschluss komplexer Erze der Erzgebirgsregion nutzbar gemacht werden.

Drei Unternehmen und zwei Technische Universitäten haben sich zusammengeschlossen, um mit ihren fundierten Kenntnissen die Komplexerz-Aufbereitung mittels Elektroimpulszerkleinerung vom Labormaßstab in den vorindustriellen Maßstab zu überführen. Die TU Bergakademie Freiberg koordiniert die Entwicklung und fügt die einzelnen Komponenten zu einer Pilotmaschine am Standort Freiberg zusammen.

Die Wirkung der Elektroimpulse

Die Elektroimpulszerkleinerung wird seit Jahrzehnten sowohl im Labormaßstab als auch in großtechnischen Versuchsanlagen russischer Wissenschaftler untersucht. Im sogenannten Prozessraum befinden sich zwei Elektroden. Üblicherweise kontaktiert mindestens eine von ihnen, die Erdungselektrode mit dem Potenzial Null, das zu zerstörende Material. Die zweite Elektrode wird mit einer schnell ansteigenden Impulsspannung beaufschlagt. Sowohl das Gestein als auch die Elektroden sind von einem flüssigen Dielektrikum, in der Regel Wasser, umgeben.

Im Gegensatz zu den bisherigen Arbeiten liegt der Fokus des Verbundprojektes auf der Vorschädigung der Erze an den Mineralkorngrenzen. Eine Zerkleinerung des Erzes durch die elektrischen Impulse wird nicht zwingend angestrebt. Das Material soll vielmehr so zerrüttet werden, dass es energetisch günstig in einem nachfolgenden mechanischen Verfahrensschritt zerkleinert werden kann und dabei ein hoher Aufschlussgrad erreicht wird.

Bedeutendes Verwertungspotenzial

Durch Elektroimpulsbeanspruchung mit geringen Energiemengen (ein bis drei kWh/t) entstandene Mikrorisse und Poren haben große Wirkung: Abhängig vom jeweiligen Erz sind bei nachfolgender mechanischer Beanspruchung des Materials Energieeinsparungen – bezogen auf den Gesamtprozess – bis zu 24 Prozent möglich, wie Versuche in Labormühlen zeigten. Elektroimpulszerkleinerung ermöglicht den selektiven Aufschluss fein verwachsener Erze entlang von Korngrenzen. Dieses ist später entscheidend für eine effiziente Sortierung. Ein Vorkonzentrat ließe sich unmittelbar herstellen.

Komplexerzlagerstätten in Sachsen stellen eine bedeutende Rohstoffreserve im Weltmaßstab dar. Deren Nutzung würde die Importabhängigkeit Deutschlands stark verringern. Versorgungsrisiken würden durch eine Erhöhung des Angebotes systemrelevanter Metalle und seltener Elemente aus eigener Produktion deutlich vermindert.