Kritische Rohstoffe wie Kupfer, Kobalt oder Seltene Erden kommen vielfach in ihren Lagerstätten als immer kleinere Erzkörnchen vor. Damit sind sie zu klein für die gängige Abtrennung durch Flotation. Die Projektpartner von FineFuture wollen jetzt die Flotation sehr feiner Mineralpartikel erforschen und neue technologische Lösungen dafür entwickeln.
Steigende Preise und eine weltweit wachsende Nachfrage nach strategisch bedeutsamen, technologisch interessanten Metallen sind dafür verantwortlich. Damit erscheinen zunehmend Vorkommen interessant, deren Abbau bislang als unwirtschaftlich galt. Denn die gewünschten Erze treten im Gestein als gering konzentriert und fein verteilt auf; der technische Aufwand zu ihrer Gewinnung ist enorm.
Ausbeute-Ergebnisse beeinflussbar
„Die Schaumflotation ist die wichtigste Methode in der Montanindustrie, um aus Erzen wertvolle Rohstoffe zu gewinnen“, erklärt Dr. Martin Rudolph vom Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie. Bei dem Verfahren werden feingemahlenen Mineralpartikeln in einer Flüssigkeit Gasblasen zugeführt. Die Blasen haften an Teilchen mit wasserabstoßender Oberfläche, steigen mit ihnen nach oben und bilden eine Schaumschicht, die sich abschöpfen lässt. Spezielle Reagenzien sorgen für die Anlagerung an die gewünschten Mineralien, befördern das Absinken der unerwünschten Partikel oder stabilisieren den Schaum. Mit Faktoren wie zugeführter Gasmenge und Blasengröße, Turbulenzgrad der Strömung, verwendeten Reagenzien und Anhaftungsenergien können die Ausbeute-Ergebnisse beeinflusst werden.
Noch viele Fragen offen
Doch noch sind viele grundsätzliche Fragen zu den dabei ablaufenden chemischen Mechanismen und Mikroprozessen zu klären, bevor künftig auch die Separation von Mineralpartikel im Größenbereich von 0,1 bis 20 Mikrometer im industriellen Maßstab möglich wird. Zwei der insgesamt neun Arbeitspakete des FineFuture-Projekts widmen sich beispielsweise Fragen um Bindungsmechanismen und Schaumverhalten der Wertstoff-Partikel sowie um turbulente Strömungen im Flotationstank. Und drei Arbeitsgruppen möchten die Ausbeute bei der Feinpartikel-Flotation verbessern, indem sie Strömungsverhältnisse simulieren und Wechselwirkungen untersuchen.
Bedeutsam auch fürs Recycling
An FineFuture sind unter der Koordination des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und neben führenden europäischen Forschungseinrichtungen sieben Unternehmen aus Bergbau, Aufbereitungsindustrie und Anlagenbau beteiligt. Sie erhoffen sich höhere Gewinnungsraten, nachhaltigere Prozesse und geringere Flotationsrückstände. Wollen Prozessinnovationen so kombinieren, dass die Verwertungsquote gegenüber dem heutigen Stand um 30 Prozent steigt. Und erwarten, dass in vielen Halden noch wertvolle Feinpartikel schlummern, die nutzbar gemacht werden sollen. Eine neue Technologie könnte Deponien verkleinern und so Landverbrauch und Umweltgefahren reduzieren. Sie wäre aber ebenso für die Rohstoff-Rückgewinnung aus Althalden oder beim Recycling von großer Bedeutung.
Die EU fördert das auf drei Jahre angelegte Vorhaben mit über 6,2 Millionen Euro. Das Konsortium ist international besetzt mit Teams aus Belgien, Bulgarien, Deutschland, Frankreich, Griechenland, Italien, Polen, Spanien, Türkei und dem Vereinigtem Königreich.
