Rohstoffpotenziale von Bergbau- und Hüttenhalden am Beispiel Harzer Halden

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1 Abfallwirtschaft, Abfallverwertung & Recycling sowie Deponietechnik & Altlasten Rohstoffpotenziale von Bergbau- und Hüttenhalden am Beispiel Harzer Halden Dr. rer.nat. Torsten Zeller M.Sc. Thore Stein Abteilung Metallrecycling, CUTEC Institut Leoben, November 2014

2 Abfallwirtschaft, Abfallverwertung & Recycling sowie Deponietechnik & Altlasten Rohstoffpotenziale von Bergbauund Hüttenhalden am Beispiel Harzer Halden 1. Einführung 2. Projekt ROBEHA: Motivation 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik 4. Ausblick

3 1. Einführung Vision und Mission - Positionierung Forschung CUTEC Industrie Entwicklungspartner Scale-Up Pilotanlagen

4 1. Einführung Unsere Struktur die operativen Abteilungen Energie Ressourcen Chemische Energiesysteme Thermische Prozesstechnik Nachhaltige Industriegesellschaft Abwasserverfahrenstechnik Metallrecycling Informationen Energiesystemanalyse

5 1. Einführung Abteilung Metallrecycling Strategie Substitution Recycling Landfill Mining Entzinkung INAH IEPALT ROBEHA

6 2. Projekt ROBEHA: Motivation Landfill Mining: Nutzung des Rohstoffpotenzials von Bergbau- und Hüttenhalden unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit am Beispiel des Westharzes Laufzeit: Zu fördernder Anteil: 1,13 Mio. 6

7 2. Projekt ROBEHA: Motivation Untersuchungsraum und Lagerstätten Bändererz Melierterz

8 2. Projekt ROBEHA: Motivation Erzinhalt Die Harzer Halden beinhalten ein breites Spektrum an Mineralen Neben den längst bekannten hohen Gehalten an Kupfer, Blei und Zink treten in den Gesteinen beachtenswerte Mengen an Indium, Gallium und Selen auf In Anbetracht steigender Weltmarktpreise und absehbarer Knappheiten liegen hier anthropogene Lagerstätten vor der Tür Ausgewählte Beispiele vorhandener Mineralien: SrSO 4, FeSbS, Bi 2 S 3, Sb 2 S 3, CoAsS, NiS, PbSe, und HgSe Foto: (08/07/2013)

9 2. Projekt ROBEHA: Motivation Genese Harzer Halden Über tausend Jahre Blei-, Kupfer-, Zink-, Eisen- und Silberbergbau Bergbau Bergehalden Aufbereitung Aufbereitungshalden Verhüttung Verhüttungshalden Fotos:

10 2. Projekt ROBEHA: Motivation Haldenbeispiele Geschätzt historische Ablagerungen im Westharz, aktuell ca. 300 Halden Einige dutzend Halden mit größeren Volumina Viele Halden sind bebaut, abgetragen oder aufgrund üppiger Vegetation nicht mehr erkennbar Fotos: Kuhn, BGR 10

11 2. Projekt ROBEHA: Motivation Komponenten Langfristig steigende Rohstoffpreise Weitere oder andere Zielkomponenten Vermeidung von Schadstoffemissionen Motivation Effizientere Verfahrenstechniken Folgenutzung der Haldenfläche Zeller, Bachmann, Sauter (2013): Landfill Mining as Demonstrated by the Example of Mining and Metallurgical Tips in the Harz Mountains, Lower Saxony, Germany, Proceedings of the 23rd World Mining Congress, Montreal, Kanada. 11

12 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Entwicklung effizienter Verfahrenstechniken am Beispiel: Bleiglanzausbringen Kraume (1948): Die geschichtliche Entwicklung der Erzaufbereitung im Harz, Erzmetall (1), Seiten 2 bis 11 12

13 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Haldentypen Bergehalden: Selten hohe Konzentration an Zielmetallen Hoher Aufbereitungskosten aufgrund Mahlbedarf Pochsandhalden: Mittlere Gehalte an Zielmetallen Sehr fein gemahlen / zerpocht, dadurch einfachere Aufbereitung Schlackenhalden: Oftmals hohe Konzentrationen spezifischer Metalle Sehr schwierige Aufbereitung! 13

14 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Potentiale Haldentyp Cu in % Pb in % Zn in % Berge- und Aufbereitungshalden 0,2 1,0 2,2 Nichteisenmetallschlacken 3,3 1,5 8,0 Berge- und Aufbereitungshalden auf 8,1 Mio. t geschätzt Wertstoffpotenzial entsprechend 479 Mio. Schlackehalden auf 3,8 Mio. t geschätzt Wertstoffpotenzial entsprechend 1,2 Mrd. Zeller (1998): Stoffpotential und Emissionsverhalten ausgewählter bergbaulicher Altablagerungen in Niedersachsen (Dissertation) 14

15 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Potentiale Während der gesamten Dauer des aktiven Bergbaus im Westharz lag das Hauptaugenmerk auf den Industriemetallen Blei und Zink sowie Silber und in geringen Mengen auch Gold Analysen der Schlacken des Rammelsbergerzes konnten wirtschaftlich interessante Gehalte an Indium nachweisen Indium kommt häufig vergesellschaftet mit Sphalerit (Zinkblende) vor, dem Haupterz des Rammelsberges Indiumgehalte der Rammelsbergschlacken Zinkblende PPM 15

16 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Potentiale Weltweit schrumpfende Primärvorkommen an Rohstoffen steigern das Interesse an anthropogenen Lagerstätten Im Zuge des Projektes gewonnene Erkenntnisse verschaffen der deutschen Industrie einen Wissensvorsprung im Bereich der Aufbereitung und Rückgewinnung von Rohstoffen aus Bergbaurückständen Tagebau in Australien Die aktive Begleitung des Projektes durch Industriepartner gewährt eine hohe Praxistauglichkeit und nachweisbare gute wirtschaftliche Aussichten Aufbereitungshalde in der Ukraine 16

17 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Umweltschutz Im Westharz typisch hohe Niederschlagsmengen führen zu einer starken Erosion auf den nicht abgedeckten Haldenkörpern Große Mengen an schwermetallbelastetem partikulären Eintrag in die nahen Fließgewässer Bleigehalte des partikulären Eintrags in die Innerste (Halde Silbernaal) [mg/g] 17

18 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Umweltschutz: Belastung des Vorfluters durch gelöste Ionen in µg/l Oker (1) Innerste (1) Zielvorgaben (2) Blei 1,4 2,4 3,40 Cadmium 0,5 0,4 0,07 Chrom 0,9 1,1 10,00 Kupfer 3,7 2,4 4,00 Nickel 4,1 2,6 4,40 Zink 103,0 117,9 14,00 (1) Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (2009) (2) Umweltbundesamt (1994) 18

19 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Struktur AP 1: Primärdaten Wertstoffpotenzial, Stoffliche Zusammensetzung, Bedeutung als Rohstoff AP 2: Sekundärdaten Umweltauswirkungen, Landschafts-, Naturund Denkmalschutz AP 3: Tertiärdaten Rückbau, Aufbereitung, Gewinnung AP 4: Multikriterielle Bewertung Nachhaltigkeitsindikator 19

20 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Verfahrensentwicklung Haldenmaterial Innovative Konditionierung Prozesskette der Aufbereitung Ggf. Vorabscheidung Nichtmetallfraktion Klassierung/Siebung Attrition Flotation Magnetscheidung Elektrosortierung Mineral-/Gesteinskonzentrate Reststoffe Metallfraktion Dichtetrennung Magnetscheidung Elektrosortierung Flotation Laugung Chemischer Aufschluss Metallkonzentrate 20

21 3. Projekt ROBEHA: Potentiale und Technik Innovative Aufbereitung Elektrodynamische Fragmentierung Mittels ultrakurzer (< 500 nsec) Unterwasserimpulse werden Festkörper selektiv in ihre einzelnen Bestandteile zerlegt. Nachfolgend kann eine gezielte Sortierung vorgenommen werden. Beispiel der elektrodynamischen Auftrennung von Taubgestein einer Harzer Halde: 21

22 4. Ausblick Fazit 1. Beachtliches Wertstoffpotenzial bezüglich Blei, Kupfer und Zink bereits gut abschätzbar. 2. Erste Untersuchungen mit innovativen Methoden und Verfahren lassen bereits jetzt Folgeanwendungen auf weltweit vorhandene Haldenstandorte erkennen 3. Abwägungsprozess für oder gegen Landfill Mining beinhaltet neben dem Rohstoffgewinn: - Umweltschutzaspekte - Naturschutzaspekte - Denkmalschutzaspekte 22

23 DepoTech 2014 Rohstoffpotenzial von Bergbau- und Hüttenhalden am Beispiel Harzer Halden Ansprechpartner Dr. rer. nat. Torsten Zeller Abteilungsleiter Metallrecycling CUTEC-Institut Telefon: