Entwicklung einer Produktionskette für Seltenerd-Elemente aus Tailings des ultramafischen Alkali-Karbonatit-Komplexes Catalão/Goiás

Rückgewinnung von Seltenerdelemente aus bisher ungenutzten Bergbaurückständen

Mit 22 Millionen Tonnen besitzt Brasilien die zweitgrößten Reserven an Seltenen Erden weltweit. Trotz dieses großen Potentials findet derzeit in Brasilien nur eine geringe Produktion von Seltenen Erden im industriellen Maßstab statt. Da Brasilien seit einigen Jahren den Aufbau einer eigenen Seltenerd­produktion vorantreibt und Deutschland einen großen Bedarf an Seltenerdprodukten hat, sind beide Länder eine strategische Partnerschaft eingegangen.

Eine der wichtigsten Seltenerdlagerstätten in Brasilien ist der ultramafische Alkali-Karbonatit-Komplex Catalão im Bundesstaat Goiás. Das Unternehmen CMOC International Brasil baut die Lagerstätte aufgrund ihres Apatit- und Pyrochlorgehalts zur Produktion von Düngern und Ferroniob ab. Neben phosphat- und niobhaltigen Mineralen enthält das Erz Seltenerdminerale. Derzeit werden die Seltenerdminerale der Lagerstätte nicht gewonnen und werden als Bergbaurückstände abgelagert.

Ziel von MoCa ist daher die Untersuchung des Gewinnungspotentials Seltener Erden sowohl aus Rückständen der laufenden Produktion als auch abgelagerten Rückständen am Standort Catalão. Die Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit der entwickelten Prozesse wird durch ökonomische Betrachtungen und Ökobilanzen untersucht. Anhand dieser Analysen sollen die Vorteile der Seltenerdgewinnung aus Bergbaurückständen gegenüber der konventionellen Gewinnung aus Primärmaterial herausgearbeitet werden.

Exploration von Bergbaurückständen

Moderne Charakterisierungsmethoden für Bergbau­rückstände basieren auf innovativen Fernerkundungs­technologien und Sensoren. Im Projekt MoCa liefern neben konventionellen Fernerkundungsmethoden Hyperspektralanalysen aus Drohnenüberflügen detaillierte Informationen über Höhenabstufungen und Anreicherungszonen von Seltenen Erden. Des Weiteren wird ein Verfahren aus Drucksondierung in Kombination mit Röntgenfluoreszenz­analyse weiter­entwickelt, um vor Ort eine simultane Detektion und Quantifizierung der Seltenen Erden durchzuführen. Basierend auf den Fernerkundungs- und Sensordaten wird ein 3D-Modell des Bergbaurückstands erstellt. Das Modell kann als Grundlage für den zielgerichteten Abbau zur Gewinnung Seltener Erden genutzt werden.

Entwicklung innovativer Verfahrensansätze zur Aufbereitung von Bergbaurückständen

Auf Grundlage mineralogischer und chemischer Analysen werden für ausgewählte Bergbaurückstände der laufenden Produktion innovative Verfahren zur effizienten Extraktion Seltener Erden entwickelt.

Im ersten Schritt sollen die Seltenen Erden in einem Konzentrat angereichert werden. Aufgrund der zu erwartenden sehr geringen Korngrößen und der komplexen Mineralzusammensetzung werden sich die Versuche zur mechanischen Aufbereitung auf die Verfahren Magnet­scheidung, Dichtetrennung und Flotation konzen­trieren. Darüber hinaus werden Lösungen für die Entwässerung der bei der mechanischen Aufbereitung entstehenden Konzentrate und Abfallströme entwickelt. Basierend auf den Labor­ergebnissen wird ein Gesamtprozess konzipiert und im Kleintechnikumsmaßstab validiert.

Im zweiten Schritt wird durch nasschemische Verfahren ein reines gemischtes Seltenerdoxid hergestellt. Der Fokus der Verfahrensentwicklung liegt auf der effizienten und sicheren Abtrennung von Verunreinigungen.

Strategie zur industriellen Umsetzung

Auf Grundlage der Untersuchungen soll am Ende des Projekts ein detaillierter Fahrplan für die industrielle Umsetzung der entwickelten Prozesse zur Gewinnung von Seltenen Erden aus den Bergbaurückständen der Lagerstätte in Catalão erarbeitet werden. Die Strategie wird sowohl relevante Meilensteine enthalten als auch Informationen zu den wesentlichen Herausforderungen sowie möglichen Lösungswegen umfassen.