Reduktion von Arsen in Kupferkonzentraten

Chile ist mit 27 % der globalen Produktion vor Indonesien und den USA der größte Kupferproduzent und Kupferexporteur der Welt. Dies macht den Kupferbergbau zu einer der wichtigsten Exporteinnahmequellen des Landes. Jedoch sind damit auch große ökonomische und ökologische Herausforderungen verbunden. Das deutsch-chilenische CLIENT II-Projekt ReAK hat es sich zum Ziel gesetzt den Kupfergewinnungsprozess in Chile zu verbessern.

Kupferabbau in Chile – die Herausforderung

In Chile liegt der Kupferanteil im geförderten Erz bei gerade 0,5 bis zwei Prozent – dagegen ist die Verunreinigung durch Arsen, Antimon und Bismut recht hoch. Besonders Arsen ist ein hoch toxischer anorganischer Schadstoff, der nicht nur eine Gefahr für die Gesundheit des Menschen darstellt, sondern für das gesamte Ökosystem. Daher haben einige Länder Arsengrenzwerte festgelegt, die eine Aufreinigung des in Chile geförderten Kupfererzes notwendig macht. Existierende Verfahren zur Abtrennung und Stabilisierung des Arsens sind bisher nicht ausreichend wirtschaftlich. Hinzu kommt, dass das abgetrennte Arsen bisher teilweise in einer wasserlöslichen Form in der Atacama-Wüste deponiert wird. Mit den steigenden Auswirkungen des Klimawandels treten in einer sonst trockenen Region jedoch vermehrt Niederschläge auf, die dazu führen, dass das wasserlösliche Arsen Boden und Grundwasser verunreinigt und so eine erhebliche Gefahr für Mensch und Umwelt darstellt. 

Forschungsinhalte und -ziele

Oberstes Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts „ReAK – Reduktion von Arsen in Kupferkonzentraten“ ist die Optimierung und Weiterentwicklung der existierenden Verfahren sowie die Etablierung neuer Verfahren im Umgang mit arsenreichen Kupfererzen und deren Konzentraten. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Herausforderung steigender Arsengehalte in den Erzen und den daraus hergestellten Konzentraten. Im Projekt wird die gesamte Prozesskette der Kupfergewinnung aus Kupfererzen von der Abtrennung von Nebenprodukten, über die Stabilisierung des Arsens bis hin zur Deponierung der Rückstände betrachtet. Ein Ansatz ist, die sogenannte Flotation neben der Trennung von kupferreichen und kupferarmen Erzfraktionen möglichst selektiv gegenüber Arsen zu gestalten. Arsenreiche Kupferkonzentrate und Zwischenprodukte sollen mit Prozessen zur Abtrennung und Stabilisierung des Arsens aufbereitet werden. Zu diesem Zweck werden verschiedene Ansätze, wie beispielsweise sulfidische Laugung, biologische Laugung, unterschiedliche Röstverfahren sowie innovative oxidative Extraktionsverfahren untersucht und weiterentwickelt. Das Arsen soll so abgetrennt und von As(III) in das stabilere As(V) überführt werden. Darüber hinaus führt das Forschungskonsortium Untersuchungen des Leachingverhaltens der ausgefällten Arsenverbindungen sowie deren Stabilität in Abhängigkeit unterschiedlicher klimatischer Bedingungen durch, die Aufschluss darüber geben, welche Arsenverbindung für eine Deponierung anzustreben ist.

Abschließende Bewertung der eingesetzten Verfahren

Sowohl die ökologischen (Life Cycle Assessment – LCA) als auch ökonomischen (Life Cycle Costing – LCC) Aspekte werden über die gesamte Prozesskette bilanziert, um so einen Vergleich der unterschiedlichen Verfahren zu ermöglichen. Die zusammengefassten Erkenntnisse sollen letztlich als Entscheidungshilfe für die Industrie als auch die chilenische Regierung bezüglich der Auswahl von Technologien und Entsorgungsrichtlinien dienen.
Damit werden langfristig nicht nur die Wirtschaftsbeziehungen zwischen Chile und Deutschland ausgebaut und gestärkt, sondern durch die nachhaltige Entsorgung und die Implementierung entsprechender Barrieresysteme für umweltgefährdende Reststoffe auch der Schutz von Mensch und Umwelt vorangetrieben.