Supergene Prozesse in Bergbaureststoffablagerungen
Projektanfang: 01.01.2007
Projektende: 31.12.2017
Projektstand: 15.09.2014
Tailings Dam, Rio Tinto, Spanien
Quelle: BGR
Deponierte Reststoffe des Metallbergbaus, der Aufbereitung und Verhüttung stellen einerseits eine potenzielle Umweltgefährdung dar, andererseits können sie wirtschaftlich gewinnbare Wertstoffe enthalten. Durch die Gewinnung aller extrahierbaren Wertstoffe (Erzphasen, ggf. auch Gangart) werden Volumina und Schadstoffinhalte reduziert und anfallende Sanierungskosten minimiert. Dies zu gewährleisten erfordert detaillierte Kenntnis und ggf. Modellierung des Zustandes der Reststoffinhalte im Zuge supergener Überprägung. Dafür werden in diesem Projekt Methoden weiterentwickelt und kombiniert, die mehrskalig und interdisziplinär ansetzen. Die Arbeiten konzentrieren sich im Wesentlichen auf sulfidhaltige Halden, Tailings und Schlackenrückstände.
Im Zuge von Erzbergbau, Erzaufbereitung und Verhüttung fallen je nach Art des Bergbaus, und Vererzungstyp unterschiedlichste Mengen und Arten an Reststoffen an. Die Reststoffablagerungen sind komplexe, Korngröße und Mineral fraktionierte, partiell supergen überprägte Schüttkörper, die interdisziplinär auf mehreren Skalenebenen zu explorieren sind, um Aussagen über Verteilung, Umverteilung und Zustand des Wert-/Schadstoffinhaltes liefern zu können:
- Satelliten, Luft und Boden gestützte hyperspektrale Erkundung liefert Oberflächen nahe Informationen zu Ausdehnung und ggf. Inhalt sowie über Umweltauswirkungen durch ARD (Acid rock drainage) und Materialverfrachtung
- Tomographische geophysikalische Erkundungsmethoden, wie geoelektrische Widerstandsmessungen, verbessern die Volumenabschätzung und geben Einblick in den internen Aufbau des Körpers. Durch Spektrale Induzierte Polarisation (SIP) können ggf. Zonen sulfidischer Anreicherungen innerhalb eines derartigen Haldenkörpers erfasst und mittels Bohrungen überprüft werden.
- Für die Auswertung von Bohrkernen stehen neben herkömmlicher Analytik (RFA, ICP-MS) schnelle, ortsauflösende Methoden wie LIBS und EDXRF zur Verfügung, die Aufschluss über die örtliche Verteilung von Wertmetall haltigen Phasen im Bohrkern liefern. Durch Kalibration mittels herkömmlicher RFA-Analytik können auch Abschätzungen der Gehalte durchgeführt werden.
- Diese ortauflösende Information ist die Grundlage gezielter Beprobung für detailliertere optische, mineralogische und chemische mikroskopische Untersuchungen mittels EDXRF-Mikroskop, REM/MLA, an der Mikrosonde und ggf. für Spurenelementgehalte ausgewählter Phasen mittels LA-HR-ICP-MS. Die Detailuntersuchungen zu Bindungsform und Zustand des Wert-/Schadstoffes, zur Korngrößenverteilung, Oberflächenbeschaffenheit, Mineralvergesellschaftung und Porosität liefern die Grundlage für die Konzeption der nötigen Aufbereitungstechniken.
- Darüber hinaus können durch Einbeziehung des physikochemischen Umfeldes reaktive Transportprozesse modelliert und extrapoliert werden, um daraus Vorhersagen zum Haldenzustand und zum Umweltgefährdungspotential treffen zu können.
Diese Untersuchungsstrategien und Methodenkombinationen werden auch in den Forschungsprojekten ROBEHA und SecMinStratEl angewandt.
