Erhaltungsbaggerungen mit einem Tieflöffelbagger auf einem Ponton (links) und angrenzender Motorklappschute (rechts). Aufnahme während der Probenahmekampagne. ©Montanuniversität Leoben
Die Sicherung der Versorgung der modernen europäischen Industrie- und Technologiegesellschaft mit mineralischen Rohstoffen ist spätestens seit den jüngsten Importbeschränkungen und Zollerhöhungen verstärkt in den Fokus der breiten Öffentlichkeit gerückt. Neben der allgemeinen Rohstoffversorgung stehen insbesondere die sogenannten kritischen Rohstoffe im Zentrum der Rohstoffstrategie der Europäischen Union. Im Rahmen des „Critical Raw Materials Act (CRMA)“ werden jene Rohstoffe definiert, die für Europa besonders relevant sind, darunter Titan, Mangan, Wolfram, Antimon sowie zahlreiche Elemente der Seltenen Erden. Eine Möglichkeit zur Verringerung der europäischen Importabhängigkeiten besteht in der Gewinnung sogenannter Schwermineralsande.
Das Potenzial von Schwermineralsanden
In einer zweiteiligen Beitragsreihe werden aktuelle Projekte vorgestellt, die das Potenzial von Schwermineralsanden hinsichtlich strategisch relevanter und kritischer Rohstoffe untersuchen.
Der vorliegende Beitrag widmet sich der Untersuchung der aufbereitungstechnischen und rechtlichen Möglichkeiten zur Gewinnung eines Schwermineral-Bauschkonzentrats aus Donau-Sedimenten, die im Zuge der Erhaltungsbaggerungen der via donau – Österreichische Wasserstraßen-Gesellschaft mbH bewegt werden. Im Mittelpunkt stand dabei die Bewertung der Aufbereitbarkeit jener Sedimentfraktionen, die zur Sicherstellung der ganzjährigen Befahrbarkeit der Donau regelmäßig ausgehoben werden, sowie die Entwicklung eines für diese Aufgabenstellung geeigneten Aufbereitungsverfahrens.
Sedimentproben aus dem Donaubett
Hierfür wurden Sedimentproben aus dem Donaubett sowie Feinsedimente aus Uferbereichen entnommen, direkt am Baggerponton klassiert und anschließend in das Aufbereitungstechnikum des Lehrstuhls transportiert. Zur Beurteilung der grundsätzlichen Eignung der Donausedimente für die Gewinnung eines Schwermineral-Bauschkonzentrats wurde ein mehrstufiges Vorgehen gewählt. Ausgangspunkt bildete eine umfassende Rohgutcharakterisierung nach der Methode der aufbereitungstechnischen Merkmalsklassenanalyse, die wesentliche Erkenntnisse zum Mineralphasenbestand, zu aufbereitungstechnisch relevanten Merkmalsunterschieden sowie zu den Schwermineralgehalten lieferte.
Dieses Vorgehen bildete, ergänzt durch mikroskopische und analytische Untersuchungen, die Grundlage für die Einschätzung des Aufbereitungspotenzials und ermöglichte die Auswahl geeigneter Trennverfahren für eine möglichst effiziente Abtrennung.
Im Anschluss wurden Laborversuche zur Anreicherung der Schwermineralfraktion durchgeführt. Dabei kamen Dichtetrennverfahren in Schwerkraft- und Fliehkraftfeldern zur Anwendung, insbesondere eine Kombination aus Wendel- und Querstoßherdtrennung, um eine möglichst hohe Trennschärfe und Aufkonzentration der enthaltenen Schwerminerale zu erzielen. Die erzeugten Konzentrate wurden mineralogisch und chemisch analysiert, wobei ergänzend zu den Hauptmineralen auch die Gehalte an Seltenen-Erd-Elementen bestimmt wurden.
Mögliche industrielle Nutzung
Anschließend erfolgte die Bewertung des Aufbereitungserfolgs sowie die Einschätzung des Potenzials der untersuchten Sedimente im Hinblick auf eine mögliche industrielle Nutzung. Auf dieser Basis wurde ein Verfahrensgang entwickelt, der sowohl an Land als auch prinzipiell auf einem Ponton realisierbar ist und damit eine Integration in den bestehenden Ablauf der Erhaltungsbaggerungen ermöglichen würde. Die durchgeführten Aufbereitungsversuche zeigten dabei deutliche Anreicherungseffekte der Schwermineralfraktion. Der abgeleitete Verfahrensstammbaum sieht eine stufenweise Klassierung des Sedimentes sowie eine anschließende Dichtetrennung der geeigneten Korngrößenfraktionen vor. Eine Realisierung hängt neben den wirtschaftlichen Aspekten vor allem von langfristigen Partnerschaften mit weiterverarbeitenden Betrieben ab.
Autoren: Dominic Prem, Michael Lechner und Helmut Flachberger, Montanuniversität Leoben -Lehrstuhl für Aufbereitung und Veredlung, Montanuniversität Leoben