Die Rolle von Wasser und Abfall im Bergbau neu erfinden
Für die Erzaufbereitung werden große Wassermengen benötigt; und sie ist für mehr als 90 % der Masse des erzeugten Abfallstroms verantwortlich. Die nicht nachhaltige Wassernutzung muss reduziert werden. Insbesondere geht es dabei um die Führung des Wassers im Kreislauf zwecks Wiederverwendung. Auch das Bergematerialvolumen gilt es zu verringern, indem der Abfall besser verwertet wird. Das EU-finanzierte Konsortium ITERAMS verfolgt das Ziel, einen Machbarkeitsnachweis für umweltfreundlichere und wirtschaftlichere Bergbaubetriebe in Europa und der übrigen Welt zu entwickeln. Das Projekt konzentrierte sich auf eine weitaus effizientere Wasserrückgewinnung und die praktische Umsetzung der Gewinnung von noch mehr wertvollen Stoffen aus dem Bergematerial, indem diese Rückstände in Geopolymerzement umgewandelt werden. Dieser soll wichtigen Verwendungszwecken wie zum Beispiel Verfüllung und Beschichtung dienen. „Vor allem den kleinen Bergbaubetrieben winken hier Kosteneinsparungen und zusätzliche Einkommensströme“, sagt Projektkoordinatorin Päivi Kinnunen. „Wenn das Wasser recycelt und die Bergbauabfälle als wertvolle Produkte in Form von Geopolymeren genutzt werden, wird die gesamte Ökobilanz optimiert sowie die Leistungsdaten und das Image der Bergbauindustrie verbessert.“
Bergematerialanalyse in drei Ländern
Das ITERAMS-Forschungsteam sammelte in drei Bergwerken in Finnland, Portugal und Südafrika Wasser- und Bergematerialproben und analysierte diese. Diese Bergbaubetriebe wurden aufgrund der Tatsache ausgewählt, dass dort unterschiedliche jahreszeitliche und hydrogeologische Bedingungen herrschen. Beispielsweise spielten die Temperaturen und die Verfügbarkeit bzw. Knappheit von frischem und behandeltem Wasser eine Rolle. Die Teammitglieder führten eine Datenanalyse des Wassers durch, modellierten Wassersysteme, entwickelten Echtzeit- und Online-Messungen für Grubenwasser und verbesserten die Wasseraufbereitungsverfahren. Sie setzen Online-Analytik ein, um minderwertiges Aufgabegut zu erfassen, das dann entfernt werden kann, um die Flotationsleistung des Materials zu verbessern. ITERAMS entwickelte verschiedene Herangehensweisen, um aus den Bergematerialproben Geopolymere herzustellen.
Wasser sparen und Wertvolles im Bergbauabfall finden
Die Projektpartner entwickelten verschiedene Wasseraufbereitungstechnologien, darunter Verfahren mit Ionenaustauschharzen, Filtrationsaufbereitung, Elektrokoagulation und Entspannungsflotation. Anhand mathematischer Modellierung wurde nach den besten experimentellen Ansätzen zur Erschaffung geschlossener Wasserkreisläufe gesucht. Das Team entwickelte online und kontinuierlich arbeitende elektrochemische Sensoren, die zwischen Ionen wie zum Beispiel Kalzium-, Sulfat- und Thiosulfationen unterscheiden können, um Wasserqualitätsmessungen zu realisieren. Das Forschungsteam wies anhand mikrobiologischer Analysen die Bedeutung des Managements von Mikroorganismen in Flotationsanlagen nach. „Nachhaltigkeits- und Schwerpunktbewertungen bestätigten, dass die Wassernutzung und die Schließung der Wasserkreisläufe die dringendsten Hauptprobleme im Bergbau sind, was wiederum die Wichtigkeit des ITERAMS-Projekts unterstreicht“, erklärt Kinnunen. „Eines der Hauptziele des Projekts lautet, alle Informationen zu sammeln und ein Wasserrecyclingprotokoll für die Bergbaustandorte zu entwickeln. Dieses Protokoll wird gegenwärtig erarbeitet.“ Das im Rahmen des Projekts gewonnene Wissen wird die Bergbauunternehmen maßgeblich dabei unterstützen, ihren Betrieb wirtschaftlich nachhaltiger und umweltfreundlicher gestalten zu können.
Schlüsselbegriffe
ITERAMS, Wasser, Bergbau, Bergematerial, Abfall, Geopolymere, Wasserrückgewinnung, Wasserrecycling, Wasseraufbereitung