Universität Antofagasta in Chile startet internationales Projekt zur Entwicklung eines schwefelfreien Tailings-Flotationsverfahrens

de.wedoany.com-Bericht: Ein chilesisches Forschungsteam hat ein dreijähriges internationales Kooperationsprojekt gestartet, das darauf abzielt, die saure Grubenwasserbildung in Bergbauabfällen an der Quelle zu lösen. Das Projekt wird von Dr. Luis Cisternas geleitet, Forscher am Advanced Mining Technology Center (AMTC) und Wissenschaftler am Fachbereich Chemieingenieurwesen und Mineralverarbeitung der Universidad de Antofagasta. Das Kernziel ist die Entwicklung von Flotationsverfahren, die schwefelfreie Tailings erzeugen.

Das Projekt mit dem Titel „Enhancing Metal Recovery Through Multiscale Analysis: From Molecular Modeling to Process Optimization in Copper Operation" (ANID ECOS250037) wird im Rahmen des ECOS-ANID-Programms für wissenschaftliche Zusammenarbeit 2025 gefördert. Das Forschungsteam setzt sich aus Wissenschaftlern der Universidad de Antofagasta, des L2CM-Labors der Université de Lorraine in Frankreich und der Universidad del Bío-Bío zusammen, wobei das Team der Université de Lorraine von Professor Michael Badawi geleitet wird.

Saure Grubenwässer sind saure Lösungen, die entstehen, wenn sulfidische Mineralien in Bergbauabfällen mit Wasser und Sauerstoff in Kontakt kommen. Sie können Metalle mobilisieren und stellen eine Herausforderung für das Umweltmanagement von Bergbaubetrieben und Tailings-Lagerstätten dar. Das vom Forschungsteam vorgeschlagene Konzept „Solid WithOut Sulfide" (S.O.S.) geht davon aus, dass Tailings und andere feste Bergbauabfälle keine sulfidischen Mineralien enthalten sollten. Dr. Cisternas erklärte, dass das Projekt darauf abzielt, durch experimentelle Forschung und Molekülmodellierung Wissen zu generieren, um Verfahren zu entwickeln, die Tailings ohne säurebildende Elemente erzeugen. Die Bedeutung liege darin, die potenzielle Gefahr von Bergbautailings an der Quelle zu beseitigen, anstatt sie erst im Nachhinein zu behandeln.

Das Projekt verfolgt einen multiskaligen Forschungsansatz, der experimentelle Forschung mit molekularen Modellierungswerkzeugen kombiniert, darunter Ab-initio-Berechnungen und Dichtefunktionaltheorie (DFT) sowie die Planung und Optimierung von Flotationskreisläufen. Die Forscher untersuchen zunächst auf molekularer Ebene die Wechselwirkungen verschiedener Mineralien und die Bedingungen, die ihre selektive Trennung begünstigen, um dieses Wissen anschließend für die Entwicklung effizienterer Flotationsverfahren zu nutzen. Cisternas wies darauf hin, dass die Molekülmodellierung dazu beiträgt, Skaleneffekte bei der Trennung sulfidischer Mineralgemische zu verstehen, einschließlich der unterschiedlichen Trennbarkeit der Mineralien und der Bedingungen, die eine selektive Trennung fördern. Dieses Wissen kann die Planung von Flotationskreisläufen leiten.

Diese Methode verbindet grundlegende chemische Phänomene mit technischen Entscheidungen und ermöglicht eine Flotationskreisplanung, die auf einem tiefen Verständnis der Mineraltrennungsmechanismen basiert. Das erwartete Hauptergebnis ist die Förderung der Entwicklung von Flotationskreisläufen, die sulfidische Mineralien abtrennen können, sodass die endgültigen Tailings kein Potenzial mehr zur Bildung saurer Grubenwässer besitzen. Cisternas erläuterte, dass schwefelfreie Tailings chemisch stabil sind und sowohl die Entstehung saurer Substanzen als auch die mit der Metallauslaugung verbundene Freisetzung von Schwermetallen vermeiden.

Das Projekt soll am Ende der dreijährigen Laufzeit einen Technologiereifegrad von TRL 3-4 erreichen, also das Niveau der Laborvalidierung, und damit die Grundlage für spätere Skalierungsphasen schaffen. Neben wissenschaftlichen Publikationen umfasst der Plan auch die Entwicklung einer offenen Datenbank mit molekularen Modellen, die für die internationale Wissenschaftsgemeinschaft von Wert sind, sowie die Entwicklung neuer Ansätze für die Flotationsprozessplanung.

Weitere Mitglieder des chilesischen Forschungsteams sind Dr. Ricardo Jeldres Valenzuela und Dr. Yésica Botero von der Universidad de Antofagasta, Gonzalo Quezada Escalona von der Universidad del Bío-Bío sowie die Doktoranden Andrés Canales Mahuzier und Grecia Villca Alarcón. Cisternas ist der Ansicht, dass dieser Forschungsansatz bei industrieller Anwendung die Bergbaubetriebsweise verändern würde, indem Probleme an der Prozessquelle behandelt werden, anstatt sie am Ende der Produktionskette zu bewältigen.