Pressemitteilung vom 3. März 2025

Verbesserter Auftrieb für Erze

Innovative Methodik verbessert Reagenzien und erhöht Mineralkonzentration im Flotationsprozess

Die Flotation ist eines der wichtigsten Verfahren zur Mineraltrennung in der Rohstoffindustrie. Um eine möglichst hohe Mineralkonzentration zu erreichen, spielt die passende Auswahl und Dosierung der Reagenzien eine entscheidende Rolle: bislang handelt es sich um einen komplexen sowie zeit- und kostenintensiven Vorgang. Forschende des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF), das zum Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf gehört, haben einen Workflow zur ökonomischen und ökologischen Optimierung und Hochskalierung von Flotationsreagenzien entwickelt. Erste Tests im Industriemaßstab haben eine signifikante Steigerung der Wertmineralkonzentration gezeigt und die Effektivität des Ansatzes bestätigt.

Die Flotation ist das wichtigstes Aufbereitungsverfahren für metallische Rohstoffe. Bei diesem Prozess führt man einer Flüssigkeit mit fein gemahlenen Partikeln Gasblasen zu, sodass die Blasen an Teilchen mit wasserabstoßender Oberfläche haften. Diese steigen mit den angehängten Luftblasen nach oben und bilden eine Schaumschicht, die abgeschöpft werden kann. Mineralpartikel haben unterschiedliche Oberflächeneigenschaften, doch erst durch den gezielten Einsatz selektiv adsorbierender Reagenzien – Stoffen, die bei Kontakt mit bestimmten anderen Stoffen eine Reaktion auslösen – wird gesteuert, an welche Partikel sich Gasblasen gezielt anlagern können Um die Effizienz der Partikeltrennung zu erhöhen, kommen verschiedene Reagenzien zum Einsatz. Jedoch ist die Quantifizierung des Potenzials neuer Reagenzien in industriellen Flotationsverfahren sehr kostspielig und zeitaufwändig.

„Flotationsreagenzien sind entscheidend für die Anreicherungseffizienz. Das Wissen über ihre Wirkung basiert oft nur auf Versuchen im Labormaßstab. Die Auswahl und Dosierung der Reagenzien erfolgte bisher häufig informell, subjektiv und empirisch, basierend auf Erfahrungswerten. Ein Reagenzsystem besteht jedoch aus mehreren Komponenten, deren Wechselwirkungen komplex sind. Ein einfacher Austausch eines Reagenzes führt daher selten zum gewünschten Erfolg. Vielmehr müssen Faktoren wie Dosierung, Anwendungsweise und Wechselwirkungen mit anderen Reagenzien und Mineralen berücksichtigt werden“, erläutert HIF-Doktorand Borhane Ben Said die Herausforderungen.

Neue Methodik erfolgreich im Industriemaßstab getestet – Ausgründung geplant

Im Projekt CoSilFlot hat Ben Said die selektive Trennung von Scheelit und Kalzit mit Hilfe von kolloidalem Siliziumdioxid als Reagenz untersucht. Die Versuche wurden statistisch geplant, numerisch optimiert und digital aufbereitet, sodass eine Vielzahl von Flotationstests frühzeitig ausgeschlossen werden konnte und die optimalen Dosierungsbereiche der einzelnen Reagenzien im industriellen Maßstab schnell ermittelt wurden. In einer industriellen Flotationsanlage in Europa testete der Wissenschaftler erfolgreich die Methodik und erreichte eine Steigerung des Wertmineralgehalts um bis zu 16 Prozent. „Dies unterstreicht das enorme Potenzial unseres Workflows. Aktuell bearbeiten wir im Folgeprojekt CoSilFlot+ verschiedene Fallstudien, darunter den Ersatz der hochgiftigen Flusssäure durch Natriumfluorid in der Feldspat-Flotation sowie die Implementierung von Biopolymeren zur Trennung von Chalkopyrit und Molybdänit“, beschreibt Ben Said das weitere Vorgehen.

Die Ergebnisse bieten eine gute Verwertungsmöglichkeit für Bergbauunternehmen und Hersteller von Flotationsreagenzien, da die Betriebe im Fall komplexer Mineralzusammensetzungen, besser auf Veränderungen eingehen können. Die Flexibilität ist aber auch von Vorteil für die Einführung umweltfreundlicher Flotationsreagenzien, da die Bergbauindustrie perspektivisch auf ökologisch verträgliche Reagenzien angewiesen ist. Darüber hinaus bietet die Methodik eine gute Perspektive für eine Unternehmensgründung. „Nach erfolgreicher Validierung ist die Gründung eines Spin-offs geplant, das den CoSilFlot+-Workflow als Ingenieurdienstleistung für Bergbauunternehmen und Chemikalienhersteller anbietet. Ziel ist es, beide Akteure zusammenzubringen, um effiziente und umweltfreundliche Lösungen zu entwickeln und die Prozessergebnisse weiter zu optimieren. Gleichzeitig können Hersteller von Flotationsreagenzien neue Anwendungsmöglichkeiten für ihre Produkte erschließen und so ihre Marktchancen verbessern“, sagt Ben Said.

Förderhinweis:

Das Projekt wird von der SAB (Sächsische Aufbaubank) im Rahmen des Programms EFRE - Validierungsförderung 2021-2027 gefördert. Ziel des Programms ist es, den Technologietransfer zwischen Forschung und Industrie zu verbessern.

Publikationen:

Ben Said, B., Rudolph, M., Ebert, D., Daniel, G., Pereira, L.: Nanoparticle depressants in froth flotation – the effect of colloidal silica with different size and surface modifications on the selective separation of semi-soluble salt type minerals, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 690(2024), 133697 (DOI: 10.1016/j.colsurfa.2024.133697)

Ben Said, B., Rudolph, M., Daniel, G., Pereira, L.: Upscaling and Optimization of reagents systems in froth flotation: A DoE and numerical-optimization-based methodology, in SSRN (Preprint DOI: 10.2139/ssrn.4969387)

Weitere Informationen:

Borhane Ben Said | Abteilung Aufbereitung
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR
Tel.: +49 351 260 4479 | E-Mail: b.ben-said@hzdr.de

Medienkontakt:

Anne-Kristin Jentzsch | Pressereferentin
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR
Tel.: +49 351 260 4429 | E-Mail: a.jentzsch@hzdr.de