Hydrometallurgical approaches for the extraction of base metals from mine tailings

Die große Menge an Bergbau-Rückständen, die während Bergbauoperationen entsteht, birgt erhebliche Umwelt- und humanitäre Risiken im Zusammenhang mit ihrer weltweiten Lagerung. Diese Rückstände enthalten jedoch oft erhebliche Konzentrationen wertvoller Metalle, die effizient durch hydrometallurgische Verfahren extrahiert werden können. In dieser Studie wurden zwei Hauptansätze erforscht, die jeweils verschiedene Fallstudien darstellen. Einerseits erfordert der umfangreiche Süßwasserverbrauch der Bergbauindustrie die Erkundung alternativer Wasserquellen. In der ersten Fallstudie wurden daher Auslaugungsversuche von Buntmetallen in sowohl Chlorid- als auch Sulfat-Chlorid-Medien durchgeführt. Dies ist wichtig für die Behandlung von Rückständen in trockenen Regionen mit Süßwasserknappheit. Hohe Auslaugungseffizienzen von Cu, Zn und Pb wurden erfolgreich aus der Probe in schwefel- und chloridbasierten Medien extrahiert. Darüber hinaus führte die Substitution von Süßwasser durch Meerwasser zu vergleichbaren Auslaugungseffizienzen und betonte das Potenzial von Meerwasser als alternative Wasserquelle, ohne die Auslaugungseffektivität zu beeinträchtigen.
Andererseits ist in der zweiten Fallstudie die Verwendung von Chlorid unerwünscht. Daher wurden sowohl chemische Auslaugungs- als auch Bioauslaugungsuntersuchungen durchgeführt, um die maximale Extraktion der drei Zielmetalle zu erreichen. Die Verwendung von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid ermöglichte eine hohe Auslaugungseffizienz von Cu und Zn, während Pb effizient mithilfe von Zitronensäure als Lixiviat ausgelaugt wurde. Bioauslaugungstests mit einem sauren Bakterien-Archaea-Konsortium zeigten hohe Auslaugungseffizienzen von Zn und Cu. Bemerkenswerterweise wurden etwa 100 % des Co gleichzeitig ausgebracht. Für die Auslaugung von Pb wurden zwei organische Säure produzierende Stämme erforscht. Die maximale Pb-Auslaugung wurde mit dem Zitronensäure produzierenden Stamm unter Verwendung von Glycerin als Kohlenstoffquelle erreicht. Schließlich wurde eine zweistufige Auslaugung vorgeschlagen, die Bioauslaugung und chemische Auslaugung kombiniert. Aufgrund der großen Menge an Sulfat, die vom sauren Konsortium erzeugt wurde, wurde in der chemischen Auslaugungsstufe mit Zitronensäure eine sehr geringe Pb-Auslaugung erreicht. Wenn organische Säure-Bioauslaugung als erste Auslaugungsstufe für die Pb-Extraktion verwendet wurde, wurde eine hohe Auslaugung von Cu und Zn in der zweiten Stufe mit Schwefelsäure-Chemikalienauslaugung weiter extrahiert. Daher wird dringend empfohlen, die Pb-Extraktion vor der Auslaugung mit einer Sulfatquelle durchzuführen.
Insgesamt hat die vorliegende Dissertation zwei verschiedene Szenarien aufgezeigt, in denen die Wiederaufbereitung von Bergbau-Rückständen mit Buntmetallen untersucht wurde. Die Erkenntnisse aus dieser Forschung dürften von besonderem Interesse für ähnliche Bergbau-Standorte weltweit sein.