Recycling der kompletten Tailings des Bergeteichs des Erzbergwerks Rammelsberg

Rückstände von Bergbaustandorten (Bergeteiche) bergen verschiedene Gefahrenpotential wie Staubemissionen, Schwermetallmobilisierungen und, im schlimmsten Fall, Dammbrüche aber auch Chancen zur Schließung von Rohstoffkreisläufen. Bislang erfolgen Rückbau/Wiederaufbereitung auf Grund der hohen Komplexität der Aufgabe noch kaum. Ziel des Projekts ReTail ist die industrietaugliche Weiterentwicklung (TRL-6) eines aus den Vorgängerprojekten entwickelten Verfahrens zum Rückbau des Bergeteichs Bollrich in Goslar.

1. Kreislauffähige Aufbereitungsstrategie für Bergbau-Tailings

Das Projekt ReTail entwickelt ein ganzheitliches Konzept zum Rückbau und zur vollständigen Wiederaufbereitung der feinkörnigen Abgänge der Erzaufbereitung im Bergeteich Bollrich am Rammelsberg. Die Beteiligten wollen ein Verfahren schaffen, das Rohstoffe zurückgewinnt, Umweltgefahren reduziert und eine spätere großtechnische Umsetzung vorbereiten kann.

Der Bedarf ergibt sich aus dem hohen Rohstoffpotenzial der Tailings, gleichzeitig aber auch aus deren Sicherheitsrisiken (z. B. Dammbrüche, Schwermetallmobilisierung) sowie dem politischen Druck, kritische Rohstoffe in Europa zu erschließen und Stoffkreisläufe zu schließen.

Die angestrebte Innovation besteht in einer skalierbaren, digital gestützten Prozesskette (bis TRL 6), die aus Rückbau, mechanisch‑chemischer Aufbereitung, Laugung, Röstung, Wasserstoffgewinnung und Verwertung der gewonnenen Fraktionen besteht. Neu ist die Kombination von Flotation, Bio‑/Chemielaugung sowie die Untersuchung einer möglichen Pyrit‑Röstung, SO₂‑depolarisierter Elektrolyse (SDE) und der Nutzung des Eisenoxids in der wasserstoffbasierten Stahlproduktion.

2. Ganzheitliche Prozessstrategie zur Nutzung aller Tailing-Fraktionen

Der innovative Charakter liegt in der vollständigen Verwertung nahezu aller Tailingfraktionen. Weltweit existiert kein vergleichbares Verfahren, das Sulfid‑Tailings in dieser Breite (NE‑Metalle, Baryt, Mineralik, Eisenoxid, Wasserstoff, Schwefelsäure) aufbereitet.

Das Projekt kombiniert hierfür diverse Methoden zur Aufbereitung aus unterschiedlichen Forschungsbereichen. Am Anfang steht die Geotechnik und ein Monitoring zur sicheren Materialentnahme gefolgt von einer mechanischen Aufbereitung (Flotation, mehrstufige Kreisläufe) zur Bereitstellung der verschiedenen Konzentrate. Die finalen Konzentrate der Baryt-Laugung werden einer biologischen und chemischen Laugung zur Metallentfernung unterzogen. Die sulfidischen Konzentrate werden thermische geröstet sowie die Gasphase analysiert sowie eine mögliche SDE‑Elektrolyse zur Wasserstoff‑ und Säuregewinnung geprüft. Allem zu Grunde gelegt wird eine digitale Prozessmodellierung sowie ein Stoffstrommanagement.

Die Arbeitsschritte sind in sieben Arbeitspakete gegliedert: Probenahme/Monitoring, Aufbereitung & Upscaling, Materialverwertung (Ziegel, Zement), Sulfidverarbeitung inkl. Wasserstoffgewinnung, Gesamtprozess‑ und Abbaukonzept sowie digitale Prozess- und Analytikaufbereitung.

Durch die Röstung von sulfidischen Konzentraten entsteht SO₂, das direkt in der SDE zu grünem Wasserstoff und Schwefelsäure umgesetzt wird. Gleichzeitig liefert das Röstgut ein DRI‑taugliches Eisenoxid für die Wasserstoff‑basierte Stahlproduktion – eine neuartige Kopplung zweier Wertschöpfungsketten.

3. Erwartete Ergebnisse und Projektpartner

Im Rahmen des Projektes wird ein skalierbares Gesamtverfahren zum Rückbau und zur Aufbereitung mit optimierten Flotations‑ und Laugungsprozesse erwartet. Diese Schritte erlauben die Gewinnung verwertbarer Konzentratströme (Metalle, Baryt, Mineralik, Eisenoxid, H₂), die in ein Röst‑ und SDE‑Konzept eingehen können. Die Grundlage für die Aufbereitungsprozesse bietet ein erarbeitetes Abbau‑, Infrastruktur‑ und Betriebskonzept in Kombination von einer digitalen Gesamtprozesssteuerung.

Beteiligt sind: Metalogie, Geocycle, Geiger, H2‑SPHERE, SZMF, die TU Clausthal (mehrere Institute), BGR und DLR; assoziiert u. a. IBU‑tec und Grillo. Die Arbeitsteilung folgt den jeweiligen Kernkompetenzen: IT/Prozessdaten (Metalogie), Baustoffe (Geocycle/Geiger), Wasserstoff & Röstung (H2‑SPHERE/DLR), Flotation & Laugung (TUC/BGR), Eisenoxidbewertung (SZMF), Geotechnik & Abbauplanung (TUC‑IGE).

Nutzbar sind die Ergebnisse für die Bau‑ und Zementindustrie, die Stahlindustrie (grüne Direktreduktion), Betreiber ähnlicher Tailingsstandorte, Behörden und regionale Akteure, die wissenschaftliche Gemeinschaft (Digitalisierung, Prozessdaten, Modellierung) und als mögliche Vorlage für den Aufbau vergleichbarer Projekte zur Aufbereitung von anthropogenen Bergbaurückständen.