Haldenlaugung

Als Haldenlaugung oder Haufenlaugung bezeichnet man im Bergbau ein Aufbereitungsverfahren, bei dem die nutzbaren Metalle mittels eines Lösungsmittels aus dem Erz herausgelöst werden.^[1] Das Verfahren wird angewendet, um die Metalle aus armen Erzen^{[ANM 1]} herauszulösen und zu gewinnen.^[2] Zudem kann es angewendet werden zur Anreicherung und Gewinnung von Wertmetallen aus Reststoffen^[1] und aus Bergbaurückständen (Haldenmaterial).^[3] Das Verfahren wird auch noch im 21. Jahrhundert des Öfteren in der Goldgewinnung eingesetzt.^[4]

Grundlagen und Geschichte

Mechanische Erzaufbereitungsanlagen dienen in der Regel zur Voranreicherung der Wertstoffe und haben oftmals nur eine begrenzte Selektivität.^[1] Zudem ist der Aufwand an Maschinen bei Armerzen oftmals nicht gerechtfertigt, da er zu kostenintensiv ist.^[5] Des Weiteren kommt es bei mechanischen Aufbereitungsverfahren zu Wertmetallverlusten und somit auch zu Restgehalten von Schwermetallen in den Aufbereitungsabgängen.^[1] Bereits im Altertum und im Mittelalter erkannte man, dass durch das Einwirken von Luft und Niederschlägen aus den Bergehalden Metalle freigesetzt^{[ANM 2]} wurden.^[3] Die in Halden ablaufenden Verwitterungsvorgänge bestehen grundsätzlich aus physikalischen und chemischen Mechanismen und haben z. B. in Bergehalden eine große Verwitterungstiefe.^[6] Im Jahr 1960 wurde die erste kommerzielle Haldenlaugung in Betrieb genommen.^[3] In den Folgejahren wurden weitere Haldenlaugungen in Betrieb genommen, um Gold aus dem Haufwerk zu extrahieren.^[7] Heute ist die Haldenlaugung Stand der Technik für Armerze.^[3] Neben Edelmetallen wie Gold,^[7] werden auch Buntmetalle wie Kupfer mittels Haufenlaugung gewonnen.^[6] Des Weiteren wird die Haldenlaugung zur Gewinnung von Uranerzen^[2] und zur Gewinnung von Seltenen Erdmetallen angewendet.^[8] Allerdings wird die Haldenlaugung mittels Chemikalien nur noch bei besonderen Erzen vereinzelt angewendet.^[2] Ein alternatives Verfahren zur Haldenlaugung mittels ätzenden Chemikalien ist die Biologische Laugung, die wesentlich umweltfreundlicher ist.^[9]

Das Verfahren

Zunächst muss eine wasserundurchlässige Basisschicht, z. B. aus verdichtetem Lehm, geschaffen werden, auf die das zu behandelnde Material dann aufgeschüttet werden kann.^[10] Anstelle des Lehms kann auch eine 10 bis 30 Zentimeter dicke Schicht aus feinem Sand, auf die eine drei bis fünf Millimeter dicke Kunststofffolie gelegt wird, als Basisschicht verwendet werden.^[5] Hierfür werden mehrere hochwertige Kunststoffdichtungsbahnen aus PE-HD miteinander verschweißt, bis die gesamte Fläche abgedeckt ist.^[4] Zudem muss noch eine Drainage gelegt^{[ANM 3]} werden.^[1] Auf diese Basis wird dann das Erzmaterial zu einer Halde aufgeschüttet,^{[ANM 4]} sodass es mittels Laugung bearbeitet werden kann.^[5] Je nach Rohstoff und Laugungsaufgabe werden verschiedene Reagenzien als Laugungsmittel verwendet.^[1] So werden als Laugungsmittel entweder verdünnte Schwefelsäure oder Alkalien wie Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat oder Ammoniumcarbonat verwendet.^[2] Zudem werden z. B. bei Laugung von Goldseifen als Laugungsmittel Cyanide verwendet.^[11] Vereinzelt wurden auch saure Grubenwässer als Laugungsmittel verwendet.^[10] Die Laugungsmittel werden auf die Halde aufgebracht und sickern durch diese dann hindurch.^[9] Dabei gibt es mehrere unterschiedliche Anwendungsarten,^{[ANM 5]} die z. T. auch noch miteinander kombiniert werden können.^[5] Während des Durchsickerns werden die feinen Metallpartikel aus dem Haldenmaterial herausgelöst und sickern mit dem Laugungsmittel nach unten.^[1] Am Haldenfuß werden die mit dem Metall angereicherten Sickerflüssigkeiten in der Drainage aufgefangen und die Metallpartikel anschließend durch weitere Prozesse wie Filtration aus der Flüssigkeit extrahiert.^[5] Zur Extraktion werden, je nach Metall, Ionentauscher und Solventionsextraktionen oder organische Lösungsmittel verwendet.^[2] Bei der Gewinnung von Gold aus dem Laugungsmittel Cyanid kommt Aktivkohle zum Einsatz.^[11] Nachdem der Laugungsprozess abgeschlossen ist, wird die Halde in der Regel wieder abgetragen.^[1]

Vor- und Nachteile

Ein Vorteil der Haldenlaugung ist, dass sie weniger Energie benötigt als z. B. andere Laugungsverfahren.^[11] Des Weiteren werden für dieses Verfahren keine mechanischen Aufbereitungsmaschinen benötigt.^[1] Dies macht das Verfahren kostengünstiger als andere Aufbereitungsverfahren.^[11] Nachteilig ist die Verwendung von z. T. giftigen Chemikalien, die bei unsachgemäßer Anwendung eine Vergiftungsgefahr darstellen.^[12] Ein weiterer Nachteil ist die Länge des Laugungsprozesses, der, je nach Größe der Halde, zwischen einigen Monaten und mehreren Jahren dauern kann.^[1] Durch unsachgemäßen Umgang mit den Laugungschemikalien können erhebliche Umweltschäden entstehen.^[12]