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Rohstoffe Neue, umweltschonende Technologie für Zinngewinnung

Von TU Bergakademie Freiberg 2 min Lesedauer

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Ein Forschungsteam der TU Bergakademie Freiberg hat einen Weg gefunden, wie Zinn ohne direkte CO2-Emissionen gewonnen und recycelt werden kann. Erfolgreiche Laborversuche bestätigten nun die Vorhersagen der Computermodelle.

Verschiedene Metalle in kleinen Tiegeln: Die Versuche in Laborskala wurden mit Zinn-Konzentrat in Pulverform durchgeführt. (Symbolbild). (Bild: TU Bergakademie Freiberg / C. Mokry)
Verschiedene Metalle in kleinen Tiegeln: Die Versuche in Laborskala wurden mit Zinn-Konzentrat in Pulverform durchgeführt. (Symbolbild).
(Bild: TU Bergakademie Freiberg / C. Mokry)

Ein Mineral, das nur schwer zu knacken ist, trifft auf einen Rohstoff, der in der Elektronik- und Halbleiterindustrie immer gefragter wird: In mehrstufigen Verhüttungs- und Raffinationsprozessen wird Rohzinn aus einem Konzentrat des Minerals Kassiterit (Zinnoxid) mit Zugabe von Kohlenstoff verarbeitet. Ein Team der TU Bergakademie Freiberg testet in einem Forschungsprojekt jetzt, wie die Gewinnung des Metalls ohne Kohlenstoff und damit ohne direkte CO2-Emissionen möglich ist. Für die lokale Gewinnung von Zinn in Europa könnte die Methode des Teams von besonderer Relevanz sein.

Wasserstoff statt Kohlenstoff

Dazu schlagen die Forschenden in einer aktuellen wissenschaftlichen Publikation im Journal of Sustainable Metallurgy ein neues Verfahren vor, bei dem die direkten CO2-Emissionen der Zinnproduktion gegen Null gehen. Demgegenüber werden derzeit bis zu 2,5 Tonnen Kohlendioxid für die Erzeugung einer Tonne Zinn ausgestoßen, so die Bundesgesellschaft für Geowissenschaften und Rohstoffe. Mit dem neuen zweistufigen Verfahren könnten diese Emissionen eingespart werden, da im ersten Schritt statt Kohlenstoff eine geringe Menge Wasserstoff verwendet wird.

Mit Wasserstoff vorbehandelt wird rund die Hälfte des Zinn-Konzentrats (Zinndioxid) dabei direkt zu reinem Zinn verwandelt. Außerdem entstehen Wasserdampf und eine zinnhaltige Schlacke. „Kassiterit ist schwer zu knacken, das heißt nicht laugbar; die produzierte Schlacke hingegen schon. Durch eine chemische Laugung kann dann aus der Schlacke bei niedrigen Temperaturen das Restzinn gewonnen werden“, sagt Projektleiter Professor Alexandros Charitos.

„Was unsere Computermodelle vorhergesagt haben, konnten wir in Laborversuchen bestätigen: Im ersten Schritt reicht statt Kohlenstoff eine sehr geringe Menge Wasserstoff – trotzdem werden schon 50 Prozent des Kassiterits zu Rohzinn, ganz ohne direkte CO2-Emissionen.“ Nun untersucht das Team genauer, wie das verbleibende Zinn nach der chemischen Laugung der Schlacke mit umweltschonenden Methoden gereinigt und im letzten Schritt durch Elektrolyse gewonnen werden kann.

Potenzial für Zinn-Produktion und Zinn-Recycling

Für den Freistaat Sachsen könnten die Ergebnisse des Teams von besonderer Relevanz sein, denn beispielsweise in Geyer, Gottesberg oder Tellerhäuser laufen Erkundungsprojekte nach zinnhaltigen Erzen. „Für die umweltschonende Gewinnung in Sachsen und Europa, aber auch für das Recycling von Zinn birgt das neue Verfahren großes Potenzial. Denn heute findet fast die gesamte weltweite Produktion von Zinn in Ländern mit schwacher Governance und oft unter selten erfassten Umweltauswirkungen statt“, so Charitos.

Das Forschungsprojekt wird von der Dr.-Erich-Krüger-Stiftung gefördert. Ziel ihrer Förderung ist, die praxis- und anwendungsbezogene Forschung der TU Bergakademie Freiberg zu unterstützen, deren Ergebnisse im Bundesland Sachsen umzusetzen und Arbeitsplätze zu schaffen.

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