Bergbaulizenzgebiet „Granulitgebirge” in neuer Hand

-Von Stefan Nitschke- Das australische Bergbauunternehmen Proto Resources & Investments hat sich mit der Deutschen Rohstoff AG (DRAG) auf einen Optionskaufvertrag für das Bergbaulizenzgebiet „Granulitgebirge” in Sachsen geeinigt (siehe PDF-Dokument der Proto Ressources & Investments Ltd.). Für die Option zahlt Proto Resources & Investments der DRAG einen Betrag von 0,04 Mio. Euro. Wird die Kaufoption nach Ende der Detailprüfungsfrist in Betracht gezogen, wird Proto Resources weitere 0,16 Mio. Euro an die DRAG zahlen.
Die DRAG hat zugesagt, die Lizenz für das Aufsuchungsgebiet zu verlängern. Diese läuft im August dieses Jahres aus. Das Aufsuchungsgebiet, östlich und nördlich von Chemnitz gelegen, umfasst 670,4 Quadratkilometer. In diesem Bereich befindet sich neben zahlreichen kleinen Vorkommen von lateritischen Nickelerzen in der Nähe von Moosheim und Kuhschnappel auch die durch die DRAG untersuchte Lagerstätte "Kiefernberg". Der Bilanzwert dieses Projektes wurde jedoch im Konzernabschlussbericht für das Jahr 2010 abgeschrieben. Als Grund werden von der DRAG die Ergebnisse von in diesem Bereich durchgeführten Untersuchungen genannt. Nach Einschätzung der DRAG sei im Bereich dieses Bergbaulizenzgebietes ein wirtschaftlicher Abbau der lateritischen Nickelerzen bei den derzeitigen Metallpreisen nicht zu erwarten. In den zurückliegenden drei Jahren hatte das Unternehmen umfangreiche Untersuchungen, neben Beprobungen (Vorschaubild; Quelle: DRAG) auch metallurgische Tests zur Aufbereitbarkeit der lateritischen Nickelerze, durchgeführt mit dem Ergebnis, dass erste Laboruntersuchungen unter anderem zur Laugung von niedrighaltigen Lateriterzen offensichtlich vielversprechend verliefen.

Entwicklungspotenzial vermutet
Proto Resources & Investments hingegen schätzt die Entwicklungsmöglichkeiten der Lagerstätte "Kiefernberg" durch Nutzung einer eigenen Aufbereitungstechnologie anders ein. Es wäre das zweite Nickel-Kobalt-Bergbauprojekt des Unternehmens. Bereits Ende 2006 erwarb Proto Resources das Nickelprojekt "Barnes Hill" in Tasmanien. Dieses ist inzwischen das am weitesten fortgeschrittene Projekt des Unternehmens. Vor kurzem hat Proto Resozurces die Abbaugenehmigung für dieses Projekt von der Regierung Tasmaniens erhalten.
Mit Blick auf die als höffig angesehene Lagerstätte "Kiefernberg" will Proto Resources in Zusammenarbeit mit der Beak Consultants GmbH die zurzeit des DDR-Bergbaus gewonnenen Daten aufbereiten, so dass die vorgefundenen Erzreserven gemäß Regelungen des Joint Ore Reserves Committee (JORC) als „measured resources” ausgewiesen werden können. Die Arbeiten an der Aufbereitung der bisherigen Untersuchungen in dem Gebiet haben inzwischen begonnen. Einem Bericht des VEB Geologische Forschung und Erkundung Freiberg aus dem Jahr 1971 zufolge werden im gesamten Bereich der Aufsuchungserlaubnis "Granulitgebirge" insgesamt 1,5 Mio. Tonnen serpentinitische Nickelerze vermutet. Proto Resources wird das Potenzial von bildgebenden magnetischen Verfahren und anderen modernen Explorationsmethoden zur Identifizierung von potenziellen Sulfid-Vererzungen, die mit den im Aufsauchungsgebiet weit verbreiteten magmatischen Gesteinen im Zusammenhang stehen, prüfen.
Die Nickel-Laterite bei Kiefernberg gelten mit insgesamt 1.270  Bohrungen als sehr gut erkundet. Insgesamt betragen die sicheren Reserven 34,5 kt Ni (Metallinhalt), 1,42 kt Co (Metallinhalt) und 32,2 kt Cr (Metallinhalt) bei einem Durchschnittsgehalt von 0,4 Prozent Ni (entsprechend der UN-Klassifikation 331) und Ressourcen gemäß der Vorschrift JORC von 20,15 kt Ni, 0,75 kt Co und 15,5 kt Cr bei einem durchschnittlichen Gehalt von 0,71 Prozent Ni (geopowers Rohstoffe & Energie berichtete am 13. Februar 2011).

Demnach setzt sich das Teilfeld "Kiefernberg" aus den Bereichen "Kiefernberg-Nord" und "Kiefernberg-Süd" zusammen. "Kiefernberg-Nord" besteht aus einem einzigen großen Erzkörper, während "Kiefernberg-Süd" aus drei kleineren Erzkörpern aufgebaut ist. Die Mächtigkeit der Oberflächenbedeckung beträgt zwischen 3 Meter und 12 Meter, teilweise auch darüber. Die Mächtigkeiten der nickelhaltigen Erze variiert sehr stark und reicht von einem Meter bis 10 Meter und mehr. Die Erze sind nach Angaben der DRAG hervorragend für einen Abbau im Tagebau geeignet. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Laterite von einem nickelhaltigen Serpentinit unterlagert werden, der eine durchschnittliche Nickel-Konzentration von etwa 0,2 Prozent aufweist. Der Gesamtnickelinhalt dieses Serpentinitkörpers beträgt im Lagerstättenbereich "Kiefernberg" etwa 260 kt Ni (Metallinhalt) plus 13 kt Co (Metallinhalt) und 364 kt Cr (Metallinhalt).

Die Nickelvorkommen im Bereich des Sächsischen Granulitgebirges liegen als Laterite vor, die ein oberflächennahes, supergen gebildetes Produkt in tropischen Klimazonen darstellen, welches durch intensive, lang anhaltende allitische Verwitterung der im Granultigebirge weit verbreiteten ultrabasischen Gesteinen entstanden ist. Die erkannten Nickelanreicherungen in den Nickel-Hydrosilikatvorkommen im westlichen Randbereich des Granulitgebirgesund andernorts erreichen bis zu 0,3 Prozent Ni. Ähnlich wie Nickel ist Kobalt mit Gehalten von bis zu 0,15 Prozent in diesen Lateriten konzentriert. Die ersten Funde von silikatischen Nickelerzen erfolgten in der Nähe von Kuhschnappel. Erkundungsarbeiten folgten dann ab Oktober 1949 im Gebiet Reichenbach/Obercallenberg und im Gebiet Kiefernberg. Diese Arbeiten wurden seinerzeit von der Geologischen Landesanstalt in Berlin in Auftrag gegeben. Ihnen folgten Aufschlussarbeiten im Bereich der Lagerstätte "Callenberg Süd", die parallel zu den Bauarbeiten an der benachbarten Nickelhütte in St. Egidien durchgeführt wurden, die im Jahr 1952 begonnen wurden. Diese wurden aber schon ein Jahr später im Rahmen der Kurskorrektur der DDR-Führung nach den Aufständen vom 17. Juni zurückgestellt. Im Dezember 1960 lief die Nickelproduktion in der Nickelhütte St. Egidien mit der Inbetriebnahme des ersten von vier geplanten Drehrohröfen für die Verarbeitung hydrosilikatischer Nickelerze zu Nickel-Eisen-Luppen an. Als Rohstoff wurden niedrighaltige Erze der Lagerstätten "Callenberg Süd" (1960 bis 1977), "Kiefernberg" (ab 1963), "Callenberg Nord 1" (1972 bis 1980) und "Callenberg Nord 2" (ab 1978) verarbeitet. Einige weitere kleine Nickelvorkommen von lateritischen Nickelerzen wie Meerane/Crimmitschau und Kuhschnappel wurden zwar untersucht, sie wiesen aber nicht die für eine bergmännische Nutzung erforderlichen Gehalte und Reserven auf.

Die geologischen Rahmenbedingungen des Sächsischen Granulitgebirges gelten als hinreichend untersucht. Demzufolge schließt sich das Granulitgebirge mit seinen hochmetamorphen Tiefengesteinen nach Norden hin an das Erzgebirgische Becken an und besitzt eine elliptische Form, die sich von Hohenstein-Ernstthal in nordöstlicher Richtung etwa 50 Kilometer bis nach Roßwein bei Döbeln erstreckt (siehe PDF-Dokument K. Reiter, "ROCKS OF THE SAXONIAN GRANULITE MASSIF (SÄCHSISCHES GRANULITGEBIRGE)", TU Bergakademie Freiberg/Sachsen. Die maximale Breite des Granulitmassivs beträgt etwa 20 Kilometer. Eshat eine Flächenausdehnung von etwa 1.000 Quadratkilometern. Die heutigen flachwelligen Oberflächenformen mit steil eingeschnittenen Tälern erhielt das Granulitgebirge im Tertiär und Quartär.

Geologisch lässt sich das Granulitmassiv in einen Kern aus vorwiegend Granulit (ein unter hohen Druck und hoher Temperatur entstandenes Umwandlungsgestein) und in einen inneren und äußeren Schiefermantel unterteilen. Der äußere Schiefermantel wird hauptsächlich von Grauwacken, Tonschiefern und Phylliten aufgebaut. Nach innen nimmt im Schiefermantel der Grad der Metamorphose zu. Hier erscheinen helle und dunkle Glimmerschiefer (Muskowit- und Biotitglimmerschiefer) sowie verschiedene Gneise (Biotit-, Cordierit- und Granatgneise). Zwischen dem Schiefermantel und dem im Kern befindlichen Granulit sind die Gabbrovorkommen von Langenberg und vor allem die Bronzitserpentinite des Kiefernberges eingeschaltet. Der Granulit ist sehr alt - mehr als eine Milliarde Jahre. (Oberes Proterozoikum).

Weltweite Verbreitung von Nickel-Lateriten

Die Lateritisierung ultramafischer Gesteine (Serpentinit, Dunit, Peridotit) kann zu bedeutenden Nickelanreicherungen führen. Nickelhydrosilikat-Vorkommen sind weltweit verbreitet (siehe PDF-Dokument V. I. Berger et al., "Ni-Co LATERITE DEPOSITS OF THE WORLD - DATABASE AND GRADE AND TONNAGE MODELS", USGS Open-File Report 2011-1058). In der Regel werden zwei Arten lateritischer Nickelerze unterschieden: Ein sehr eisenreiches Ni-Limonit-Erz an der Oberfläche mit 1-2 Prozent Nickel an Goethit gebunden, der infolge weitgehender Lösung von Silizium und Magnesium stark angereichert ist. Unterhalb dieser Zone steht in manchen Vorkommen Nickel-Silikat-Erz mit häufig mehr als 2 Prozent Ni an, das in Silikaten gebunden ist. Darüber hinaus ist in Klüften im Serpentinit Garnierit in geringer Menge, aber mit lokal sehr hohen Nickelgehalten von bis zu 40 Prozent ausgeschieden. Hierbei handelt es sich um ein Gemenge verschiedener Ni-reicher Schichtsilikate. Das gesamte in der Silikat-Zone vorliegende Nickel wurde aus der überlagernden Goethit-Zone gelöst und deszendent verlagert.

Die derzeit weltweit bekannten Nickel- und Kobaltvorräte in nickelhaltigen Erzen, etwa die, die als Laterite bezeichnet werden und Limonit- und Saproliterze umfassen, sind weitaus größer als die entsprechenden Vorräte an Sulfiderzen. Ein Nachteil bei der Gewinnung dieser Metalle aus Lateriterzen ist allerdings, dass diese Erze im Vergleich zu nickelhaltigen Sulfiderzen nicht durch herkömmliche Gewinnungsverfahren (magnetische Abtrennung, Schaumflotation) konzentriert werden können. Daher erfolgt deren wirtschaftliche Gewinnung aus lateritischen Erzen heute durch Laugungsverfahren, etwa mittels heterotropher Mikroorganismen oder durch atmosphärisches Laugen, um Nickel und Kobalt aufzulösen, wobei Eisen verworfen wird. In den zurückliegenden 25 Jahren wurden mehrere neuartige hydrometallurgische Verfahren für die Extraktion von Nickel und Kobalt aus nickelhaltigen Lateriterzen entwickelt oder befinden sich derzeit in der Entwicklung (siehe M. L. Steemson & M. E. Smith, "THE DEVELOPMENT OF NICKEL LATERITE HEAP LEACH PROJECTS", Vector Engineering Inc.; aber auch M. Mackenzie et al. "THE RECOVERY OF NICKEL FROM HPAL LATERITE SOLUTIONS USING THE MIXED HYDROXIDE-AMMONIA RELEACH-LIX 84-INS SX ROUTE", Cognis Corporation; zu einem Nickel-Haufenlaugungsprojekt in der Türkei siehe A. Oxley et al., "ÇALDAG NICKEL LATERITE ATMOSPHERIC HEAP LEACH PROJECT", Assoc. of Metallurg. Eng. of Serbia, Review Paper.

Viele dieser Verfahren erfordern die Auflösung der Metallanteile mittels Schwefelsäure bei hoher Temperatur (245 Grad Celsius bis 270 Grad Celsius) und unter Druck (525 bis 785 psig), gefolgt von einer Fest-Flüssig-Trennung und einer Neutralisierung von restlicher freier Säure bei Umgebungsdruck. Bei einem neu entwickelten Verfahren wird das nickelhaltige Erz zuerst in eine Trübe mit einem Feststoffgehalt von etwa 40 Prozent übergeführt, bevor bei hoher Temperatur und hohem Druck gelaugt wird. Nach dem Laugen wird die Trübe gekühlt und durch Gegenstromdekantieren gewaschen und die Feststoffe werden einer Tailing-Behandlung zugeführt. Überschüssige Säure wird neutralisiert und verbleibendes Eisen und Aluminium werden unter Zusatz von Korallenschlick als Hydroxide präzipitiert. Nickel und Kobalt werden anschließend durch Sulfidpräzipitation gewonnen.
Das HPAL-Verfahren ist besonders für Erze mit hohem Eisengehalt, die 40 Gew.-Prozent oder mehr Eisen enthalten, einsetzbar. Lateriterze mit einem Eisengehalt von weniger als 40 Gew.-Prozent enthalten naturgemäß eine höhere Menge an Säure-verbrauchendem Magnesium und sind daher für ein direktes Hochdruck-Laugen unter wirtschaftlichen Aspekten nicht geeignet. In mehreren US-Patenten werden geeignete Laugunbgsverfahren aufgezeigt. So beschreibt das US-Patent 3,804,613 ein Verfahren zum Hochdruck-Säure-Laugen von Saproliterz bei relativ niedrigen Säure/Erz-Verhältnissen, in dem der Saprolit mit metallhaltiger Lauge aus der Hochdrucklaugungsstufe vorkonditioniert wird. Konkurrierendes Limonit-Laugen wird nicht erwähnt.
Das US-Patent 3,991,159 merkt an, dass die Verwendung von Saproliterz zum Neutralisieren von Säure aus dem Hochdruck-Säure-Laugen von Limoniterz resultiert. Ein Laugen der Saprolitfraktion wird bei hoher Temperatur (150 Grad Celsius bis 250 Grad Celsius) und Druck durchgeführt, um Eisen und Aluminium wirksam zu verwerfen, allerdings erfolgt eine relativ geringe Nickelextraktion aus dem Saproliterz. Im US-Patent 4,097,575 findet sich ein anderes Verfahren, bei dem Saproliterz bei 500 Grad Celsius bis 750 Grad Celsius unter oxidierenden Bedingungen geröstet wird, um das Neutralisierungsvermögen vor einer Neutralierung von HPAL-Laugen zu erhöhen. Dieses Verfahren leidet jedoch an den hohen Kapitalkosten, die für Röstanlagen erforderlich sind.
Obgleich die HPAL-Verfahren eine hohe Extraktion von Nickel und Kobalt erzielen, erfordern sie teure Anlagen und hochentwickelte Konstruktionsmaterialien, damit diese die Verwendung von konzentrierter Säure bei hohen Temperaturen überstehen. Darüber hinaus liegt ein Teil des verworfenen Eisens und Aluminiums in Form von Hydroxiden vor, die schwer zu handhaben sind. Daher wurden mehrere Alternativen zu dem HPAL-Verfahren zum Gewinnen von Nickel und Kobalt aus Lateriterz vorgeschlagen. Beispielsweise beschreibt das US-Patent 4,062,924 ein Verfahren zum Laugen von Limoniterzen in sauren Medien bei Temperaturen bis zu 110 Grad Celsius und in Gegenwart von Schwefelwasserstoffgas, um gelöstes Nickel und Kobalt auszufällen. Das meiste gelöste Eisen wird allerdings auch in den zweiwertigen Oxidationszustand reduziert, was sehr hohe Mengen des reduzierenden Gases zusätzlich zu einem hohen Säureverbrauch verbraucht. Das US-Patent 4,511,540 erläutert einen Weg, um Nickel und Kobalt aus Erzen mit manganhaltiger Matrix zu gewinnen, indem mit Schwefelsäure in Gegenwart von Schwefeldioxidgas bei Temperaturen unter dem Siedepunkt der flüssigen Lösung gelaugt wird. Keines dieser Verfahren beinhaltet indes die Behandlung von saprolitischen Erzen.
Im Verfahren des US-Patents 3,793,432 wird Limoniterz mit Schwefelsäure bei einem pH von unter 1,5 gelaugt, während gleichzeitig alkalische Eisen-ausfällende Mittel zugesetzt werden. Das Verfahren wird bei atmosphärischen Drücken durchgeführt, erfordert aber Laugungszeiten von über 40 Stunden und üblicherweise von 60 bis 100 Stunden für eine effiziente Nickelextraktion und Eisenpräzipitation. In diesem Verfahren wird keine Verwendung von Saprolit gemacht. Das US-Patent Nr. 4,410,498 stellt ein Verfahren heraus, um Saproliterz mit Schwefelsäure bei atmosphärischem Druck auszulaugen, während ein Reduktionsmittel zugesetzt wird, um das Redoxpotenzial zwischen 400 und 600 mV zu halten. In einem anderen Verfahren, das im US-Patent 5,571,308 beschrieben wird, werden Nickel und Kobalt aus Saproliterz gelaugt, indem dieses bei Raumtemperatur oder im Temperaturbereich von 60 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius mit einer Mineralsäure in Kontakt gebracht wird. Der Laugungsmodus kann Haugenlaugung, Troglaugung oder Rührlaugung sein.

Weitere Informationen
PDF-Dokument Ch. R. M. Butt, "NICKEL LATERITES", CSIRO Exploration and Mining
PDF-Dokument D. Ashok et al., " THE PAST AND THE FUTURE OF NICKEL LATERITES", PDAC 2004 International Convention, Inco Limited
PDF-Dokument "PROCESSING OF NICKEL LATERITE ORES - A REVIEW OF SCIENTIC LITERATURE"