Von ppm zum Edelmetall-Konzentrat
von Hans-Jörg Müllenmeister
Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie es gelingt, aus natürlich angereichertem Edelmetall im ppm-Bereich (parts per million) hochreine Konzentrate von 999/1000stel (999 = 24 Karat) zu gewinnen - mit anderen Worten: ein Edelmetall als Element reinrassig zu erzeugen? Ein tausendfaches Anreichern besorgte die Natur bereits vor Milliarden von Jahren. Ohne diese Konzentrationskräfte der Natur stünden die Edelmetalle nur in homöopathisch verteilten Dosen in der Erdkruste bereit: der Goldanteil liegt z.B. im Mittel bei 0,000.000.5 Gewichtsprozent; das entspricht einer Goldkonzentration von nur 0,005 Gramm pro Tonne. Damit steht Au erst an 75ster Stelle in der Häufigkeitstabelle der Elemente, gefolgt von Platin. Aus dieser goldhaltigen, magersüchtigen Erde läßt sich durch kein Verfahren Gold wirtschaftlich abbauen.
Ein eklatantes Beispiel dafür liefert das gelöste Gold der Ozeane. Zwar ist es in der Summe Megatonnen- gigantisch, aber so fein im Salzwasser verteilt, dass ein Herauslösen wirtschaftlich völlig utopisch ist.
Ein Abbau der Goldvorkommen ist ökonomisch nur da möglich, wo die Goldkonzentration mindestens zwei Gramm pro Tonne erreicht. 40% des Weltgoldvorkommens konzentrieren sich in Witwatersrand, Transvaal/Südafrika; über 70% des Goldes, das heute im Umlauf ist, kommt von dort. Bei diesen größten Goldvorkommen der Erde hat sich die ursprüngliche fossile Ablagerung der Goldseifen bereits wieder zu Konglomeraten mit Gesteinscharakter verhärtet. Um südafrikanische Goldvorkommen auszubeuten, entstanden die tiefsten Bergwerke der Welt - angeführt von der Western Deep Levels Mine in Caritonville/ Südafrika, deren Schachtsohle bis 4.000 m reichte. Dort herrscht eine Temperatur von 60°C. Im Gegensatz zu den südafrikanischen Vorkommen tritt das Gold in den meisten Goldseifen in Form von Staub oder Körnern (Nuggets) auf, die oft weniger als ein Gramm wiegen.
Doch aufgepaßt, in Neuseeland erlagen wir beim Goldwaschen einem Trugschluß: die goldenen Körner waren bloß Pyritpartikel. Zu den großen Ausnahmen gehören Riesennuggets. Der größte davon erhielt den Namen Holtermann Nugget. Das Unikum wurde 1872 in Australien gefunden und hatte ein Gewicht von 214,3 kg. Vor etwa drei Milliarden Jahren dürfte die überwiegende Menge des Goldes aus dem Erdmantel in die Kruste hochgestiegen sein. Um Edelmetalle zu gewinnen, sind verschiedene Raffinationsverfahren bekannt; sie reinigen, veredeln, trennen und konzentrieren. Die älteste Methode, um aus alluvialen Verfrachtungen (Flußgeschieben) Gold zu gewinnen, ist das Goldwaschen mit einer Waschpfanne. Goldhaltige Sande und zerkleinerte Gesteine werden mit Wasser aufgeschlämmt und solange rotierend bewegt, bis sich die schwereren
Goldpartikel von den Begleitmineralien getrennt am Boden der Waschpfanne absetzen. Da sich über 50% des Goldes nicht erfassen lässt, entwickelte man effektive chemische Verfahren mit höherer Ausbeute.
Das Amalgamverfahren ist im Gold-Kleinbergbau bei der Ausbeutung von Aluvialen- und Primär- Lagerstätten weit verbreitet und schon seit der Zeit Kaiser Neros bekannt. Es beruht auf der Eigenschaft der Löslichkeit von Gold durch Quecksilber. Beide Metalle gehen eine Legierung (Amalgam) ein. Nach dem Abtrennen des Amalgams wird die Legierung erhitzt: Quecksilber verdampft und Gold bleibt zurück. Die für Mensch und Natur sehr schädliche Methode brachte diese Art der Goldgewinnung in Verruf. Erst in den letzten Jahrzehnten gewinnt man das Quecksilber aus dem Goldamalgam durch Destillation zurück. Hierzu dient eine Retorte, die im Prinzip wie eine Schnapsbrennerei funktioniert. Durch dieses Verfahren lassen sich etwa zwei Drittel des Goldes aus dem Gestein herauslösen. Heutzutage wird diese Methode modifiziert in der Plattenamalgamation eingesetzt: Die zerkleinerten, goldführenden Sande und Gesteine werden mit Wasser versetzt und über versilberte Kupferplatten geleitet; diese sind mit einer dünnen Schicht Quecksilber bestrichen. Das Quecksilber löst das Gold aus dem Schlick. Es bildet sich ein Amalgam, das alle sechs Stunden abgestrichen wird. Durch Destillation entsteht daraus ein Rohgoldkuchen mit einem Feingehalt von 600 bis 800/1000stel.
Das verdampfte Quecksilber wird zurückgewonnen und erneut eingesetzt.
Eine höhere Goldausbeute verschafft die Cyanidlaugerei (seit 1887). Bekanntlich ist Cyanid hochgradig toxisch für die Umwelt problematisch. Im Gegensatz zu Quecksilber sind aber cyanidbelastete Abwässer biologisch durch bestimmte Bakterien abbaubar. Die Cyanitlaugung nutzt die Eigenschaft des Natriumcyanids, mit Sauerstoff Edelmetalle zu lösen. Dazu wird das gebrochene und nass gemahlene Erz unter Kalkzusatz mit 0,15 kg Natriumcyanid je Tonne Erz versetzt. Gold geht innerhalb von zwölf Stunden in Lösung: Es setzt sich durch Reduktion mit Zinkspänen als Bodenschwamm nieder. Verdünnte Schwefelsäure löst das Zink heraus. Das gewonnene Rohgold hat bereits einen Feingehalt von etwa 900/1000stel. Der Niederschlag wird filtriert, getrocknet, geröstet und danach mit Hilfe eines Flussmittels wie Borax geschmolzen und in Barren gegossen. Durch Abrösten und Flussmittelzusatz werden die Elementebegleiter Blei, Zink und Eisen über die Oxide in Silicate und Borate übergeführt. Übrig bleibt silberhaltiges Rohgold. Heiße, konzentrierte Schwefelsäure überführt das Rohgold in Feingold bis 998/1000stel, dabei wird Silber als Silbersulfat gelöst.
Um einen noch höheren Feingehalt zu erzielen, nutzt man die Chlorgasraffination, die man schon seit 1921 zur Anreicherung südafrikanischen Goldes verwendet: In die Rohgoldschmelze wird durch eine Tonröhre Chlorgas eingeführt. Das Gas bindet die Begleitmetalle in Chloride; sie entweichen als Dämpfe. Nur das Silberchlorid wird zum Schluß zur Weiterverarbeitung von dem flüssigen Gold abgeschöpft. Das übrig gebliebene Gold gießt man in Barren, deren Feingehalt 995/1000stel beträgt. Pures Gold, also Reinstgold, mit einem Feingehalt von 999,9/1000stel, läßt sich nur durch elektrolytische Goldscheidung gewinnen: Das zu reinigende Gold bildet die Anode, Tetrachlorogoldsäure dient als Elektrolyt. An der Kathode scheidet sich reines Gold ab. Eine solche elektrochemische Raffination ist dann vorteilhaft, wenn das Rohgold Platinmetalle enthält. Diese sammeln sich unter den Raffinationsbedingungen im Anodenschlamm (Ruthenium, Osmium, Iridium) oder Elektrolyten (Platin, Palladium). Aus dem Anodenschlamm bei der Kupferraffination lassen sich durch Aufarbeiten ebenfalls erhebliche Goldmengen gewinnen. Übrigens raffiniert man heutzutage Silber vorwiegend durch das so genannte Möbius-Elektrolyse- Verfahren.
In den letzten Jahren gibt es Methoden zur Goldgewinnung, die ganz auf den Einsatz der Toxika Quecksilber und Cyanid verzichten. Der Rütteltisch nach dem Wilfleyverfahren bewährt sich im Kleinbergbau, während Konzentrator- Zentrifugen nach dem Knelsonprinzip verstärkt im industriellen Bergbau arbeiten; die Trommel ist konisch mit einer Riffelung ausgestattet. Das Mineral wird zentrifugal und dabei nach der Wichte vollautomatisch sortiert. Das System erlaubt mit über 98% die höchste heute technisch machbare Ausbeute unter umweltfreundlichen Aspekten. Ein Abbau von Platinvorkommen ist nur wirtschaftlich, wenn die Platinmetallkonzentration mindestens 0,1g/t beträgt. Platinmetalle treten in der Natur meist gediegen, also in metallischer Form auf. Daneben finden sich auch Verbindungen der Platinmetalle mit Sauerstoff, Schwefel und Arsen. Auf primären Lagerstätten gibt es vier wirtschaftlich bedeutende Platinerze: Ferroplatin enthält bis zu 79% Platin, daneben etwas Iridium und Palladium sowie bis 20% Eisen. Polyxen enthält bis 88% Platin und bis zu 11% Eisen. Hauptvorkommen: Transvaal und im Ural. Sperrylith führt bis zu 56% Platin und bis zu 41% Arsen, daneben geringe Mengen an Rhodium, Eisen und Antimon. Hauptvorkommen: Bushveld/Südafrika, dort besonders im Gebiet des Merensky-Reefes bei Rustenburg. Am gleichen Ort findet sich das Mineral Cooperit; es enthält bis zu 83% Platin und geringe Mengen Palladium und Nickel. Der Schwefelgehalt beträgt 14
bis 17%. So genannte sekundäre Platinlagerstätten heißen Platinseifen, das aus ihnen gewonnene Erzkonzentrat bezeichnet man als Seifenplatin. Ähnlich wie beim Gold finden sich bei den Platinerzen nur äußerst selten auskristallisierte Stücke, weit häufiger dagegen Nuggets. Das schwerste gefundene Individuum stammt aus Kolumbien. Es hatte ein Rohgewicht von 11,6 kg. Bei der Verhüttung platinmetallhaltiger kanadischer Kupfer- Nikkel- Magnetkiese reichern sich die Platinmetalle im Nickel an und werden durch Elektrolyse in Form von Anodenschlamm abgetrennt. Die südafrikanischen Erze werden zunächst durch Schwimmaufbereitung (Flotation) konzentriert. Hierbei versetzt man das feingemahlene Gemisch aus Erzen und Gestein (Gangart) mit Wasser und Öl: Das Erz sammelt sich in der schäumenden Ölschicht, die Gangart sinkt zu Boden und läßt sich durch Filtrieren und Abpressen des Öls vom Erzkonzentrat trennen. Das reduzierende Schmelzen führt zum Anreichern der Platinmetalle mit Nickel. Es folgt die elektrolytische Trennung.
Das Edelmetall Platin tritt im Familienverband mit anderen Pt- Metallen auf. Ehe Sie weiterlesen, atmen Sie einmal tief durch, denn es gibt kaum ein
Trenn- und Konzentrationsverfahren, das so komplex und langwierig ist. Ehe aus dem Rohplatin Südafrikas eine Impala- Platin-Münze entsteht, vergehen zwei Monate. Die äußerst komplizierte Raffination des Rohplatins geschieht im Prinzip folgendermaßen: Zuerst wird das Rohplatin in Königswasser gelöst. Enthält das Rohplatin Osmium, läuft der Prozess in einem geschlossenen Destilliergefäß ab. Man gibt Salpetersäure
zu. Hierbei entweicht alles Osmium als Osmiumtetroxid, es wird in einem Gefäß aufgefangen und mit Zinkstaub zu reinem Osmium reduziert. Das Königswasser mit den gelösten Platinmetallen wird unter Zusatz von Salzsäure solange eingedampft, bis alle Stickstoffoxide entfernt sind. Aus der verbleibenden Salzsäurelösung werden Platin und Iridium durch Zusatz von Salmiak ausgefällt, abfiltriert, ausgeglüht und schließlich in Pulverform gewonnen. Das Pt- Ir-Pulver wird mit 10%igem Königswasser behandelt. Es verbleibt ein Rückstand aus Iridium, der keiner weiteren Reinigung bedarf.
Das gelöste Platin wird mit Salmiak ausgefällt und abfiltriert. Durch Ausglühen des Filtrats entsteht Platin in Pulverform. Das gereinigte Platin hat einen Feingehalt von 992,3/1000. Diesen Schwerstaub können Sie nicht wegblasen! Er kann durch Hinzulegieren von Blei, nachfolgendes Auflösen in Salpetersäure und nochmaliges Reinigen in verdünntem Königswasser zu den handelsüblichen Feingehalten raffiniert werden. Das verbleibende Filtrat wird zunächst ammoniakalisch, dann leicht sauer gemacht. Dabei fällt Palladium aus. Durch nachfolgendes Glühen im Wasserstoffstrom entsteht gereinigtes Palladium-Pulver. Das verbleibende Rhodium-Ruthenium- Pulver wird eingeschmolzen und bei 300 bis 400°C im Chlorstrom erhitzt.
Dabei wird Ruthenium als Rutheniumtetroxid abdestilliert und nach Reinigung in Salzsäurelösung im Wasserstoffstrom in reines Rutheniumpulver überführt. Das Erhitzen im Chlorstrom befreit das verbleibende Rhodium von etwaigen Verunreinigungen. Während sich das produzierte Gold in Tresoren ansammelt, werden konzentrierte Platinmetalle durch den Einsatz in Katalysatoren extrem fein verteilt. Konkret: Seit Einführung der Katalysatorenpflicht im Jahr 1987 hat sich zwar der Ausstoß von Stickoxid und Kohlenwasserstoffen reduziert, aber eine neue Schadstoffgruppe wurde freigesetzt. Abgaskatalysatoren stoßen nämlich Platinmetalle aus, die sich neben der Fahrbahn ablagern. Ein Kraftfahrzeug setzt etwa 0,5 Mikrogramm Platin pro Kilometer frei. In einem Kubikmeter Abgas können bei 100 km/h etwa 15 ng Pt enthalten sein. Fazit: rund 25% der Edelmetalle in Katalysatoren verbleiben während des Betriebes auf der Strecke. Es hat sich herausgestellt, dass Pt-Konzentrationen entlang der Autobahnen, gegenüber den 80er Jahren, um das bis zu hunderttausendfache erhöht sind.
Ein Utopist erkennt für unsere Nachfahren zukünftige Platinvorkommen an den Autobahnen als ergiebige Platinadern. Immerhin werden entlang von Autobahnen in einem 20 m breiten Streifen inzwischen durchschnittlich 10 μg/kg gefunden. Holunderblätter sammeln entlang der Autobahn 800 bis 2500 pg/g Pt. Die höchsten Konzentrationen wies man in Löwenzahn nach. Erhöhte Konzentrationen von Platin-Metallen wurden auch in schwedischen Moorhühnern, spanischen Süßwasserasseln, in englischer Baumrinde, grönländischem Schnee und sogar im Urin italienischer Verkehrspolizisten festgestellt - nie waren sie so wertvoll wie heute!
Über den Autor:
Dipl.-Ing. Hans Jörg Müllenmeister (geb. 1941) studierte in Aachen Allg. Elektrotechnik. Seit
1966 war er in der Elektrotechnik im Bereich der Technischen Dokumentation und Information tätig. Eine Fernostreise brachte den ersten Kontakt mit Edelsteinen. Seit 1978 ist er Diamantengutachter und Edelsteinfachmann, spezialisiert auf das Studium
und die Dokumentation der Einschlüsse in Farbedelsteinen. Buchautor mehrerer Edelstein- Fachbücher, seit 1995 Privatier und freier Publizist auf dem Gebiet der Sachwertanlagen, Edelmetalle, Edelsteine und Diamanten.
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Quelle: » Rohstoff-Spiegel
