Arbeitspaket 1.1: Stoffliche Zusammensetzung der Halden / Haldenuntersuchung (BGR - AB Mineralische Rohstoffe)

Die Pochsandhalde Bergwerkswohlfahrt ist ein heterogen aufgebauter Haldenkörper. Dieser besteht im Untergrund aus blockigem Nebengesteinsmaterial, das teilweise lehmig verkittet ist. Darauf liegt der sogenannte „Pochsand“, ein lockeres Sand-Kies-Schluff-Gemisch, bestehend aus Nebengesteinsbruchstücken und Erzfragmenten. In einigen Bereichen sind die Pochsande von feinkörnigen Aufbereitungsresten (Schluff) überlagert.

Auf der Basis der geophysikalischen Erkundung wurden in den verschiedenen Bereichen der Halde Rammkerne gezogen, welche derzeit mit einem LIBS-Bohrkernscanner Element-chemisch untersucht werden. Aus den so gewonnenen Elementverteilungsbildern können Zonen der An- oder Abreicherung abgeleitet und Elementkonzentrationen berechnet werden. Bisherige Ergebnisse zeigen in den feinkörnigen Aufbereitungsresten eine deutliche Wechsellagerung von Materialien mit unterschiedlichen Metallgehalten (Abbildung 2). Der Pochsand ist homogener aufgebaut und zeigt nur diffus abgrenzbare Zonen mit einer Metallanreicherung ohne klare Schichtgrenzen. Auf Grundlage der erzeugten Elementverteilungsbilder werden Unterproben aus diesen verschiedenen Zonen entnommen und im Detail chemisch und mineralogisch untersucht.

Abbildung 2: Relative Elementverteilungen von Blei, Silber und Zink für zwei Kerne aus verschiedenen Tiefenbereichen. Je heller die Farben, desto höher sind die Elementkonzentrationen, die sich aus höheren LIBS-Intensitäten ergeben. Jeweils links ist ein Foto des Kernes zu sehen. Im Gegensatz zum „Pochsand“ (gelb markiert), ist in den schluffigen Bereichen (orange markiert) eine deutlichere Wechsellagerung unterschiedlichen Materials erkennbar, die sich in der Elementverteilung widerspiegelt Quelle: BGR

Die ersten Ergebnisse dieser Untersuchungen (Röntgenfluorenszenzanalytik, ICP-Massenspektrometrie), zeigen für die Pochsande durchschnittliche Bleigehalte, zwischen 2,7 und 6,1 % (Mittelwert: 4,4 %). Mit durchschnittlich 120 ppm Silber und 220 ppm Antimon sind zusätzlich interessante Wertmetalle enthalten. Die feinkörnigen Aufbereitungsreste, welche die Pochsande teilweise überlagern, weisen mit 3 bis 14 % Pb (Mittelwert: 7,5 %), 200 ppm Ag und 410 ppm Sb sogar noch höhere Konzentrationen auf. Zink ist mit seinen Konzentrationen von durchschnittlich 0,23 % im Pochsand und 0,27 % im feinem Material aus ökonomischer Sicht eher unbedeutend.

Mineralogische Untersuchungen (Röntgendiffraktometrie, Licht-und Rasterelektronenmikroskopie, Mikrosonde) ergaben, dass Blei sulfidisch-gebunden im Galenit (PbS), aber auch in dessen Verwitterungsprodukt, dem Cerussit (PbCO₃), auftritt. Zusätzlich können die vorkommenden Fe-Oxihydroxide Blei enthalten, das vermutlich adsorptiv gebunden ist. Silber und Antimon treten als Beimengungen im Galenit, sowie als eigenständige Minerale wie Freibergit/Ag-Tetraedrit ((Ag,Cu, Fe)₁₂(SbAs)₄S₁₃) und Bournonit (PbCuSbS₃) auf. In der Abbildung 3 ist die durchschnittliche Mineralzusammensetzung des Pochsandes dargestellt.

Abbildung 3: Durchschnittliche Mineralverteilung im Pochsand aller bisher untersuchten Proben. Die orangen Kästchen zeigen die Pb-Ag-Sb-führenden Minerale. In den schwarzen Kästchen stehen Minerale, die derzeit auf ihre Eignung als mögliche Bau-, Füll- und Zuschlagsstoffe überprüft werden Quelle: BGR

In den weiteren Arbeiten soll eine Vorratsberechnung durchgeführt werden, um die Metallressourcen dieser Halde abzuschätzen. Zusätzlich werden die für die spätere Erzaufbereitung wichtigen Parameter wie Verwachsungsgrad, Mineralvergesellschaftung und Alterationssäume untersucht und mittels Rasterelektronenmikroskopie in Verbindung mit einer automatischen Mineralbestimmung quantifiziert.

Die bisherigen Ergebnisse deuten aufgrund der hohen Konzentrationen auf ein wirtschaftliches Potenzial für eine Gewinnung von Metallen aus dem Material hin. Das entscheidende Kriterium wird aber die Materialmenge sein.

Die Abgrenzung des Pochsandes vom Untergrund und eine genaue Abschätzung des Volumens sind dafür enorm wichtig. Die Aufbereitbarkeit des Materials und eine mögliche Verwendung von inerten Restphasen, z.B. als Bau-, Füll- oder Zuschlagsstoffe werden von Projektpartnern untersucht.