4 Fragen zu Metallgewinnung

Metallgewinnung ist der Prozess, bei dem Metalle aus ihren Erzen extrahiert und in eine nutzbare Form gebracht werden. Dieser Prozess umfasst mehrere Schritte, die je nach Metall und Erz variieren können. Hier sind die grundlegenden Schritte der Metallgewinnung: 1. **Erzabbau**: Der erste Schritt ist der Abbau des Erzes aus der Erde. Dies kann durch Tagebau oder Untertagebau erfolgen. 2. **Zerkleinerung und Mahlen**: Das abgebaute Erz wird zerkleinert und gemahlen, um die Metallpartikel von den Gesteinsverunreinigungen zu trennen. 3. **Konzentration**: Das Erz wird weiter konzentriert, um den Metallgehalt zu erhöhen. Dies kann durch verschiedene Methoden wie Flotation, Magnetabscheidung oder Schwerkrafttrennung geschehen. 4. **Reduktion**: Das konzentrierte Erz wird chemisch reduziert, um das Metall zu extrahieren. Dies kann durch verschiedene Verfahren wie Hochofenprozesse (für Eisen), Elektrolyse (für Aluminium) oder chemische Reduktion (für Kupfer) erfolgen. 5. **Raffination**: Das gewonnene Metall wird weiter gereinigt, um Verunreinigungen zu entfernen und die gewünschte Reinheit zu erreichen. Dies kann durch Elektrolyse, Destillation oder andere chemische Verfahren geschehen. 6. **Formgebung**: Das gereinigte Metall wird in die gewünschte Form gebracht, sei es durch Gießen, Walzen, Schmieden oder andere metallverarbeitende Techniken. Jeder dieser Schritte kann je nach Metall und spezifischem Verfahren variieren. Beispielsweise wird Aluminium hauptsächlich durch das Bayer-Verfahren und die anschließende Elektrolyse im Hall-Héroult-Verfahren gewonnen, während Eisen durch den Hochofenprozess und anschließende Stahlherstellung gewonnen wird.

Das allgemeine Schema der Metallgewinnung umfasst mehrere Schritte, die in der Regel wie folgt gegliedert sind: 1. **Rohstoffgewinnung**: Zunächst werden die Erze, die die gewünschten Metalle enthalten, abgebaut. Dies kann durch Bergbau, Tagebau oder andere Methoden geschehen. 2. **Zerkleinerung und Mahlen**: Die gewonnenen Erze werden zerkleinert und gemahlen, um die Partikelgröße zu reduzieren und die Metallmineralien von den gangartigen Materialien zu trennen. 3. **Konzentrierung**: In diesem Schritt wird das Erz weiter behandelt, um den Gehalt an Metallmineralien zu erhöhen. Dies kann durch physikalische Verfahren wie Flotation, Schwerkrafttrennung oder Magnettrennung erfolgen. 4. **Reduktion**: Die konzentrierten Erze werden dann chemisch behandelt, um das Metall aus den Erzen zu extrahieren. Dies geschieht häufig durch Reduktionsprozesse, bei denen das Erz mit einem Reduktionsmittel (z.B. Kohlenstoff) erhitzt wird. 5. **Raffination**: Das gewonnene Metall ist oft nicht rein genug für die gewünschten Anwendungen. Daher wird es weiter raffiniert, um Verunreinigungen zu entfernen. Dies kann durch elektrolytische Verfahren oder chemische Prozesse geschehen. 6. **Gießen und Formgebung**: Das gereinigte Metall wird dann in die gewünschte Form gegossen oder weiterverarbeitet, um Produkte herzustellen. 7. **Recycling**: Viele Metalle können auch aus gebrauchten Produkten zurückgewonnen werden, was einen wichtigen Teil der Metallgewinnung darstellt und zur Ressourcenschonung beiträgt. Diese Schritte können je nach Metall und den spezifischen Eigenschaften des Erzes variieren, aber das grundlegende Schema bleibt in der Regel ähnlich.

Hydrometallurgie ist ein Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus ihren Erzen durch wässrige Chemikalien. Hier sind einige Beispiele für hydrometallurgische Prozesse: 1. **Laugung**: Ein Prozess, bei dem Metalle aus ihren Erzen durch die Verwendung von Lösungsmitteln extrahiert werden. Ein bekanntes Beispiel ist die Cyanidlaugung zur Goldgewinnung. 2. **Lösungsmittelextraktion**: Ein Verfahren, bei dem Metalle aus einer wässrigen Lösung in eine organische Phase überführt werden. Dies wird häufig bei der Kupfergewinnung verwendet. 3. **Ionenaustausch**: Ein Prozess, bei dem Ionen aus einer Lösung durch Austausch mit Ionen eines Feststoffs entfernt werden. Dies wird oft zur Reinigung von Metallen wie Uran verwendet. 4. **Fällung**: Ein Verfahren, bei dem gelöste Metalle durch Zugabe von Chemikalien in eine unlösliche Form überführt werden. Ein Beispiel ist die Fällung von Nickel aus einer Lösung durch Zugabe von Wasserstoffgas. 5. **Elektrolyse**: Ein Prozess, bei dem elektrische Energie verwendet wird, um Metalle aus einer Lösung zu gewinnen. Ein bekanntes Beispiel ist die Elektrolyse von Aluminiumoxid zur Aluminiumgewinnung. Diese Prozesse sind in der Metallindustrie weit verbreitet und spielen eine wichtige Rolle bei der Gewinnung und Reinigung von Metallen.

Metalysis ist ein britisches Unternehmen, das sich auf die Herstellung von Metallen und Metallpulvern durch ein innovatives elektrochemisches Verfahren spezialisiert hat. Die zentrale Technologie von Metalysis basiert auf dem sogenannten FFC-Cambridge-Prozess. **Funktionsweise im Überblick:** 1. **Ausgangsmaterial:** Als Ausgangsstoff dienen meist Metalloxide, zum Beispiel Titanoxid (TiO₂) für die Herstellung von Titan. 2. **Elektrolyse:** Das Metalloxid wird als fester Körper (Pellet oder Pulver) in ein Bad aus geschmolzenem Calciumchlorid (CaCl₂) getaucht. Das Bad dient als Elektrolyt. 3. **Reduktion:** Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird das Metalloxid an der Kathode (dem Minuspol) reduziert. Dabei wird Sauerstoff aus dem Oxid entfernt und das reine Metall bleibt zurück. 4. **Sauerstoffabgabe:** Der freigesetzte Sauerstoff wandert zur Anode (Pluspol) und wird dort als Gas freigesetzt. 5. **Endprodukt:** Zurück bleibt ein poröses Metall oder Metallpulver, das weiterverarbeitet werden kann. **Vorteile der Metalysis-Technologie:** - Geringerer Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren (z.B. Kroll-Prozess bei Titan). - Direkte Umwandlung von Oxiden zu Metallen ohne aufwändige Zwischenschritte. - Möglichkeit, Legierungen und spezielle Metallpulver für die Additive Fertigung (3D-Druck) herzustellen. **Weitere Informationen:** [Metalysis – Offizielle Website](https://www.metalysis.com/) Diese Technologie ist besonders interessant für die Herstellung von Titan, Tantal, Niob und anderen Metallen, die bisher nur mit großem Aufwand produziert werden konnten.