Ertüchtigung der Zinnmetallurgie als Beitrag zu Recycling und Kreislaufwirtschaft am Geomontanstandort Freiberg/Sachsen

Unter Leitung des GKZ Geokompetenzzentrum Freiberg fand am 23. Mai 2022 in Freiberg die Abschlusskonferenz der Zukunftsinitiative simul⁺ statt. Unter dem Motto „Zukunft zusammenbringen“ startete das sächsische Staatsministerium für Regionalentwicklung vor sechs Jahren diese Initiative als eine Plattform für die innovationsgestützte Regionalentwicklung und zur Vernetzung der regionalen Akteure. Seitdem hat sich der Themenkreis sehr erweitert.

Auf Initiative des GKZ haben sich die Feinhütte Halsbrücke GmbH, das Institut für NE-Metallurgie und Reinststoffe sowie das Institut für Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik der TU Bergakademie Freiberg, die SAXORE Bergbau GmbH und die POWPRO GmbH, Dresden zusammengeschlossen und gemeinsam zu dieser Abschlusskonferenz eingeladen.

Vierzig geladene Gäste wurden erwartet, 51 waren gekommen, freute sich Dr. Wolfgang Reimer in seiner Begrüßung und Einführung in das Vorhaben, denn das zeuge von dem großen Interesse an der Thematik. „Das simul⁺ Forum diene dazu,“ so Dr. Reimer weiter, „über die Zielsetzung des Vorhabens an der Schnittstelle Forschung und Praxis zu informieren und weitere potenzielle Kooperationspartner zur Mitarbeit zu veranlassen.“ Dabei seien die politischen Gremien eine wichtige Gruppe, da Vieles auf politischem Wege entschieden und zum Ziel geführt wird. Ein großes Plus für die Kreislaufwirtschaft in Sachsen sind die vielen Hüttenbetriebe, Recyclingunternehmen und Forschungseinrichtungen. Damit kann Sachsen einen wichtigen Beitrag für die Versorgungssicherheit mit Rohstoffen leisten. Warum gerade Zinn als Topic für die Konferenz herausgesucht wurde, führte Dr. Reimer auf die steigende Bedeutung dieses Metalls zurück. Alle Zukunftstechnologien werden dieses Material benötigen (Elektromobilität, Energiewende) und am Standort Freiberg bzw. Sachsen bündelt sich die entsprechende Kompetenz (Lagerstätten, Hüttenbetriebe, Recyclingbetriebe, Forschung). Dr. Reimer betonte nochmals, dass die Kreislaufwirtschaft in die Regionalentwicklung eingebunden werden muss. Insofern wurde Staatsminister Thomas Schmidt, Sächsisches Ministerium für Regionalentwicklung von Dr. Reimer besonders herzlich willkommen geheißen.

In seinen Ausführungen zu „Zielsetzung und Beitrag der Zukunftsinitiative simul⁺ zum Hütten- und Bergbaustandort Sachsen hob Staatsminister Schmidt die Aufgaben seines Ministeriums als Impulsgeber besonders hervor: „Ressourcensicherung wird eine immer wichtigere Rolle spielen, nicht nur in Sachsen und Deutschland, sondern auch in der EU.” Ziele müssen die Stärkung der regionalen Wertschöpfung, die Beseitigung von Entwicklungshemmnissen und die Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft sein. Zahlreiche Herausforderungen sind zu meistern, wie z. B. politische Rahmenbedingungen (EU-Taxonomie), Schaffung resilienterer Lieferketten, Fachkräftesicherung, Strukturwandel in vielen Branchen, Digitalisierung u. a. m. Die dabei auftretenden Risiken und Schwächen sind zahlreich, aber überwindbar, beispielsweise fehlende Akzeptanz und Industriefeindlichkeit in der Bevölkerung, Veränderung der Berufsbilder und Arbeitswelten sowie ein verändertes Verbraucherverhalten und Abwanderungen. Der Minister konstatierte als Manko, dass Sachsens Multiplikatoren in den EU-Gremien wenig vertreten sind und hob als positives Beispiel das GKZ Freiberg hervor.

Die Initiative simul⁺ stützt sich auf drei Säulen:

Wissenstransfer (durch Foren und Workshops zum Erreichen der Vernetzung)

Mitmachfonds für Bürger und Vereine

Modellprojekte (mit dem Ziel, Verbesserung der Lebensbedingungen)

Abschließend appellierte Minister Schmidt an die Teilnehmer der Konferenz, der Initiative beizutreten, denn es lohne sich. 50 000 € stehen innerhalb simul⁺ für Kreislaufwirtschaft und regionale Wertschöpfung zur Verfügung.

Wertschöpfungskette der Montanindustrie im Kontext zur zirkulären Wirtschaft am Geomontanstandort Freiberg

Unter dieser Thematik wurden zwei Vorträge aus der Industrie gehalten. „Wege des Recyclings von Zinn und Blei am Geomontanstandort Freiberg“ präsentierte Tobias Patzig, GF Feinhütte Halsbrücke GmbH, Halsbrücke. Die Firma stellt ein reines Sekundärrohstoffunternehmen dar und widmet sich dem Recycling und Upcycling von Zinn und Blei sowie den Begleitelementen Ag, Au, Ni, In, Sb, Ge, Cu u.a. Der technologische Prozess besteht im Wesentlichen aus thermischer Behandlung (Kurztrommelofen), Raffination und Elektrolyse. Das Produktportfolio ist sehr umfangreich, beispielsweise Lötdrähte für den Elektronikbereich. Es besteht eine enge Zusammenarbeit mit Forschungseinrichtungen, insbesondere der TU BAF Freiberg. Die Gesamtjahresproduktion beträgt 16 000 t mit einer großen Produktionstiefe und -breite und einem Umsatz von 58 Mio. €. Die Wertschöpfungstiefe wird als einmalig eingeschätzt (Sn: 99,99 %). Das Unternehmen ist nach verschiedenen Standards zertifiziert und verfolgt verschiedene Zukunftsprojekte (www.green-tin.de), praktiziert Naturschutz am Standort (Eigenenergieversorgung durch hochmoderne Photovoltaikanlage, Pelletierung von Stäuben, Anpflanzung von Bäumen). Der Geschäftsführer zeichnete ein sehr negatives Szenario für die Zukunft der deutschen Industrie bedingt durch das sog. Lieferkettengesetz, den Fachkräftemangel und die immer noch nicht völlig beendete Coronapandemie. An die Politik gerichtet, der er Industriefeindlichkeit und zu hohe bürokratische Hürden vorwarf, schloss er mit den Worten: “Ein ‚Verbot‘ von Erdgas wäre verheerend, denn ohne Erdgas gibt es keine grünen NE-Metalle.“.

Als Vertreter des Unternehmens, das sich mit der Wiederbelebung des Bergbaus im Erzgebirge befasst, stellte Dr. Marco Roscher, Saxore Bergbau GmbH die „Perspektiven der Rückwärtsintegration im Bereich Zinn, Indium, Zink aus Sicht des Bergbaus“ dar und ging auf die Herausforderungen und Chancen ein. Zunächst erläuterte er den Stand der Bewilligungen des Projektes „Tellerhäuser“, das die Lagerstättenteile Hämmerlein und Tellerhäuser (Dreibein und Zweibach) umfasst und eine der bedeutendsten Zinnressourcen der Welt darstellt. Die Saxore Bergbau GmbH hat im November 2019 einen Antrag nach §8 BBergG gestellt, der im August 2020 bewilligt wurde, so dass bald mit der Förderung begonnen werden kann. Dr. Roscher berichtete des Weiteren über Untersuchungen an Großproben aus dem Besucherbergwerk Pöhla (nördlich vom o.g. Bewilligungsfeld gelegen) mit Sn-Gehalten bis zu 1...2 %. Vornehmlich mit der UVR-FIA GmbH Freiberg wurde unter Einsatz von 130 t Material ein Verfahrensstammbaum erarbeitet und der Nachweis erbracht, dass ein Kassiterit-Konzentrat erhalten werden kann, das sich nach einer Reinigungsstufe verhütten lässt. Zurzeit wird eine Machbarkeitsstudie einschließlich Kostenbetrachtung erarbeitet. Die Umsetzung in den technischen Maßstab ist wegen der derzeitigen hohen Preissteigerungen (Beton z.Z. um 700 %!) eine große Herausforderung. Von Vorteil ist, das das gesamte Cluster in Deutschland vorhanden ist, also die Lagerstätten, die Forschung, die Aufbereitung und die Verhüttung. Abschließend fasste Dr. Roscher nochmals die Chancen dieser bergbaulichen Arbeiten zusammen:

Beitrag zur Rohstoffsicherung in Deutschland und Europa

Neuer Erzbergbau in Zentraleuropa nach höchstem Standard (Leuchtturmprojekt)

Integrierte Wertschöpfungsketten in Sachsen

Erhöhung der Akzeptanz für neuen Bergbau in Sachsen

Schaffung von Perspektiven für Fachkräfte im Bergbau

Teilhabe am Strukturwandel von fossilen zu nachhaltigen Energien

Angewandte Forschung

Unter dieser Rubrik referierte zunächst Dr. Henning Morgenroth, GF UVR-FIA GmbH, Freiberg zum Thema “Das Schließen von Wertschöpfungsketten: Aufbereitungsverfahren für einheimische Rohstoffe bis hin zur Marktfähigkeit“. Das Unternehmen betreibt seit Jahrzehnten angewandte Forschung und stellt ein Bindeglied zwischen Wissenschaft und Technik dar. Schwerpunktarbeiten sind Aufbereitung und Recycling. Dafür stehen Pilotanlagen bis ca. 1 t/h zur Verfügung. Von den vielen Auftragsarbeiten aus einer bunten Palette an Primär- und Sekundärrohstoffen seien beispielhaft genannt: Fluss- und Schwerspat, Kupferschiefer, Lithiumglimmer, Zinnstein, Elektronik- und Batterieschrott oder Industrieschlacken. Jüngste Kooperationspartner sind wie oben bereits beschrieben die Saxore Bergbau GmbH für die Aufbereitung von Skarn-Komplex-Erz aus der Lagerstätte Tellerhäuser (gemeinsam mit 25 weiteren Universitäten, Institutionen und Unternehmen aus 8 europäischen Ländern unter Einbindung des GKZ) oder die Deutsche Lithium GmbH, Freiberg, für die ein Verfahren zur Aufbereitung von Lithiumglimmer entwickelt wurde. Problematisch sieht Dr. Morgenroth die Absicht des benachbarten Helmholtz-Institut Freiberg (HIF), das Technikum der UVR-FIA GmbH zu übernehmen und es in den nächsten Jahren in eine „Flexi-Plant“ umzuwandeln. Ein Konzept für das privatwirtschaftliche Unternehmen UVR-FIA GmbH ist dabei durch das staatliche HIF nicht vorgesehen, so dass die Zukunft der UVR-FIA GmbH sehr in Frage gestellt ist, wenn dadurch die Arbeitsgrundlagen für die angewandte Forschung und Entwicklung, für Verfahrensentwicklungen und den Testbetrieb in Pilotanlagen wegfallen. Daher appellierte Dr. Morgenroth an alle, sich dafür einzusetzen, dass die Kooperation mit dem HIF so gestaltet wird, dass die angewandte Forschung der UVR-FIA GmbH fortgeführt werden kann.

„Praxisnahe Forschung am Institut für NE-Metallurgie und Reinststoffe (INEMET)“ stellte Prof. Alexandros Charitos, INEMR der TU BA Freiberg vor. Stoffliche Forschungsschwerpunkte sind Aschen und Schlacken unter Verwendung von Wasserstoff als Brennstoff und Reduktionsmittel. Zu den Verfahrensschwerpunkten gehören Pyrolyse und Elektrolyse von Salzschmelzen sowie Hydro- und Elektrometallurgie, Forschungsobjekte sind aber auch Digitalisierung und thermochemische Modellierung. Prof. Charitos ging auf einzelne Projekte ein, beispielsweise Cu-Schlacke (Gewinnung von Roheisen und Glasfaser), Flugaschen (Gewinnung von Baustoffen und Chemikalien), Nd₂O₃ aus EoL-NdFeB-Magneten (Gewinnung von Nd). Auch im Bereich Zinn werden Forschungen betrieben, neben dem klassischen pyrometallurgischen Prozess widmet man sich der hydrometallurgischen Sn-Gewinnung, die eventuell durch Elektrolyse ergänzt werden könnte. Zusammengefasst plant das INEMET strategische Forschungen in den Bereichen

Kreislaufwirtschaft

Reststoffe EoL- Produkte (Schlacken, Aschen)

Magnet- und Batterie-Recycling (NdFeB/LFP)

Recycling von Materialien der PGM (Ir, Pt, Pd, aus H₂-PEMEC-Katalysatoren)

Decarbonisierung der metallurgischen Industrie (Nutzung von inerten Anoden bei der Al-Produktion; Nutzung von H₂ als Brennstoff und Reduktionsmittel)

Sensorik und Digitalisierung in der Metallurgie

Im letzten Beitrag stellte Dr. Stefan Jäckel den 1993 in Dresden gebildeten Landesverband Recyclingwirtschaft Sachsen (120 Mitglieder) vor, dessen Geschäftsführer er ist. Beklagenswert für den Verband ist der Fachkräftemangel, insbesondere im Bereich Techniker, Meister und Facharbeiter. Aber auch der Bereich der Berufskraftfahrer ist außerordentlich problematisch. Die Gründe sind vielschichtig (geringe Resonanz auf Ausschreibungen, Lohnforderungen steigen unaufhaltsam, viele potenzielle Bewerber orientieren sich auf bessere Verdienst- und Entwicklungsmöglichkeiten und Berufe, in denen die Balance zwischen Arbeit und Privatleben ausgeglichener ist. Werbungs- und Aufklärungskampagnen für die benötigten Berufsbilder sind dringend erforderlich.

Resümee

Als Fazit der Veranstaltung stellte Dr. Reimer nochmals die Wichtigkeit von Zusammenarbeit und Kooperationen heraus, die erforderlich ist, um die Rohstoffsicherung unter Berücksichtigung von Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit in Deutschland und Europa zu gewährleisten. Sachsen bietet beste Voraussetzungen, eine umfassende Wertschöpfungskette der Montanindustrie aufzubauen und die Kreislaufwirtschaft am Geomontanstandort Freiberg zu befördern. Leider ist das GKZ kein Branchenverband, ein Manko insbesondere in Ostdeutschland. Obgleich die Struktur des Geokompetenzzentrum gut ist, fehlen in der Mitgliedschaft vor allem Industrieunternehmen, die dringend für die Umsetzung von Forschung und Entwicklung gebraucht werden. Zu wenig werden die Chancen bei einer Mitwirkung in diesem Zentrum gesehen. Dr. Reimer nahm die Gelegenheit wahr, erneut für die Mitgliedschaft im GKZ zu werben. Aber auch an die Entscheidungsträger der Politik richteten sich seine Worte, die die Möglichkeit nutzen sollten, den Stellenwert der angewandte Forschung im Bereich der Montanindustrie aufzuzeigen und der finanziellen europäischen Förderung zugänglich zu machen.