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GEMAS – Geochemische Kartierung der Acker- und Grünlandböden Europas, Einzelelementkarten, Nb - Niob

GEMAS (Geochemical Mapping of Agricultural and Grazing Land Soil in Europe) ist ein Kooperationsprojekt zwischen der Expertengruppe „Geochemie“ der europäischen geologischen Dienste (EuroGeoSurveys) und Eurometeaux (Verbund der europäischen Metallindustrie). Insgesamt waren an der Durchführung des Projektes weltweit über 60 internationale Organisationen und Institutionen beteiligt. In den Jahren 2008 und 2009 wurden in 33 europäischen Ländern auf einer Fläche von 5 600 000 km² insgesamt 2219 Ackerproben (Ackerlandböden, 0 – 20 cm, Ap-Proben) und 2127 Grünlandproben (Weidelandböden, 0 – 10 cm, Gr-Proben) entnommen. In den Proben wurden 52 Elemente im Königswasseraufschluss, 41 Elemente als Gesamtgehalte sowie TC und TOC bestimmt. Ergänzend wurde in den Ap-Proben zusätzlich 57 Elemente in der mobilen Metallionenfraktion (MMI®) sowie die Bleiisotopenverhältnisse untersucht. Alle analytischen Untersuchungen unterlagen einer strengen externen Qualitätssicherung. Damit liegt erstmals ein qualitätsgesicherter und harmonisierter geochemischer Datensatz für die europäischen Landwirtschaftsböden mit einer Belegungsdichte von einer Probe pro 2 500 km² vor, der eine Darstellung der Elementgehalte und deren Bioverfügbarkeit im kontinentalen (europäischen) Maßstab ermöglicht. Die Downloaddateien zeigen die flächenhafte Verteilung der mit verschiedenen Analysenmetoden bestimmten Elementgehalte in Form von farbigen Isoflächenkarten mit jeweils 7 und 72 Klassen.

Geochemische Prospektion in den Grundgebirgseinheiten im Südteil der ehemaligen DDR (1990), Niob in Bachsedimenten, Einzelelementkarten

In der ehemaligen DDR wurden in den Jahren 1980 bis 1990 in den an der Erdoberfläche anstehenden bzw. gering von Känozoikum überdeckten präoberpermischen Grundgebirgseinheiten (Flechtingen-Roßlauer Scholle, Harz, Sächsisches Granulitgebirge, Thüringer Wald, Thüringisch-Vogtländisches Schiefergebirge, Erzgebirge, Elbtalzone/Lausitz) Untersuchungen zur Einschätzung der Rohstoffführung durchgeführt. Bestandteil dieser Untersuchungen war eine geochemische Prospektion im Bereich der genannten Grundgebirgseinheiten. Auf einer Fläche von fast 15.000 km² wurden ca. 18.000 Wasser- und ca. 17.500 Bachsedimentproben entnommen und geochemisch untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden in Teilberichten zu den einzelnen Grundgebirgseinheiten sowie im „Abschlussbericht zur vergleichenden Bewertung der Rohstofführung in den Grundgebirgseinheiten der DDR“ (Röllig et al., 1990) dokumentiert. Bei diesen Daten aus den Grundgebirgseinheiten im Südteil der ehemaligen DDR handelt es sich um eine in ihrer hohen Probenahmedichte (> 1 Probe/km²) einzigartige flächendeckende geochemische Aufnahme dieser Gebiete. Alle späteren geochemischen Untersuchungen (Geochemischer Atlas 2000 sowie im Rahmen von GEMAS und FOREGS) wurden mit einer ungleich geringeren Probenahmedichte durchgeführt. Diese wertvollen und unwiederbringlichen Daten werden nun über das Geoportal der BGR allgemein verfügbar gemacht. Ergänzend zur digitalen Bereitstellung des originalen Datenmaterials erfolgt erstmals eine Bereitstellung mit modernen computergestützten Verfahren erstellter flächendeckender Verteilungskarten. Die Downloads zeigen die Verteilung der Niobgehalte in Bachsedimenten in vier verschiedenen farbigen Punkt- und Isoflächenkarten.

Ökologische Rohstoffverfügbarkeit

Umweltrisiken sind die Versorgungsrisiken der Zukunft Die Verfügbarkeit von Rohstoffen wird nicht allein durch technisch-geologische, wirtschaftliche und politische Aspekte beeinflusst. Auch die Umweltrisiken des Bergbaus haben einen realen Einfluss darauf. Mit der vom Umweltbundesamt entwickelten ÖkoRess-Bewertungsmethode liegt nun erstmals ein Methodenvorschlag vor, mit dem Unternehmen, zivilgesellschaftliche Gruppen und Behörden ökologische Gefährdungspotentiale von Rohstoffen und Bergbauprojekten bewerten und ökologisch kritische Rohstoffe identifizieren können. In Industrieländern mit rohstoffintensiven Fertigungsindustrien wie Deutschland werden die Forderungen nach transparenten Rohstofflieferketten und mehr unternehmerischer Verantwortung immer stärker. Der Bergbau ist nicht mehr der blinde Fleck in den globalen Lieferketten. Gleichzeitig gibt es am anderen Ende der globalen Wertschöpfungsketten zunehmend sozial-ökologische Konflikte und Proteste gegen den Bergbau. Der globale Bergbausektor setzt sich zunehmend anspruchsvolle freiwillige Umweltstandards und das Bestreben der Rohstoffförderländer, den Nutzen des Bergbaus für die Entwicklung zu maximieren und die negativen Auswirkungen zu minimieren, nimmt zu. Diese Entwicklung hat Auswirkungen auf globale Rohstoffmärkte, denn nicht allein technische, wirtschaftliche und politische Aspekte beeinflussen die Verfügbarkeit von Rohstoffen: Auch die Verfügbarkeit von Wasser, Energie, Land und nicht zuletzt die gesellschaftliche Akzeptanz für die negativen Umweltauswirkungen sind knapper werdende Ressourcen mit einem realen Einfluss. Durch den Trend zu steigenden Umweltstandards im Bergbau ist mittelfristig mit steigenden Rohstoffpreisen durch höhere Produktionskosten und einer Verknappung des „ökologisch verfügbaren“ Rohstoffangebots zu rechnen. Ein aktuelles Beispiel ist der Anstieg des Nickelpreises in Folge der Schließung von 20 Bergwerken auf den Philippinen aufgrund von Umweltproblemen. Die seit 2008 entbrannte Diskussion um die Kritikalität von Rohstoffen war eine Reaktion auf unerwartet hohe Preisanstiege bei einzelnen Rohstoffen. Es wuchs die Sorge, Versorgungsrisiken könnten in naher Zukunft zu Preisanstiegen und Versorgungsengpässen führen. Zu den bislang als kritisch identifizierten Rohstoffen zählen z.B. die Seltenen Erden, Indium, Niob oder die Platingruppenmetalle. Umweltaspekten wurde in den bisherigen Studien zur Kritikalität allerdings trotz ihrer zunehmenden Relevanz nicht ausreichend Rechnung getragen. Rohstoffe sind ökologisch kritisch, wenn sie ein hohes Umweltgefährdungspotential aufweisen und gleichzeitig von hoher wirtschaftlicher Bedeutung sind. In einem Forschungsprojekt (ÖkoRess I) im Auftrag des Umweltbundesamtes wurde nun durch ein Forschungskonsortium, bestehend aus Öko-Institut, ifeu-Institut und projekt consult, eine Methode zur Bewertung der Umweltgefährdungspotenziale bei der bergbaulichen Gewinnung von Rohstoffen entwickelt. Dazu wurde zunächst ein standortbezogenes Bewertungsmodell erarbeitet und darauf aufbauend ein rohstoffbezogenes Bewertungsmodell abgeleitet. Im laufenden Folgevorhaben ÖkoRess II (Auftragnehmer von ÖkoRess I plus Adelphi-Consult) wird die Methode weiterentwickelt und auf ca. 50 bergbaulich gewonnene Rohstoffe angewendet. Die Ergebnisse stehen Ende 2018 fest. Wie auch die „konventionelle“ Kritikalität ist die ökologische Kritikalität vor allem ein Ruf nach mehr Aufmerksamkeit. Das Umweltbundesamt stellt mit der rohstoffbezogenen ÖkoRess-Bewertungsmethode für ökologische Gefährdungspotentiale des Bergbaus einen Kompass zur Verfügung. Unternehmen, zivilgesellschaftliche Gruppen aber auch Regierungsorganisationen können damit die aus Umweltsicht prioritären Rohstoffe und rohstoffspezifische Problemlagen identifizieren und entsprechend handeln. Zum Beispiel werden Unternehmen befähigt, im Rahmen eines nachhaltigen Lieferkettenmanagements die richtigen Fragen an ihre Lieferanten zu stellen: Welche Umweltstandards werden angewendet um zu verhindern, dass sich die ermittelten Umweltgefährdungspotentiale zu realen Umweltbelastungen entwickeln?

EU-Kommission veröffentliche eine überarbeitete Liste kritischer Rohstoffe

Die EU-Kommission legte am 26. Mai 2014 eine überarbeitete Liste kritischer Rohstoffe vor. Die Liste von 2014 umfasst 13 der 14 Stoffe aus der vorherigen Liste aus dem Jahr 2011 (Tantal wurde aufgrund eines geringeren Versorgungsrisikos herausgenommen). Außerdem sind sechs neue Rohstoffe hinzugekommen, nämlich Borate, Chrom, Kokskohle, Magnesit, Phosphatgestein und Silicium. Die Zahl der von der Europäischen Kommission als kritisch eingestuften Rohstoffe liegt also nunmehr bei 20. Bei den anderen 14 Rohstoffen handelt es sich um: Antimon, Beryllium, Flussspat, Gallium, Germanium, Graphit, Indium, Kobalt, Magnesium, Niob, Metalle der Platingruppe, schwere seltene Erden, leichte seltene Erden und Wolfram. Die Liste soll dabei helfen, einen Anreiz für die Erzeugung kritischer Rohstoffe in Europa zu schaffen und die Aufnahme neuer Abbau- und Recyclingtätigkeiten zu fördern. Darüber hinaus wird die Liste von der Kommission dazu verwendet, den vorrangigen Bedarf und entsprechende Maßnahmen zu ermitteln.

Markt für Baryt

technologyComment of barite production (CA-QC, RER, RoW): Barite is mined both in open pit and underground mines. About 60 to 120 kg of Barite can be yielded from one cubic meter of ore. The ore is transported via lorry (usually less than 5km) to a washing installation. Subsequently, it is separated from the water and grinded wet or dry. Between 65% and 85% of barite contained in the ore can be extracted. This dataset includes resource extraction and processing of the material. technologyComment of niobium mine operation and beneficiation, from pyrochlore ore (BR, RoW): Open-pit mining is applied and hydraulic excavators are used to extract the ore with different grades, which is transported to stockpiles awaiting homogenization through earth-moving equipment in order to attain the same concentration. Conveyor belts (3.5 km) are utilized to transport the homogenized ore to the concentration unit. Initially, the ore passes through a jaw crusher and moves to the ball mills, where the pyrochlore grains (1 mm average diameter) are reduced to diameters less than 0.104 mm. In the ball mills, recycled water is added in order to i) granulate the concentrate and ii) remove the gas from the sintering unit. The granulated ore undergoes i) magnetic separation, where magnetite is removed and is sold as a coproduct and ii) desliming in order to remove fractions smaller than 5μm by utilizing cyclones. Then the ore enters the flotation process - last stage of the beneficiation process – where the pyrochlore particles come into contact with flotation chemicals (hydrochloric & fluorosilic acid, triethylamene and lime), thereby removing the solid fractions and producing pyrochlore concentrate and barite as a coproduct which is also sold. The produced concentrate contains 55% Nb2O5 and 11% water and moves to the sintering unit, via tubes or is transported in bags while the separated and unused minerals enter the tailings dam. In the sintering unit, the pyrochlore concentrate undergoes pelletizing, sintering, crushing and classification. These units not only accumulate the material but are also responsible for removing sulfur and water from the concentrate. Then the concentrate enters the dephosphorization unit, where phosphorus and lead are removed from the concentrate. The removal of sulphur and phosphorus have to be executed because of the local pyrochlore ore composition. Then the concentrate undergoes a carbothermic reduction by using charcoal and petroleum coke, producing a refined concentrate, 63% Nb2O5 and tailings with high lead content that are disposed in the tailings dam again.

Markt für Eisenerzkonzentrat

technologyComment of iron ore beneficiation (IN): Milling and mechanical sorting. Average iron yield is 65% . The process so developed basically involves crushing, classification, processing of lumps, fines and slimes separately to produce concentrate suitable as lump and sinter fines and for pellet making. The quality is essentially defined as Fe contents, Level of SiO2 and Al2O3 contamination. The process aims at maximizing Fe recovery by subjecting the rejects/tailings generated from coarser size processing to fine size reduction and subsequent processing to recover iron values. technologyComment of iron ore beneficiation (RoW): Milling and mechanical sorting. Average iron yield is 84%. technologyComment of iron ore mine operation and beneficiation (CA-QC): Milling and mechanical sorting. Average iron yield is 75%. Specific data were collected on one of the two production site in Quebec. According to the documentation available, the technologies of the 2 mines seems similar. Uncertainity has been adjusted accordingly. technologyComment of niobium mine operation and beneficiation, from pyrochlore ore (BR, RoW): Open-pit mining is applied and hydraulic excavators are used to extract the ore with different grades, which is transported to stockpiles awaiting homogenization through earth-moving equipment in order to attain the same concentration. Conveyor belts (3.5 km) are utilized to transport the homogenized ore to the concentration unit. Initially, the ore passes through a jaw crusher and moves to the ball mills, where the pyrochlore grains (1 mm average diameter) are reduced to diameters less than 0.104 mm. In the ball mills, recycled water is added in order to i) granulate the concentrate and ii) remove the gas from the sintering unit. The granulated ore undergoes i) magnetic separation, where magnetite is removed and is sold as a coproduct and ii) desliming in order to remove fractions smaller than 5μm by utilizing cyclones. Then the ore enters the flotation process - last stage of the beneficiation process – where the pyrochlore particles come into contact with flotation chemicals (hydrochloric & fluorosilic acid, triethylamene and lime), thereby removing the solid fractions and producing pyrochlore concentrate and barite as a coproduct which is also sold. The produced concentrate contains 55% Nb2O5 and 11% water and moves to the sintering unit, via tubes or is transported in bags while the separated and unused minerals enter the tailings dam. In the sintering unit, the pyrochlore concentrate undergoes pelletizing, sintering, crushing and classification. These units not only accumulate the material but are also responsible for removing sulfur and water from the concentrate. Then the concentrate enters the dephosphorization unit, where phosphorus and lead are removed from the concentrate. The removal of sulphur and phosphorus have to be executed because of the local pyrochlore ore composition. Then the concentrate undergoes a carbothermic reduction by using charcoal and petroleum coke, producing a refined concentrate, 63% Nb2O5 and tailings with high lead content that are disposed in the tailings dam again. technologyComment of rare earth element mine operation and beneficiation, bastnaesite and monazite ore (CN-NM): Firstly, open pit, mining (drilling and blasting) is performed in order to obtain the iron ore and a minor quantity of rare earth ores (5−6 % rare earth oxide equivalent). Then, a two-step beneficiation process is applied to produce the REO concentrate. In the first step, ball milling and magnetic separation is used for the isolation of the iron ore. In the second step, the resulting REO tailing (containing monazite and bastnasite), is processed to get a 50% REO equivalent concentrate via flotation. technologyComment of rare earth oxides production, from rare earth oxide concentrate, 70% REO (CN-SC): This dataset refers to the separation (hydrochloric acid leaching) and refining (metallothermic reduction) process used in order to produce high-purity rare earth oxides (REO) from REO concentrate, 70% beneficiated. ''The concentrate is calcined at temperatures up to 600ºC to oxidize carbonaceous material. Then HCl leaching, alkaline treatment, and second HCl leaching is performed to produce a relatively pure rare earth chloride (95% REO). Hydrochloric acid leaching in Sichuan is capable of separating and recovering the majority of cerium oxide (CeO) in a short process. For this dataset, the entire quantity of Ce (50% cerium dioxide [CeO2]/REO) is assumed to be produced here as CeO2 with a grade of 98% REO. Foreground carbon dioxide CO2 emissions were calculated from chemical reactions of calcining beneficiated ores. Then metallothermic reduction produces the purest rare earth metals (99.99%) and is most common for heavy rare earths. The metals volatilize, are collected, and then condensed at temperatures of 300 to 400°C (Chinese Ministryof Environmental Protection 2009).'' Source: Lee, J. C. K., & Wen, Z. (2017). Rare Earths from Mines to Metals: Comparing Environmental Impacts from China's Main Production Pathways. Journal of Industrial Ecology, 21(5), 1277-1290. doi:10.1111/jiec.12491 technologyComment of scandium oxide production, from rare earth tailings (CN-NM): See general comment. technologyComment of vanadium-titanomagnetite mine operation and beneficiation (CN): Natural rutile resources are scarce in China. For that reason, the production of titanium stems from high-grade titanium slag, the production of which includes 2 processes: i) ore mining & dressing process and ii) titanium slag smelting process. During the ore mining and dressing process, ilmenite concentrate (47.82% TiO2) is produced through high-intensity magnetic separation of the middling ore, which is previously produced as a byproduct during the magnetic separation sub-process of the vanadium titano-magnetite ore. During the titanium slag smelting process, the produced ilmenite concentrate from the ore mining & dressing process is mixed with petroleum coke as the reducing agent and pitch as the bonding agent. Afterwards it enters the electric arc furnace, where it is smelted, separating iron from the ilmenite concentrate and obtaining high-grade titanium slag.

Markt für Tantalpulver, Kondensatorqualität

technologyComment of tantalum powder production, capacitor-grade (CN, RoW): After the production of tantalum concentrate (30% Ta2O5), it is digested at high temperature through the use of hydrofluoric and sulfuric acid. The produced Ta solution is filtered - thus removing the insoluble minerals – and then undergoes liquid-liquid separation (solvent extraction) using methyl isobutyl ketone (MIBK) to separate niobium from tantalum. The MIBK in tantalum is stripped from the solution and tantalum is precipitated as hydroxide by adding ammonia (NH3). Then, the hydroxide is calcined in a furnace to produce pure tantalum oxide. The pure tantalum oxide is later reduced to pure tantalum powder by bringing the pure tantalum oxide in contact with magnesium vapour, in a multiple hearth furnace or rotary kiln. The stoichiometric equation is the following: Ta2O5 + 5Mg -> 5MgO + 2Ta. The unreacted magnesium is assumed to be recovered. Sulfuric acid and ultrapure water are then utilized to remove the magnesium oxide, producing magnesium sulfate which is removed from the solution and therefore serves as a by-product that can be further processed.

Teilvorhaben 3: Trennung SEE durch selektive Verfahren wie bspw. Fl.-Fl.-Extraktion oder Chromatographie

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Trennung SEE durch selektive Verfahren wie bspw. Fl.-Fl.-Extraktion oder Chromatographie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Thermische Verfahrens- und Prozesstechnik durchgeführt. Brasilien zählt zu den bedeutendsten Ländern für die globale Rohstoffwirtschaft. Der Bergbausektor nimmt eine bedeutende Rolle im Land ein. Neben großen Eisenerz, Mangan, Bauxit und Nioblagerstätten verfügt Brasilien über Seltenerd-Reserven von rund 22.000.000 t, was rund 17 % der weltweiten Reserven entspricht. Auf der anderen Seite wird der Bedarf an SEE künftig durch neue grüne Technologien weiter ansteigen. Die Elektromobilität, Windturbinen und andere Hightech-Produkte benötigen SEE und Magnete. Aus diesem Grund soll innerhalb des Vorhabens REGINA die gesamte Wertschöpfungskette von der Rohstofferschließung in Brasilien bis hin zur Magnetherstellung abgedeckt werden. Die Technische Universität Clausthal beschäftigt sich im Teilvorhaben des Verbundvorhabens mit der Untersuchung, Auslegung und Optimierung der hydrometallurigischen Trennung der SEE-Lösungen. Das Ziel ist die umfassende Untersuchung und Darstellung des Optimierungspotentials des derzeitigen Stands der Technik hinsichtlich der hydrometallurgischen Trennung der Seltenen Erden. Im Rahmen einer modellbasierten Prozessoptimierung werden daher sowohl die Flüssig-Flüssig-Extraktion als auch die Chromatographie in unterschiedlichen Prozessverschaltungen verglichen, um den Best-Case zu identifizieren.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Im angestrebten Verbundprojekt sollen durch die Kombination und Integration von chemokatalytischen mit biokatalytischen Prozessen neue effiziente Verfahren zur Gewinnung von energetisch und stofflich nutzbaren Stoffen aus biogenen gasförmigen oder leichtflüchtigen Verbindungen entwickelt werden. Als biogener Stoffstrom wird Biogas verwendet. Damit werden erste Schritte zur Entwicklung von Biogas-Bioraffinerie-Prozessen und Synthesegas-Bioraffinerie-Prozessen unternommen, mit dem Ziel, Technologieplattformen zu entwickeln, um ressourcenschonende Synthesewege zu Produkten zu ermöglichen, die bisher nur aus petrochemischen Grundstoffen mit hohem Energieaufwand produziert werden können. Das Vorhabenziel soll erreicht werden, indem mit neuen Katalysatoren auf der Basis von nanopartikulären V- oder Nb-haltigen Oxiden bzw. Mischoxiden auf mikro- und mesoporösen Silikaten oder MOFs (i) Biogas-Methan mit molekularem Sauerstoff zu Formaldehyd oder anderen Oxygenaten umgesetzt, (ii) der CO2-Anteil des Biogases als Oxydans genutzt und (iii) Biogas direkt zu Methylformiat evtl. auch Essigsäure gewandelt wird. Diese Reaktionen werden vorrangig im Rohrreaktor verfolgt, im weiteren Verlauf sollen aber auch Membranreaktorkonzepte geprüft werden, um das Oxidationspotenzial der Katalysatoren und die Sauerstoffkonzentration an der Katalysatoroberfläche zu kontrollieren. Neben den Katalysatorsynthesen sind auch umfangreiche Charakterisierungen frischer und gebrauchter Katalysatoren geplant.

Applied mineralogy of pyrochlore and related minerals in the weathering zones of the niobium desposits of the lueshe and the bingo carbonatites zaire

Das Projekt "Applied mineralogy of pyrochlore and related minerals in the weathering zones of the niobium desposits of the lueshe and the bingo carbonatites zaire" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH durchgeführt. Objective: The objectives of this research project are to improve the geological, mineralogical and geochemical understanding of the Lueshe and Bingo pyrochlore deposits, and to develop exploration and exploitation concepts for similar occurrences. As a sideline, the potential of accompanying phosphate minerals as raw materials for local fertilizer production will be examined. General Information: The European Community is a major consumer of niobium, but no niobium ores are being mined within the community. GfE is producing pyrochlore from an area in Zaire which has sufficient reserves to cover the Community's needs but geological and metallurgical research is needed to enable a more efficient exploitation. In recent years approximately 6000 drill samples have been taken in the lateritic ore body at Lueshe, which has enabled the distinction of 6 ore types. To investigate the distribution of pyrochlore within the weathering profile, 500 samples will be processed, representing all the major ore types. At Lueshe, size fractions will be separated at different magnetic susceptibilities by a Frantz isodynamic or a wet high density magnetic separator. Using heavy liquids, pyrochlore will be isolated from the nonmagnetic fractions. Chemical analysis by X-ray fluorescence (XRF) will be carried out at Lueshe and will give valuable information on the concentration and distribution of the pyrochlore. From this material, 100 samples will be selected as representative of the whole Lueshe deposit on which further detailed mineralogical and chemical work will be concentrated.

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