28.07.2025
Neue Technologie für umweltschonende Gewinnung von Zinn
Ein Mineral, das nur schwer zu knacken ist, trifft auf einen Rohstoff, der in der Elektronik- und Halbleiterindustrie immer gefragter wird: In mehrstufigen Verhüttungs- und Raffinationsprozessen wird Rohzinn aus einem Konzentrat des Minerals Kassiterit (Zinnoxid) mit Zugabe von Kohlenstoff verarbeitet.
Ein Team der TU Bergakademie Freiberg testet in einem von der Dr.-Erich-Krüger-Stiftung geförderten Forschungsprojekt jetzt, wie die Gewinnung des Metalls ohne Kohlenstoff und damit ohne direkte CO2-Emissionen möglich ist. Für die lokale Gewinnung von Zinn im Erzgebirge könnte die Methode des Teams von besonderer Relevanz sein.
Dazu schlagen die Forschenden in einer aktuellen wissenschaftlichen Publikation im Journal of Sustainable Metallurgy ein neues Verfahren vor, bei dem die direkten CO2-Emissionen der Zinnproduktion gegen Null gehen. Demgegenüber werden derzeit bis zu 2,5 Tonnen CO2 für die Erzeugung einer Tonne Zinn ausgestoßen, so die Bundesgesellschaft für Geowissenschaften und Rohstoffe. Mit dem neuen zweistufigen Verfahren könnten diese Emissionen eingespart werden, da im ersten Schritt statt Kohlenstoff eine geringe Menge Wasserstoff verwendet wird.
Mit Wasserstoff vorbehandelt wird rund die Hälfte des Zinn-Konzentrats (Zinndioxid) dabei direkt zu reinem Zinn verwandelt. Außerdem entstehen Wasserdampf und eine zinnhaltige Schlacke. "Kassiterit ist schwer zu knacken, das heißt nicht laugbar; die produzierte Schlacke hingegen schon. Durch eine chemische Laugung kann dann aus der Schlacke bei niedrigen Temperaturen das Restzinn gewonnen werden", sagt Projektleiter Professor Alexandros Charitos.
Von der Computermodellierung zum Laborversuch
"Was unsere Computermodelle vorhergesagt haben, konnten wir in Laborversuchen bestätigen: Im ersten Schritt reicht statt Kohlenstoff eine sehr geringe Menge Wasserstoff - trotzdem werden schon 50 Prozent des Kassiterits zu Rohzinn, ganz ohne direkte CO2-Emissionen." Nun untersuchen das Team und weitere Arbeitsgruppen am Institut für Nichteisenmetallurgie und Reinststoffe genauer, wie das verbleibende Zinn nach der chemischen Laugung der Schlacke mit umweltschonenden Methoden gereinigt und im letzten Schritt durch Elektrolyse gewonnen werden kann.
Die Versuche im Labor führte der Erstautor des Fachartikels, Ehsan Ahmed Ashrafi, während seiner Masterarbeit an der TU Bergakademie Freiberg durch. Der Absolvent des internationalen Studiengangs Sustainable and Innovative Natural Resource Management lehrt heute an der North South University in Dhaka, Bangladesch.
Großes Potenzial für das Erzgebirge
Für den Freistaat Sachsen könnten die Ergebnisse des Teams von besonderer Relevanz sein, denn beispielsweise in Geyer, Gottesberg oder Tellerhäuser laufen Erkundungsprojekte nach zinnhaltigen Erzen. "Für die umweltschonende Gewinnung in Sachsen und Europa, aber auch für das Recycling von Zinn birgt das neue Verfahren großes Potenzial. Denn heute findet fast die gesamte weltweite Produktion von Zinn in Ländern mit schwacher Governance und oft unter selten erfassten Umweltauswirkungen statt", so Charitos.
Quelle: Technische Universität Freiberg