Okt13

Der Minenkomplex

phalaborwa-map  Phalaborwa_foto

Links: Phalaborwa aus der Luft , Google Maps; Rechts: Phalaborwa Stadt, mit den Syenit Kopjes und Minen am Horizont, Google Maps

Karte des Phalaborwa Karbonatits        Kruger to Canyons Biosphärenreservat, RSA

Links: Karbonatit-Komplex; Rechts: Phalaborwa inmitten des Biosphärenreservats Kruger to Canyons

Einst war es ein Hügel, genannt Loole Kop, heute befindet sich dort eine der bedeutendsten Minen Südafrikas. Das geologische Alter reicht 2 Milliarden Jahre zurück, die menschlichen Aktivitäten gerade mal hochgerechnet 3000. Es wurde seit jeher mit Kupfer gehandelt, wofür Phalaborwa nebst Apatit steht, dies auch heute noch.

1934 begann man Apatit abzubauen. Apatit ist, wie wir wissen, der Phosphatlieferant  für die Düngemittelindustrie und einer von drei wachstumsbestimmenden Faktoren im Planzenbau.

Weil Phalaborwa für die damalige Zeit so abgelegen war, wurde der Abbau jedoch wieder eingestellt. Erst mit der Gründung eines Gemeinschaftsunternehmens der Giganten Rio Tinto Zinc und Newmont Mining unter Gründung der Palabora Minen Gesellschaft, startete 1956 eines der grössten Tagebau Minen der Welt.

Geologie

Der Phalaborwa Komplex besteht aus einem ultrabasischen Gesteinskomplex in dessen Zentrum der Karbonatit lagert, siehe mittlere Abbildung. Darum herum sind weitläufig Syenit Hügel bzw. Kopjes gestreut. Der Ultrabasit besteht überwiegend aus Phlogopit- und Apatitreichem Pyroxenit. Sukzessive intrudierten differenziertere Schmelzen, aus denen Phoscorit und Olivin-Magnetit-Phlogopit Gesteine auskristallisierten. Das Ende des ultrabasischen Zyklus bildete der Sövit, ein Karbonatit, der aus fast reinem Kalzit besteht. Seine Zusammensetzung und damit auch sein Abbaupotential besteht im Weiteren aus  Magnetit, Dolomit, Apatit, Chalcopyrit, Bornit und Uraninit-Thorianit mit kleinen Mengen Platin.

Der Phoscorit wird für die Phosphatgewinnung abgebaut, der Sövit für Kupfer, Uran, Zirkon und wenig Platin.

Biosphärenreservat

Die Nähe zum Krugerpark, eines der grössten Parks in Afrika, zeigen folgende Hinweisschilder in der Stadt Phalaborwa: “Beware of the Hippos” ! Die Flusspferde kommen vor allem in den Wintermonaten in die Stadt, verwüsten Gärten, zertreten Gartenzäune und tauchen urplötzlich auf der Strasse auf. Und weil, wie so oft, Minen in den schönsten Landschaften liegen, liegt Phalaborwa heute im von der UNESCO 2001 geschaffenen Biosphärenreservat “Kruger to Canyon“. UNESCO Biosphärenreservate sind international repräsentative Modellregionen, die für eine nachhaltige Entwicklung und den Erhalt von Lebensräumen stehen. Sie sollen die Interessen von Umweltschutz und Wirtschaft in Einklang bringen und dadurch das Zusammenleben von Mensch und Natur ermöglichen. Die Natur wird hier also nicht vor dem Menschen geschützt, sondern für und mit dem Menschen erhalten. Dies ist einer der Gründe der grundlegend positiven Einstellung zum Beispiel eindringenden Flusspferden gegenüber. Könnte dies nicht als Modell für die bei uns geführte Diskussion genommen werden, dass ein Zusammenleben mit Wolf, Bär und Luchs zumutbar ist? – Schöne Woche!

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Okt06

Dünger

Phosphor ist neben Stickstoff und Kalium das wichtigste Nährstoffelement für das Wachstum von Pflanzen, denn er ist als ­Energielieferant und Teil der DNA unersetzlich. Im Gegensatz zu dem unbegrenzt aus der Luft zur Verfügung stehenden Stickstoff werden Phosphate in Lagerstätten abgebaut, die nach heutigem Wissen endlich sind.

Im Mineraldünger bzw. anorganischen Dünger liegen die düngenden Elemente meist in Form von Salzen vor. Die mineralischen Dünger werden fast immer  im Bergbau gewonnen. Zudem geht vor dem Einsatz in der Landwirtschaft meistens eine chemische Veränderung voraus. Phosphate z.B. werden grundsätzlich als Rohphosphate verwendet. Diese sind jedoch schwerlöslich, weshalb sie mit Schwefelsäure bzw. Phosphorsäure weiter aufgeschlossen werden und so zum Superphosphat werden. Die Verfügbarkeit von metallarmen Rohphosphaten,  ist ein elementares Marktkriterium für die Herstellung qualitativ hochwertiger Phosphatdüngemittel.

Phosphatkreislauf Phosphorite Oron Mine, Negev ©Marc Wilson

Links: schematische Darstellung des Phosphat Kreislaufs; Rechts: Phosphatmine in der Negev © Marc Wilson

Phosphatlagerstätten

Die Ausbeutung metallarmer Phosphatlagerstätten, bzw. Phosphatminerale, am häufigsten der Apatit, ist ein Ressourceproblem der industriellen Zivilisation. Wie am Beispiel der Pazifikinsel Nauru mit ihrem Guano, das seit den 1960er Jahren kontinuierlich ausgebeutet wurde und seit 1980 erschöpft ist, nehmen auch die weltweiten Vorkommen stetig ab.

Neben den bekannten Reserven an Rohphosphaten in den USA, Marokko und Südafrika existieren die weltweit grössten Vorkommen in China. Das Land übt deshalb einen erheblichen Einfluss auf die Preise am Weltmarkt aus.

Bei den Phosphatvorkommen unterscheidet man zwischen sedimentären und magmatischen Lagerstätten. Bezogen auf ihren P2O5 -Gehalt stammen heute 85% aus sedimentären und 15% aus magmatischen Lagerstätten. Wichtigstes Mineral ist der Apatit, wobei die P2O5-Gehalte der sedimentären Lagerstätten erheblich schwanken. Die P2O5-Gehalte aus magmatischen Lagerstätten sind deutlich niedriger.

Eher selten sind vulkanische Phosphatlagerstätten. Die grösste liegt in Südafrika. Es handelt sich um den magmatischen Intrusionskörper von Phalaborwa am Rande des Kruger Nationalparks. Dieser Apatit ist in einem Kupfererz enthalten; nach der Trennung durch Flotation erhält man Phosphat, aus dem Phosphorsäure hergestellt wird, ganz ohne organische Verunreinigungen und frei von Cadmium, Uran und anderen Schwermetallen.

Über dieses Vorkommen erfahrt ihr mehr im nächsten Beitrag, ist es doch ein ganz spezielles Vorkommen.

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Sep29

Wo reichern sich Seltene Erden an?

Die Seltenen Erden gehören technologisch einer sehr wichtigen Elementgruppe an. Allerdings sind sie nicht so selten wie ihre Bezeichnung andeutet. Wenn im Laufe der Zeit Magma immer weiter an die Erdoberfläche drängt und abkühlt, kristallisieren Minerale aus. Weil “auf dem Weg nach oben” keine geeigneten Minerale auskristallisieren, in denen die Seltenen Erden geeignete Gitterplätze finden können, reichern sie sich in der Restschmelze immer stärker an. Deshalb findet man sie häufig in magmatischen Gesteinen wie zum Beispiel im Karbonatit.

Karbonatit 

Karbonatit ist ein karbonatreiches, magmatisches Gestein. Wir kennen Karbonatgesteine eigentlich nur als Sedimentgesteine. In den magmatischen Karbonatitkomplexen jedoch findet man die meisten der förderbaren Vorkommen der Seltenen Erden. Das wichtigste Mineral, welches Seltene Erden gut aufnehmen kann, ist das Mineral Bastnäsit.

oldoinjolengai  Bastnäsite ©-BY-SA-3.0

Links: Der Karbonatitvulkan Ol Doinyo Lengai, Tanzania © Tobias Fischer (University of New Mexico); Rechts: Bastnäsit, Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0

Phosphatlagerstätten 

Auch in der Gruppe der Phosphate finden sich sehr wichtige Mineralträger für Seltene Erden. Phosphatlagerstätten mit dem Mineral Apatit werden in grossem Stil zur Produktion von Phosphatdüngemittel abgebaut. Und über diesen Abbau gelangt man sozusagen zum Nebenprodukt den Seltenen Erden. Das wichtigste Mineral aus der Phosphat Gruppe jedoch ist der Monazit.

Monazit

 

Monazite Monazite

Links & Rechts: Monazit, Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0

Monazit ist deshalb so wichtig, weil es, ähnlich wie Bastnäsit, hohe Anteile an leichten Seltenen Erden enthält, aber auch höhere Anteile an den schweren Seltenen Erden, eben diesen, die so gesucht sind für die Technologien, von denen die Rede im letzten Beitrag war.

Für die, die noch etwas mehr wissen wollen >> Oldoinyo Lengai Volcano Eruption

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Die Lösung

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