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Mineralextraktion im Tagebau


Eine häufig angewandte Form der Mineralextraktion ist eine Förderung im Tagebau. Solche Minen werden im englischen allgemein als „open pit“, „open cast“ oder „open cut“ bezeichnet. Tagebauminen werden immer dann errichtet, wenn man ökonomisch abbaubare Lagerstätten an Mineralien nahe der Oberfläche findet bzw. das zu fördernde Material einen unterirdischen Abbau nicht zulässt, beispielsweise bei Sand oder Kies.

Es gibt verschiedene Bezeichnungen für Tagebauminen, abhängig vom zu fördernden Rohstoff:

  • quarries: So bezeichnet man Minen, in welchen Baumaterialien gefördert werden, wie etwa Marmor.
  • borrow pit: Auch als „sand box“ bezeichnet. Hierbei handelt es sich um eine Mine, welche häufig nahe von großen Bauprojekten liegt und in welcher etwa Sand und Kies für den Straßenbau gefördert wird.
  • placer mining: Dies ist die Bezeichnung für den Abbau von Gold oder Diamanten, welche sich in Sand- und Kiesbetten in Fließgewässern befinden.
  • strip mining: Bei dieser Methode wird zuerst in einem langen Streifen taubes Gestein oder Erdreich, z.B. über einem Erzkörper entfernt, um diesen zugänglich zu machen. Diese Methode ist nur dann praktikabel, wenn sich der Erzkörper oder der zu fördernde Rohstoff sehr nahe an der Oberfläche befinden. Strip Mining kommt vor allem bei der Förderung von Kohle oder Ölsand zum Einsatz.  
Ein Problem, welches bei allen Tagebauminen auftritt, ist die Gefahr von Flutungen, entweder durch eintretendes Grundwasser, oder aber bei heftigen Regenfällen. In jedem Fall muss man also Maßnahmen ergreifen, um das zu verhindern. In Bezug auf die Lebensdauer solcher Minen gibt es große Unterschiede, manche sind nur wenige Jahre in Betrieb, andere wiederum über mehrere Jahrzehnte. Tagebauminen werden typischerweise so lange ins Erdreich getrieben, bis die Mineralressourcen erschöpft sind, bzw. sich das Verhältnis zwischen taubem Gestein und Erz, auch als „strip ratio“ bezeichnet, so verschlechtert hat, dass ein wirtschaftlicher Abbau nicht mehr möglich ist. Wenn dieser Fall eintritt, werden manche dieser ehemaligen Minen zu Halden umfunktioniert, in welchen man beispielsweise Bauschutt ablädt. Wird eine Tagebaumine ausser Betrieb genommen, werden eine ganze Reihe von Maßnahmen fällig. Dies schließt beispielsweise die Sicherung der Abraumhalden ein. Um eine größtmögliche Stabilität, vor allem bei heftigen Regenfällen, zu erreichen werden diese häufig abgeflacht. Problematisch wird es, wenn das Erz Sulfide enthält. In diesem Fall werden die Abraumhalden mit einer Schicht aus Lehm überzogen, welche das Eindringen von Wasser und Luft und somit den Austritt von saurer Lauge verhindern soll. Aufgrund der relativ kurzen Zeitspanne, in welcher Tagebau im großen Stil betrieben wird, gibt es bislang noch keine Langzeitstudien zum Erfolg dieser Maßnahme. Möglicherweise kann es hunderte, eventuell tausende Jahre dauern, bis eine solche Abraumhalde „säurefrei“ wird. Eine weitere Maßnahme bei der Stilllegung einer Tagebaumine ist deren anschließende Einzäunung, um unbefugten Zutritt und daraus resultierende Gefährdungen zu verhindern. Wird eine alte Tagebaugrube nicht wieder verfüllt, endet ihr Schicksal in ihrer Flutung mit Grund- und Regenwasser. In den meisten Ländern der Welt ist es heute jedoch so, dass man ein Gebiet, in welchem Tagebau betrieben wurde, in seinen ursprünglichen Zustand (bzw. möglichst) zurückversetzen muss. Im Falle von ehemaligen Goldminen betragen die Kosten hierfür zwischen 2000 und 10000 US$ je Acre (0,40 ha).

Typische Gehalte in Tagebauminen:

Aufgrund der relativ einfachen Abbaumethode bzw. der Förderung im großen Stil liegen die Abbaukosten in Tagebauminen deutlich unter denen von unterirdischen Minen. Damit ist es möglich, auch vergleichsweise niedrig gradiges Erz zu fördern. Bei Gold liegen die typischen Gehalte in open pits bei 1 bis 2 ppm (g/t). Findet man neben Gold auch noch andere Metalle wie etwa Kupfer oder Silber, dann kann sich eine Förderung auch bei Gehalten um 0,5 g/t lohnen, je nach den metallurgischen Eigenschaften des Erzes. Nickel, allgemein in Form von Laterit, wird bereits bei Gehalten von 0,2 % abgebaut. In den großen Kupferminen in Chile fördert man Erz ab einem Kupfergehalt zwischen 0,15 % und 0,2 %.

Der Prozess der Erzförderung:

Sobald ein Erzkörper durch Bohrungen ausreichend definiert worden ist, beginnt man mit computergestützten Planungen, um die spätere Form und die Ausdehnung der geplanten Tagebaumine festzulegen. Wenn dies abgeschlossen ist, beginnt man mit dem Entfernen des tauben Gesteins bzw. Erdreiches über dem Erzkörper. Sobald dieser erreicht ist, bohrt man Löcher (etwa 6 bis 7 m lang) in den Erzkörper, welche mit Sprengstoff gefüllt werden, der anschließend gezündet wird. Das so gesprengte Erz wird anschließend mit Radladern oder großen Baggern aufgenommen und auf LKW verladen, welche es zur anschließenden Weiterverarbeitung abtransportieren.

Tiefen von Tagebauminen:

In der Regel erreichen Tagebauminen in Tiefen von 400 bis 500 m ihre Grenzen, doch in Australien laufen seit längerem Studien zu Minen, welche in Tiefen von bis zu 1000 m vordringen sollen. Einer der tiefsten open pits ist die mittlerweile stillgelegte Mirna Diamantenmine in Sibirien, welche bis in eine Tiefe von 609 m reicht. Die LKW, welche das Erz dieser Mine abtransportieren benötigten zwischen 1,5 und 2 Std. um vom Grund der Mine bis an die Oberfläche zu kommen. Eine der größten, derzeit in Betrieb befindlichen Tagebauminen ist der „Kalgoorlie Super Pit“ ein JV zwischen Newmont und Barrick Gold. Er wird möglicherweise eine Länge von 3,8 km, eine Breite von 1,35 km und eine Tiefe von mehr als 500 m erreichen. Die bislang tiefste Tagebaumine der Welt ist die Kennecott Kupfermine in Utah, in der Nähe von Salt Lake City, welche sich bis in eine Tiefe von 1,2 km erstreckt.

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