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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 in Europa 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 (https://www.bgr.bund.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/Informationen_Nachhalt..., S. 12). 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 untersucht das Team genauer, wie das verbleibende Zinn nach der chemischen Laugung der Schlacke mit umweltschonenden Methoden gereinigt und im letzten Schritt durch Elektrolyse gewonnen werden kann.
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.
Hintergrund: Dr.-Erich-Krüger-Stiftung an der TU Bergakademie Freiberg
Das Forschungsprojekt wird von der Dr.-Erich-Krüger-Stiftung gefördert. Ziel ihrer Förderung ist stets, die praxis- und anwendungsbezogene Forschung der TU Bergakademie Freiberg zu unterstützen, deren Ergebnisse in Sachsen umzusetzen und Arbeitsplätze zu schaffen. Kooperationen mit Unternehmen aus der Region sind daher fester Bestandteil des Programms. Neben anwendungsbezogenen Forschungsprojekten fördert die Stiftung auch die Anschaffung von Großgeräten sowie Stipendien für den wissenschaftlichen Nachwuchs. Mit ihrer Veranstaltungsreihe „Krüger-Kolloquium“ gewinnt die Freiberger Universität Persönlichkeiten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik für Vorträge vor einem breiten Publikum. Das Krügerhaus, das eine Sammlung von Mineralen aus Deutschland ausstellt, und das Gästehaus „Chile-Haus“ stehen der Universität dank des Engagements der Stiftung zur Verfügung.
Prof. Alexandros Charitos, alexandros.charitos@inemet.tu-freiberg.de
Ashrafi, E.A., Voigt, A.D., Felkl, L. et al. Hydrogen Reduction of Cassiterite Concentrate and Possibilities for Sustainable Tin Extraction. J. Sustain. Metall. (2025). https://doi.org/10.1007/s40831-025-01096-1
Die Versuche in Laborskala wurden mit Zinn-Konzentrat in Pulverform durchgeführt. Hier zu sehen: Ver ...
Source: Crispin Mokry
Copyright: TU Bergakademie Freiberg / C. Mokry
Criteria of this press release:
Journalists
Materials sciences
transregional, national
Research projects, Research results
German
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