Chemisches Risiko im Bergbau

In einer Mine werden aus ober- oder unterirdischen Lagerstätten Erze (metallische und andere) mit verschiedenen Methoden abgebaut. Der Abbau erfolgt im Tagebau, Tiefbau (unter Tage) oder durch Tiefbohrungen. Im Tagebau werden oberflächennahe Rohstoffe in offenen Gruben abgebaut. Im Tiefbau werden Stollen und Schächte in die Erde getrieben, um Zugang zu den Rohstoffen zu erhalten. Tiefbohrungen werden überwiegend für Erdöl- und Erdgasförderung sowie das Solen von Salzen eingesetzt.

• Metallerze: Bauxit (aus dem Aluminium gewonnen wird), Kupfer, Gold, Eisen, Blei, Silber und Zink.
• Nicht metallische Erze: Stein, Sand, Kies, Lehm und andere Minerale wie Kalk und Pottasche, die als Chemikalien und Dünger eingesetzt werden.

Der Bergbau umfasst auch die Weiterverarbeitung der Erze, weil die Weiterverarbeitungsbetriebe in der Regel mit den Minen und Steinbrüchen zusammen arbeiten, obwohl sie nicht an der Förderung der Erze beteiligt sind.

Chemisches Risiko

Die Weiterverarbeitung von Mineralen erfordert eine Reihe von physikalischen und chemischen Prozessen. Diese Prozesse werden vom Ausgraben der Erze bis zur Herstellung des Endprodukts aus Metall durchgeführt.

Die Methoden, um die Minerale physikalisch aus ihrer Umgebung zu lösen sind sehr komplex, wie z. B. das Auslaugen – Vermischen der Erze mit chemischen Lösungen oder anderen Flüssigkeiten, um die verschiedenen Bestandteile aus den Erzen zu lösen.

Diverse Chemikalien und Reagenzmittel werden beim Prozess der Trennung eingesetzt. Diese lösen bei Hautkontakt Reizungen und Verätzungen aus. Die Gesamtheit dieser Prozesse wird als „Veredelung“ (engl. beneficiation) bezeichnet.

Diese Prozesse beinhalten alle Aktivitäten, die darauf abzielen, die Minerale vom Erz zu trennen, Unreinheiten zu eliminieren oder die Minerale für die weitere Verarbeitung vorzubereiten. Zahlreiche physikalische Eigenschaften, wie z. B. die Affinität für bestimmte chemische Produkte, werden als Basis der Trennung der Minerale und Metalle von ihrer Gangmasse benutzt.

Die wichtigsten Prozesse zur Trennung sind:

• Extraktion durch Lösungsmittel: Trennung von einer oder mehreren Substanzen aus einer Mischung. Dabei wird einer wässrigen Lösung der Mischung ein Lösungsmittel zugesetzt, dass die benötigten Minerale bzw. Metalle herauslöst, aber keine unerwünschten Elemente.
• Laugung: Extraktionsprozess, bei dem mit Hilfe eines Lösungsmittels wie Wasser, Schwefelsäure oder einer Lösung von Natriumzyanid aus Erzen Metalle und Legierungen herausgelöst werden.
• Raffination: elektrolytischer oder chemischer Prozess, bei dem ein reines Metall entsteht.
• Flotation: in diesem Prozess werden chemische Produkte und Schäumer der Trübe (Aufschlämmung von zerkleinertem Erz) zugefügt, aus der dann die Minerale extrahiert werden. Eine Reihe von Reaktionsmitteln werden der Trübe als Hilfsmittel zugesetzt: pH-Regulatoren, Sammler und Aktivierungsmittel.

Nach der Veredelung mit dem Ziel, die Minerale hoch zu konzentrieren, wird aus dem Konzentrat im nächsten Arbeitsgang das Metall extrahiert oder raffiniert.

Dadurch wird es auf seine endgültige Verwendung oder seine Beimengung zu einem physikalischen oder chemischen Produkt vorbereitet.

Erze und Minerale, die unerwünscht sind und von den hochwertigen Mineralen getrennt wurden, werden in konzentrierter Form in ein Becken geleitet. Das Wasser wird aufbereitet und erneut für Extraktion und Weiterverarbeitung genutzt.

Die Reststoffe enthalten in der Regel einen kleinen Anteil der hochwertigen Minerale, die nicht komplett während der Veredelung extrahiert werden konnten, sowie (evtl. schädliche) Minerale, die nicht gebraucht werden und bestimmte chemische Produkte, die während der Trennung vom Erz eingesetzt wurden. Im Untertagebau können die Reststoffe zum Auffüllen der durch den Abbau entstandenen Hohlräume eingesetzt werden.

Spezielle chemische Risiken

Abgesehen von den verschiedenen toxischen Risiken, die durch mineralischen Staub auftreten, wie Quarz- und Kohlestaub (Silikose) oder durch den Einsatz von Diesel (wahrscheinlich krebsauslösend), sowie im Erz vorhandenes Arsen (Lungenkrebs), Nickelverbindungen (Lungenkrebs) und einige andere Metalle (Blei, Kadmium, Mangan und Kobalt) sollen zwei spezielle Probleme hervorgehoben werden:

• Flusssäure (HF) wird zur Probenanalyse der Bohrkerne bei der Erschließung von Lagerstätten eingesetzt.
• Bei der Extraktion durch Schmelzen von schwefelhaltigen Erzen entsteht Schwefeldioxid (SO₂), das aufgefangen und zu Schwefelsäure (H₂SO₄) transformiert wird und anschließend bei anderen Extraktionsprozessen eingesetzt wird.