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Forschungsprojekt ADRIANA

Airborne Spectral Detection of Reusable Industry Materials in Tailings Facilities

Der weltweite Bedarf an Energie und Rohstoffen steigt stetig, weshalb die Themen Recycling und die effiziente Nutzung von werthaltigen Reststoffströmen immer wichtiger werden. Im Forschungsprojekt ADRIANA soll innovative Technik zur Fernerkundung in Verbindung mit den Möglichkeiten der 3D-Lagerstättenmodellierung eingesetzt werden, um die Wertstoffpotenziale einer industriellen Absetzanlage von Rückständen aus der Aufbereitung von Kupfererz in Erdenet/Mongolei nutzbar zu machen.

Das Projekt ADRIANA wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. ADRIANA ist ein Verbundprojekt im Rahmen des Programms „CLIENT II – Internationale Partnerschaften für nachhaltige Innovationen“ im Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung – FONA³“.

 

 

Am Projekt sind mit der G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH, Dimap-Spektral GmbH und CBM Gesellschaft für Consulting, Business und Management mbH drei mittelständische Unternehmen beteiligt. Als öffentliche Lehr- und Forschungseinrichtung ist die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg mit der Fachgruppe Geofernerkundung und Kartographie des Instituts für Geowissenschaften und Geografie im Projekt eingebunden.

Die Mitarbeit mongolischer Partner ist für das internationale Verbundprojekt ADRIANA von wesentlicher Bedeutung. Auf mongolischer Seite eingebunden sind das German-Mongolian Institute for Resources and Technology (GMIT), Nailakh district in Ulaanbaatar, die Erdenet Mining Corporation (EMC) und das Erdenet Institute of Technology named after Sh. Otgonbileg (EiT), Erdenet City im Orkhon Aimag. Der Projektkoordinator ist G.E.O.S. mbH.

Zielstellung

Gegenstand des Projektes ist eine systematische und vergleichende Analyse von innovativen Fernerkundungstechnologien einschließlich der neuesten hyperspektralen und hyperthermalen Sensoren und neu entwickelter polarimetrischern Hyperspektralsensorik zur Charakterisierung von Materialien der Begbautailings. Die Hauptziele des Vorhabens sind:

  • Erkundung der sekundären Rohstoffe in Tailings mittels innovativer Kombination aus neuesten Fernerkundungstechnologien und 3D-Lagerstättenmodellen
  • Optimierung der Auswahl von luftgestützten optischen und geophysikalischen Sensoren für die Identifikation von Metallgehalten in den Tailings von Erdenet/Mongolei
  • Entwicklung eines Workflows für die Tailingserkundung basierend auf der optimierten Sensorkombination und konventionellen Erkundungsdaten
  • Optimierung des Erkundungsprogrammes der Wertstoffe von Tailings (Geophysik, Bohrungen etc.) und damit verbundener Reduzierung der Kosten
  • Erweiterung der Datenbasis für die Sanierung und die Reduzierung von lokalen und regionalen Umweltauswirkungen zur Verbesserung des Wasser- und Landmanagements
  • Erarbeitung von konkreten Einschätzungen der Nutzbarkeit der Erdenet-Tailings zur Wertstoffgewinnung
  • Entwicklung einer allgemeinen und auf andere Standorte übertragbaren Methodik zur Verwertung der Forschungsergebnisse

Projektschwerpunkte

Das Projekt gliedert sich in drei Schwerpunkte:

  • Geologische Fernerkundung und Reflexionsspektrometrie

  • Hyperspektrale (Wellenlängenbereich 350-2500 nm) und hyperthermale Methoden (Wellenlängenbereich 7600-12000 nm) stellen etablierte Instrumente zur Exploration natürlicher Lagerstätten dar und können geophysikalische Verfahren unterstützen. Deshalb werden in ADRIANA sowohl der Bereich des sichtbaren Lichts, nahen und kurzwelligen Infrarots als auch das thermale Infrarot für die Spektralanalysen des Tailingsmaterials verwendet. Die spektrale Quantifizierung der chemischen Hauptkomponenten, Wertstoffgehalte und anderen Parametern der Erdenet-Tailings erfolgt dabei unter Anwendung bekannter oder gefundener Korrelationen zwischen Spektraldaten und geochemischen Eigenschaften.

    Im Projekt werden neu entwickelte tragbare Fourier-Transform-Infrarotspektrometer (FTIR) eingesetzt. Eine weitere Neuentwicklung sind polarimetrische Sensoren, die von Oberflächen reflektiertes Licht über polarisierte Filter mit verschiedenen Winkeln erfassen und erhebliches Potenzial bei der Differenzierung von Mineralen bieten. Für eine optimale Erkundung der Erdenet-Tailings wird eine innovative Kombination verschiedener etablierter als auch der genannten neu entwickelten Sensoren eingesetzt.

  • 3D-Ressourcenmodellierung

  • Die 3D-Ressourcenmodellierung von anthropogenen Ablagerungen erfolgt analog wie eine Lagerstättenmodellierung. Mit dem in ADRIANA zu entwickelnden Lösungsansatz sollen die Aufwendungen zur Erkundung des Modellgebietes signifikant gesenkt und damit Tailings einer wirtschaftlichen Verwertung besser zugänglich gemacht werden. Wesentlich für die Erstellung eines Ressourcenmodells ist die Kenntnis der zeitlichen Entwicklung der Ablagerung und der daraus ableitbaren inneren Struktur der Tailings, die im Ergebnis der Einspül- und Sedimentationsprozesse entsteht. Unter weiterer Verwendung aller historischen und aktuellen geologischen, geochemischen und mineralogischen Daten wird ein räumliches Strukturmodell für die Tailingsablagerung erstellt, welches die Grundlage für die räumliche geostatistische Interpolation von Stoffgehalten mit Hilfe eines 3D-Blockmodells bildet.

    Eine wesentliche Herausforderung des Projektes besteht darin, die hochaufgelösten Fernerkundungsdaten der Tailingsoberfläche in das auf einer geringen Aufschlussdichte basierende Lagerstättenmodell zu integrieren.

  • Entwurf und Optimierung einer Aufbereitungstechnologie

  • Im Erzaufbereitungsprozess, der aktuell bei der Erdenet Mining Company zur Anwendung kommt, werden die für eine erfolgreiche Vermarktung erforderlichen hohen Metallgehalte im Endprodukt durch die Anwendung von Flotationsverfahren erreicht. Die vorbereitete Erztrübe durchläuft dabei Flotationsanlagen unterschiedlichen Typs in mehreren nacheinander angeordneten Kreisläufen. Im Rahmen des Projektes ADRIANA ist zu untersuchen, inwieweit aufbereitungsfähige Tailings im bestehenden Flotationsprozess als Ausgangsmaterial integriert werden können. Die Aufbereitbarkeit von Tailings in separaten Aufbereitungsprozessen ist prinzipiell gegeben, allerdings bedürfen diese Prozesse noch erheblicher Optimierungen. Diese stellen einen weiteren Schwerpunkt des Projektes dar.

Projektdaten

Projektträger: Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH, Zimmerstraße 26-27, 10969 Berlin

Förderkennzeichen: 033R213A
Projektlaufzeit: April 2019 bis März 2022