Projektfallstudie: Errichtung einer Flotations- und Auslaugungsanlage für Kupfer und Kobalt mit einer Kapazität von 3.000 Tonnen pro Tag in der Demokratischen Republik Kongo
Die Demokratische Republik Kongo (DRK) ist das unbestrittene Herzstück der globalen Lieferkette für Elektrofahrzeuge (EV) und liegt auf dem legendären Katanga-Kupfergürtel. Mit einer Produktion von über 70 % des weltweiten Kobalts und einem enormen Anteil am Kupfer ist die Region ein Magnet für internationales Bergbaukapital. Der Bau einer Verarbeitungsanlage in der DRK stellt jedoch eine der größten technischen, logistischen und metallurgischen Herausforderungen weltweit dar.
Mitte 2023 wandte sich ein multinationales Joint Venture mit einem kritischen Engpass an OreSolution. Das Unternehmen hatte ein riesiges „Übergangszonen“-Erzkörper erworben – eine hochkomplexe Mischung aus sulfidischen und oxidischen Kupfer-Kobalt-Erzen. Die ersten Aufbereitungsversuche führten zu enormen Kobaltverlusten (weniger als 55 % Ausbeute), da herkömmliche Flotationschemikalien die oxidierten Kobaltmineralien (Heterogenit) nicht ausfielen konnten.
Sie benötigten einen robusten, schlüsselfertigen EPC-Partner (Engineering, Procurement, and Construction), um eine Hybrid-Flotations- und Laugungsanlage mit einer Kapazität von 3.000 Tonnen pro Tag (TPD) zu entwerfen und zu bauen. Diese umfassende Fallstudie untersucht, wie OreSolution eine integrierte hydrometallurgische Anlage von Weltklasse tief im afrikanischen Kupfergürtel realisierte und dabei Stromengpässe, komplexe Mineralogie und extreme Einschränkungen in der Lieferkette überwand.
zum Projekt-ROI Durch den Verzicht auf ein reines Flotationskonzept und die Entwicklung eines Kreislaufs aus Sulfidflotation gefolgt von einer Oxid-Rührlaugung (mit CCD-Waschung) gelang es OreSolution, die globale Kobalt-Ausbeute von prognostizierten 54 % auf nachhaltige 86,5 % und die Kupfer-Ausbeute auf 92,1 %zu steigern. Bei einer Kapazität von 3.000 Tonnen pro Tag erschloss dieser massive technologische Sprung jeden Monat Millionen von Dollar an zuvor „verlorenen“ Batteriemetallen und ermöglichte eine vollständige Amortisation der Investitionskosten in weniger als 14 Monaten.
Phase 1: Der metallurgische Albtraum (Labortests)
Erze aus der Übergangszone bereiten Metallurgen die größten Kopfschmerzen. Im metallurgischen Labor von OreSolution zeigte unsere Analyse der 10-Tonnen-Massenprobe, warum das vorherige Design so spektakulär gescheitert war.
| Erzcharakteristik | Laborparameter | Technische Auswirkungen & Herausforderungen |
|---|---|---|
| Gemischte Mineralogie | Kupfer: Chalkopyrit (Sulfid) + Malachit (Oxid). Kobalt: Carrollit (Sulfid) + Heterogenit (Oxid). |
Das Kernparadoxon: Sulfide lassen sich hervorragend flotieren, Oxide hingegen nicht. Bei einem einzigen Flotationskreis würde automatisch die Hälfte der wertvollen Metalle in den Abgängen verloren gehen. |
| Säureverbrauchende Gangart (ACG) | Dolomit und Calcit vorhanden (12 %) | Würden wir das gesamte Erz lediglich säureauslaugen, würde der Dolomit exorbitante Mengen an Schwefelsäure verbrauchen und die Rentabilität der Betriebskosten zunichte machen. |
| Schlammbildung | Hoher Tonanteil in der oberen Verwitterungszone. | Erforderliche fortschrittliche Hydrozyklon-Entschlammung, um einen hohen Reagenzienverbrauch bei der Flotation und eine schlechte Absetzung in den Eindickern zu verhindern. |
Phase 2: Fließbildentwicklung – Die Hybridlösung
Um das Paradoxon „Sulfid vs. Oxid“ zu lösen, entwickelte OreSolution ein ausgeklügeltes zweistufiges Rückgewinnungsfließschema: „Zuerst die Sulfide flotieren, dann die Oxid-Rückstände auslaugen.“
1. Zerkleinerung: Der SAG- und Kugelmühlenkreislauf
Die Aufbereitung von 3.000 t/Tag erfordert eine immense Mahlleistung. Anstelle einer herkömmlichen mehrstufigen Brechanlage (die mit klebrigen, tonreichen afrikanischen Erzen zu kämpfen hat) installierten wir eine SAG-Mühle (Semi-Autogenous Grinding), gefolgt von einer massiven Kugelmühle. Dies rationalisierte den Zerkleinerungsprozess und reduzierte das Erz direkt von -200 mm auf eine flotationsfähige P80-Größe von 75 Mikrometern.
2. Der Sulfid-Flotationskreislauf
Die gemahlene Aufschlämmung wurde zu einer Reihe von großvolumigen luftbeaufschlagten Flotationsmaschinen (Serie KYF/XCF) gepumpt. Unter Verwendung von Natriumamylxanthat (SAX) als Sammler haben wir den Chalkopyrit (Cu) und den Carrollit (Co) intensiv flotiert. Da wir hier nur auf die Sulfide abzielten, haben wir kein Geld damit verschwendet, die Oxide zur Flotation zu zwingen. Das Ergebnis war ein hochgradiges Cu-Co-Sulfidkonzentrat, das direkt der Filtration zugeführt wurde.
3. Der Rührlaugungskreislauf für Oxide
Die „Abgänge“ aus dem Flotationskreislauf enthielten das gesamte nicht flotierte Kupferoxid (Malachit) und Kobaltoxid (Heterogenit). Diese Aufschlämmung wurde in eine Reihe massiver, säurebeständiger Rührlaugungsbehälter gepumpt.
Hier wurden eine kontrollierte Dosis Schwefelsäure (H₂SO₄) und ein Reduktionsmittel (Natriummetabisulfit – SMBS, unerlässlich für die Auflösung von dreiwertigem Kobalt) zugegeben. Die Säure löste die Oxidmineralien in weniger als 6 Stunden in eine reichhaltige, konzentrierte Laugungslösung (PLS) auf.
4. Gegenstrom-Dekantierung (CCD)
Um die wertvolle Flüssigkeit (PLS) vom erlosen Gesteinsschlamm zu trennen, entwarfen wir einen 5-stufigen CCD-Kreislauf (Gegenstrom-Dekantierung) unter Verwendung von 30 Meter hohen Hochleistungsverdickern. Die Feststoffe wurden nacheinander mit klarem Wasser gewaschen, das in entgegengesetzter Richtung floss, wodurch 99 % des gelösten Kupfers und Kobalts in die klare Überlauflösung zurückgewonnen wurden, bereit für die nachgelagerte Lösungsmittelextraktion und Elektrogewinnung (SX/EW).
Phase 3: Logistik und Fertigung für Zentralafrika
Die Auslegung eines hervorragenden Prozessablaufs macht nur 30 % eines EPC-Projekts aus. Die restlichen 70 % bestehen darin, dieses in eine landumschlossene, infrastrukturschwache Region in Zentralafrika zu liefern.
- Modulare Fertigung: Um den Mangel an schweren Kränen und qualifizierten Schweißern in der DR Kongo auszugleichen, hat OreSolution die Stahlkonstruktionen, Eindickungsbrücken und Pumpen-Skids in unserem Hauptwerk vorgefertigt und modularisiert.
- Die Logistikbrücke: Über 350 Seecontainer und übergroße Stückgüter (wie die Gehäuse der SAG-Mühle) wurden zum Hafen von Daressalam oder Durban verschifft und anschließend in einem strapaziösen, 2.500 km langen grenzüberschreitenden Lkw-Transport befördert. Wir stationierten spezielle Logistikteams an den Grenzübergängen, um die Zollabfertigung ohne projektzerstörende Verzögerungen sicherzustellen.
Phase 4: Bau und Inbetriebnahme
OreSolution entsandte ein Team von 65 ausländischen Ingenieuren, Metallurgen und Bauleitern zum Standort in Katanga, das eine lokale Belegschaft von über 500 kongolesischen Technikern leitete.
| Projektphase | Dauer | Erreichter Meilenstein |
|---|---|---|
| Bauarbeiten & Tankmontage | Monate 1–5 | Über 15.000 Kubikmeter Beton wurden während der Trockenzeit gegossen. Riesige Auslaugungsbehälter wurden vor Ort geschweißt und mit Säure ausgekleidet. |
| Mechanische und elektrische Installation | Monate 6–11 | SAG- und Kugelmühlen ausgerichtet. Flotationszellen und Filterpressen installiert. 15 km spezialisierte säurebeständige Rohrleitungen (HDPE/gummibeschichtet) verlegt. |
| Kalt- und Heißinbetriebnahme | Monate 12–14 | Wassertests des CCD-Kreislaufs. Kalibrierung der Reagenzien. Erste Einleitung von Erz in die SAG-Mühle. |
| Hochlauf auf Nennleistung | Monat 15 | Anlage stabilisiert bei 3.100 t/Tag, alle garantierten Ausbeute- und Gehaltsziele erreicht. Offizielle Übergabe an den Kunden. |
FAQ: Erkenntnisse für zukünftige Investoren im afrikanischen Kupfer-Kobalt-Sektor
A: Die Oxidflotation (unter Verwendung von Sulfidierung und Xanthaten) funktioniert bei Kupferoxid (Malachit) recht gut, ist jedoch bekanntermaßen völlig ungeeignet für Kobaltoxid (Heterogenit). Wenn der Wert Ihres Erzkörpers stark von Kobalt abhängt, gehen bei der Oxidflotation über 50 % davon verloren. Die Säurelaugung ist die einzige wissenschaftlich erprobte Methode, um die Kobaltgewinnung aus Übergangs- bzw. Oxid-Erzen zu maximieren.
A: Stromrationierung ist ein massives Problem im Kupfergürtel. Während der Kunde an das nationale SNEL-Netz angeschlossen war, entwarf OreSolution das SPS-/SCADA-System der Anlage mit aggressivem „Smart Load Shedding“. Bei einem Stromabfall werden nicht kritische Systeme sofort abgeschaltet, wobei den Rührwerken in den Laugungsbehältern und Eindickern Vorrang eingeräumt wird. Wenn ein Rührwerk stoppt und sich die Aufschlämmung absetzt, kann das Ausbaggern eines 500 Kubikmeter großen Tanks mit festem Schlamm die Produktion für Wochen zum Erliegen bringen.
A: Der Unterlauf aus dem letzten CCD-Eindicker ist stark sauer. Bevor er die Anlage verlässt, wird er in einen Neutralisierungskreislauf gepumpt, wo kostengünstiger Kalkstein (aus lokaler Gewinnung) hinzugefügt wird. Dies erhöht den pH-Wert auf ein sicheres, neutrales Niveau (pH 7–8), bevor die Abraumhalden in die endgültige, ausgekleidete Abraumlagerstätte (TSF) gepumpt werden, wodurch die strikte Einhaltung der ESG-Vorgaben gewährleistet wird.
Fazit: Turnkey-Kompetenz im Kupfergürtel
Die erfolgreiche Inbetriebnahme dieser 3.000-TPD-Kupfer-Kobalt-Anlage in der DR Kongo beweist, dass komplexe Metallurgie und raue geografische Bedingungen keine Hindernisse für die Rentabilität darstellen – vorausgesetzt, man hat den richtigen EPC-Partner. Durch die Entwicklung eines hybriden Flotations- und Auslaugungsflussdiagramms, das genau auf die bimodale Beschaffenheit des Erzes zugeschnitten ist, haben wir eine „schwierige“ Lagerstätte in der Übergangszone in eine erstklassige Batterie-Metall-Anlage verwandelt.
Bei OreSolution nehmen wir das Risiko aus der afrikanischen Bergbauentwicklung. Vom anfänglichen Brechkreis bis hin zu den komplexen säurebeständigen CCD-Eindickern sorgen unsere integrierten Teams für Planung, Fertigung und Logistik dafür, dass Ihr millionenschweres Projekt termingerecht, im Rahmen des Budgets und über den Erwartungen liegend fertiggestellt wird.
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