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Fluorit

Bergbau und Aufbereitung

Flussspatbergbau

Flussspat wurde und wird, in der Regel bedingt durch die Art der Lagerstätten sowie der topographischen Verhältnisse, untertage sowie im offenen Tagebau abgebaut. Die meisten der gangförmigen Vorkommen wurden untertage erschlossen.

Die traditionell angewendeten Abbauverfahren, besonders zur Erschließung von Gängen geringerer oder mittlerer Mächtigkeit, waren Abbaustrecken (horizontal) oder vertikal (Stollen, Schächte). Die Abbaue, auf welchen Flussspat gewonnen wurde, waren auf Gängen und Lagern, welche das Fallen der Gänge haben (Strossen-, Firsten- und Querbaue); auf Lagern (Strebe-, Pfeiler-, Stoß- und Würfelbaue) und auf Stöcken (Bruch- und Stockwerksbaue). Zur Sicherung wurden abgebaute Firsten und Streben mit Gestein versetzt (Hand- und Blasversatz) sowie Stützpfeiler in der Strecke stehengelassen (Kammer-Pfeiler-Bau (engl. room and pillar mining), besonders in Illinois, USA). Baue wurden i.d.R. mit Leitern (Fahrten) oder über schief liegende Holzbahnen (Rutschen, Schurren) befahren. Nicht in wenigen Gruben wurde bis Anfang des 20. Jh. der Flussspat per Hand abgebaut (gehauen) und in Karren (Hunden), Schlepptrögen sowie über Göpel oder Haspel gefördert.

Mit Beginn des technischen Zeitalters und der Verfügbarkeit von Pressluft, Elektro- und Dieselmotoren/Generatoren sowie geeigneten Sprengmitteln wurden Abbau, Förderung und Materialtransport revolutioniert. Des Bergmanns wichtigstes Werkzeug wurde der Abbauhammer, mächtige Flussspatgänge wurden untertage mittels Bohr- und Schießarbeit und Einsatz moderner Abbau- und Abräumfördergeräte abgeteuft, das Material in durch Lokomotiven gezogenen Kippkübeln (skip cars) tw. gleislos (trackless) bzw. über Gurtförderbänder verfahren und in modernen Fördertürmen ans Tageslicht verbracht.

Mächtige Flussspatmassen mit einem hohem (taubem) Gesteinsanteil (Südafrika, Thailand, Mexiko, Kenia, Mongolei) und mächtige Flussspatgänge (Moulinal, Montroc in Frankreich) wurden übertage, tw. terassenförmig abgebaut.


Aufbereitung und Anreicherung

Seit Beginn des 20. Jh. wird industriell verwendbarer Fluorit aus Flussspat-Erz mittels Flotation (Schwimmaufbereitung) erzeugt. Diese Technologie entwickelte sich wesentlich aus der wirtschaftlichen Erfordernis, Fluorit aus armen (innig verwachsenen) Erz-Gesteinsmassen zu gewinnen (Schneiderhöhn, H.; 1955).

Aufbereitung
Aufbereitung
Schematische Darstellung der Fluorit-Aufbereitung
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Aufbereitung

Schematische Darstellung der Fluorit-Aufbereitung

Collector

Der Prozess der Aufbereitung und Anreicherung läuft im Wesentlichen über Brechen und Mahlen des Flussspatgroberzes, Flotation, Trennung und Beseitung der tauben Gesteinsmasse, Filtration, Trocknung und anschließende Lagerung ab (s.a. > Schematische Darstellung).

Das geförderte Groberz in Stücken zwischen 0 und ca. 600 mm wird in Brechern auf eine Partikelgröße zwischen 0-15 mm gebrochen und anschließend in Kugelmühlen, d.h. großen Zylindern, in welchen Stahlkugeln rotieren, auf eine Korngröße von ca. 0-200 µm gemahlen. Bei modernen Verfahren werden Suspensionen von feinen Ferrosilizium-Partikeln mit einer Dichte von 2,5-2,6 benutzt. Durch die Dichtedifferenz (2,8-3,1) werden die Partikel des oben im Zylinder eingebrachten und vermahlenen Erzes auf den Boden befördert (pre-concentration through heavy medium separation).

Das Verfahren erfolgt nassmechanisch und erzeugt einen Fest-Flüssigbrei (pulp).

Im anschließenden physikalisch-chemischen (selektiven) Prozess der Flotation wird der durch die Vermahlung aufgeschlossene Flussspat in sogenannten Flotationszellen durch zugesetzte Öle und Fette hydrophob (wasserabstoßend) gemacht und die zu elimierende Gesteinsmasse durch netzende Chemikalien (hydrophil) behandelt. Durch in den Brei injizierte Luft bilden sich Luftblasen, an welche sich der hydrophobe Fluorit hängt und in Form von Schaum absondert. Dieses erhaltene Konzentrat kann 90-95 % Reinheit haben.

Der Flussspat-Flotationsprozess läuft normalerweise bei einer Temperatur von ca. 60 °C ab, bedingt durch die Flotationstechnologie sind jedoch höhere Temperaturen bis 100 °C erforderlich.

Andere Mineralien (Galenit, Sphalerit) werden vorgetrennt; d.h. durch zugesetzte Chemikalien (Sammler) (Galenit durch Derivate der Ditrisil-Thiophosphorsäure, Zinksulfat zur Unterdrückung von Sphalerit bei der Aufbereitung von Galenit und Kupfersulfat zur Flotation des Sphalerits) "konditioniert" und in separaten Schritten abgesondert und weiterbehandelt (differential flotation). Silikat- und Calcitreste werden mit Depressoren (Na-Silikate); bzw. letzte Calcitreste mit Sulfonaten, Tannin und/oder mittels Na-Karbonat versetzte Stärke mit pH 8-9 entfernt. Die Flotation von Galenit und Sphalerit läuft i.d.R. kalt ab.

Das Konzentrat wird im Vakuum filtriert und anschließend in Rotationsöfen getrocknet.

Je nach Verwendung wird der Fluorit als Pulver (Mehl) für die chemische (Säurespat) und keramische (Keramikspat) Industrie und in Form von Pellets (Kügelchen) (Hüttenspat, metallurgischer Spat) für die Hüttenindustrie geliefert. Pellets werden in Pelletisierungsanlagen erzeugt und können verschiedene Größen und Formen haben (Kugeln, Briketts).

Nach der Flotation wird der Gesteinsbrei in Zentrifugen geschleudert; Partikel bis 30 µm Korngröße als Abraum auf Halde verbracht; Partikel unter 30 µm Korngröße in Absetzbecken ausgeflockt (Flokulation), die Flocken über Filterpressen getrocknet und ebenfalls auf Halde verbracht oder zur Aufschüttung abgeteufter Abbaue verwendet. Die Abwässer (in verantwortlichen Betrieben) werden recycelt.


Literatur

  • Chermette, A.; 1976; La fluorite
  • Einecke, G., 1956; Die Flußspatlagerstätten der Welt, ihr Vorkommen und ihre Verwertung
  • Fulton, R.B.; Montgomery, G.,1983; Fluorspar and Cryolite; Industr. Min. & Rocks; 5th ed.
  • Hollemann, A.F.; Wiberg, E.; 1970; Lehrbuch der anorganischen Chemie
  • Marin, A.; Dels, B.; 1966; Minas de fluorina de Osor; Minería y Metalurgia
  • SOGEREM, 1989; L`exploitation de Montroc; mine et usine d`enrichissement du minerai de fluorite

Industrieller Abbau von Flussspat

Industrieller Abbau
Industrieller Abbau
Förderschacht der Grube Erna, Wölsendorf, Deutschland
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Industrieller Abbau

Förderschacht der Grube Erna, Wölsendorf, Deutschland

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Boltsburn Mine
Boltsburn Mine
Die Boltsburn Mine in den 1920er Jahren; Großbritanien
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Boltsburn Mine

Die Boltsburn Mine in den 1920er Jahren; Großbritanien

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Groverake Mine
Groverake Mine
Ehemalige Groverake Mine; aufgelassen 1999; Weardale, Durham, England
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Groverake Mine

Ehemalige Groverake Mine; aufgelassen 1999; Weardale, Durham, England

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Industrieller Abbau
Industrieller Abbau
Peyrebrune, Tarn, Frankreich Eines der weltbesten und wohl besten französischen Vorkommen von Fluoritkristallen in Museumsqualität
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Industrieller Abbau

Peyrebrune, Tarn, Frankreich Eines der weltbesten und wohl besten französischen Vorkommen von Fluoritkristallen in Museumsqualität

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Industrieller Abbau
Industrieller Abbau
Montroc, nahe Alban, Tarn, Frankreich Eine der letzten französischen Flussspatlagerstätten, aufgelassen 2006.
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Industrieller Abbau

Montroc, nahe Alban, Tarn, Frankreich Eine der letzten französischen Flussspatlagerstätten, aufgelassen 2006.

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Flussspat-Aufbereitungsanlage und Erzhalden
Flussspat-Aufbereitungsanlage und Erzhalden
Fluorspar Miningh Corp.
Jackson County, New Mexico
USGS-Burchard, E.F., 1926
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Flussspat-Aufbereitungsanlage und Erzhalden

Fluorspar Miningh Corp.
Jackson County, New Mexico
USGS-Burchard, E.F., 1926

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Minerva Mine
Minerva Mine
Illinois, USA
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Minerva Mine

Illinois, USA

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Industrieller Abbau
Industrieller Abbau
Förderschacht der Denton Mine, Harris Creek District Süd-Illinois, USA
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Industrieller Abbau

Förderschacht der Denton Mine, Harris Creek District Süd-Illinois, USA

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Industrieller Abbau
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Annabel Lee Mine, Ozark-Mahoning Mining Company, Harris Creek District Süd-Illinois, USA; 1987 Große dunkle Objekte im Vordergrund sind Fluoritstufen
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Industrieller Abbau

Annabel Lee Mine, Ozark-Mahoning Mining Company, Harris Creek District Süd-Illinois, USA; 1987 Große dunkle Objekte im Vordergrund sind Fluoritstufen

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Industrieller Abbau
Industrieller Abbau
Einfahrt zur Ozark-Mahoning #1 Mine Cave-in-Rock District, Illinois, USA
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Industrieller Abbau

Einfahrt zur Ozark-Mahoning #1 Mine Cave-in-Rock District, Illinois, USA

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Industrieller Abbau
Industrieller Abbau
Setzen von Sprenglöchern mit Drillbohrern Bethel Level, Annabel Lee Mine, Ozark- Mahoning Co., Harris Creek, Illinois, USA
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Industrieller Abbau

Setzen von Sprenglöchern mit Drillbohrern Bethel Level, Annabel Lee Mine, Ozark- Mahoning Co., Harris Creek, Illinois, USA

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Elmwood
Elmwood
Tennessee, USA; 1989
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Elmwood

Tennessee, USA; 1989

Alan Goldstein
Flussspat Grube Oukhit
Flussspat Grube Oukhit
Übertage-Abbau von Flussspat bei
Oukhit, Marokko
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Flussspat Grube Oukhit

Übertage-Abbau von Flussspat bei
Oukhit, Marokko

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Industrieller Abbau
Industrieller Abbau
Sammelhalden für hand-ausgeklaubtes Fluoriterz Oukhit, nördliche Sahara, Marokko
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Industrieller Abbau

Sammelhalden für hand-ausgeklaubtes Fluoriterz Oukhit, nördliche Sahara, Marokko

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Industrieller Abbau
Industrieller Abbau
Flussspatlagerstätte Airag, Mongolei
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Industrieller Abbau

Flussspatlagerstätte Airag, Mongolei

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Aufbereitung und Weiterverarbeitung

Flussspat-Brecheranlage
Flussspat-Brecheranlage
Faiview Fluorspar Corp.
Faivie, Pope Co., Illinois
USGS-Anfang 20. Jh.
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Flussspat-Brecheranlage

Faiview Fluorspar Corp.
Faivie, Pope Co., Illinois
USGS-Anfang 20. Jh.

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Flussspat-Waschanlage
Flussspat-Waschanlage
Anlage zum Erzwaschen
Tabb Fluorspar Mine, Marion, Crittenden Co., Kentucky
Smith, W.S.T., 1902 - USGS
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Flussspat-Waschanlage

Anlage zum Erzwaschen
Tabb Fluorspar Mine, Marion, Crittenden Co., Kentucky
Smith, W.S.T., 1902 - USGS

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Flussspat-Aufbereitungsanlage
Flussspat-Aufbereitungsanlage
Kentucky Fluorspar Co.
Marion, Crittenden Co., Kentucky
Anfang 20. Jh.
Burchard, E.F., USGS
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Flussspat-Aufbereitungsanlage

Kentucky Fluorspar Co.
Marion, Crittenden Co., Kentucky
Anfang 20. Jh.
Burchard, E.F., USGS

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Flussspat-Aufbereitungsanlage Sardinien Bild 1
Flussspat-Aufbereitungsanlage Sardinien Bild 1
Fördertrommeln zum Transport des Konzentrates Aufbereitungsanlage in Santa Lucia, Sardinien
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Flussspat-Aufbereitungsanlage Sardinien Bild 1

Fördertrommeln zum Transport des Konzentrates Aufbereitungsanlage in Santa Lucia, Sardinien

Christian Brünig
Flussspat-Aufbereitung 2
Flussspat-Aufbereitung 2
Flotationssystem der Flussspat-Aufbereitungsanlage Santa Lucia, Sardinien
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Flussspat-Aufbereitung 2

Flotationssystem der Flussspat-Aufbereitungsanlage Santa Lucia, Sardinien

Christian Brünig
Flussspat-Aufbereitungsanlage Rosiclare
Flussspat-Aufbereitungsanlage Rosiclare
Aufbereitungsanlage des Reviers Rosiclare, Hardin County, Illinois, USA
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Flussspat-Aufbereitungsanlage Rosiclare

Aufbereitungsanlage des Reviers Rosiclare, Hardin County, Illinois, USA

Alan Goldstein

Specimen Mining - Abbau von Sammlerstufen

Specimen Mining
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Heights Quarry, Weardale, UK
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Heights Quarry, Weardale, UK

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Specimen Mining
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Der Rogerley Quarry im Weardale Durham, England im Jahr 2002 weltberühmt für Englands beste Fluoritkristalle
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Specimen Mining

Der Rogerley Quarry im Weardale Durham, England im Jahr 2002 weltberühmt für Englands beste Fluoritkristalle

Jesse Fisher
Specimen Mining
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Eingang zur Rogerley Mine im Jahr 2004 und die Specimen Mining Crew
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Specimen Mining

Eingang zur Rogerley Mine im Jahr 2004 und die Specimen Mining Crew

Jesse Fisher
Specimen Mining
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Filon Jaune (Gelber Gang) der Mine Valzergues, Aveyron, Frankreich Teufe ca. 15-20 m
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Specimen Mining

Filon Jaune (Gelber Gang) der Mine Valzergues, Aveyron, Frankreich Teufe ca. 15-20 m

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Specimen Mining
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William Wise Mine, Westmoreland Cheshire County, New Hampshire, USA Hervorragende meeresgrüne Fluorite in Oktaedern bis 12 cm Kantenlänge sowie Quarzkristalle
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William Wise Mine, Westmoreland Cheshire County, New Hampshire, USA Hervorragende meeresgrüne Fluorite in Oktaedern bis 12 cm Kantenlänge sowie Quarzkristalle

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William Wise Mine, Westmoreland Cheshire County, New Hampshire, USA Hervorragende meeresgrüne Fluorite in Oktaedern bis 12 cm Kantenlänge sowie Quarzkristalle
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William Wise Mine, Westmoreland Cheshire County, New Hampshire, USA Hervorragende meeresgrüne Fluorite in Oktaedern bis 12 cm Kantenlänge sowie Quarzkristalle

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