Tellur in natürlichen und synthetischen Pyrit: Erzbildung und wirtschaftliche Bedeutung

• Antragsteller: Dr. Manuel Keith
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428999008

Tellur (Te) wurde von der Europäische Union als strategisches Element für den schnell wachsenden Sektor der erneuerbaren Energien definiert. Die Gewinnung von Te ist stark abhängig von anderen Metallen, insbesondere von Cu wo es als Nebenprodukt gewonnen wird, wodurch es kaum möglich ist die Te-Produktion unter aktuellen Verfahren zu erhöhen. Aufgrund der steigenden Nachfrage ist somit in naher Zukunft mit einer Te-Knappheit zu rechnen. Tellur kann in hydrothermalem Pyrit mit bis zu 8.000 ppm angereichert sein und tritt typischerweise zusammen mit anderen Spurenelementen, wie As und Au (bis zu 4,8 Gew. % und 11.000 ppm) auf. Pyrit bildet sich bei verschiedensten Fluidbedingungen, wie niedrigen und hohen Temperaturen, sowie unterschiedlichen fO2 und pH-Zuständen. Die Spurenelementchemie von Pyrit kann somit genutzt werden um wichtige erzbildende Prozesse von Te zu definieren, die bis heute kaum bekannt sind. Aufgrund der weiten Verbreitung von Pyrit und seiner Fähigkeit Spurenmetalle anzureichern könnte die steigende Te-Nachfrage somit durch die Aufbereitung von Mineralen wie Pyrit gesichert werden. Über das Verhalten von Te während der Erzaufbereitung weiß man bisher nur wenig, wird Te allerdings nicht gewonnen, sondern liegt auf Halden vor ist es von ökotoxikologischer Relevanz. Diese Wissenslücken sollen im Rahmen des Projekts geschlossen werden. Hierfür werden epithermale und Carlin-Typ Lagerstätten untersucht; zwei Systeme die sich in ihrer Mineralisation unterscheiden und Te in wirtschaftlich relevanten Konzentrationen führen. Modernste Methoden werden verwendet um Te in Pyrit strukturell und chemisch bis hin zur Mikro- und Nanoebene zu charakterisieren. Dies ermöglicht es eine fundierte Methode zu entwickeln um zu unterscheiden ob Te im Kristallgitter oder als Einschluss in Pyrit vorkommt. Phasenquantifizierung kombiniert mit Mineral- und Gesamterzchemie ermöglichen es quantitativ zu zeigen, dass Pyrit einer der Hauptträger von Te in diesen Lagerstätten ist. Mittels Spurenelementkartierung lassen sich intrakristalline Variationen von Te (d.h. Zonierungen) in Pyrit quantitativ abbilden, womit die Bildungsprozesse der Te-Mineralisation abgeleitet werden können. Diese Ergebnisse können genutzt werden um ein neues mikroanalytisches Explorationsmittel für Te zu entwickeln. Hydrothermale Experimente unter kontrollierten Laborbedingungen erlauben es den Einfluss von Fluidparametern (z. B. Temperatur, pH, fO2) auf die Verteilung und den Einbau von Te in Pyrit zu bestimmen. Die Zusammensetzung von Pyrit, synthetisiert aus einem Fluid mit bekanntem Te-Gehalt, ermöglicht es die ersten Nernst-Verteilungskoeffizienten (KD) für Te im Pyrit-Fluid-System zu berechnen. Die Kombination von natürlichen und synthetischen Systemen machen es somit zum ersten Mal möglich eine quantitative Aussage über die Ausfällungsprozesse und den Einbau von Te in Pyrit zu treffen; ein allgegenwärtiges Mineral, dass ein Element von steigendem wirtschaftlichen Interesse führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Griechenland, Großbritannien, USA
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Dirk Berger; Professorin Dr. Sarah Anne Gleeson; Dr. Christof Kusebauch; Dr. Ferry Schiperski
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Sarah Hayes; Professor Dr. Stephanos P. Kilias; Dr. Daniel J. Smith