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Chapter · February 2010
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Edelmetalle
Edelmetalle
Dr. Ing. Christian Hagelüken
Umicore Precious Metals Refining
Rodenbacher Chaussee 4
63457 Hanau
1 Bedeutung der Edelmetalle
Als Edelmetalle bezeichnet man die Elemente Gold (Au) und Silber (Ag) sowie die Platingrup-
penmetalle (PGM) mit den Elementen Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Ru-
thenium (Ru) und Osmium (Os). Die Edelmetalle nehmen wegen ihres hohen Wertes, ihrer beson-
deren chemischen und physikalischen Eigenschaften, aber auch wegen ihrer Schönheit und
kulturellen Bedeutung eine Sonderrolle unter den Metallen ein. Alle Edelmetalle besitzen eine ge-
ringe Elektronenaffinität, ein starkes positives Normalpotential gegenüber der Wasserstoffelektrode,
eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine große Dichte. Die Platinmetalle weisen generell hohe
Schmelzpunkte auf, weswegen einige dieser Metalle auch als Hochtemperatur-Werkstoffe Verwen-
dung finden. Auch verfügen vor allem die Platinmetalle über ausgeprägte katalytische Eigenschaf-
ten. Die Platinmetalle stehen in der 8. Gruppe des Periodensystems, Silber und Gold in den Nach-
bargruppen. Alle zählen zu den Übergangsmetallen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass
Elektronen der d-Orbitale an chemischen Bindungen beteiligt sind.
1.1 Historisches
Gold und Silber haben bereits in prähistorischer Zeit Beachtung gefunden. In gediegener Form ge-
fundenes Gold wurde auf Grund seiner guten Duktilität manuell verarbeitet. Seit jener Zeit gilt
Gold mit seinem Glanz, seiner Farbe, Beständigkeit und Seltenheit als das Symbol für Reichtum
und Glück. Zwischen 6000 und 3800 v. Chr. entstanden in Ägypten, Mesopotamien und auf dem
Balkan erste Zentren der Goldgewinnung und -verarbeitung, in enger Nähe zur Entwicklung der
Kupfer- und Silbermetallurgie. Aufgrund der Faszination, die die Edelmetalle auf den Menschen
ausübten, erlangten sie kultischen Bedeutung; hinzu kam die Verwendung als Handelsobjekt und
Währungsmetall. Die dekorative Verwendung von Platin ist aus dem 7. Jh. v. Chr. (Ägypten) und
aus dem vorkolumbianischen Inkareich bekannt. 1828 wurde Platin erstmals als Münzmetall in
Russland eingesetzt. Noch heute haben die Edelmetalle ihre Bedeutung als Wertanlage und Sicher-
heitsreserve – trotz ihrer Demonitarisierung – behalten. In der Regel kann deshalb bei globalen wirt-
schaftlichen oder politischen Krisen noch immer ein Ansteigen des Goldpreises verzeichnet werden,
44. Metallurgisches Seminar
1
Hagelüken
in dessen Gefolge oft die Kurse für Silber, Platin und Palladium ebenfalls anziehen. So hat nach der
Finanz- und Wirtschaftskrise 2008 der Goldpreis im Dez. 2009 mit 1218 US-$/troz (25,90 €/g) ein
Allzeithoch erklommen. Mit der industriellen Entwicklung stieg auch der technische Bedarf an
Edelmetallen stark an, wobei besonders die Platinmetalle an Bedeutung gewonnen haben. [1]
Mit einer heutigen globalen Bergwerksproduktion von insgesamt rund 23.000 t/a ließe sich die jähr-
liche Feinmetallerzeugung an Edelmetall leicht in einer kleinen Lagerhalle unterbringen. Die jährli-
che Primärproduktion an Platinmetallen (rd. 450 t bzw. 30 m³) würde sogar in einem 15 m² Wohn-
raum Platz finden (Bild 1).
Bild 1:
Weltweite Minenproduktion der Edelmetalle (Werte für 2009, gerundet)
1.2 Edelmetalle im täglichen Leben
Aufgrund der besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften der Edelmetalle findet man
Edelmetalle fast überall im täglichen Leben, da ihr Preis hoch ist, jedoch meist nur in geringen,
kaum sichtbaren Mengen.
Sichtbar sind Edelmetalle bei Barren, Münzen, Medaillen und natürlich beim Schmuck. Bei Barren
steht der Werterhaltungsaspekt im Vordergrund, bei den anderen Beispielen kommt die Schönheit
hinzu. Dort, wo Edelmetalle nur selten sichtbar sind, werden sie wegen ihrer Eigenschaften einge-
2
Heft XYZ der Schriftenreihe der GDMB
Edelmetalle
setzt. Alle Edelmetalle wirken katalytisch. So gelingt die Umwandlung der Schadstoffe aus einem
Verbrennungsmotor bei den dort herrschenden Temperaturen nur in Gegenwart von Platingruppen-
metallen. In sehr vielen chemischen Prozessen werden heute Edelmetalle als Katalysatoren einge-
setzt. In der Dentaltechnik werden Edelmetalle wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer Farbe
verwendet, in der Elektronik und Elektrotechnik wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit.
So benötigt z.B. ein Mobiltelefon für fast alle Bauteile Edelmetalle: Die bis zu 250 darin enthalte-
nen Vielschichtkondensatoren haben Elektroden aus Silber und/oder Palladium, sie werden genauso
wie die Chips mit silberhaltigen Loten verlötet. Die Goldkontakte sorgen für zuverlässige Verbin-
dungen, und Platin/Rhodium benötigt man zur Herstellung des besonders reinen Glases für die LCD
Anzeigen. In einem Mobiltelefon sind durchschnittlich 250 mg Ag, 24 mg Au und 9 mg Pd enthal-
ten. Das ist pro Stück zwar sehr wenig, bei der großen Anzahl der weltweit verkauften Mobiltelefo-
ne (1,3 Mrd. Stück in 2008) addiert sich dies aber zu erheblichen Mengen (325 t Ag, 31 t Au, 12 t
Pd). Addiert man die Edelmetalle hinzu, die jährlich für die Produktion von Computern verwendet
werden, dann machen allein diese beiden Anwendungen 3% der Weltminenproduktion bei Silber,
4% bei Gold und 16 % bei Palladium aus. Die Edelmetall Konzentration in einem Mobiltelefon
(ohne Akku) liegt mit 350 g/t Gold rund 70-mal so hoch, wie der durchschnittliche Goldgehalt der
heute weltweit geförderten Erze. Ein modernes Automobil hat neben den vielen elektronischen Bau-
teilen mit ihren Edelmetallen bis zu 400 Schaltkontakte, die ohne Silber nicht so zuverlässig wären,
im Abgaskatalysator sind Platin, Palladium und Rhodium enthalten, und Benzin bzw. Diesel für das
Fahrzeug werden in Ölraffinerien mit Hilf von Platin- und Palladiumhaltigen Prozess-Katalysatoren
hergestellt.
Fensterscheiben sind aus optischen und wärmedämmenden Gründen mit hauchdünnen Silberschich-
ten beschichtetet, und auch die klassische Fotografie würde ohne Silber nicht funktionieren. Zum
Messen von Temperaturen, Durchflussmengen oder des Sauerstoffgehaltes im Abgas werden Pla-
tinmetalle benötigt.
Auch für über die bestehenden Anwendungen hinausgehende Zukunftstechnologien sind Edelmetal-
le unverzichtbar. So werden für die Massenanwendung der Brennstoffzellen im mobilen und portab-
len Bereich große Mengen an Platin sowie gegebenenfalls auch Ruthen, Palladium und Gold benö-
tigt, bei neue Superlegierungen für Turbinenschaufeln werden Ruthen und Platin eingesetzt, und
eine signifikante Stromerzeugung mit kristallinen Solarzellen erfordert erhebliche Mengen an Sil-
ber. [1]
44. Metallurgisches Seminar
3
Hagelüken
Tabelle 1. Anwendungsfelder der Edelmetalle (xx = sehr starke Bedeutung; x = starke
Bedeutung; o = spezielle Verwendung / für jeweiliges Anwendungsfeld)
Einsatzfelder der Edelmetalle
Au Ag Pt Pd
Rh
x
Ir
o
Os
Ru
o
Katalyse
o
x
xx
xx xx xx
xx
xx
x
o
Schmuck
o
o
o
Dentaltechnik
Elektronik/Elektrotechnik
Dünnschichttechnik
Analog-Fotografie
Löttechnik
o
o
x
o
xx xx
xx xx
xx
x
xx
x
o
x
o
x
o
x
x
xx
Messtechnik
xx
xx
xx
x
x
Glasindustrie
Medizintechnik
x
o
o
2 Entwicklung der Edelmetallmärkte
Kumuliert wurden weltweit bisher schätzungsweise 1,6 Mio. t Silber, 150.000 t Gold und 11.500 t
Platinmetalle gefördert. Große Anteile dieser Förderung fanden erst seit Beginn der 1980er Jahre
statt: Rund 0,4 Mio. t Ag (25 %), 50.000 t Au (35 %) und 10.000 t PGM (85 %) (Zahlen bis 2009).
Diese Entwicklung geht einher mit einer zunehmenden Bedeutungsverschiebung von den klassi-
schen Schmuck- und Münzanwendungen hin zum industriellen Bedarf. Bei den Platinmetallen wird
dies besonders deutlich – im 18 Jahrhundert wurden rund 30 t PGM gefördert, bis zum Beginn des
1. Weltkrieges insgesamt weitere 200 t. In der Folgezeit bedingten vor allem technologische Neu-
entwicklungen zum Teil erhebliche Nachfragesprünge: Die Entwicklung des Pt/Rh-Katalysators für
die NH3-Oxidation (um 1920), der Einsatz von Pt-Reforming-Katalysatoren bei der Erdölraffination
(1950) und vor allem die Einführung des Autoabgaskatalysators (1975). Ein weiterer Nachfrage-
schub wird mit der breiteren Verwendung von Brennstoffzellen kommen. Bild 2 zeigt die langfristi-
ge Preisentwicklung (nominal) bei Platin und Palladium sowie Meilensteine beim Pt-/Pd Einsatz. In
Bild 3 und 4 sind die aktuelle Aufteilung der Nettonachfrage für wichtige Edelmetalle dargestellt.
Beim Gold macht die industrielle Nachfrage nur knapp 20 % aus, der größte Teil davon ist für elekt-
ronische und elektrische Anwendungen. Bei den PGM dominiert der Autokatalysator mit rund 50 %
die Gesamtnachfrage, Schmuck und Investment kamen hier in 2008 zusammen auf gut 20 %.
4
Heft XYZ der Schriftenreihe der GDMB
Edelmetalle
1600
Industrielle Nachfrage
Konsumer Nachfrage
Schmuck & Investment
Pt Pd
US-$/troz
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
-> 1989
Pt in PC-hard disks
500
t/a
1995-2001
Pd-dominierter
Autokat
400
300
200
100
0
Pd
P t
-> 1985:
Autokat Europa
Rh
-> Mitte 1990‘s
Pt- Schmuck China
-> 1975
Autokat US
1988: hohes Pt-
Investment Japan
-> 2000
19 8 0
19 8 4
1 9 88
1 99 2
1 9 9 6
2 0 00
2 00 4
2 0 08
Europa
Diesel
Boom
-> Ende 1960‘s
Pt- Schmuck
Japan
→ 1900: Pd/C-Kat.
(Feinchemie)
-> 1920‘s
Pt-Kat HNO3
Mitte 1950‘s
Pt-Reforming Kat.
-> 1985
Pd in MLCC
1900-1930
Pt-Kat.
H2SO4
-> 2004 Pd-
jewellery China
-> Mitte 1980‘s: Pt für LCD Glas
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Bild 2: Langfristige Preisentwicklung Platin und Palladium und Meilensteine in der Anwendung [6]
(eingebettete Grafik: Weltweite Nettonachfrage Pt, Pd, Rh 1980-2009 nach [5])
Bild 3: Weltweite Bruttonachfrage nach Gold, 2008 (Zahlen nach [2])
44. Metallurgisches Seminar
5
Hagelüken
Bild 4: Weltweite Nettonachfrage Platin, Palladium und Rhodium 2008 (Zahlen nach [5])
2 0 0 0
P t & P d
1 5 0 0
P t
1 0 0 0
P d
P t
P d
5 0 0
0
1 0 0 0 0
9 0 0 0
8 0 0 0
7 0 0 0
6 0 0 0
5 0 0 0
4 0 0 0
3 0 0 0
2 0 0 0
1 0 0 0
0
R h o d iu m (R h )
Bild 5: Preisentwicklung Platin, Palladium und Rhodium 1988-2009 (Monatsdurchschnitte)
6
Heft XYZ der Schriftenreihe der GDMB
Edelmetalle
Temporäre Defizite zwischen Angebot und Nachfrage sowie spekulative Einflüsse führen bei Edel-
metallen oft zu drastischen Preisausschlägen, wie sie in dieser Größenordnung bei anderen Metallen
nicht vorkommen. Die Bilder 5 und 6 zeigen die Entwicklung der Edelmetallpreise der letzten 21
Jahre. Das generell hohe Preisniveau bedingt auch starke Substitutionsanreize der Metalle in techni-
schen Anwendungen und zwar sowohl der Edelmetalle gegeneinander (z.B. Pd gegen Pt in Autoka-
talysatoren) als auch von Buntmetallen gegen Edelmetalle (z.B. Nickel gegen Pd in Vielschichtkon-
densatoren).
2000
1800
1600
Silber (Ag)
1400
1200
1000
800
600
400
200
Bild 6: Preisentwicklung Gold und Silber 1988-2009 (Monatsdurchschnitte)
44. Metallurgisches Seminar
7
Hagelüken
3 Bedeutung von Bergbau und Recycling
Der mittlere Gehalt an Edelmetallen in der Erdkruste ist im Vergleich zu anderen Elementen sehr
gering. Er beträgt bei Silber 0,1 g/t (ppm), bei Gold ca. 0,005 ppm und bei den Platingruppenmetal-
len zusammen ca. 0,1 ppm. Der Gehalt der heute abgebauten Lagerstätten liegt bei Au und den
PGM im allgemeinen deutlich unter 10 g/t, die Metalle werden oft im Tiefbau unter schwierigen
Bedingungen abgebaut. Oft ist die Primärgewinnung mit erheblichen Umweltauswirkungen verbun-
den. Die Erschließung neuer Vorkommen ist langwierig und erfordert hohe Investitionen, die meis-
ten Bergwerke werden von großen, weltweit operierenden Minengesellschaften betrieben.
Auch regional gibt es eine erhebliche Konzentration, vor allem bei den PGM. Rund 90% der aktuel-
len Minenproduktion der Platinmetalle stammt aus Südafrika und Russland, die auch beim Gold zu
den wichtigen Förderländern zählen. In Bild 7 sind die weltweiten PGM Lagerstätten sowie die
Entwicklung der Fördermengen seit 1980 dargestellt.
Rund 50% der Silberproduktion kommt aus Nord- und Südamerika, die größten Förderländer sind
Peru, Mexiko, China und Australien. Neben dem Abbau von Silberminen werden signifikante An-
teile der Förderung auch als Nebenprodukt des Goldbergbaus sowie von Blei-Zink Minen gewon-
nen. [3]
250
[t/a]
30
[t/a]
25
Russia
Others
North America
South Africa
Rh
Russia
North America
South Africa
Others
Pt
200
150
100
50
20
15
10
5
0
0
1980
300
[t/a]
1985
1990
1995
2000
2005
1986
1991
1996
2001
2006
250
200
150
100
50
Pd
Russia
North America
South Africa
Others
Russia 2009:
Mine prod. ≈ 80 t
exports 110 t
0
1980
1985
1990
1995
2000
2005
Numbers based on JM 2008
Bild 7: PGM Lagerstätten und Entwicklung der Förderung 1988-2009 (werte nach [4; 5])
8
Heft XYZ der Schriftenreihe der GDMB
Edelmetalle
Es kann davon ausgegangen werden, dass ein großer Teil der bisher geförderten Edelmetalle noch
vorhanden ist. Das gilt vor allem beim Gold, wo allein die offiziellen Goldreserven (Zentralbankbe-
stände) über 30.000 t betragen. Hinzu kommen private Hortungen sowie große Schmuck und
Münzbestände von Gold, Silber und Platin.
Der hohe Wert der Edelmetalle bietet auch bei technischen Anwendungen besondere Anreize für
das Recycling, das heute signifikante Anteile an der Versorgung hat. Wichtige Einflussfaktoren auf
die erzielbaren Recyclingquoten sind – neben dem aktuellen Preisniveau – Edelmetallgehalte und
Zusammensetzung des Altmaterials, die Lebensdauer und vor allem die Lebenszyklusstruktur des
edelmetallhaltigen Produkts. Bei direkten Kreisläufen zwischen Produkthersteller, industriellem
Anwender und Edelmetallscheidung (Refining) werden in der Regel sehr hohe Recyclingquoten
erzielt (z.B. Katalysatoren in der chemischen Industrie), während bei indirekten Kreisläufen (hier
sind noch viele Endverbraucher zwischengeschaltet; z.B. Autokatalysator oder Elektronikanwen-
dungen) noch erhebliches Optimierungspotenzial besteht. Wie die Primärgewinnung ist auch die
Sekundärgewinnung von Edelmetallen technisch anspruchsvoll und wird von einer begrenzten An-
zahl von erfahrenen Unternehmen betrieben. Gegenüber der Primärgewinnung weist das Recycling
erhebliche ökologische Vorteile auf. Eine detaillierte Betrachtung enthält das Kapitel Edelmetallre-
cycling dieses Buches.
Literatur
[1] BRUMBY, A., HAGELÜKEN, C., LOX, E., KLEINWÄCHTER, I.: Edelmetalle, in: Winna-
cker-Küchler, Chemische Technik, 5. Aufl., Bd. 6b (Metalle), Weinheim 2005, 209-276..
[2] GFMS (2009): Gold Survey 2009, London.
[3] GFMS
&
THE SILVER INSTITUTE (2009): World Silver Survey 2009, London.
[4] GFMS (2009): Platinum & Palladium Survey 2009, London
[5] JOHNSON MATTHEY: (2009): Platinum 2009 Interim Review, London.
[6] HAGELÜKEN, C. (2006): Markets for the catalyst metals platinum, palladium and rhodium,
Metall 60 (2006), H. 1-2, 31-42.
44. Metallurgisches Seminar
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