Upload
dangtram
View
242
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Hi-Tech metalleja Keski-Pohjanmaan kallioperästä –Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Oulu Mining Summit 201623-24.8.2016
Reijo Kalapudas
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Keliberin esiintymät ja kohteet
• Useita esiintymiä ja malminetsintäkohteita yli 500 km2 laajuisessaKeski- Pohjanmaan litiumprovinssissa• Resurssit ja reservit pääosin neljässä esiintymässä: Syväjärvi, Länttä,Rapasaari ja Outovesi• Voimassa oleva kaivoskirja Läntässä 37,5 ha• Valtauspäätöksiä ja malminetsinnän lupapäätöksiä 24 kpl n. 2500 ha
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Projektin historiaa
• 1960-1970-luvut: Läntän ja Emmesin esiintymien kairaukset (SuomenMineraali Oy -> Paraisten Kalkkivuori Oy -> Partek Oy), ensimmäisetrikastustutkimukset
• 1980-1990-luvut: Projekti keskeytynyt, Li-markkinat epäsuotuisat• 2000-2001 Keliber-projekti: Esiselvitys: Keski-Pohjanmaan litium-beryllium-
varantojen hyödyntämishanke (EU-rahoitus)• 2001-2006 Keliber Resources Ltd Oy, Tutkimus-, kehitys- ja luvitusvaihe,
lisäkairaukset, tuotantoprosessin kehittäminen• 2007- Keliber Oy, kaivosyhtiö• 2008 pääomistajaksi Nordic Mining ASA (Norja)• 2008 Prefeasibility Study / GBM Minerals Engineering Consultants ( Lontoo)• 2015-2016: Prefeasibility Study / Sweco Engineering• 2016-2017: Definite Feasibility Study
Litiumin käyttö
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Litiumin käytön ennuste vuoteen 2030 LCE -tonnia
Ø Rising demand of rechargeable batteriesdrives the growth in the market,especially the demand of batteries forhybrid and electric vehicles (HEV/EV’s)
Matkapuhelin: 1.7 gÄlypuhelin: 2.1 gTabletti: 19 gKannettava tietokone: 37 gSähkötyökalu: 40 gSähköpyörä: 75 gSarja-/Rinnakkaishybridi: 2.5 kgPlug-In hybridi (pistokehybridi): 8 kgSähköauto: 28 kgYhden megawatin sähkövarasto: 600 - 800 kg
Lähde: U.S. Department of Energy
Litiumin tarve eri akkusovelluksissa
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Pegmatiitit
• Pegmatiitti– Hyvin karkearakeinen magmakivilaji, esiintyy juonina tai linsseinä– Graniittipegmatiitit koostuvat pääasiassa maasälvistä (mikrokliini,
ortoklaasi, albiitti), kvartsista, kiilteistä (muskoviitti, biotiitti) jaaksessorisista mineraaleista. Maasälpien osuus on tavallisesti 50-70 vol%,kvartsin 20-40 vol%, kiilteiden muutamia prosentteja.
– Pegmatiitit sisältävät pääalkuaineiden ohella usein litiumia, tantaalia,berylliumia, fosforia, booria ja maametalleja
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Litiummineraalit
• Spodumeeni– LiAl-silikaatti pyrokseeniryhmässä,
monokliininen (α-spodumeeni,liukenematon), kiteet usein suurikokoisia
– Li Al Si2 O6, teor pitoisuus 8.03% Li2O– Keliberin esiintymien spodumeeni
sisältää Fe ym. kidehilassa, spodumeeninLi2O n. 7.5% (Syväjärvi)
– Ominaisp. 3.1-3.2, kovuus 6.5-7.5– Graniittipegmatiiteissa seuralaisina mm.
kvartsi, maasälvät, muskoviitti,kolumbiitti-tantaliitti
• Muita Li-mineraaleja– Petaliitti– Lepidoliitti
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Pegmatiitin mineraalikoostumus / Syväjärven näyte (GTK Mintec)
Mineral Wt-%
Spodumene 18,8
Quartz 29,7
Albite 30,5
K-feldspar 12,6
Muscovite 5,6
Other phyllosilicates 0,69
Apatite 0,42
Tourmaline 0,25
Manganocolumbite 0,012
Manganotapiolite 0,003
Others 1,40
TOTAL 100,0
Li2O 1,40
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Prosessikehitys / koetoiminta (1)
• Keliber-projektin aikana tehty koetoiminta– Rikastuskokeet labrassa ja pilot-ajot Läntän malmilla v. 2000-2002 / VTT
Mineraalitekniikka• Painovoimarikastus (kolumbiittiesirikaste) ja vaahdotus-
magneettiseparointi (spodumeeni-, maasälpä- ja kvartsirikasteet)– Spodumeenirikasteella tutkimukset Li-karbonaatin tuottamiseksi v.2002-
2003/ Outokumpu Technology
– Pilot-ajot Läntän malmilla v. 2014-2015 / GTK Mintec• Mukana DMS (dense media separation) esirikastusmenetelmänä ennen
jauhatusta, jossa osa spodumeenirikasteesta tuotetaan sink-fraktionaja osa float-fraktiosta jätteeksi
– Li-karbonaattiprosessin jatkokehitys spodumeenirikasteella v. 2015 /Outotec
– Rikastuskokeet labrassa Läntän ja Syväjärven näytteillä v.2015-2016 / GTKMintec
– Prosessikehityksessä teknologiapartnerina Outotec Oy
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Prosessikehitys / koetoiminta (2)
• Muualla tehtyjä rikastustutkimuksia:• Magneettiseparointi malmimurskeella ja elektrostaattiset erotukset
spodumeenirikasteella v. 2002-2003 / Outokumpu Technology (USA)• DMS:n testaus Läntän näytteellä Met-Solve (Kanada) v. 2014• Turmaliinin vaahdotus, Centria AMK v. 2016
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Prosessikehitys / koetoiminta (3)
• Ajankohtaista– Pilot-ajo Syväjärven malmilla syksyllä 2016 / GTK Mintec
• Näyte 180 t Syväjärven esiintymän koelouhinnasta heinäkuussa 2016– Koeajo liittyy lopulliseen kannattavuusselvitykseen (DFS)– Lopputuoteprosessin (Li-karbonaatti) tutkimukset / Outotec– Sivutuotetutkimukset (analsiimi) / Oulun yliopisto, Aqua minerals– EU-projekti FAME v. 2015-2018
• Keliber Oy ja GTK Mintec Suomesta (17 partneria 8 maasta)• mm. sivutuotteiden rikastus pegmatiiteista
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Rikastuksen tavoitteet
• Tavoitteena tuottaa– n. 4.5% Li2O sisältävä spodumeenirikaste korkealla Li-saannilla– Korkealaatuinen Li-karbonaatti spodumeenirikasteesta– Kolumbiittirikaste (Ta-Nb) pitoisuudeltaan vähintään 15% Ta2O5– Maasälpä-kvartsituote spodumeenivaahdotuksen jätteenä– Analsiimi (NaAlSi2 x H2O) Li-karbonaatin valmistuksen yhteydessä
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Rikastuksen haasteet
• Rikastuksen haasteita– Erotella selektiivisesti toisistaan silikaattimineraaleja, joiden pinta-
ominaisuudet vaahdotuksessa ovat lähellä toisiaan (Al-silikaatteja)– Spodumeenivaahdotusta edeltävien vaiheiden optimointi:
• liejunerotukset, valmennukset korkeassa lietetiheydessä, prefloatepäpuhtauksien poistamiseksi
• Li-tappioiden välttäminen näissä– Epäpuhtauksien saaminen matalaksi spodumeenirikasteessa (apatiitti (P),
turmaliini (B))– Korkeapitoisen kolumbiittirikasteen tuottaminen monivaiheisella
prosessilla esiintymien matalista Ta-Nb-pitoisuuksista– Maasälvän erotus kvartsista fluorivapaalla menetelmällä (FAME-
projektissa)
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Spodumeenin vaahdotus laboratoriossa
DeslimingSpodumeneFlotation
PreflotationMagneticSeparation
Grinding
Desliming
Cleanings
Cleanings
SpodumeneConcentrate
Flot tailingsFeldspar-Quartz
MixingHigh PulpDensity
ConditioningHigh PulpDensity
ConditioningHigh PulpDensity
Slimesto Tails
Slimesto Tails
Preconc.to Tails
Magsto Tails
NonMags
Rougherflotation
Rougherflotation
NaOH
pH 10.5 (NaOH)Rape seed fatty acidEmulsifier
pH 7.5 (H2SO4)Rape seed fatty acidEmulsifier
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Maasälvän ja kvartsin rikastus laboratoriossa(ei tuotanto-ohjelmassa toistaiseksi)
FeldsparFlotation
MicaFlotation
Cleaning
Cleanings
FeldsparConcentrate
ConditioningHigh PulpDensity
ConditioningHigh PulpDensity
Rougherflotation
Rougherflotation
pH 2.8 (H2SO4)Amine acetateKerosineFrother
Tailings fromspodumeneflotation
Micato Tails
OuartzConcentrate
pH 3 (HF)Amine acetateKerosineFrother
Mag Separ.LIMSHGMS
Magsto Tails
Mag Separ.LIMSHGMS
Magsto Tails
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
GTK Pilot 2014-2015: DMS + Painovoimarikastus + Vaahdotus
Keliber pilot 2015 30.03.2015Feed
feed bin 3 - 6 mm Float to tailsOre feed Homogenization Float to flotation
Jaw crusher Roll crusherScrubbing
6 - 16 mm -1 mm
Cone crusher crushing to -3 mm
- 6 mm 3 - 6 mm
Sink tospodum.con
0 - 3 mm
- 16 mmScreen undersizeto flotation
feed bin Feed Sink toHomogenization 0 - 3 mm spodum.con
Float to tails
Scrubbing
Float to flotation1 - 3 mm
Screen undersizeto flotation -1 mm
Sink tospodum.con
Float fractionsfeed bin
Screen 1mm Slime 1 Mag separ
+1mmSpodumene flotation
-1mm NM M Slime 2
Tails Preflotation
Rod mill Gravity spirals
Prefloat conc.Fines -1mmfeed thickener
W Gravityconc.
Dewater. Spodumene conc.cyclone Gravity tails
Keliber pilot 2015 30.03.2015Feed
feed bin 3 - 6 mm Float to tailsOre feed Homogenization Float to flotation
Jaw crusher Roll crusherScrubbing
6 - 16 mm -1 mm
Cone crusher crushing to -3 mm
- 6 mm 3 - 6 mm
Sink tospodum.con
0 - 3 mm
- 16 mmScreen undersizeto flotation
feed bin Feed Sink toHomogenization 0 - 3 mm spodum.con
Float to tails
Scrubbing
Float to flotation1 - 3 mm
Screen undersizeto flotation -1 mm
Sink tospodum.con
Float fractionsfeed bin
Screen 1mm Slime 1 Mag separ
+1mmSpodumene flotation
-1mm NM M Slime 2
Tails Preflotation
Rod mill Gravity spirals
Prefloat conc.Fines -1mmfeed thickener
W Gravityconc.
Dewater. Spodumene conc.cyclone Gravity tails
CrushingDMS 3-6mm & 1-3mm
GrindingGravity separ.
Spodumene flot.
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Suunniteltu rikastuskaavio (alustava): Painovoimarikastus + Vaahdotus
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Rikastusmenetelmät
• Prosessin peruskaavio– Kolumbiittiesirikaste (Ta-Nb) painovoimaerotuksella ja spodumeenirikaste
vaahdottamalla– Maasälpä-kvartsituote vaahdotusjätteenä– Li-karbonaatin valmistus, sivutuotteena analsiimi
• Täydentävät rikastusmenetelmät– Esirikastus mm. sivukivimineraaleja poistamalla: DMS testattu (labratestit
ja pilot), optinen poiminta testattavana (Outotec/Tomra)– Kolumbiittiesirikasteen jatkokäsittely: keskipakoiserottimet (Knelson),
magneettiseparointi, elektrostaattinen erotus– Vaahdotusrikasteiden puhdistus magneettierotuksella (testattu
spodumeenirikasteelle, maasälpärikasteelle ja kvartsirikasteelle)– Fosforin (apatiitti) ja boorin (turmaliini) vähentäminen vaahdottamalla
ennen spodumeenivaahdotusta (prefloat)
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Rikastustulokset
• Spodumeenirikaste– Rikasteen pitoisuustavoitteella 4.5% Li2O saanti 91% Syväjärven
esiintymästä ja 83% Läntän esiintymästä (vaahdotusrikaste)– Syväjärven ja Läntän näytteillä saannit n. 2-3% korkeampia, 93% ja 86%,
silloin kun DMS mukana esirikastusmenetelmänä (spodumeenirikaste =DMS:n sink-tuote + vaahdotusrikaste) ja kaikki float jauhatus-vaahdotuspiiriin
• Kolumbiittiesirikaste– Pilot-ajossa esirikasteen pitoisuus 3.0 %Ta ja 5.4% Nb, saanneilla 40-60%
(Ta ja Nb), jolloin rikasteen massa 0.07 p-% malmisyötteen massasta
• Maasälpä- ja kvartsirikasteet– Varsin puhtaat erilliset maasälpä- ja kvartsirikasteet vaahdottamalla ja
magneettiseparoinnilla testeissä 2000-luvun alussa
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Rikastustulokset – spodumeenin vaahdotus
75
80
85
90
95
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Syväjärvi Test 1 (2015)
Syväjärvi Test 2 (2015)
Syväjärvi Test 17 (2015)
Syväjärvi Test 18 (2015)
Länttä Test 8 (2015)
Syväjärvi Test 10 (2016)_P2O5reduction
Syväjärvi Test 5(2016)_Desliming 15µm_repeattest 17
Li2O %
Li2O
reco
very
%
Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi
Spodumeenirikasteesta Li-karbonaatiksi
Prosessin päävaiheet• Kalsinointi rumpu-uunissa lämpötilassa 1050oC, jolloin α-spodumeeni
muuttuu liukoiseksi β-spodumeeniksi• β-spodumeenin paineliuotus soodaliuoksessa (Na2CO3) korkeassa
paineessa ja lämpötilassa -> Li-karbonaatti ja liuotusjäännös (analsiimi)• Bikarbonointi, jossa Li-karbonaatti muuttuu liukoiseksi LiHCO3:ksi.
Samalla epäpuhtauksien saostus.• Liuotusjäännöksen suodatus, liuospuhdistus• Ioninvaihto, Li-karbonaatin kiteytys, suodatus, jauhatus, pakkaus
Yhteenveto projektista
• Mineraalivaranto 6.2 Mt, 1.26% Li2O• Päätuote erityspuhdas litiumkarbonaatti 9 000 t/a
– mahdollisuus useisiin lisäarvoa antaviin sivutuotteisiin• Malmin louhinta noin 400 000 t/a• Kokonaisinvestointi noin 150 M€• Liikevaihto täydessä kapasiteetissa 50-70 M€/a• Uusia vakituisia työpaikkoja 120 –130 kpl• Tuotanto mahdollista aloittaa loppuvuodesta 2018 mikäli
– luvitus toteutuu suunnitellussa aikataulussa– rahoitus saadaan kuntoon
Uskoivatkohannäitäjuttuja ??