Hi-Tech metalleja Keski-Pohjanmaan kallioperästä – Keliber ... Kalapudas.pdf · Hi-Tech metalleja Keski-Pohjanmaan kallioperästä – Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi

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


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


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


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



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


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


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


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



• 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



• 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


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


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)


Spodumeenin vaahdotus laboratoriossa

DeslimingSpodumeneFlotation

PreflotationMagneticSeparation

Grinding

Desliming

Cleanings

Cleanings

SpodumeneConcentrate

Flot tailingsFeldspar-Quartz

MixingHigh 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


Maasälvän ja kvartsin rikastus laboratoriossa(ei tuotanto-ohjelmassa toistaiseksi)

FeldsparFlotation

MicaFlotation

Cleaning

Cleanings

FeldsparConcentrate



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


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.


Suunniteltu rikastuskaavio (alustava): Painovoimarikastus + Vaahdotus


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)


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


Rikastustulokset – spodumeenin vaahdotus

75

80

85

90

95

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0

Syväjärvi Test 1 (2015)




Länttä Test 8 (2015)

Syväjärvi Test 10 (2016)_P2O5reduction

Syväjärvi Test 5(2016)_Desliming 15µm_repeattest 17

Li2O %

Li2O

reco

very

%


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 ??

Documents

Hi-Tech metalleja Keski-Pohjanmaan kallioperästä – Keliber ... Kalapudas.pdf · Hi-Tech metalleja Keski-Pohjanmaan kallioperästä – Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi