Hi-Tech metalleja Keski-Pohjanmaan kallioperästä Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi

Transkriptio

1 Hi-Tech metalleja Keski-Pohjanmaan kallioperästä Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi Oulu Mining Summit Reijo Kalapudas

2

3 Keliberin esiintymät ja kohteet Useita esiintymiä ja malminetsintäkohteita yli 500 km2 laajuisessa Keski- 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 ha

4 Projektin historiaa luvut: Läntän ja Emmesin esiintymien kairaukset (Suomen Mineraali Oy -> Paraisten Kalkkivuori Oy -> Partek Oy), ensimmäiset rikastustutkimukset luvut: Projekti keskeytynyt, Li-markkinat epäsuotuisat Keliber-projekti: Esiselvitys: Keski-Pohjanmaan litium-berylliumvarantojen hyödyntämishanke (EU-rahoitus) Keliber Resources Ltd Oy, Tutkimus-, kehitys- ja luvitusvaihe, lisäkairaukset, tuotantoprosessin kehittäminen Keliber Oy, kaivosyhtiö 2008 pääomistajaksi Nordic Mining ASA (Norja) 2008 Prefeasibility Study / GBM Minerals Engineering Consultants ( Lontoo) : Prefeasibility Study / Sweco Engineering : Definite Feasibility Study

5 Litiumin käyttö

6 Litiumin käytön ennuste vuoteen 2030 LCE -tonnia Rising demand of rechargeable batteries drives the growth in the market, especially the demand of batteries for hybrid and electric vehicles (HEV/EV s)

7 Litiumin tarve eri akkusovelluksissa Matkapuhelin: 1.7 g Älypuhelin: 2.1 g Tabletti: 19 g Kannettava tietokone: 37 g Sähkötyökalu: 40 g Sähköpyörä: 75 g Sarja-/Rinnakkaishybridi: 2.5 kg Plug-In hybridi (pistokehybridi): 8 kg Sähköauto: 28 kg Yhden megawatin sähkövarasto: kg Lähde: U.S. Department of Energy

8 Pegmatiitit Pegmatiitti Hyvin karkearakeinen magmakivilaji, esiintyy juonina tai linsseinä Graniittipegmatiitit koostuvat pääasiassa maasälvistä (mikrokliini, ortoklaasi, albiitti), kvartsista, kiilteistä (muskoviitti, biotiitti) ja aksessorisista mineraaleista. Maasälpien osuus on tavallisesti vol%, kvartsin vol%, kiilteiden muutamia prosentteja. Pegmatiitit sisältävät pääalkuaineiden ohella usein litiumia, tantaalia, berylliumia, fosforia, booria ja maametalleja

9 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, spodumeenin Li2O n. 7.5% (Syväjärvi) Ominaisp , kovuus Graniittipegmatiiteissa seuralaisina mm. kvartsi, maasälvät, muskoviitti, kolumbiitti-tantaliitti Muita Li-mineraaleja Petaliitti Lepidoliitti

10 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

11 Prosessikehitys / koetoiminta (1) Keliber-projektin aikana tehty koetoiminta Rikastuskokeet labrassa ja pilot-ajot Läntän malmilla v / VTT Mineraalitekniikka Painovoimarikastus (kolumbiittiesirikaste) ja vaahdotusmagneettiseparointi (spodumeeni-, maasälpä- ja kvartsirikasteet) Spodumeenirikasteella tutkimukset Li-karbonaatin tuottamiseksi v / Outokumpu Technology Pilot-ajot Läntän malmilla v / GTK Mintec Mukana DMS (dense media separation) esirikastusmenetelmänä ennen jauhatusta, jossa osa spodumeenirikasteesta tuotetaan sink-fraktiona ja osa float-fraktiosta jätteeksi Li-karbonaattiprosessin jatkokehitys spodumeenirikasteella v / Outotec Rikastuskokeet labrassa Läntän ja Syväjärven näytteillä v / GTK Mintec Prosessikehityksessä teknologiapartnerina Outotec Oy

12 Muualla tehtyjä rikastustutkimuksia: Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi Prosessikehitys / koetoiminta (2) Magneettiseparointi malmimurskeella ja elektrostaattiset erotukset spodumeenirikasteella v / Outokumpu Technology (USA) DMS:n testaus Läntän näytteellä Met-Solve (Kanada) v Turmaliinin vaahdotus, Centria AMK v. 2016

13 Ajankohtaista Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi Prosessikehitys / koetoiminta (3) 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 Keliber Oy ja GTK Mintec Suomesta (17 partneria 8 maasta) mm. sivutuotteiden rikastus pegmatiiteista

14 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

15 Rikastuksen haasteet Rikastuksen haasteita Erotella selektiivisesti toisistaan silikaattimineraaleja, joiden pintaominaisuudet vaahdotuksessa ovat lähellä toisiaan (Al-silikaatteja) Spodumeenivaahdotusta edeltävien vaiheiden optimointi: liejunerotukset, valmennukset korkeassa lietetiheydessä, prefloat epäpuhtauksien 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 (FAMEprojektissa)

16 Spodumeenin vaahdotus laboratoriossa Grinding NaOH ph 10.5 (NaOH) Rape seed fatty acid Emulsifier ph 7.5 (H2SO4) Rape seed fatty acid Emulsifier Desliming Slimes to Tails Mixing High Pulp Density Desliming Slimes to Tails Conditioning High Pulp Density Preflotation Rougher flotation Cleanings Magnetic Separation Mags to Tails NonMags Conditioning High Pulp Density Spodumene Flotation Rougher flotation Cleanings Flot tailings Feldspar-Quartz Preconc. to Tails Spodumene Concentrate

17 Maasälvän ja kvartsin rikastus laboratoriossa (ei tuotanto-ohjelmassa toistaiseksi) ph 2.8 (H2SO4) Amine acetate Kerosine Frother ph 3 (HF) Amine acetate Kerosine Frother Tailings from spodumene flotation Conditioning High Pulp Density Mica Flotation Rougher flotation Cleaning Conditioning High Pulp Density Feldspar Flotation Rougher flotation Cleanings Mag Separ. LIMS HGMS Mags to Tails Ouartz Concentrate Mica to Tails Mag Separ. LIMS HGMS Feldspar Concentrate Mags to Tails

18 GTK Pilot : DMS + Painovoimarikastus + Vaahdotus DMS 3-6mm & 1-3mm Keliber pilot Feed Crushing feed bin 3-6 mm Float to tails Ore feed Homogenization Float to flotation Jaw crusher Roll crusher Scrubbing 6-16 mm -1 mm Cone crusher crushing to -3 mm - 6 mm 3-6 mm 0-3 mm Sink to spodum.con - 16 mm Screen undersize to flotation feed bin Feed Sink to Homogenization 0-3 mm spodum.con Float to tails Scrubbing Float to flotation 1-3 mm Screen undersize to flotation -1 mm Sink to spodum.con Float fractions feed bin Screen 1mm Slime 1 Mag separ +1mm Spodumene flot. Spodumene flotation -1mm NM M Slime 2 Preflotation Tails Rod mill Gravity spirals Fines -1mm feed thickener Grinding W Gravity conc. Dewater. cyclone Gravity tails Gravity separ. Prefloat conc. Spodumene conc.

19 Suunniteltu rikastuskaavio (alustava): Painovoimarikastus + Vaahdotus

20 Prosessin peruskaavio Keliber Oy:n Li-pegmatiittimalmien rikastusprosessi Rikastusmenetelmät 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)

21 Spodumeenirikaste Rikastustulokset 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 jauhatusvaahdotuspiiriin 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

22 Rikastustulokset spodumeenin vaahdotus 95 Syväjärvi Test 1 (2015) Syväjärvi Test 2 (2015) 90 Syväjärvi Test 17 (2015) Li2O recovery % 85 Syväjärvi Test 18 (2015) Länttä Test 8 (2015) 80 Syväjärvi Test 10 (2016)_P2O5 reduction 75 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Li2O % Syväjärvi Test 5 (2016)_Desliming 15µm_repeat test 17

23 Prosessin päävaiheet Spodumeenirikasteesta Li-karbonaatiksi Kalsinointi rumpu-uunissa lämpötilassa 1050 o C, 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

24 Yhteenveto projektista Mineraalivaranto 6.2 Mt, 1.26% Li2O Päätuote erityspuhdas litiumkarbonaatti t/a mahdollisuus useisiin lisäarvoa antaviin sivutuotteisiin Malmin louhinta noin t/a Kokonaisinvestointi noin 150 M Liikevaihto täydessä kapasiteetissa M /a Uusia vakituisia työpaikkoja kpl Tuotanto mahdollista aloittaa loppuvuodesta 2018 mikäli luvitus toteutuu suunnitellussa aikataulussa rahoitus saadaan kuntoon

25 Uskoivatkohan näitä juttuja??