The development of the sorting index for Keliber’s spodumene pegmatite ore

• Main Author: Äijälä, H. (Henri)
• Format: Dissertation
• Language: English
• Published: University of Oulu 2018
• Subjects: Geology
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201810232940; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201810232940

This Master of Science project is supervised by Keliber Oy in co-operating with University of Oulu. Lithium rich spodumene pegmatite deposits of Keliber Oy locate in Central Ostrobothnia, Finland. Studied deposits locate in the municipalities of Kaustinen and Kokkola. The study was focusing on mechanical separation of ore and waste rock and spatial modelling of sorting properties of the ore. The aim of the study was a development of index, that is suitable for spodumene pegmatite ores. The index is a spatial estimation of waste rock dilution within the deposit and it is defined during drill core logging. The index is describing the need and benefits for preconcentration of ore and can be used in mine planning and resource modelling. In Kaustinen region, high contrast difference between light coloured spodumene pegmatite ore and dark coloured country rocks is making optical separation methods possible to use in preconcentration. Another aim of the study was to found methods to separate spodumene pegmatite and barren pegmatite, similar in colours, by sensor-based sorting. The index was defined for one spodumene pegmatite dike of the Rapasaari deposit. The index was represented as percentages of ore from drill core interval and was defined during drill core relogging. There was made block models for black country rocks and barren pegmatite from data of relogged drill cores. Block models included the sorting index. Bench-scale sorting test was done for separation of spodumene pegmatite and barren pegmatite. Also, separation potential of sensor systems for ore and country rock was verified. The used samples were from the Syväjärvi and the Länttä deposits and they included spodumene pegmatite pieces with different grades, quartz-albite-muscovite pegmatite pieces, potassium feldspar pieces, and country rock pieces. Hyperspectral imaging test was done to the selected drill cores of the Rapasaari deposit. Hyperspectral study was done for study of mineralogy and features of spodumene pegmatites. According to the sorting index, the determined amount of waste rock within the ore dike was 15 weight percent and amount of barren pegmatite was 14 weight percent. Average lithium oxide grade of studied ore intercepts was 1.16%. In block modelling, the amount of black waste rock was 12.2 wt.% and the amount of barren pegmatite was 13.9 wt.%. The index is suitable for all ores, where ore and waste rock can be positively identified during drill core logging and sorting. In bench-scale sorting test, it was found that all sensor systems are capable to separate pegmatites and country rock. The LASER sensor system was the only one, that could positively identify differences between spodumene pegmatite and barren pegmatite. However, the LASER sensor accepted 88% of ore samples to the product (i.e. preconcentrate) but rejected 12% of the ore samples as reject (i.e. waste). === Opinnäytetyö tehtiin yhteistyössä Keliber Oy:n ja Oulun yliopiston kanssa. Työssä tutkittiin Keliber Oy:n Keski-Pohjanmaalla, Kaustisen ja Kokkolan kuntien alueella sijaitsevien litiumrikkaiden spodumeenipegmatiittien malmin ja sivukiven erottelua ja mallintamista. Työn tavoitteena oli luoda spodumeenipegmatiittimalmeille soveltuva indeksi, jonka avulla voidaan kuvata tarkasti malmin ja sivukiven määrää malmiesiintymässä alueellisesti. Indeksillä voidaan arvioida malmin esirikastamisen tarvetta ja sen tuomia hyötyjä. Se voidaan ottaa avuksi kaivos- ja louhintasuunnitteluun sekä malmiesiintymän mallintamiseen. Kaustisen alueen spodumeenipegmatiittien ja sivukivien väriero mahdollistaa sensoripohjaisten menetelmien käyttämisen esirikastusvaiheessa malmin ja sivukiven erottelussa. Lisäksi työssä tutkittiin mahdollisuutta erottaa litiumpitoinen spodumeenipegmatiitti litiumköyhästä pegmatiitista optisia menetelmiä käyttäen. Työssä määritettiin Rapasaaren spodumeenipegmatiittiesiintymän yhdelle malmijuonelle indeksi, joka kuvaa malmin ja sivukiven lajittelun tarvetta sekä sen tuomaa hyötyä. Indeksi esitettiin prosenttiosuuksina kairasydänmittaväleistä kairasydänten uudelleen raportoinnissa. Kairasydänraportoinnista saadusta tiedosta tehtiin blokkimallit, jossa kokeiltiin indeksin toimivuutta. Laboratoriomittakaavainen tutkimus sensoripohjaisen erottelun toimivuudesta malmin ja sivukiven erottelussa tehtiin Syväjärven ja Läntän spodumeenipegmatiitti- ja sivukivinäytteille. Tutkimuksessa pyrittiin erottamaan myös spodumeenipegmatiitti litiumköyhästä pegmatiitista. Näytteet sisälsivät eri pitoisuuden omaavia spodumeenipegmatiitti- ja kvartsi-albiitti-muskoviittipegmatiittikappaleita, kalimaasälpäkappaleita sekä sivukivikappaleita. Käytetyt sensorit olivat COLOR, NIR, XRT ja LASER. Hyperspektritutkimus tehtiin valituille Rapasaaren esiintymän kairasydämille. Hyperspektritutkimuksella pyrittiin selvittämään spodumeenipegmatiittien mineralogiaa sekä piirteitä, joilla se voidaan optisesti erottaa litiumköyhästä pegmatiitista. Indeksiin perustuen Rapasaaren spodumeenipegmatiittijuonen laskettiin sisältävän 15 prosenttia tummaa sivukiveä ja 14 prosenttia litiumköyhää pegmatiittia. Malmilävistyksien keskiarvoiseksi litiumoksidipitoisuudeksi saatiin 1,16 %. Blokkimallinnuksessa saatu tumman sivukiven määrä oli 12,2 %. Litiumköyhän pegmatiitin määrä oli 13,9 %. Kehitetty indeksi toimii myös muiden malmien yhteydessä. Indeksiä voidaan soveltaa, kun malmi ja sivukivi ovat erotettavissa kairasydänraportointia tehdessä. Sensoripohjaisen lajittelun todettiin erottelevan vaalea malmi ja tumma sivukivi 100 prosentin todennäköisyydellä kaikkia sensoreita käyttäen. LASER oli ainoa sensori, joka havaitsi eroja spodumeenipegmatiitin ja litiumköyhän pegmatiitin välillä. LASER-sensori hyväksyi 88% malmiksi luokitelluista kappaleista tuotteeksi, mutta hylkäsi 12 % malmikappaleista jätteeksi.