Projektfallstudie: Realisierung einer EPC-Anlage für Lithium-Spodumen mit einer Kapazität von 200 Tonnen pro Stunde in Afrika
Der weltweite Wettlauf um Batteriemetalle hat das Zentrum des Bergbaus auf den afrikanischen Kontinent verlagert. Mit riesigen, unerschlossenen Lithiumvorkommen im Hartgestein erleben Regionen wie Simbabwe, Namibia und Mali einen historischen Bergbauboom. Der Weg von der Entdeckung eines Pegmatit-Aufschlusses bis zum erfolgreichen Export von batterietauglichem „SC6“ (6 % Li₂O-Spodumenkonzentrat) ist jedoch mit extremen metallurgischen, logistischen und infrastrukturellen Herausforderungen verbunden.
Anfang 2023 wandte sich ein internationales Bergbaukonsortium mit einer gewaltigen Aufgabe an OreSolution: die Planung, Fertigung, Errichtung und Inbetriebnahme einer Spodumen-Aufbereitungsanlage mit einer Kapazität von 200 Tonnen pro Stunde (TPH) an einem abgelegenen Greenfield-Standort in Subsahara-Afrika. Der Kunde hatte eine strenge Frist von 14 Monaten, um von den weltweit hohen Lithiumpreisen zu profitieren, sah sich jedoch mit einem hochkomplexen, mit Eisen verunreinigten Erzkörper konfrontiert.
Diese umfassende Fallstudie bietet einen exklusiven Blick hinter die Kulissen, wie OreSolution dieses gewaltige EPC-Projekt (Engineering, Procurement, and Construction) umgesetzt hat. Wir werden unsere Methodik Schritt für Schritt erläutern – von den ersten Labortests bis zur endgültigen Übergabe einer vollautomatisierten Lithiumerz-Produktionslinie.
Durch den Verzicht auf ein standardmäßiges „reines DMS“-Fließschema und die Entwicklung eines maßgeschneiderten Hybrid-DMS-+Flotationskreislaufs steigerte OreSolution die Gesamt-Lithium-Ausbeute des Kunden von geschätzten 62 % auf nachgewiesene 81,5 %. Bei einer Durchsatzleistung von 200 t/h generierte diese um 19,5 % höhere Ausbeute zusätzliche Jahreseinnahmen in Höhe von mehreren zehn Millionen Dollar, wodurch sich die gesamten Investitionskosten der Anlage bereits innerhalb der ersten 9 Betriebsmonate amortisierten.
Phase 1: Die Herausforderung und die metallurgische Ausgangsbasis
Das Projekt begann nicht mit schweren Maschinen, sondern im metallurgischen Labor von OreSolution. Der Kunde schickte 5 Tonnen repräsentativer Bohrkernproben an unsere Einrichtung.
Unsere XRD- und Closed-Loop-Flotationstests lieferten eine entscheidende Erkenntnis: Die Spodumenkristalle waren bimodal. Etwa 40 % des Lithiums waren grobkristallin (leicht durch Schwerkraft gewinnbar), aber 60 % waren fein in der Quarzmatrix verteilt. Eine Standard-Dense-Media-Separation-Anlage (DMS) hätte über die Hälfte des Lithiums an die Abgänge verloren.
Phase 2: Fließbildentwicklung – Die Hybridlösung
Ausgestattet mit empirischen Labordaten entwarfen unsere Chefmetallurgen ein hybrides Aufbereitungsfließschema mit zwei Pfaden.
1. Die Zerkleinerungsstrategie
Um zu verhindern, dass das spröde Spodumen zu stark zermahlen und in nicht mehr gewinnbare „Schlämme“ zerfällt, haben wir einen mehrstufigen Brechkreislauf implementiert. Das Roherz wurde in einen massiven Primär-Backenbrecher gegeben, gefolgt von Sekundär- und Tertiär-Kegelbrechern, die in einem geschlossenen Kreislauf mit Vibrationssieben arbeiteten und das Erz auf eine strenge Korngröße von -10 mm zerkleinerten.
2. Der Grobfraktionsweg: Dichtmedientrennung (DMS)
Die Fraktion von 1 mm bis 10 mm wurde einem leistungsstarken DMS-Zyklonkreislauf zugeführt. Unter Verwendung eines Ferrosilicium-Mediums sank das schwerere Spodumen ab, wodurch sofort ein grobkörniges, hochgradiges Konzentrat bei sehr niedrigen Betriebskosten erzeugt wurde.
3. Der Feinweg: Spodumen-Flotation
Die -1-mm-Fraktion wurde zusammen mit den „Middlings“ aus dem DMS-Kreislauf zur Feinmahlung (P80 = 74 Mikrometer) in eine Kugelmühle geleitet. Entscheidend war, dass die Aufschlämmung vor dem Eintritt in die luftbeaufschlagten Flotationszellen einen hocheffizienten Hydrozyklon-Cluster durchlief, um den Schlamm aggressiv zu entfernen. Durch die Entfernung des ultrafeinen Schlamms (<20 Mikrometer) wurde der exorbitante Verbrauch an Fettsäure-Flotationssammlern verhindert.
4. Der Reinigungsweg: Eisenentfernung
Um das Problem des hohen Eisengehalts zu lösen, wurden sowohl das DMS- als auch das Flotationskonzentrat durch eine Reihe von Hochgradienten-Nassmagnetseparatoren (HGMS) geleitet, die mit 1,2 Tesla betrieben wurden. Dadurch konnten der eisenhaltige Turmalin und das Hämatit erfolgreich aus dem Produkt entfernt werden, wodurch der Fe2O3-Gehalt von 1,8 % auf hervorragende 0,6 % gesenkt wurde.
Phase 3: Anlagenbau und globale Logistik
Nachdem das Fließschema genehmigt worden war, legten die Fertigungsabteilungen von OreSolution einen Gang zu. Als integrierter EPC-Anbieter fertigen wir die Kernausrüstung im eigenen Haus und vermeiden so Verzögerungen und Qualitätsprobleme, die bei Drittanbietern auftreten können.
- Fertigung: Über 150 Großanlagen wurden gefertigt, darunter eine maßgeschneiderte Kugelmühle mit den Maßen 3,2 m x 5,4 m, ein 30 Meter hoher Hochleistungsverdicker und 24 großvolumige Flotationszellen.
- Modularisierung: Um den Mangel an Schwerlasthebegeräten am afrikanischen Standort zu überwinden, wurde ein Großteil des Baustahls und der Rohrleitungen modularisiert und in unserem Werk vormontiert, um dann für den Transport zerlegt zu werden.
- Logistik: Der Transport von über 120 Schiffscontainern vom Hafen zu einem abgelegenen Standort im Landesinneren erforderte die Verstärkung lokaler Brücken und die Koordination kontinuierlicher Konvoifahrpläne über unbefestigte Straßen während der Trockenzeit.
Phase 4: Bau und Inbetriebnahme
OreSolution entsandte ein multinationales Team aus 45 erfahrenen Ingenieuren, Bauleitern und Metallurgen an den Standort, das eine lokale Belegschaft von über 300 Mitarbeitern leitete.
In der Inbetriebnahmephase zeigt sich der wahre Wert des EPC-Auftragnehmers. Unsere Metallurgen verbrachten 30 Tage damit, die pH-Werte zu optimieren, die Zyklon-Spitzen anzupassen und die Flotationsschaumtiefen auszugleichen. Die Anlage wurde vollständig in ein Filterpressen-Abgangssystem integriert, wodurch eine Null-Flüssigkeits-Einleitung (ZLD) erreicht wurde – eine entscheidende Anforderung für den ESG-bewussten Investorenvorstand.
Phase 5: Endergebnisse & Übergabe
Im 14. Monat übergab OreSolution erfolgreich die Schlüssel für die voll funktionsfähige Anlage. Die Leistungskennzahlen während des 72-stündigen Dauertests übertrafen die ursprünglichen Ziele der Machbarkeitsstudie bei weitem:
- Durchsatz: Stabilisiert bei 215 t/h (Überschreitung der Auslegungsleistung von 200 t/h).
- Endkonzentratgehalt: 6,15 % Li₂O (Premium-SC6-Güte erreicht).
- Eisenverunreinigung: 0,58 % Fe₂O₃ (deutlich unterhalb der 0,8 %-Grenze).
- Gesamtausbeute: 81,5 % (ein enormer Erfolg für einen bimodalen Erzkörper).
FAQ: Erkenntnisse für zukünftige Bergbauinvestoren
A: Der Kunde entschied sich für das EPC-Modell (schlüsselfertig), da es das endgültige Integrationsrisiko auf OreSolution überträgt. Wenn die Kugelmühle nicht zur Flotationskapazität passte oder die Ausbeute unter 6 % blieb, lag es in unserer finanziellen Verantwortung, das Problem zu beheben. Diese alleinige Verantwortlichkeit war entscheidend für die Bankfinanzierung des Kunden.
A: Die 200-TPH-Anlage benötigte über 6 Megawatt (MW) Dauerleistung. Als Teil des EPC-Pakets haben wir ein synchronisiertes Dieselgenerator-Kraftwerk entworfen und integriert, das mit intelligenten Lastabwurf-Funktionen ausgestattet ist, um sicherzustellen, dass die kritischen Eindicker und Rührwerke während eines Ausfalls niemals die Stromversorgung verlieren.
A: Ja. Da wir einen robusten, mehrstufigen Flotationskreislauf anstelle einer reinen DMS-Anlage installiert haben, ist die Anlage sehr anpassungsfähig. Mit geringfügigen Änderungen am Reagenzdosiersystem und den Entschlammungsparametern kann die Anlage Lepidolith-Erz erfolgreich flotieren, falls die Spodumen-Adern erschöpft sind.
Fazit: Aus Gestein werden Einnahmen
Die erfolgreiche Lieferung dieser 200-TPH-Lithium-Spodumen-Anlage in Afrika ist ein Beweis für die Leistungsfähigkeit einer integrierten EPC-Ausführung. Indem wir uns weigerten, während der Labortestphase Abstriche zu machen, und indem wir eine strenge Qualitätskontrolle von unserer Fertigungsstätte bis in den afrikanischen Busch aufrechterhielten, haben wir eine anspruchsvolle, eisenreiche Pegmatitlagerstätte in einen hochlukrativen Batteriemetall-Bestand verwandelt.
Bei OreSolution bauen wir nicht nur Verarbeitungsanlagen; wir schaffen Rentabilität. Ganz gleich, ob Sie eine Lithiumlagerstätte in Afrika, eine Kupfermine in Südamerika oder eine Gold-CIL-Anlage irgendwo auf der Welt erschließen – wir verfügen über die globale Präsenz und das metallurgische Fachwissen, um Ihre Ziele zu verwirklichen.
Verfügen Sie über eine Mineralvorkommen, das für die kommerzielle Erschließung bereit ist? Kontaktieren Sie OreSolution noch heute, um Ihr Projekt zu besprechen und zu erfahren, wie unsere schlüsselfertigen EPC-Dienstleistungen Ihren Erfolg garantieren können.