STEINERT in Brasiliens Lithium Valley: Sensorbasierte Sortiertechnologie zur Optimierung der Spodumen-Konzentration

Mit mehr als 35 Jahren Erfahrung ist das Unternehmen vertikal tätig: Seine Aktivitäten reichen vom Spodumenabbau in Araçuaí im Tal des Jequitinhonha (Bundesstaat Minas Gerais), das seit Kurzem als Brasiliens Lithium Valley gilt, bis hin zur chemischen Umwandlung des Konzentrats in der unternehmenseigenen Industrieanlage in Divisa Alegre (ebenfalls Minas Gerais).

CBL beliefert sowohl heimische als auch internationale Märkte mit hochreinen Lithiumprodukten für die Batterie-, Keramik-, Glas-, Pharma- und Schmierstoffindustrie. Das Unternehmen setzt auf Innovation und Nachhaltigkeit und investiert deshalb kontinuierlich in Technologie und neue Prozesse, um sich unter den führenden Lithiumunternehmen Lateinamerikas zu positionieren. Mit den zunehmenden Bergbauaktivitäten im Jequitinhonha-Tal hat sich die Region als Knotenpunkt für den Abbau von spodumenhaltigen Pegmatiten etabliert, der Jahr für Jahr neue Projekte anzieht. CBL ist schon seit über drei Jahrzehnten in der Region tätig – und damit Brasiliens Vorreiter im Bereich der Spodumen-Extraktion und -Verarbeitung. Außerdem ist es derzeit das einzige Unternehmen im Land, das Konzentrat in Lithiumcarbonat und -hydroxid umwandelt.

Die Herausforderung: Taubgestein reduzieren, um die Spodumen-Konzentration zu optimieren

Von Anfang an bestand eine der größten Herausforderungen für CBL in der Erzverdünnung, also im Umgang mit dem Berge-Anteil, der durch den vorhandenen Schiefer verursacht wird, dem Wirtsgestein der Pegmatitkörper. Diese Verdünnung beeinträchtigt direkt die Qualität des fertigen Konzentrats und die Effizienz der nachgelagerten Verarbeitungsschritte. Mit dem zunehmenden Wettbewerb auf dem Lithiummarkt wird die Betriebseffizienz zu einem entscheidenden Faktor. Daher braucht es unbedingt Lösungen, um die Selektivität zu verbessern, die Produktqualität zu steigern und die Kosten zu senken.

Es gibt verschiedene herkömmliche Methoden zur Aufbereitung von lithiumhaltigen Pegmatiterzen, wobei Flotation und Schwimm-Sink-Separation (Dense Media Separation, DMS) am gängigsten sind. Das Flotationsverfahren kommt hauptsächlich für feinkörnige Ablagerungen zum Einsatz, wobei man sich die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften der Mineralien mithilfe von Reagenzien und der Belüftung der Erztrübe zunutze macht. Das DMS-Verfahren wird dagegen für grobkörnigere Erze bevorzugt, wie sie etwa in der Region Araçuaí vorkommen. Dabei wird die Separation der Inhaltsstoffe anhand ihrer Dichteunterschiede erreicht. Das ist zwar eine effektive Methode, allerdings wird die Performance dadurch eingeschränkt, dass die spezifische Dichte von Schiefer sehr nah an der von Spodumen liegt, was die Selektivität bei der Separation beeinträchtigt. Unter diesen Umständen erreichen Konzentrate typischerweise einen Gehalt von rund 5,7 % Li₂O und enthalten damit immer noch einen erheblichen Anteil verdünnender Stoffe, die die Anlageneffizienz beeinträchtigen.

Im Lithium Valley sind Bergbaubetriebe sowohl über als auch unter Tage mit der Bergevorabscheidung konfrontiert, eine andauernde Herausforderung. Mit den üblichen Aufbereitungsmethoden, wie Zerkleinern, Sieben und DMS, lässt sich ein Spodumen-Konzentrat herstellen, aber bei hohen Schieferkonzentrationen bleibt das Ergebnis unbefriedigend. Diese Einschränkung beeinträchtigt nicht nur die Konzentratgüte, sondern erhöht auch das in späteren Prozessschritten verarbeitete Materialvolumen, was wiederum direkte Auswirkungen auf den Energie- und Wasserverbrauch und die Gesamtbetriebskosten hat.

Sensorbasierte Sortiersysteme zur frühzeitigen Schieferabscheidung vor der DMS

Um diesem kontinuierlichen Verdünnungsproblem beizukommen, hat CBL sensorbasierte Systeme zur Erz-Sortierung implementiert, um direkt nach der Primärzerkleinerung zunächst eine Bergevorabscheidung als strategische Maßnahme durchzuführen. In diesem Schritt geht es um die Korngrößenfraktion -100 +19 mm, auf die rund 70 % des Run-of-Mine (ROM) entfallen. Das Ziel ist die frühzeitige Abscheidung von Schiefer, der in der Regel 5 bis 20 % des ROM ausmacht, vor der Schwimm-Sink-Separation, um somit die Qualität des zugeführten Materials zu verbessern.

Die Industrieanlage läuft mit einer Nennkapazität von 100 t/h und ist vollkommen trocken, wodurch der Verbrauch von Wasser und der Bedarf an Abraumdämmen entfallen. Das Sortiersystem identifiziert und separiert Material anhand intrinsischer physikalischer Eigenschaften wie der atomaren Dichte, der Oberflächenfarbe sowie der Form und Helligkeit des Gesteins. Dadurch wird die hochpräzise Abscheidung von Schiefer aus spodumenhaltigem Erz in Echtzeit ermöglicht.

Das gewählte Modell STEINERT KSS | XT CLI verfügt über einen Röntgentransmissionssensor (XRT), der durch hochauflösende Farbbildkameras und 3D-Laserscanner unterstützt wird. Diese Multi-Sensor-Konfiguration erkennt gleichzeitig Dichtekontraste, Oberflächentexturen und die dreidimensionale Korngeometrie, wodurch eine präzise lithologische Unterscheidung selbst bei minimalen Dichteunterschieden erzielt wird. Ein wesentlicher Vorteil des Multi-Sensor-Ansatzes ist seine operationelle Flexibilität. Das System kann mehrere Separationskriterien kombinieren und die Auswurflogik anpassen, um lithologische Variabilität und Veränderungen der Erzeigenschaften im Laufe der Zeit angemessen zu berücksichtigen. Es lässt sich auch effizient für ein breiteres Korngrößenspektrum nutzen, auf Variationen des Rohguts einstellen und an Produktionsänderungen anpassen. Diese Vielseitigkeit und die leichte Integrierbarkeit in die vorhandene Anlage waren entscheidende Faktoren für die Technologieauswahl – gerade vor dem Hintergrund, dass CBL die Produktionskapazitäten sowohl seines Bergbau- als auch seines Chemiebetriebs mit minimalen Zusatzinvestitionen ausbauen möchte. Adailton Almeida, Beneficiation Coordinator bei CBL, sagt dazu: „Die Abscheidung des Schiefers nach der Primärzerkleinerung hat uns angesichts der Dichte anderer Mineralien zusätzliche Flexibilität bei der DMS-Separation verschafft, da die Dichte von Schiefer, der von Spodumen sehr ähnelt.“

Trockener Betrieb und ESG-Verpflichtung: Verringerung der Umweltauswirkungen und verantwortungsbewusste Nutzung natürlicher Ressourcen

Seit der Inbetriebnahme hat die SBS-Anlage bereits maßgebliche Verbesserungen an den Spodumen-Aufbereitungsprozessen von CBL geliefert. Die metallurgische Lithium-Ausbeute übertrifft zuverlässig 90 %, während der Ausschussstrom im Durchschnitt nur ~0,3 % Li₂O enthält, was die außerordentliche Präzision unterstreicht. Die Abscheidung von über 95 % des Schiefers vor der DMS gewährleistet eine höhere Reinheit und Güte des zugeführten Materials und steigert die DMS-Effizienz, stabilisiert die Anlagenleistung und maximiert die Lithiumausbeute insgesamt. Durch die Aufwertung des Konzentrats ermöglicht der Erz-Sortierer eine effizientere Nutzung des Erzkörpers, wodurch zusätzliche wirtschaftliche Vorkommen erschlossen, und Taubgestein-Volumen verringert werden. Dieser Ansatz generiert nicht nur technischen und wirtschaftlichen Mehrwert, sondern mindert auch regulatorische und soziale Risiken, die mit der intensiven Nutzung natürlicher Ressourcen verbunden sind.

Priscila Esteves, PhD, Leiterin der Technikabteilung bei STEINERT, erklärt: Die CBL-Lagerstätte ist durch einen Pegmatit mit großen Kristallen geprägt, wodurch bereits direkt nach der Primärzerkleinerung einige Mineralien gelöst werden können. Das ermöglicht die Bergevorabscheidung in dieser Phase und reduziert das Volumen des in den nachgelagerten Phasen verarbeiteten Materials, was wiederum geringere Betriebskosten und weniger feines Bergematerial zur Folge hat. Es gibt auch einen positiven Effekt auf die Qualität des Produkts, das der DMS zugeführt wird.“ Die Erfahrungen von CBL belegen, dass operative Strategien durch fortschrittliche Technologien, wie sensorbasierte Sortiersysteme, transformiert werden können. Weit mehr als nur Aufbereitungswerkzeuge, sind sensorbasierte Sortiersysteme zu einer strategischen Säule geworden: Sie fördern Produktivitätssteigerungen, stärken den Umweltschutz und sichern die langfristige Nachhaltigkeit und Resilienz des Betriebs.

Ergebnisse, technischer Support und Zukunftsvision

Angesichts der guten Ergebnisse hat sich sensorbasierte Sortiertechnologie in der CBL-Anlage als fundamentaler Bestandteil des Aufbereitungsprozesses bewährt. Die Partnerschaft mit STEINERT Latinoamericana geht weit über die Bereitstellung von Anlagen hinaus und umfasst auch laufenden technischen Support, Fernüberwachung, regelmäßige Besuche und operative Anpassungen, die auf die Prozesse sowie minen- und jahreszeitbezogene Variationen zugeschnitten werden. Die technische Zusammenarbeit ist eine der tragenden Säulen für die Entwicklung dieses Projekts und unterstützt den Anspruch von CBL, in seine Betriebsabläufe zunehmend Prozessintelligenz einzubeziehen. Der Einsatz von Sensortechnologie in Verbindung mit robusten und reaktiven Betriebsabläufen hat zu erheblichen Selektivitäts-, Produktivitäts- und Nachhaltigkeitsgewinnen geführt: alles essenzielle Parameter für die Wettbewerbspositionierung des Unternehmens in der heutigen globalen Lithium-Lieferkette.

Weit mehr als nur ein Prozessupgrade, untermauert die Einführung des Erz-Sortierers den Einsatz von CBL für nachhaltigen Bergbau: ein Betriebsmodell, das Umweltverantwortung, maximierte Mineralienausbeute und die Einführung hochmoderner Technologien kombiniert. Die Partnerschaft mit STEINERT bietet weiterhin eine solide Grundlage für fortlaufende Entwicklungen. Es werden weitere Fortschritte bei Automation, Echtzeitüberwachung und Prozesskontrolle erwartet, die die positiven Effekte dieser Anwendung weiter ausdehnen und immer mehr Sauberkeit, Sicherheit und Effizienz im Bergbau möglich machen.

Durch die Implementierung im industriellen Maßstab sind sensorbasierte Sortiersysteme zu einer tragenden Säule des Aufbereitungsprozesses von CBL geworden. Die Technologie hat die Effizienz gesteigert, aber das eigentliche Alleinstellungsmerkmal liegt darin, wie die Partnerschaft mit STEINERT Latinoamericana aufgebaut wurde: Hand in Hand wurden technische Expertise, Innovation und Unterstützung miteinander kombiniert. Diese Zusammenarbeit umfasst nicht nur die Bereitstellung von Ausrüstung, sondern auch täglichen technischen Support, Fernüberwachung, regelmäßige Besuche vor Ort sowie operative Anpassungen, die auf die Prozessanforderungen sowie naturbedingte Herausforderungen wie geologische Variabilität und saisonale Veränderungen zugeschnitten werden. Außerdem unterstreicht der vollkommen trockene Betrieb das Engagement des Unternehmens für verantwortungsvolle Umweltpraktiken. Die Partnerschaft zwischen STEINERT und CBL modernisiert nicht nur die Lithium-Aufbereitung in Brasilien, sondern setzt auch neue Maßstäbe für die Zusammenarbeit in diesem Sektor – geleitet von Innovation und Nachhaltigkeit.