Prosessimetallurgia on tieteenala, jossa tutkitaan metallien valmistusta ja korkealämpötilaisia prosesseja. Oulun yliopiston prosessimetallurgian tutkimusyksikön korkealämpötilaosaaminen on huippuluokkaa, ja etenkin teräksen tutkimuksesta yksikkö tunnetaan. 2000-luvun alkupuolelta saakka yksikössä on tehty kehitystyötä myös spodumeenirikasteen lämpökäsittelyn parissa. Juuri ilmestynyt tieteellinen yhteisjulkaisu selventää niitä tärkeitä vaiheita, joita on tehtävä, jotta spodumeenimalmista saadaan lopulta valmistettua mahdollisimman puhdasta litiumkarbonaattia.
Oulun yliopiston prosessimetallurgian yliopisto-opettaja, geologi Pekka Tanskanen on artikkelissa esiteltävän tutkimushaaran isähahmo sikäli, että hän aloittanut teollisuusyhteistyön. Sitä kautta on saatu tutkimusrahoitusta.
”Yhteistyökumppanimme Keliber Oy on ollut hyvin tutkimusmyönteinen. Se on tietenkin hienoa,” Tanskanen kertoo.
Keski-Pohjanmaalta ponnistava kaivos- ja kemikaaliyhtiö Keliber tähyää akkumarkkinoille puhtaan litiumkarbonaatin tuottajana. Ullavan Läntän spodumeeniesiintymään Keliberillä on kaivoslupa, ja yrityksen mukaan Keski-Pohjanmaan spodumeenivarannot ovat Euroopan merkittävimmät.
Spodumeeni on kookaskiteinen ja karkearakenteinen kivi. Raskasväliainerikastamisella saadaan rikastetta, jossa rakeet ovat 1–6 millimetrin kokoisia. Jotta rikasteesta saadaan liuotettua litiumia, on tehtävä lämpökäsittely (noin 1100 °C). Korkealämpökäsittely muuttaa spodumeenin hilarakennetta alpha-muodosta huokoiseen beta-muotoon. Selektiivisen seulonnan avulla voidaan edelleen parantaa rikasteen laatua poistamalla ylimääräinen aines. Tarkoituksena on saada lopputuotteeksi mahdollisimman puhdasta beta-spodumeenijauhetta, joka on kuin hienojakoista hiekkaa.
”Prosessimetallurgiassa on tärkeää ymmärtää korkealämpötilaisia ilmiöitä. Teollisissa prosesseissakin ilmiöt noudattavat luonnonlakeja,” Tanskanen selittää.
Valmistusprosesseja tutkittaessa on keskeistä tarkastella myös energiankulutusta, päästöjä ja kierrätystä.
”Pyrimme kehittämään kustannus- ja energiatehokkaita prosesseja. Tyypillisesti, jos energiankulutus alenee, myös päästöt vähenevät”, Tanskanen pohdiskelee.
Artikkelin ovat kirjoittaneet Olli Peltosaari, Pekka Tanskanen, Sofia Hautala, Eetu-Pekka Heikkinen ja Timo Fabritius. Tutkimuksen julkaisi Minerals Engineering.
