Indika-projekti - kriittisten mineraalien etsintää kehittämässä Pertti Sarala Geologian tutkimuskeskus (GTK)/ Oulu Mining School
Kriittiset mineraalit Kriittisiksi luokitellut mineraalit tai metallit ja niiden, sekä ei-kriittisten raaka-ainevarojen tuotanto EU:n alueella. Lähde: EU:n raportti kriittisistä materiaaleista, toukokuu 2014. Critical Raw Materials Gallium Magnesite Silicon Metal Coking coal Fluorspar Germanium Indium Chromium Tungsten Antimony Beryllium Borate Cobalt Magnesium Natural Graphite Niobium PGMs Phosphate Rock REEs (Heavy) REEs (Light) EU Supply >20% <20% <10% <3% <1% Non-Critical Raw Materials Clays (& Kaolin) Diatomite Feldspar Hafnium Limestone Perlite Sawn Softwood Silica sand Tellurium Bentonite Gypsum Potash Pulpwood Selenium Talc Aluminium Copper Rhenium Silver Zinc Barytes Bauxite Iron Lithium Nickel Gold Manganese Molybdenum Natural Rubber Scandium Tantalum Tin Titanium Vanadium 2
Suomessa potentiaalia EU:n mineraalistrategiassa omavaraisuutta korostetaan Painotus kriittisissä mineraaleissa, perusmetalleissa ja teollisuusmineraaleissa => Suomi ja Ruotsi merkittävässä asemassa Helppojen malmien löytäminen vaikeampaa ja katse on paksuilla peitteisillä alueilla ja syvämalmeissa =>Tarve uusille etsintämenetelmille Myös kiertotalous ja cleantech korostuvat raaka-ainetuotannossa Vanhojen kaivosalueiden uusiokäyttö 3
Indika-projekti Indikaattorimineraalien automatisoitu tunnistaminen kriittisten mineraalien etsinnässä (Indika) EAKR-projekti (2016-2018) Tutkimuspartnereina: GTK, Lapin AMK ja Oulun yliopisto Rahoittajat: Oxford Instruments, Suomen Kaivosyrittäjät ry ja Lapin Kullankaivajain Liitto Projektin tarkoituksena on tutkia uusien automatisoitujen ja on-siteindikaattorimineraalitutkimusmenetelmien soveltuvuutta kriittisten mineraalien ja metallien etsinnässä Tutkimuskonseptin kehittäminen sisältäen maaperänäytteiden esikäsittelyn, on-site-menetelmätestauksen ja laboratoriotutkimuksen Hyödynnetään ja voimistetaan olemassa olevaa Pohjois-Suomen tutkimus- ja osaamisverkostoa Edistetään kaivosalueiden uusiokäyttöä ja digitaalista tietojen keruuta ja hallintaa 4
Raskasmineraalitutkimus Raskasmineraalitutkimus perustuu painavimpien mineraalien rikastamiseen ja tutkimiseen maaperä- ja kallionäytteistä. Nämä mineraalit ovat tyypillisesti malmimineraaleja ja indikoivat lähtöalueen malmipotentiaalia => käytetään usein synonyymina indikaattorimineraaleille Maaperän raskasmineraalitutkimuksen kuin geokemiallisen tutkimuksenkin käyttö perustuvat alkuaineiden ja mineraalien sekundääristen hajontaviuhkojen käyttämiseen Jäätiköityneillä alueilla viuhkoja voidaan seurata jäätikön liikesuunnassa ja siten hyödyntää malminetsinnässä 5
Raskasmineraalitutkimus Raskasmineraalitutkimus perinteinen menetelmä Mineraalien rikastaminen painovoimalla Tehokas esim. kullan, PGE:n ja timanttien etsinnässä Yleisimpiä rikastusmenetelmiä: Vaskaus Spiraalirikastimet (esim. kultakoira) Knelson Tärypöytä Raskasnesteet Hydroseparointi Perinteisesti raskasmineraalit tunnistetaan visuaalisesti mikroskoopin alla J. Valkama J. Valkama J. Valkama 6 J. Valkama
Raskasmineraalit vs. indikaattorimineraalit Raskasmineraali = ominaispaino d > 3.2-3.3 Indikaattorimineraali laajempi käsite ja sisältää myös raskasmineraalit Raskasmineraali on yleensä itsessään etsinnän kohde, kuten kulta, sulfidit, kromiitti, rautaoksidit, zirkoni Indikaattorimineraaleja käytetään malminetsinnälle potentiaalisten kallioperäalueiden havaitsemiseen ja etsinnän kohteena olevien alkuaineiden ja/tai mineraalien seuralaisena/viitteenä, kuten: Kromiittia, diopsidia, granaatteja, forsteriittioliviinia timanteille Columbiiitia, monatsiittia, pyroklooria, rhafdofaania, xenotiimia REEmineraaleille Rikkikiisua, arseenikiisua, scheeliittiä, tellurideja kullalle Indikaattorimineraaleja runsaammin kuin etsittäviä malmimineraaleja! 7 GTK
Raskasmineraali- vs. Indikaattorimineraalitutkimus Uusi teknologia laajentaa RM-menetelmän hyödyntämismahdollisuutta FE-SEM+EDS ja MLA => Mineraalien automatisoitu tunnistaminen Automatisoidulla indikaattorimineraalien tunnistuksella saadaan nopeasti (näytteen valmistelu + 10-15 min analysointi/näyte) kokonaiskuva näytteen mineralogiasta - SEM+EDS:llä saadaan puoliautomaattisesti analysoitua/tunnistettua tuhansia rakeita mineraalirakeita rikkomatta - FE-SEM:llä ja MLA:lla voidaan analysoida/tunnistaa kymmeniä/satoja tuhansia rakeita hieestä/preparaatista Indikaattorimineraalien tunnistamiseen voidaan käyttää myös hyperspektritutkimusta ja XRD-menetelmää (REE-tutkimus) 8
Toteutus www.palsatech.fi P. Sarala Tehtävä 1:Indikaattorimineraalien konsentrointimenetelmien tutkimus ja kehittäminen Rikastusprosessin kehittäminen ja optimointi kriittisille mineraaleille ja niiden indikaattorimineraaleille Etsitään sopivia prosessointimenetelmiä erityisesti keskiraskaille kriittisille mineraaleille (d=2,7-3,2; esim. spodumeeni) tai kevyille mineraaleille (d=2,1-2,6; esim. grafiitti) Tutkitaan eri raekokofraktioiden vaikutusta mineraalien rikastamiseen Vertaillaan eri näytepreparaattityyppien toimivuutta Tavoitteena on sekä kentällä että laboratoriossa tehtävän indikaattorimineraalien rikastusprosessin kehittäminen Knelson, tärypöytä, mikrovaskaus, hydroseparointi, raskasnesteet GTK J. Valkama 9
Toteutus P. Sarala www.olympus.com P. Sarala Tehtävä 2: Uusien on-site ja automatisoitujen mineraalien tunnistusmenetelmien sovellettu tutkimus Tehdään soveltuvaa tutkimusta erilaisten modernien automatisoitujen tunnistusmenetelmien ja -laitteistojen käytettävyydestä On-site-analyysimenetelmien tutkimus Menetelmiä: hypespektri (infrapuna) ja kannettava XRD (pxrd) tuettuina kannettavalla XRF-analysaattorilla (pxrf) Vertaileva tutkimus laboratorioanalysaattoreilla Menetelmiä: FE-SEM-EDS, MLA, RAMAN, XRD ja XRF Referenssianalyysejä kemiallisilla analyysimenetelmillä 10
Toteutus P. Sarala P. Sarala Tehtävä 3: Mineraalitutkimuskonseptin pilotointi ja dokumentointi Kehitettyjen menetelmien testaaminen käytännössä Näytteenotto ja on-site-menetelmätestaus todellisissa etsintäkohteissa Case-tutkimukset sekä greenfield-kohteessa että kaivosalueella Menetelmien testaaminen tunnetulla kriittisten mineraalien etsintäkohteella Pohjois-Suomessa Esimerkiksi Soklin alue P-REE -tutkimuskohteena ja/tai Vuotson ympäristö REE-tutkimuskohteena sekä Vanhojen tai toiminnassa olevien kaivosten rikastushiekka-altaat/sivukivikasat (esim. Rautuvaara tai toiminnassa olevat kaivokset) Tuloksena saadaan dokumentoitu prosessikuvaus ja arviointi menetelmien toimivuudesta kriittisten mineraalien etsinnässä 11
Aikataulu ja budjetti Kehittämisprojekti kokonaisbudjetti n. 420 000 - Lisäksi laiteinvestointi (pxrd) n. 86 000 ; hankinta 2017 alussa 12
Hyötyjä Saadaan tehostettua kriittisten mineraalien etsintää Suomessa Mineraalien kattavampi tunnistaminen mahdollistaa uusien esiintymätyyppien tunnistamisen Luodaan mahdollisuuksia uuden yritystoiminnan syntymiselle alalle Kotimaiselle/paikalliselle palvelutarjonnalle kysyntää Malminetsintäyritykset valmiita maksamaan kustannustehokkaista palveluista Kehitettävät menetelmät sovellettavissa muidenkin malmityyppien etsimiseen Yhteistyön vahvistaminen GTK:n, Lapin amk:n ja Oulun yliopiston kesken Näytteenkäsittelyn ja -analysoinnin kehittäminen => uusia innovatiivisia sovelluksia Uusien menetelmien soveltava tutkimus ja olemassa olevan infran tehokkaampi käyttö Alueellisen osaamisen lisääminen ja vahvistaminen yhteistyössä yritysten kanssa Mineraalipotentiaalitutkimuksen vahvistaminen Uudet tehokkaammat tutkimusmenetelmät Uusi geologinen tietämys Uusia malmiesiintymiä 13
yle.fi mtv.fi hs.fi miestenmaailma.org Indika
KIITOS! Lisätietoja: Pertti Sarala, projektipäällikkö p. 040-5718673 pertti.sarala@gtk.fi Anne Taivalkoski, projektisihteeri p. 050-3491232 anne.taivalkoski@gtk.fi http://www.gtk.fi/tutkimus/tutkimushankkeet/indika.html