1. No category

Hi-tech-metallien
Hi
tech metallien merkitys ja potentiaali
Olli Sarapää
GTK
Oulu Mining School
Maan alla ja päällä –seminaari
24.2.2011. Oulun yliopisto
Olli Sarapää 24.2.2011
1
Taustaa
•
•
•
•
•
•
•
•
Hi-tech metallit (litium, titaani, koboltti, gallium, germanium, indium,
antimoni, niobi, tantaali, harvinaiset maametallit ja platinametallit)
kuuluvat strategisiin metalleihin
Niid käyttö
Niiden
kä ttö uusissa
i energiaratkaisuissa,
i tk i i
autot ja
j lentokoneteollisuudessa,
l t k t lli d
tietotekniikassa ja viihde-elektroniikassa kasvaa voimakkaasti.
Eu:lla ei ole juuri lainkaan hi-tech-metallien tuotantoa
Kierrätys on vähäistä eikä korvaavia juurikaan ole
Eniten kysyntää on harvinaisista maametalleista (REE), joista tuotetaan 97
% Kiinassa, maan oma tarve on johtanut vientirajoituksiin ja hintojen
rajuun kasvuun
Uusia REE-kaivosprojekteja on käynnissä yli 100 ympäri maailmaa,
varantoja on, mutta kuinka nopeasti ne saadaan tuotantoon
Fennoskandian kilpialue
p
on otollinen hi-tech-metallien löytymiselle
yy
GTK tutkii Suomen kallioperän hi-tech-potentiaalia, panostaen erityisesti
REE- ja Li-malmien etsintään
Olli Sarapää 24.2.2011
2
Mt
Raskas teollisuus
1000
Yhdyskuntarakentaminen
Autoteollisuus
Kodinkoneet
100
Infrastruktuuri
Viihdeelektroniikka
Lentotekniikka
ITC
Uudet
energiaratkaisut
10
Rautametallit
Cr, Mn, jne.
Olli Sarapää 24.2.2011
Perusmetallit
Al Cu,
Al,
Cu Zn
Zn, Sn
Teknologiametallit
Li, Co, In, Ga, Ge, Ta,
Ti, Mg, REE
Kehittyvät maat
Kehittyneet maat
(BRIC, öljyvaltiot)
(USA, Japani, EU)
BKT
3
Hi-tech-metallien tärkeimmät tuottajamaat
Venäjä
Palladium 45%
USA
U.S.A
Kiina
Molybdeeni 34%
Brasilia
Kongo
Lantanidit 95%
Antimoni 87%
Wolframi 84%
Koboltti 36%
Niobi 90 %
Etelä Afrikka
Etelä-Afrikka
Chile
Litium 60%
Olli Sarapää 24.2.2011
Rodium 79%
Platina 77%
Vanadiini 45%
Kromi 41%
Australia
Tantaali 60%
Titaani 42%
4
FENNOSKANDIAN KILPIALUE HYVÄ POTENTIAALI
•
•
•
•
Prekambrista kilpeä,
kuten Kanada,
Kanada Australia
ja Etelä-Afrikka
Kaivosperinne vankka
Alitutkittu alue
Perusmetalleja, kultaa,
platinaa, hi-tech
metalleja, U ja Th,
teollissuusmineraaleja ja
timantteja löytyy
Olli Sarapää 24.2.2011
5
Kriittiset metallit
+
+
+++
+
++
++
+
+
++
Suomessa:
+++ kaivoksia
++ kaivoshankkeita
+ esiintymiä
Olli Sarapää 24.2.2011
+
+++
+++
++
+++
+
+
+++
+++
Öko-Institut e.V.
M tthi Buchert
Matthias
B h t ym 2009
6
Hi-tech-metallit -hanke
•
•
•
•
•
•
GTK:n valtakunnallinen nelivuotinen tutkimushanke vuosina 2009-2012
Hankkeen ppäämääränä on kartoittaa ja
j tutkia hi-tech-metallien p
potentiaali
Suomen kallioperässä: litium, koboltti, indium, gallium, germanium, niobi,
tantaali, titaani, harvinaiset maametallit.
2009 esiselvitys: kirjallisuus (tarve,tuotanto,hinnat),
(tarve tuotanto hinnat) tietokannat,
tietokannat vanhat
näytteet, mineralogiset tutkimukset: alustava potentiaalisten alueiden
rajaaminen, tutkimusmenetelmien kehittämistä (RM,MMI, MLA) ja alustavia
maastotutkimuksia
t t tki k i
2010-2012,kohteellisia maastotutkimuksia, etsintämenetelmien kehittäminen,
tunnettujen ja uusien alueiden potentiaaliarviot
Painopisteenä harvinaiset maametallit Pohjois-Suomessa
REE-kairauksia tehty n. 5 km: Vanttaus, Lehmikari, Suhuvaara,Tanabelt ja
Pyhäntä
Olli Sarapää 24.2.2011
7
Harvinaiset maametallit (REE) eli lantanidit+Y ja Sc
•
•
•
•
•
•
•
•
Proff JJohan
P
h G
Gadolium
d li
1794 lö
löysii yttriumin,
i i mineraali
i
li
sai nimekseen gadoliniitti.
Olavi Erämetsä löysi 1964 pieniä määriä
prometiumin luonnosta.
luonnosta
Oulun Typpi Oy:ssa tuotettiin lantanideja 1960-luvun
alussa ainoana maailmassa.
Raaka-aineina
Raaka
aineina Kuolan apatiitti ja Korsnäsin REE
REErikaste
REEt jaetaan: kevyisiin LREE (La-Sm) ja raskaisiin
(
)
HREE (Eu-Lu)
Erityisesti HREE:stä terbiumista, dysposiumista ja
yttriumista tulee olemaan pulaa, ellei uusia esiintymiä
saada tuotantoon. Tällä hetkellä neodyymi kysytyin
REE
REEt eivät ole kovin harvinaisia mutta rikastuvat
harvoin malmeiksi ja niiden erottaminen toisistaan on
kallista.
kallista
Harvinaisten maametallien (REE) vuositarve on
124000 tpa (REO) kasvaa yli 200000 tonniin vuoteen
2014 mennessä ((IM 2009))
Olli Sarapää 24.2.2011
8
Harvinaisten maametallien käyttö
Käyttö
Alkuaine
Kasvuennuste*
Katalyytti
20%
Ce
3-6%
Magneetit
19%
Nd, Sm, Pr, Dy, Tb
Seosmetallit
16%
La, ym
Kiillotus
13%
Ce,
Lasi
12%
Ce, La, Y, Gd, Er, Nd, Pm
3-5%
8-12%
5-7%
8-12%
Loisteaineet
8%
Y Eu
Y,
Eu, Tb,
Tb La,
La Ce
33-5%
5%
Keramiikka
5%
Y
4-8%
Muut
7%
4-8%
China Minmetals Non-ferrous Meals Co. Ltd. (2009) ennuste
Olli Sarapää 24.2.2011
9
Tärkeimmät REE-esiintymät maailmassa liittyvät karbonatiitteihin ja ioniadsorptiosaviin
p
Watanabe 2009
Olli Sarapää 24.2.2011
10
Ion-adsorptio esiintymät
•
•
•
•
•
•
REE-rikkaiden graniittien rapautumia
REEt vapautuivat ja adsorboituivat
savimineraaleihin
Alhainen REE-pitoisuus (<0.05-0.2%),
mutta, jjotkut HREE-rikkaita
Eivät sisällä radioaktiivisia alkuaineita
Helppo erottaa, ympäristöhaittoja
Tuotetaan vain Etelä-Kiinassa
Etelä Kiinassa
Surface soil
REE
concentration
layer
Olli Sarapää 24.2.2011
Watanabe 2009
REO grade (%)
11
Tärkeimmät REE-malmimineraalit, Roskill (2007)
Mineraali
Kemismi
RE2O3
％
Tuotanto
Esiintymä
Bastnäsiitti
(REE)(CO3)F
74 81
74.81
64％
Karbonatiitti
(Bayan Obo)
Monatsiitti
(REE)PO4
69.73
9％
Karbonatiitti,
hydroterminen,
hydroterminen
alkalikivi, placer
Ksenotiimi
YPO4
61.40
Placer
Fergusoniitti
(REE)(Nb,Ti)O4
47
Alkalikivi,
residuaali
Lopariitti
(Ce,Na,Ca)(Ti,Nb)O
(Ce
Na Ca)(Ti Nb)O ～ 30
3
Apatiitti
Ca4(PO4)3(F,Cl,OH 19
)
Kaoliniitti
Al2Si2O5(OH)4
Olli Sarapää 24.2.2011
<1
2％
Alkalikivi
(Lovozero)
Karbonatiitti,
hydroterminen,
alkalikivi
25％
Ioni-adsorptiosavi
12
Geokemiallinen
REE-POTENTIAALIKARTTA
Y=HREE, La ja Ce=LREE
vain anomaliset näytteet
>mean+std
Olli Sarapää 24.2.2011
13
Aerogeofysikaalinen torium and alueellisen
geokemian lantaani
Torium
Olli Sarapää 24.2.2011
Lantaani
15.3.2011
14
Tunnetut REE-esiintymät Suomessa
•
•
•
•
•
•
Korsnäs 3.86%P, 0.83% REO, karbonatiitti
Soklin karbonatiitti P-Nb-Zr-Ta,, REE,, rapautumat
p
jja
feniittikehä
Katajakangas, Otanmäki Nb-Ta-REE alkaligneissi
Rosendahl graniittinen pegmatiitti Li-Nb-Ta,REE,Sn, Zr
Kietyömäki ja Pyörönmaa pegmatiittigraniitit Li-Nb-Ta-REE
Potentiaalisia Suomessa ovat: karbonatiitit,
karbonatiitit alkalikivet,
alkalikivet
peralkaliset graniitit, appiniitit, pegmatiitit, kaoliinirapautumat
jja hydrotermiset
y
muuttumisvyöhykkeet
y y
suurissa rakenteissa
sekä rautaoksidi-kulta-kupariesiintymät
Olli Sarapää 24.2.2011
15
Toriumkartta Soklista
J
Jammi
i
Olli Sarapää 24.2.2011
16
Jammin feniittiä, jossa myöhäisen vaiheen karbonatiitti-juonia
1-2 % REO; monaziitti, bastnasiitti, ankyliitti etc
Olli Sarapää 24.2.2011
17
Alkalikivet ja karbonatiitit suurin potentiaali
•
Alkalikivet – SiO2-alikylläisiä
y
magmakiviä
– Ijoliitti – Nefeliniitti
– Nefeliini-syeniitti
Nefeliini syeniitti – phonoliitti
– Lamprofyyri – kimberliitti
•
Karbonatiitti – magmakivi
g
modaalikoostumuksesta >50%
primäärejä karbonaattimineraaleja
Hightech-metallit
g
Alkalikiviä karakterisoi rikastuminen P,
Ba, Sr, Rb, Th, U, Nb, Ta, Zr, Ga, Be,
Li REE
• Erityisesti kevyet lantanidit (LREE): La
– Sm
•
Olli Sarapää
Akseli
Torppa
24.2.2011
ja Heidi Laxström
18
Postorogeeniset P-REE-rikkaat appiniitit
Olli Sarapää 24.2.2011
19
Kaoliinirapautumien
REE-potentiaali (ioniadsorptio?)
Itä-Suomen ja Lapin Tana-beltin
k lii i
kaoliinirapautumat
t
t potentiaalisia
t ti li i
• Esim. Virtasalmi kaoliiniesiintymissä (koko
noin 30 milj.
j tonnia),
) REEt ovat
rikastuneet kaoliinirapautuman pohjaosaan
kaoliniittiin ja osin monatsiittiin: 0,05-0,2
% REO
•
Olli Sarapää 24.2.2011
20
Suomen RE-Pegmatiitit (Alviola)
Kallio- ja moreenigeokemian Litium-Niobitantaalianomaliat
Nb-Y-F
Li-Ce-Ta
Olli Sarapää 24.2.2011
21
Litium
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Pegmatiittien spodumeeni, petaliitti,
lepidoliitti (25,4 %) ja suolajärvien
suolavedet (58,4 %) lähteinä
Maapallon Li-varat 13 Mt (USGS2010)
Vuonna 2008 litiumia tuotettiin 25000t
Chile, Australia, Argentiina, Kiina, USA
Käytetään akkuihin, paristoihin,
keramiikkaan, lääkkeisiin
Kysynnän kasvu riippuu sähkö- ja
h b idi t j määrän
hybridiautojen
ää ä kasvusta
k
t
Spodumeenin hinta 650-720 $/t 7,25%
LiO2 ( IM 01.Mar 2010)
Petaliitti
165-260
165 260
44,25
25
Litium karbonaatin hinta 2,4 $ per lb
Olli Sarapää 24.2.2011
Angerer 2009
22
Kaustinen-Ullava (Li, Be, Nb)
Spodumeenipegmatiitteja
• Keliber Oy:
y Länttä,, Emmes,,
Jänislampi,
• Outovesi uusi esiintymä
•
Outovesi
GTK:
– Syväjärvi (Ruohojärvet): > 1 Mt,
n 1 % Li2O
n.
– Leviäkangas (Vintturi): > 1 Mt
n. < 1 % Li2O
– Heikinkangas-Päiväneva:
H iki k
Päi ä
> 1 Mt
M
n. 1 % Li2O
– Myynnissä Syväjärvi ja
Leviäjärvi
i j i
Olli Sarapää 24.2.2011
23
Leviäkankaan Li-esiintymä
Mineraalivarannot
-Juoni 500 m ppitkä,, 1-20 m leveä
-Spodumeenia keskimäärin 10 %
-Li2O 0,74 %, Ta2O5 72 pp
ppm, Nb2O5 87 pp
ppm ((Mnkolumbiitti)
-Myyntiraportti luovutettiin TEM:lle 14.10.2010
-Kansainvälinen tarjouskilpailu päättyy 28.2.2011
Olli Sarapää 24.2.2011
24
Syväjärven Li-esiintymä
Mineraalivarannot
-Juonisto n. 500 m ppitkä,, 1-22 m leveä
-SPOD keskimäärin 13 %
-Li2O 1,00 %, Ta2O5 26 pp
ppm, Nb2O5 36 pp
ppm ((Fetai Mn-tantaliitti)
-Myyntiraportti luovutettiin TEM:lle 14.10.2010
-Kansainvälinen tarjouskilpailu päättyy 28.2.2011
Olli Sarapää 24.2.2011
25
Titaani
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Mineraalit ilmeniitti ja rutiili
Rantahiekoista ja gabroista
95 % käytetään TiO2-pigmenttinä, loput himetallina. TiO2 on hi-tech pigmentti.
Suomeen Porin pigmenttitehtaille tuodaan
ilmeniittiä n. 400000t/v pääosin Norjasta,
josta valmistetaan titaanidioksidia
Ot
Otanmäen
ä il
ilmeniitin
iiti tuotanto
t t t loppui
l
i 1985,
1985
Fe-Ti-V-malmia jäi paljon maan alle
Kälviän ilmeniittiesiintymillä kaivoshanke
Kauhajoen alueella suuret Fe
Fe-P-Ti-varannot
P Ti varannot
Kehitteillä Ti-magnetiitin hyödyntäminen:
tuotteina V, harkkorauta ja “Ti-kuona”
((Mustavaara
ustavaa a pprojekti)
oje t )
Angelin anortosiitti tutkimaton
Porissa Kemira tuottaa noin 120000t/v
pg
TiO2-pigmenttiä.
TiO2:n hinta 3000 Eu/t, nousussa
Silaskaira
Karhujupukka
Mustavaara
Hautakangas
Titaani-rautaesiintymät gabroissa
Olli Sarapää 24.2.2011
26
Yhteenveto
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tana-belt osoittautunut potentiaaliseksi REE-Au-kohteeksi, hydroterminen
muuttumisvyöhyke, suurrakenne
Karbonatiitit jja alkalikivet,, ja
j niiden feniittiytyneet
yy
sivukivet ovat potentiaalisia
p
harvinaisten metallien suhteen: Soklin alue, Kornäs, Otanmäki
Kaoliinirapatumien pohjaosissa REE-rikastumia Itä- ja Pohjois-Suomessa
Lapin appiniittien P-REE-potentiaalia tutkitaan: Vanttaus, Lehmikari ja
Suhuvaara
h
kkairattu.
i
Hämeen pegmatiiteissa ja rapakivialueiden graniiteissa REE-potentiaalia
Geokemialliset menetelmät, geofysiikka raskasmineraalitutkimus toimivia
erityisesti
it i ti REE
REE-potentiaalisten
t ti li t alueiden
l id tunnistamisessa
t
it i
Lapissa.
L i
Säteilymittaus toimii joidenkin RE-mineralisaatioiden paikannuksessa.
Litium-, niobi-tantaali ja titaanipotentiaali Suomessa erinomainen
I G
In,
Ga, G
Ge lii
liittyvät
ä tina-sinkkimalmeihin,
i
i kki l ihi niiden
iid osalta
l rapakivigraniitteja
ki i
ii j
tutkitaan
Olli Sarapää 24.2.2011
27