Kansannäytteiden kobolttipitoisuudet Pohjanmaan Evijärveltä ja Vetelistä

Abstract

Koboltin ja muiden akkumineraalien kysyntä on kasvussa, kun siirrytään kohti kestävämpää energian tuotantoa, johon akkuteollisuus on tärkeä osa. Tämän tutkimuksen tutkimuskohteena olevaa kobolttia (Co) käytetään muun muassa katodina ladattavissa litiumakuissa. Tutkimustavoitteena oli analysoida kansannäytteiden geokemialliset koostumukset ja varsinkin koboltin määrä valituista kansannäytteistä tutkimusalueelta Keski- ja Etelä-Pohjanmaan Evijärven ja Vetelin kuntien alueelta. Pro gradun aineistona oli 21 potentiaalisesti kobolttia sisältävää kansannäytettä. Näytteitä tutkittiin suoraan kiven pinnasta, homogenisoidusta jauheesta ja puristenapeista. Tutkimusmenetelminä oli röntgenfluoresenssianalysaattori (portable X-ray fluoresence analysator [pXRF]), Bruker M4 Tornado mikro XRF-laitteistoto(micro-XRF spectrometer [µXRF]) ja PANalytical Zetium Energy-dispersiivinen ja aallonpituusdispersiivinen röngtenfluorosenssi (energydispersive and wavelenghtdispersive XRF analysator [ED/WDXRF]). Kolme eri tutkimusmenetelmää valittiin, koska eri tutkimusmenetelmien pitoisuuksia haluttiin vertailla keskenään ja arvioida pXRF-laitteen soveltuvuutta kenttäolosuhteisiin. pXRFlaitteella mittauksia tehtiin kaikista näytteistä suoraan kiven pinnasta ja jauheesta. µXRF-laitteella mittauksia tehtiin kiven pinnasta kolmesta näytteestä ja ED/WD-XRF-laitteella neljän näytteen puristenapista. Pitoisuudet eri tutkimusmenetelmillä ja pXRF-laitteella kiven pinnasta ja jauheesta korreloituivat vaihtelevasti keskenään. Hyvin pXRF-laitteen pitoisuudet kiven pinnasta ja jauheesta korreloituivat Co, Ni, Fe, Cu ja S, melko hyvin Cu ja heikosti Mn ja As. ED/WDXRF-laitteen pitoisuudet korreloituvat pXRF-laitteen mittauksiin hyvin Ni, As ja Cu, melko hyvin Co ja heikosti Mn. Pitoisuuksien vaihtelevuuteen vaikuttavat pXRF-laitteen heikkoudet Co:in tunnistamiseen, jos Fe pitoisuus on korkea, pistemäinen mittaustapa kiven pinnasta ja syvyysmittauksen puute kiven pinnasta. Kansannäytteiden alkuperäisten havaintolomakkeiden pitoisuudet vaihtelivat paljon tämän tutkimuksen mittauksiin, koska niiden pitoissuuksia mitattaessa keskityttiin mahdollisesti titettyyn alkuaineeseen, eikä otettu huomioon muiden alkuaineiden häiriötä. Tutkitut lohkareet ovat todennäköisesti lähtöisin läheisestä mustaliuske jaksosta. Tutkimuksen tulosten perusteella tutkimusalueen malmietsinnällinen potentiaali on koboltin suhteen matala.

The demand for cobalt and other battery minerals is increasing as we move towards a more sustainable economy, in which the battery minerals required for the battery industry are a major part. The cobalt (Co) that is the subject of this study is used, among other things, as a cathode in rechargeable lithium batteries. The aim of the study was to analyze the geochemical compositions of the rock samples and, in particular, the amount of cobalt in the layman’s sample’s from the study area in the Evijärvi and Veteli in Central-South Ostrobothnia. The material for the Master's thesis was 21 rock samples, potentially containing cobalt. The samples were examined directly from the surface of the rock, from a homogenized powder, and from pressed pellets. The research methods used were a portable X-ray fluoresence analysator (pXRF), Bruker M4 Tornado micro-XRF spectrometer (µXRF) ja PANalytical Zetium energydispersive and wavelenghtdispersive XRF analysator (ED/WD-XRF). Three different research methods were chosen because the concentrations of the different research methods were to be compared with each other and the suitability of the pXRF device for field conditions was to be assessed. pXRF measurements were made of all samples directly from the surface of the rock and from the powder. µXRF measurements were made of the surface of the rock from three samples and ED/WD-XRF measurements were made of the pressed pellets from four samples. The concentrations from the different research methods and from the pXRF device correlated with each other variably. The concentrations from the pXRF device from the surface of the rock and from the powder correlated well with Co, Ni, Fe, Cu and S, fairly well with Cu and poorly with Mn and As. The concentrations from the ED/WD-XRF device correlated well with the pXRF measurements with Ni, As and Cu, fairly well with Co and poorly with Mn. Variability in concentrations is influenced by the weaknesses of the pXRF device in identifying Co when there is a lot of Fe in the sample, the point-by-point method of measurement from the surface of the rock, and the lack of depth measurement from the surface of the rock. The original observation form concentrations of the rock samples varied greatly from the measurements of this study because when their concentrations were measured, the focus was possibly on a targeted element and other elements were not taken into account. The studied boulders were likely moved by glacier from nearby black schist unit. Based on the results of the study, the mineral exploration potential of the study area is low, but further studies are needed to confirm this.