Kriittiset metallit

Suomessa • Laura S. Lauri, Geologian tutkimuskeskus

Kriittiset raaka-aineet ja Euroopan unioni

• EU:n teollisuus on riippuvainen raaka-aineiden tuonnista

• Raaka-ainealoite 2008

• Critical Raw Materials for the EU-raportit 2010 ja 2014

EU:n määrittelemät kriittiset metallit ja mineraalit (2014):

Antimoni Indium

Beryllium Koboltti

Boraatit Koksi (hiili)

Fluoriitti (mineraali) Kromi

Fosfaattikivi (mineraali) Magnesium (metalli ja

mineraali)

Gallium Niobi

Germanium Metallinen pii

Grafiitti (mineraali) Platinaryhmän metallit (PGM)

Harvinaiset maametallit (REE) Volframi 26.10.2015

Mikä tekee raaka-aineesta kriittisen?

26.10.2015

Report on critical raw materials for the EU, May 2014

26.10.2015

EU:n teollisuuden tarvitsemien metallien tärkeimmät

tuottajamaat Euroopan ulkopuolella vuonna 2014

U.S.A

Brasilia

Chile

D.R.Congo

Etelä-Afrikka

Venäjä

Kiina

Australia

Molybdeeni 25% Beryllium 89%

Niobi 90%

Litium 36%

Koboltti 50%

Rhodium 79% Platina 68% Kromi 51%

Litium 36%

Palladium 42%

Ruanda Tantaali 50%

Harvinaiset maametallit 86% Antimoni 78% Volframi 83% Molybdeeni 38 % Vanadiini 53% Fluoriitti 64% Fosfaatti 45% Grafiitti 67% Germanium 72% Magnesium 88% Indium 51%

Kriittiset metallit Suomessa - nykytila

26.10.2015

• Kaivos- ja rikastamotuotantoa:

• Kromi (Kemi)

• Koboltti (Talvivaara, Kevitsa, Hitura, Kylylahti)

• Platinaryhmän metallit (Kevitsa, Hitura)

• Fosfaattikivi (Siilinjärvi)

• Kvartsi (Kinahmi)

• Germanium (Freeport Cobalt Oy)

• Tunnettuja esiintymiä, joita kehitetään:

• Platinaryhmän metallit (Suhanko)

• Fosfaattikivi (Sokli)

• Niobi, tantaali (Länttä, sivutuote)

Kriittiset metallit Suomessa - tulevaisuus

26.10.2015

• Vähän tai ei lainkaan löytöpotentiaalia: boraatit, koksi, fluoriitti,

gallium, germanium ja indium

• Kaikista muista kriittisistä raaka-aineista tunnetaan esiintymiä

Suomen kallioperässä

• Aiempaa kaivostoimintaa:

• Volframi (Ylöjärvi)

• Harvinaiset maametallit (Korsnäs)

• Beryllium (Rosendal)?

26.10.2015

Antimoni (Sb)

• Puolimetalleihin kuuluva alkuaine

• Nykyisin palonestoaine, tulevaisuudessa käyttöä

puolijohdeteollisuudessa ja mahdollisesti LCD-näytöissä indium-

tinaoksidin korvaajana.

• Suomessa yksi tunnettu esiintymä Nurmon Kalliosalossa. Esiintymässä

on malmiarvion mukaan 1.04 Mt malmia, jonka antimonipitoisuus on

0.41 %.

• Ruotsissa joitakin tunnettuja esiintymiä, joissa antimonivarantoja

arviolta 25000 t.

Kuva: Jari Väätäinen, GTK

26.10.2015

Beryllium (Be)

• Maa-alkalimetalleihin kuuluva kevyt, myrkyllinen alkuaine

• Elektroniikkateollisuudessa laajasti käytetty metalli

• Suomen ja Fennoskandian alueelta tunnetaan yhdeksän esiintymää, joissa beryllium esiintyy arvometallina. Esiintymien yhteenlasketut berylliumvarannot ovat 127 Mt. Tunnetuin esiintymä on Kemiönsaaren Rosendalin berylliumpitoinen pegmatiittijuoni, josta on louhittu kvartsia jo 1900-luvun alussa.

Ku

va

: Ja

ri V

ää

täin

en

, G

TK

26.10.2015

Koboltti (Co)

• Kova ja kiiltävä metalli, joka esiintyy

monimetallimalmeissa (kupari, nikkeli, kulta)

• Käyttö akku- ja turbiiniteollisuudessa,

magneeteissa ja väriaineena

• Suomessa ja Fennoskandiassa useita esiintymiä

• Tuotantoa tällä hetkellä ainakin Kevitsan,

Hituran, Kykylahden ja Talvivaaran kaivoksista

• Suomi on maailman toiseksi suurin koboltin

jalostaja (raaka-ainetta kotimaan tuotannon

lisäksi mm. Kongosta, Venäjältä, Australiasta

ym.)

Kuva: Jari Väätäinen, GTK

26.10.2015

Volframi (W)

• Siirtymämetalli, jolla on erittäin korkea sulamispiste (3422 °C), kovuus

ja tiheys (19.25 g/cm3)

• Tärkeimmät malmimineraalit volframiitti ja scheeliitti

• Käytetään kovametallisovelluksissa (volframikarbidit) ja

terästeollisuudessa

• Suomessa ja Fennoskandian alueella useita tunnettuja esiintymiä,

joista on tuotettu 25000 t volframia (nykyään ei tuotantoa), varantoja

ainakin 10000 t Suomessa ja lähialueilla

Kuvat: Jari Väätäinen, GTK

26.10.2015

Platinaryhmän metallit (Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, Os)

• Kuusi siirtymämetallia, joilla on keskenään samankaltaiset kemialliset ominaisuudet

• Toimivat katalyytteina kemiallisissa reaktioissa

• Tärkeimmät käyttökohteet autojen katalysaattoreissa sekä koruteollisuudessa, myös kemian teollisuudessa katalyytteina

• Suomessa ja lähialueilla useita tunnettuja esiintymiä, joista Ranuan Suhankoa kehitetään (pre-feasibility study 2012), tuotantoa Kevitsasta ja Hiturasta sivutuotteena

• Kierrätystuotantoa esim. New Bolidenin Rönnskärin sulatossa

26.10.2015

Niobi (Nb) ja tantaali (Ta)

• Esiintyvät yleensä graniiteissa, pegmatiiteissa

ja alkalikivissä (mm. karbonatiiteissa)

• Käyttökohteita teräs- ja

elektroniikkateollisuudessa (esim. jaloteräs,

matkapuhelimet, kannettavat tietokoneet)

• Tärkeimmät malmimineraalit pyrokloori

(Ca,Na)2Nb2O6(OH,F), kolumbiitti

(Mn,Fe)(Nb,Ta)2O6, tantaliitti FeTa2O6 ja

mikroliitti (Ca,Na)2Ta2O6(O,OH,F), mutta Nb-

Ta-malmimineraaleja tunnetaan yli 70 ja

louhittavat malmit sisältävät yleensä useita eri

mineraalifaaseja. Niobin ja tantaalin

kokonaispitoisuus rikasteessa ratkaisee

hinnan.

Kuva: Jari Väätäinen, GTK

26.10.2015

Harvinaiset maametallit (REE) • Ryhmä metalleja, joiden kemialliset ominaisuudet muistuttavat toisiaan

ja jotka esiintyvät yleensä yhdessä; jaetaan kevyisiin (LREE: La-Sm) ja

raskaisiin (HREE: Eu-Lu)

• Käyttökohteita mm. keraamit, magneetit, katalyytit, lasiteollisuus, fosforit

• Harvinaiset maametallit eivät ole kovin harvinaisia, mutta ne rikastuvat

harvoin malmeiksi ja niiden erottaminen toisistaan on kallista ja työlästä

• Erityisesti HREE:stä (terbiumista, dysprosiumista ja yttriumista) tulee

olemaan pulaa, ellei uusia esiintymiä saada tuotantoon

Suomen REE-esiintymät ja tutkimusalueet

26.10.2015

• Korsnäs (louhittu loppuun)

• Soklin karbonatiitti-intruusio

• Katajakankaan alkaligneissi

• Mäkärän kulta-REE-aihe

• Lamujärven alkalikivet

• Panjavaaran REE-karbonatiittijuonet

• Kovelan monatsiittigraniitti

Sokli

Vartiainen 1998

Grafiitti (C)

26.10.2015

• Yleisin hiilen esiintymismuodoista, tahraava, pehmeä, harmaa tai

musta mineraali, joka koostuu ohuista hiiliatomikerroksista

• Käytetään voiteluaineena, metalli- ja terästeollisuudessa,

jarruissa, paristoissa ym.

• Luonnongrafiitti jaetaan kahteen hintaluokkaan: halvempi,

amorfinen grafiitti ja kalliimpi hiutalegrafiitti

• Suomessa tutkitaan korkean metamorfoosin kokeneiden alueiden

(mm. Ylä-Lapin alue, Kemijärven ympäristö, Sulkavan alue)

hiutalegrafiittipotentiaalia

Fosfaattikivi (P)

26.10.2015

• Tärkein malmimineraali apatiitti

Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)

• Lannoiteteollisuuden raaka-aine

• Suomessa useita esiintymiä tuotannossa

olevan Siilinjärven lisäksi

• Sokli

• Kortejärvi, Laivajoki

• Iivaara

• Kauhajoen alueen gabrot

• Lapin appiniitit

Yhteenveto

26.10.2015

• EU on riippuvainen tuontiraaka-aineista, Suomen tilanne tällä

hetkellä hieman parempi

• Kriittisten raaka-aineiden listaa päivitetään jatkuvasti vastaamaan

teollisuuden raaka-ainetarvetta, listalle nousee uusia raaka-aineita

ja siltä putoaa vähemmän kriittisiksi arvioituja

• GTK kartoittaa Suomen kallioperän potentiaalia uusien esiintymien

löytämiseksi myös kriittisten raaka-aineiden osalta -> uudet aiheet

tarjouskilpailuun TEM:n kautta