KVARTS FOR HIGH-TECH INDUSTRIEN

Transkript

1 KVARTS FOR HIGH-TECH INDUSTRIEN SiO 2 NGU dagene

2 Kvartsforekomster Gangkvarts Pegmatittisk kvarts Kvartsitt DISTRIKTSNÆRING: PERSONER ER SYSSELSATT I BRYTING, PROSESSERING OG VIDEREFOREDLING AV KVARTSRÅSTOFFER

3 Stykk kvarts 3 18 cm Kvarts konsentrat <1 mm

4 Konsentrat Tradisjonelle kvarts råstoffer Pegmatittisk røkkvarts Hydrotermal /gang kvarts Stykk kvarts & konsentrat Kvartsitt Stykk kvarts

5 Elkem prosess Lav fosfor bor kvarts Fesil prosess Stykk kvarts Konsentrat Metallurgisk silisium metall Raffinering Solcelle silisium Metallurgisk silisiumkarbid Raffinering Digel Digel av høyren kvarts for monokrystallin silisium

6 Sandig konsentrat av høyren kvarts Andre høy teknologiske anvendelser 1 million gram høyren kvarts inneholder mindre enn 50 gram med forurensinger Produksjon av syntetisk kvarts til resonatorer i mobiltelefoner, frekvensmålere i navigasjonsinstrumenter, ur, tidsbrytere i biler, osv. Kvarts konsentrater til fiberoptikk, kvartsfibre i laser systemer og telekommunikasjon, samt til høy temp. kvartsglass i halogenpærer, kaffekjele Finmalt kvarts som fyllmasse i minnebrikker og kretskort i datamaskiner

7 HØY REN KVARTS (HKR) Harben 2002: Kvartskonsentrat med mindre enn totalt 50 gram per tonn (ppm) av sporelementene Ti, Al, Li, Na, K, P, B, Fe, H, etc. i: Atomstrukturen til kvarts (SiO 2, LA ICP MS analyser) Müller et al. 2005: <10 ppm Ti og <25 ppm Al. Innesluttete/sammenvokste korn av andre mineraler (rutil, karbonater, sililikater) Væskeinneslutninger Rutil

8 FORURENSNINGER I KVARTS Kan fjernes ved oppredning og prosessering Kvarts Feltspat 1 mm Væske gass inneslutninger Mineraler Na, K, Ca, H, Cl Rutil Ti

9 FORURENSNINGER I ATOMSTRUKTUREN I naturen erstattes Si i atomstrukturen av varierende mengder Al, Ti, P, B, Fe sammen med Na, K, Li, Fe, o.a. som opptrer i inter atomære hulrom. NGU måler mengden av grunnstoffene i atomstrukturen med massespektrografiske laserablasjonsanalyser (LA ICP MS). Siden disse grunnstoffene er vanskelige å fjerne ved vanlige prosesseringsmetoder, tilsvarer analyseverdiene minimumsmengden av forurensinger det er mulig å oppnå i et konsentrat. Analysene brukes derfor i regional prospektering for å sile ut forekomster/områder med potensielt oppredbar høyren kvarts.

10 NGU har undersøkt kvartsforekomster for høyren kvarts siden 2001 med laserablasjons analyser, LA ICP MS Laserablasjonsgrid på ren overflate av kvarts (ingen mineral/væske inneslutninger) Forekomster sjekket av NGU for høyren kvarts I samarbeid med: Elkem, NCM, NC, Yara, Hf, Nf og NTf Kvartsforekomster Gangkvarts Pegmatittisk kvarts 2 analyser per prøve 2 3 prøver per forekomst Kvartsitt Undersøkelsene er planlagt fullført i 2011 og med sammenstilling/rapportering i 2012

11 Høyt Ti og Al innhold i kvartskorn fra middels til høy grads kvartsitter, som sannsynligvis både skyldes metamorfe mineral reaksjoner og kvartssammensetningen i kildebergartene. Høy ren kvarts finnes i kyanitt kvartsitter som sannsynligvis representerer metamorfe utgaver av hydrotermalt omvandlete felsiske bergarter (kvarts+kaolinitt+gibbsit+serisitt) (Larson 2001, Müller et al. 2007). Dessuten i hydrotermalt overpregete sedimentære kvartsitter.

12 Hydrotermal kvarts in lav grads bergarter er generelt lav i Al og Ti, men er ofte sterkt kontaminert av Na og K grunnet ofte stor utbredelse av væskeinneslutninger. Slike er det vanligvis få av i pegmatittisk kvarts. Hvite ringer på kartet

13 Pegmatitter Gule områder i kart Gule områder på kart Pegmatittisk kvarts har generelt høyt innhold av Ti og Al Små forskjeller i sammensetningen av kvarts mellom ulike kvartstyper i en pematitt kropp og mellom kvarts i nærliggende kropper Høyt sporelementinnhold i pegmatitter som opptrer i høygradsbergarter Spredning i Ti og Al verdiene innen et pegmatittfelt skyldes opptreden av flere generasjoner av kvarts, bl.a. i forbindelse med gjennomstrømning av metamorft vann.

14 Primær pegmatittisk kvarts Vann kanaler

15 Optisk mikroskopi bilde Dess mørkere, dess lavere i sporelementer fsp sqz1 LA sqz2 pmeqz fsp 1 mm SEM CL AV PEGMATITTISK KVARTS pmeqz pmeqz1 HRK sqz1 sqz2 sqz1 sqz2 500 μm

16 Hardangerfjorden HRK provins Hydrotermale HRK ganger i Kvalvika brudd i Hardanger Haugalandet pegmatitt distrikt

17 KVARTS RENHET Deformert pegmatitt Albittisert alkalifeltspat

18 PROVINSER OG POTENSIELLE FOREKOMSTER MED HØYREN KVARTS Svanvik Drag Ballangen Hamarøy Hydrotermale gangforekomster Pegmatitt forekomster Kyanitt kvartsitter Nasafjell Nord Trøndelag Hardangerfjorden

19 NYE POTENSIELLE HRK RÅSTOFFER Økende etterspørsel etter HRK og lav P B kvartsråstoffer

20 Nasafjell hydrotermale HRK forekomst, > 10 mill tonn Ikke mange av denne størrelsen i Norge!

21 Kyanitt kvartsitter Et potensielt nytt råstoff for HRK konsentrater (Müller et al. 2007) Finkornet rågods Derfor en oppredningsteknisk utfordring

22 Hydrotermalt rensete kvartsitter til lav P B stykk kvarts eller HRK konsentrater

23 Forkastningskontrollerte kvarts slire skifre Trondheim Skjæring langs E6 ved vekta Værnes

24 De hydrotermale slirene består stort sett av HRK. Utnyttelse beror på mengde og størrelse på slirene og sammensetningen av vertsbergarten som ender opp i avgangen. 30 %

25 Utnyttelse av HRK i granitter, tonalitter og trondhjemitter beror på salgbare feldspat konsentrater.

26 Elkem og North Cape Minerals har gitt tillatelse til bruk av bilder fra Tana og Glamsland Kvartskrystaller og atomstructur fra Copyright , A.C. A k h a v a n