fag & forskning

Mineraler fra nano- til mikroskala

Det nye superlaboratoriet i Trondheim analyserer og avbilder materialer ned til nesten umulig detaljert nivå. Laboratoriet blir viktig for dere som jobber med mineralindustri og anlegg i fjell.

Hos gruveselskapene og innleide entreprenører er forståelsen av mineralenes opphav og fordeling i «malmen» viktig for best mulig valg knyttet til brytning av forekomsten.
Hos gruveselskapene og innleide entreprenører er forståelsen av mineralenes opphav og fordeling i «malmen» viktig for best mulig valg knyttet til brytning av forekomsten. Foto: Norcem
Publisert Oppdatert

Kurt Aasly, Inst. for geovitenskap og petroleum, NTNU

Er du involvert i anlegg så vet du at grunnen, eller fjellet, kan bære på skjulte hemmeligheter som kan være avgjørende for stabilitet på massene. Driver du tunnel eller driver i fast fjell for å tilpasse areal til infrastruktur kan sprengsteinens kvalitet være avgjørende for om massene skal gjenbrukes eller deponeres. Det siste kan medføre ekstrautgifter i 100-millionersklassen i deponi og eventuelt innkjøp av alternativt tilslagsmateriale, som i tilfellet Follobanen.

Hos gruveselskapene og innleide entreprenører er forståelsen av mineralenes opphav og fordeling i «malmen» viktig for best mulig valg knyttet til brytning av forekomsten. Det kan være i forbindelse med selve brytningen eller når blandingsforhold mellom salver skal bestemmes.

Nasjonal lab

Et nasjonalt laboratorium for avansert mineral og materialkarakterisering er etablert i Trondheim som et samarbeid mellom Norges Teknisk Naturvitenskapelige Universitet (NTNU), Norges Geologiske Undersøkelser (NGU) og SINTEF. Et senter hvor karakterisering tas ned til nano-nivå. Det vil si at atomer kan skilles fra hverandre i et mikroskop. Hvordan kan dette være relevant for anleggsbransjen?

Det nye senteret vil ha stor betydning for forskningen innenfor bærekraftig mineralutvinning og utvikling av nye materialer. Forskningen er avgjørende for at vi skal lykkes i overgangen til mer grønn teknologi.

Mest relevant for anleggsbransjen er nok betydningen for mineralutvinningen. Mye av utstyret er rettet direkte mot karakterisering av mineraler og bergarter, og også malmer og mineralforekomster som er under produksjon eller evalueres for framtidig produksjon.

Mineralkarakterisering

Laboratoriet er finansiert av NFR og partnerne som et Nasjonalt laboratorium for karakterisering av mineraler og materialer. Det engelske navnet Norwegian Laboratory for Mineral and Materials Characterization gir opphav til daglignavnet MiMaC. Alt utstyret har blitt levert i løpet av høsten 2018, og i skrivende stund er de fleste enhetene installert og i drift.

Laboratoriet er fordelt på fire geografiske og organisasjonsmessige lokaliteter og forventes å være hundre prosent operative i august 2019. Laboratoriet kan tilby forskningsaktivitet innen hele spekteret av avansert material- og mineralkarakterisering og fra mineralproduksjon, inkludert geologi og mineralforekomstbeskrivelser via gruvedrift (bergteknisk forskning) til oppredning (mineralteknisk forskning) og videre til materialutnyttelse.

Mineralanalyse

To av enhetene vil driftes av institutt for geovitenskap og petroleum, og er akkurat installert i Petroleumsteknisk senter (PTS) på Valgrinda, i tilknytning til et nytt laboratorium for mineralkarakterisering. Utstyret som er plassert her omfatter en elektronmikrosonde og et automatisk mineralogisystem. Begge er i utgangspunktet basert på scanning elektronmikroskop (SEM), men har sine spesialfelt.

En elektronmikrosonde er et verktøy som brukes til høyoppløst avbildning av mineraler og materialer kombinert med punktanalyser for kjemisk sammensetning. Det vil si at vi er i stand til å analysere kjemien til mineraler og materialer i stor detalj, og finne ut hvordan den varierer internt i ulike korn eller bare bestemme med høy presisjon hva slags mineraler vi ser på og deres kjemiske sammensetning. Et automatisk mineralogisystem brukes av mineralindustrien og forskere til å bestemme mineralsammensetning og partikkelegenskaper i for eksempel maleprodukter slik at man kan forutsi effekten av videre nedmaling og separasjonsprosesser. Et viktig prinsipp her er frimaling av de verdifulle mineralene.

Labsamling

Laboratoriet ved institutt for geovitenskap og petroleum er lokalisert nært et nytt stort oppredningslaboratorium, som er under oppføring i forbindelse med at hele institutt for geovitenskap og petroleum skal samlokaliseres på Valgrinda. I det nye oppredningslaboratoriet finnes blant annet laboratorier for kjemisk- og mineralogisk analyse av mineraler og bergarter og et tunglaboratorium med tradisjonelt knuse- og separasjonsutstyr. I tillegg er det også nylig investert i nye enheter for forskning og utvikling innen knuseteknologi og mineralseparasjon, som omfatter en elektrisk knuser og en sensorbasert sorterer.

Dette åpner muligheten for mer selektiv fragmentering og videre sortering av «malm» eller annen pågang basert på bildeanalyse eller røntgenteknologi. Samlingen av de ulike laboratoriene åpner nye muligheter for NTNU for forskning og industrisamarbeid langs hele verdikjeden innen mineralproduksjon.