T-REX - Timegated Raman for Exploration

Land / Region: Europa

Projektanfang: 01.01.2020

Projektende: 31.12.2021

Projektstand: 06.01.2021

Abb.1: Typisches Spektrum eines Spodumens (oben) sowie die Li-Intensitäten der abgebildeten Probe, gemessen mit LIBS Quelle: BGR

In dem von EIT RawMaterials geförderten Projekt T-REX (8 Projektpartner) wird die Entwicklung eines innovativen Raman Sensors angestrebt, der präzise mineralogische Analysen in Echtzeit für verschiedene Bereiche des Rohmaterialsektors ermöglicht, sowie die Entwicklung einer LIBS-basierte Analytik (LIBS: Laser-Induzierte Breakdown Spektroskopie) für leichte Elemente wie Lithium. Groß angelegte Explorationsbohrungen und die damit verbundenen Bohrkernanalysen erfordern innovative Methoden, um die anfallenden großen Datenmengen schnell und kosteneffektiv auswerten zu können. Die Integration des neuen Sensors in den im Projekt ANCORELOG entwickelten, analytischen multi-sensor Bohrkernscanner ist ein wichtiger Schritt in der Entwicklung eines intereuropäischen Konzepts zur automatisierten Informationsgewinnung und der Digitalisierung von Bohrkernkampagnen.

Hauptaufgabe der BGR umfasst in diesem Projekt die Entwicklung einer LIBS-Analytik für die geochemisch/mineralogische Charakterisierung von Lithiumhaltigen Spodumen-Pegmatiten aus Finnland, die von der Firma Keliber (Finnland) bereitgestellt wurden.

Durch den stark gestiegenen Bedarf an Lithium-Ionen-Akkus in verschiedensten Bereichen der Gesellschaft stellt Lithium heutzutage ein Schlüsselelement dar. Daher sind auch neue und innovative Methoden für seine schnelle Detektion und Quantifizierung in primären und sekundären Rohstoffquellen enorm wichtig. Lithium Spodumen-Pegmatite sind eine wichtige Rohstoffquelle für Lithium.

Mit der Laser-Induzierten Breakdown Spektroskopie (LIBS) kann Lithium sehr gut detektiert werden. LIBS ist eine Art von Emissionsspektroskopie, bei der mit einem Laser ein Plasma direkt auf der Probenoberfläche erzeugt wird. Das Licht, dass beim Zerfall des Plasmas emittiert wird und charakteristisch ist für die enthaltenen Elemente, wird folgend mit einem Spektrometer gemessen. In der BGR werden vielversprechende Anwendungen dieser Spektroskopie in einem Bohrkernscanner erforscht, um die Verteilung von Lithium und anderen Elementen im Submillimeter-Bereich in nahezu unpräparierten Bohrkernen schnell zu erfassen.

Für die Anwendung auf Lithium Spodumen-Pegmatite wurden von der BGR spezielle Auswertemethoden im Rahmen dieses Verbundprojekts entwickelt. Dieses grobkörnige Gestein stellt auf Grund der unterschiedlichen optischen Eigenschaften der Mineralkörner besondere Anforderungen an die Auswertung und Kalibrierung. Ziel war sowohl die Detektion der lithiumhaltigen Spodumen-Kristalle in den Bohrkernen, als auch die Quantifizierung der zugehörigen Li-Konzentrationen im Kern. Die Projektergebnisse wurden bzw. werden in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht. Die entwickelten Analysestrategien können für weitere Gesteinstypen eingesetzt werden.

Literatur:

Müller, S., Meima, J.A., 2022. Mineral classification of lithium-bearing pegmatites based on laser-induced breakdown spectroscopy: Application of semi-supervised learning to detect known minerals and unknown material. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy 189, 106370. https://doi.org/10.1016/j.sab.2022.106370

Partner:

• VTT Technical Research Centre of Finland, Finland (Projektverbundkoordinator)
• Timegate Instruments Oy, Finland
• DMT GmbH & Co KG, Germany
• Université de Liège, Belgium
• Minas de Aguas Teňidas SAU, Spain
• KGHM Cuprum Ltd. Research & Development Centre, Poland
• LTU Business AB, Sweden
  

Förderungsnummer:

Nr. 19122 (EIT RawMaterials)