Röntgendiffraktio

Mineraaleja ja useimpia synteettisiä kiteisiä faaseja voidaan kätevästi ja luotettavasti tunnistaa röntgendiffraktiomenetelmällä. Samalla pystytään arvioimaan näytteessä olevien faasien määräsuhteita.

Menetelmä on kustannuksiltaan edullinen ja tarkka. Jopa alle 1 mg:n painoisten näytteiden pääkomponentit pystytään tunnistamaan. Rietveld-mallinnuksen avulla voidaan arvioida kiteisten komponenttien pitoisuudet, jos kaikki komponentit ovat kunnolla kiteisiä ja ne on ensin onnistuttu tunnistamaan sekä kiderakenteen että kemiallisen koostumuksen suhteen. Tulkinnan tukena voidaan tarvittaessa käyttää muita menetelmiä, esimerkiksi elektronioptista analyysiä. Jos materiaalin kidekoko on nanometriluokassa, voidaan näytteen keskimääräinen kidekoko määrittää diffraktioheijasteiden muodosta. XRD-menetelmä soveltuu kiteisten aineiden tunnistamiseen, mutta myös amorfisen aineen pitoisuutta voidaan arvioida puolikvantitatiivisesti. GTK:n Espoon tutkimuslaboratoriossa on käytössä Brukerin D8 Discover -laitteisto ja Outokummussa PANalytical CubiX3 Minerals.

Hyödynnettävien savimineraalien ominaisuudet täytyy tuntea

Joillakin savimineraaleilla on muista mineraaleista poiketen ainutlaatuisia ominaisuuksia kuten kationivaihtokyky tai kyky reagoida veden tai orgaanisten yhdisteiden kanssa. Ne voivat paisua moninkertaisesti.

Savea käytetään mineraalituotteina sekä maaperän että kalliorakenteiden stabiloimiseen. Kallioperän heikkousvyöhykkeissä paisuvat savet vaikeuttavat maanalaista kalliorakentamista ja niiden tarkka tunnistaminen ja ominaisuuksien tunteminen etukäteen on välttämätöntä.

Lisäksi stabiileja savimineraaleja käytetään täyteaineina paperi- ja maaliteollisuudessa. Savimineraalien monipuolisuus onkin lisännyt niiden tutkimisen tarvetta.

GTK:n röntgenlaboratoriossa tuotetaan mineraalianalytiikkaa esimerkiksi seuraaviin tutkimusaiheisiin liittyen:

  • Bentoniittisavien karakterisointi
  • Sementin raaka-aineiden koostumus
  • Teollisuus- ja malmimineraalien tunnistus
  • Kivimurskeiden ja hiekkojen mineraalikoostumus
  • Teknisten tuotteiden mineraalisten komponenttien määritys
  • Maanalaisten kalliotilojen heikkousvyöhykkeiden mineralogia
  • Biopolttoaineiden ja turpeen eräiden komponenttien määritys tuhkista