Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Χριστίνα Στουραΐτη, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια ΕΚΠΑ (επιβλέπουσα)
Αριάδνη Αργυράκη, Καθηγήτρια ΕΚΠΑ
Χαράλαμπος Βασιλάτος, Επίκουρος Καθηγητής ΕΚΠΑ
Περίληψη:
Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκε η κατανομή των σπανίων γαιών στα ορυκτά των μαύρων άμμων της παράκτιας ζώνης Νέας Περάμου – Λουτρά Ελεύθερων νομού Καβάλας και η επίδραση της ορυκτολογικής σύστασης των μαύρων άμμων στον μαγνητικό διαχωρισμό ορυκτών των σπανίων γαιών. Αρχικά εφαρμόστηκε κοκκομετρικός διαχωρισμός ενός σύνθετου δείγματος μαύρης άμμου και στη συνέχεια επιλέχθηκαν τα πιο πλούσια σε σπάνιες γαίες κοκκομετρικά κλάσματα για την υλοποίηση δοκιμών υγρού μαγνητικού διαχωρισμού σε διάφορες εντάσεις μαγνητικού πεδίου, με σκοπό τον προσδιορισμό της βέλτιστης έντασης.
Σύμφωνα με τις κοιτασματολογικές μελέτες του Ε.Α.Γ.Μ.Ε η υψηλή περιεκτικότητα σπανίων γαιών στην Ελλάδα εντοπίζεται σε προσχωσιγενείς αποθέσεις στον παράκτιο και υποθαλάσσιο χώρο, κυρίως στις εκβολές των ποταμών Στρυμόνα, Νέστου και Έβρου και το εκτιμώμενο αποθεματικό δυναμικό της εμφάνισης των μαύρων άμμων ανέρχεται σε 485 εκατ. τόνους. Γενικά τα ορυκτά των σπανίων γαιών στις μαύρες άμμους εντοπίζονται συνήθως στο κλάσμα των βαρέων ορυκτών φάσεων.
Οι κύριες ορυκτές φάσεις που προσδιορίστηκαν στις άμμους της περιοχής δειγματοληψίας είναι ο χαλαζίας, άστριοι (μικροκλινής, αλβίτης, πλαγιόκλαστο), μαρμαρυγίες (βιοτίτης, μοσχοβίτης και παραγονίτης), τιτανίτης, μαγνητίτης, επίδοτο (ζοϊσίτης), κεροστίλβη και δευτερευόντως o αλλανίτης, ιλμενίτης, ζιρκόνιο, μοναζίτης, θορίτης, απατίτης και ξενότιμο. Οι ορυκτές φάσεις που φιλοξενούν το μεγαλύτερο ποσοστό των σπανίων γαιών είναι ο αλλανίτης, και δευτερευόντως το ζιρκόνιο, ο μοναζίτης, ο θορίτης και το ξενότιμο. Ο αλλανίτης, ως το πιο άφθονο ορυκτό συγκριτικά με τα υπόλοιπα ορυκτά των σπανίων γαιών αποτελεί τον στόχο της παρούσας μελέτης.
Ειδικότερα, πραγματοποιήθηκε Υγρός Μαγνητικός Διαχωρισμός Υψηλής Έντασης (WHIMS) των διαφόρων κοκκομετρικών κλασμάτων των μαύρων άμμων που διαχωρίστηκαν από το αρχικό δείγμα (Α-mixed) από την περιοχή κατά μήκος της ακτογραμμής Νέα Πέραμος – Λουτρά Ελεύθερων (Καβάλα, Β. Ελλάδα), με στόχο τον διαχωρισμό του αλλανίτη, ο οποίος είναι εμπλουτισμένος σε ελαφρές σπάνιες γαίες (LREE).
Η αξιολόγηση των προϊόντων της διαδικασίας εμπλουτισμού πραγματοποιήθηκε μέσω της οπτικής παρατήρησης με το οπτικό και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (SEM-EDS), με ημι-ποσοτική ορυκτολογική ανάλυση XRD και χημικές αναλύσεις ICP-MS. Τα κοκκομετρικά κλάσματα που έδειξαν τις υψηλότερες συγκεντρώσεις σπανίων γαιών είναι τα -0.425+0.355 mm και -0.350+0.300 mm, οι οποίες φτάνουν τα 0.37 wt.% και 0.48 wt.% αντίστοιχα. Τα πρώιμα αποτελέσματα των μαγνητικών διαχωρισμών σε τέσσερις εντάσεις μαγνητικού πεδίου (0.24Τ, 0.48Τ, 0.96Τ και 2.40Τ) δείχνουν ότι η υψηλότερη συγκέντρωση του αλλανίτη, που ισούται με 8 wt.%, επιτυγχάνεται ήδη από τα 0.48Τ (στο κοκκομετρικό κλάσμα -0.355+0.300 mm), όπως φαίνεται από την ημι-ποσοτική ορυκτολογική ανάλυση XRD-RIR. Στα μαγνητικά προϊόντα του κοκκομετρικού κλάσματος -0.355+0.300 mm τα ποσοστά των TREE αντιστοιχούν στις τιμές του 0.95 wt.%, 1.26 wt.%, 1.39 wt.% και 1.21 wt.% για τις εντάσεις μαγνητικού πεδίου 0.24Τ, 0.48Τ, 0.96Τ και 2.40Τ.
