Mineralogical study of the Otanmäki iron ore and the distribution of titanium and vanadium between magnetite and ilmenite

Abstract

This thesis is a mineralogical study of the Otanmäki Fe-Ti-V oxide ore, focusing on the distribution of titanium (Ti) and vanadium (V) between magnetite and ilmenite. Modern analytical tools were employed, including Scanning Electron Microscope-based Automated Mineralogy (SEM-AM), Field Emission Electron Probe Microanalyzer (FE-EPMA), and Raman spectroscopy.

Ten polished thin sections from the Metsämalmi outcrop were provided by Otanmäki OY and were analyzed to study modal mineralogy, mineral associations, grain size distributions, and the chemical composition of oxide minerals.

Results show that titanium concentrations in the samples range from 2.46 wt% to 8.10 wt%, while vanadium concentrations range from 0.04 wt% to 0.36 wt%. titanium is primarily hosted in ilmenite, reflected by low Ti-magnetite-to-ilmenite ratios (>0.01) across all samples. Samples with higher ilmenite content have higher titanium concentrations. In contrast, vanadium preferentially partitions into magnetite, with V-magnetite-to-ilmenite ratios ranging from 0.84 to 3.47, resulting in samples with higher magnetite content having higher vanadium concentrations.

This study adds to the understanding of the mineralogical and geochemical characteristics of the Otanmäki Fe-Ti-V oxide ores.

Tämä tutkielma on mineraloginen tutkimus Otanmäen Fe-Ti-V oksidimalmista keskittyen titaanin (Ti) ja vanadiinin (V) jakautumiseen magnetiitin ja ilmeniitin välillä. Tutkimuksessa hyödynnettiin moderneja analyysimenetelmiä, kuten pyyhkäisyelektronimikroskooppipohjaista automaattista mineralogiaa (SEM-AM), kenttäemissiolähteellä varustettua mikroanalysaattoria (FE-EPMA) sekä Raman-spektroskopiaa. Otanmäki Oy toimitti kymmenen kiillotettua ohuthiettä Metsämalmin paljastumasta. Näytteitä analysoitiin mineralogisen koostumuksen, mineraalien välisien assosiaatioiden, raekokojakaumien sekä oksidimineraalien kemiallisten koostumuksen tutkimiseksi.

Tulokset osoittavat, että näytteiden titaanipitoisuudet vaihtelevat 2.46 sekä 8.10 painoprosentin välillä, kun taas vanadiinipitoisuudet vaihtelevat 0.04 sekä 0.36 painoprosentin välillä. Titaani on pääosin sitoutunut ilmeniittiin, mikä näkyy matalina magnetiitin ja ilmeniitin Ti-suhteina (>0.01) kaikissa näytteissä. Näytteet, joissa on enemmän ilmeniittiä, sisältävät korkeampia titaanipitoisuuksia. Vanadiini puolestaan jakautuu mieluummin magnetiittiin, ja magnetiitin sekä ilmeniitin V-suhteet vaihtelevat välillä 0.84-3.47, johtaen siihen että näytteet mitkä sisältävät enemmän magnetiittia, sisältävät myös korkeampi vanadiinipitoisuuksia. Tämä tutkimus syventää ymmärrystä Otanmäen Fe-Ti-V-oksidimalmien mineralogisista ja geokemiallisista ominaisuuksista.