M 19/3741/-76/3/10 Sodankylä, Koitelainen Tapani Mutanen Koitelaisen magnetiittirikasteiden tutkimus (R )

Transkriptio

1 M 19/3741/-76/3/10 Sodankylä, Koitelainen Tapani Mutanen Koitelaisen magnetiittirikasteiden tutkimus (R ) Kairanreikien R rikastuskokeet suoritettiin VTT:llä Laurilan heikkomagneettisella eroittimella. Rikasteet on analysoitu GTL:n kemian osastossa. Näytteet edustivat Fem-rikkaita gabroja, heikompia kumuluspirotteita sekä lähes magnetiitittomia gabroja, jotka missään oloissa eivät edusta malmia. Saadut magneettiset fraktiot osoittautuivat hyvin epäpuhtaiksi, parhaimpienkin rikasteiden Fe tot -pitoisuuden ollessa vain 50 %, huonoimmissa niinkin pieni kuin 10 %. Rikasteiden ja malmityyppien mikroskooppitutkimuksilla olen pyrkinyt selvittämään, johtuuko rikasteiden huono laatu epäonnistuneesta rikastusproseduurista vai itse malmin luonteesta, ts. esiintyykö malmiaines sellaisina oksidi-silikaattisekarakeina, jotka eivät jauhatuksessa hajonneet. Tutkimukseen käytettiin reikien R304 ja R305 rikasteita ja analyysiväleiltä tehtyjä pinta- ja ohuthieitä sekä kiillotettuja ohuthieitä. Tutkimukseen valittujen näytteiden analyysitiedot on esitetty taulukossa 1.

2 2 Taulukko 1 Magneettisten fraktioiden koostumus, R304 ja R305 Reikä Anal.väli V% Ti% Fe tot % Cr ppm M% R R Analyysimateriaalin vertailua tehtiin kaikista rei istä (R ). Tutkimukseen valituista kohdista ei alkuperäistä rikastetta ollut jäänyt kuin kahdesta näytteestä; muissa tapauksissa koko saatu rikastemäärä oli jouduttu jauhamaan analyysia varten. Kuvaavaa monien pirotteiden köyhyydelle on, että saatu rikastemäärä on kokonaan kulunut analyysin tai ei ole siihen edes riittänyt. Kustakin taulukossa mainitusta rikasteesta on tehty ohuthie. Mikroskooppitutkimus osoitti, ettei sekarakeilla ole oleellista osuutta rikasteiden heikkoon laatuun. Silikaattiset epäpuhtaudet olivat valtaosaltaan sarvivälkettä, pieniä määriä oli biotiittia, titaniittia ja joskus plagioklaasia, satunnaisesti löytyi turmaliinia. Tavatut sekarakeet olivat kolmea tyyppiä: A) sarvivälke-opaakkirakeet, joissa sarvivälke on isäntänä B) opaakki-biotiittirakeet, joissa opaakki on isäntänä C) titaniitin reunustaman oksidirakeet. Arvioitu silikaattiepäpuhtauksien määrä oli aina sopusoinnussa rikasteanalyysin kanssa.

3 3 Kivien mikroskooppitutkimuksessa ilmeni, että sekarakeet ovat vähän silikaatiutuneissa tyypeissä ilmenomagnetiittirakeita, joissa on reunoilla ja raoissa ilmeniittiä, skelettiytyneissä reunaosissa on lisäksi biotiittia ja sarvivälkettä. Voimakkaasti silikaattiutuneissa kivissä magnetiittikomponentti on kokonaan tai lähes kokonaan muuttunut biotiitiksi ja jäljelle ovat jääneet itsenäisen ilmeniitin rakeet sekä ilmenomagnetiitista suotaumailmeniitin muodostamat rangot, joiden välejä täyttää biotiitti, joskus kvartsi, sarvivälke tai nämä ja biotiitti kaikki yhdessä. Merkille pantavaa on silikaattiutuneiden kivien ilmeniitin hyvin heikko titaniittiutuminen. Kumpikaan sekaraetyyppi ei voi merkittävästi laimentaa magneettisia rikasteita, koska ilmeniitti-biotiittisekarakeet menevät jätteeseen ja magnetiittirikkaissa tyypeissä ei skelettiytyminen ole juuri koskaan edennyt kovin pitkälle. Kivien suskeptibiliteettiprofiileista näkyy myös, että silikaattiutuminen on tapahtunut yleensä joko/tai tyyliin, silikaattiutuneiden ja säilyneiden kivien rajan ollessa yleensä hyvin nopean. Vertailu aikaisempiin, rakkanäytteistä tehtyihin rikastuskokeisiin (kuva 1) osoittaa, että kairanrei istä saadut magneettiset fraktiot edustavat aikaisempien kokeiden heikkomagneettista rikastetta, heikkomagneettista välituotetta, vahvamagneettista rikastetta ja vahvamagneettista välituotetta. Koska ensimmäisiin kairanreikäanalyyseihin otettiin mukaan hyvinkin köyhiä pirotteita, on rikastettaessa ilmeisesti usein jouduttu turvautumaan voimakkaampaan magneettiseen erotteluun, jotta olisi saatu edes jonkinlaista rikastetta. Jätteet Fe HCl vaihtelee köyhissä pirotteissa n %, rikkaammissa pirotteissa 8-11 %. Mitään huolestuttavia määriä magnetiittia ei jätteeseen ole kuitenkaan mennyt, sillä rakkanäytteiden rikastusjätteissä Fe HCl oli samaa luokkaa, mutta magnetiitin määrä niissä oli hyvin pieni. Noinkin korkea happoliukoisen Fe:n määrä jätteissä tulee kolmesta lähteestä:

4 4 1) Väänäsen mukaan HCl-käsittelyssä biotiitin sisältämä rauta menee kokonaan liuokseen 2). Fe-rikkaasta, repaleisesta sarvivälkkeestä (suuri aktiivinen pinta) menee rautaa liuokseen 3) itsenäinen ilmeniitti. Jätteiden Ti-pitoisuus on suoraan verrannollinen Fe HCl :n määrään. Kun rikkaampien pirotteiden jätteissä Ti-pitoisuus nousee yli 1 %:n, on selvää, että näin suurta määrää ei pelkästään hajonneista silikaateista saada, vaan mukana on ilmeniittiä. Ilmeniittirikasteen saantia kannattaisi vastaisuudessa tutkia. Kuvasta 1 näkyy, että jos päästäisiin korkealaatuisiin rakasteisiin (Fe tot = 56 %), olisi niissä = 1 % V. Alemmista magnetiittipirotehorisonteista saataisiin vieläkin V- rikkaampia rikasteita, kuten seuraavasta tarkastelusta nähdään. Kun rikasteet olivat näin epäpuhtaita, täytyi Fem-komponentin V-pitoisuuden mittana käyttää rikasteen V/Fe tot -suhdetta. Kuvista 2-5 nähdään, että tämä suhde kasvaa stratigrafiassa alaspäin, ts. ensiksi kiteytynyt kumulusmagnetiitti on V-rikkainta. Tämä seikka on jo aikaisemmin aavistettu ja Bonanzan magnetiittigabrojen leikkauksessa selvästi todettukin. Muissakin kerrosintrusiiveissa, varsinkin Bushveldissa, V:n köyhtyminen jäännössulassa (ja siitä kiteytyvässä magnetiitissa) on havaittu. Huomattakoon, että R304:n loppuosan alhaiset V/Fe tot-suhteet edustavat täplikkäitä plagioklaasikumulaatteja, joissa magnetiitti on alkujaankin suureksi osaksi adkumulusta ja myöhemmin pahasti silikaattiutunut. Silikaattiutuminen on häirinnyt varsinaisten magnetiittikumulaattienkin alkuperäisiä V/Fe tot -suhteita.

5 5 Rikasteiden Cr-pitoisuus on niin alhainen, ettei se aiheuta metallurgisia vaikeuksia; korkea Ti-pitoisuus yksinäänkin riittää pilaamaan mahdollisuudet käyttää magnetiittirikasteita masuunitavarana. Toisaalta rikasteiden Cr-pitoisuudet paljastavat mielenkiintoisia piirteitä kumulus- ja silikaattiutumisprosesseista. Yleisesti ottaen Cr:llä on riippuvuussuhde ainoastaan magneettisen rikasteen massaan (M) siten, että M:n pienentyessä rikasteen Cr-pitoisuus kasvaa. Koska Cr-pitoisuus ei muutu säännönmukaisesti reikäsyvyyden mukaan, ei rikasteiden Cr-vaihtelu voi johtua siitä, että esim. aluksi olisi kiteytynyt vähän Cr-rikasta magnetiittia, joka olisi köyhdyttänyt sulan Cr:sta. Luontevin selitys Cr-M-yhteyteen on, että M heijastaa suuressa määrin silikaattiutumisastetta (tämä on näkynyt selvästi myöhemmin kairatussa R profiilissa), ja että tällöin Cr ei sanottavasti ole mennyt sekundaarisilikaatteihin (sarvivälke, biotiitti); vaan on prosessin edetessä jatkuvasti rikastunut jäljelle jäävän magnetiittireliktiin. Kuvassa 6 on kuitenkin rinnakkainen trendi, jossa nuolen suunnassa Cr kasvaa peräkkäisissä näytteissä syvemmälle mentäessä. Välittömästi tämän n. 3 m paksun kerroksen alapuolella sijaitsevat täplikkäät plagioklaasikumulaatit. Tulkitsen tämän anomalian siten, että plagioklaasikumulaattien kiteytyessä jäännössula rikastui Cr:sta (koska ei ollut pyrokseenia eikä kumulusoksidia ottamassa sitä), ja siten ensimmäinen kumulusmagnetiitti rikastui Cr:sta. Muista rei istä ei vastaavasta kohdasta ole otettu rikastusnäytteitä. Yhteenvetona voidaan todeta, että malmin mineralogisissa ja mikrorakenteellisissa ominaisuuksissa ei pitäisi olla esteitä hyvien rikasteiden (Fe tot %, % V) saannille. Köyhien pirotteiden huonolaatuiset rikasteet (Fe tot %) ovat ongelma, joka ei koskaan tule käytännössä vastaan.

6

7

8

9

10

11