Moreenin raskasmineraalitutkimuksesta. Näytteenotto ja separointi

Transkriptio

1 Outokumpu Oy Malminetsintä Moreenin raskasmineraalitutkimuksesta Näytteenotto ja separointi Työtapaselostus Johdanto Moreenin raskasmineraalipitoisuuden - eritoten Au:n - selvittämiseksi suoritettiin kesällä 970 tutkimuksia Reisjärven Kangaskylässä. Näytteiden käsittely suoritettiin Outokumpu Oy:n Malminetsinnän puitteissa uudella, mutta muuten perin vanhalla menetelmällä: rännittäen. Koska Geologinen Tutkimuslaitos on käyttänyt jo joitakin vuosia k.o. välineistöä raskasmineraalitutkimuksissa, tiedusteltiin sieltä menetelmästä saatuja kokemuksia, ja niiden mukaan teetettiin tarvittava kalusto. Näytteenotto Geologiselta Tutkimuslaitokselta saatujen tietojen mukaan pitää näytteen olla kiinteänä laskien vähintäin 00 litraa, jotta ~~ataisiin paitsi oikea kuva tutkittavasta maalajista ja sen raskasmineraalipitoisuudest~ myös keskenään vertailukelpoisia tuloksia. Irroitettuna vastaa tämä tilavuus litraa. Koska tutkimusalueen maaperä on erittäin tiivistä ja kovaa, tehtiin näytteenotto. kaivinkoneella, joka mahdollisti myös syvempien näytteiden saannin. Käytettävänä oli useampia eri traktorikaivureita, joista kokotaloilla varustettu Valmet 86D suorareunaisine kauhoineen osoittautui tehokkaimaksi. Näytteenotto tehtiin NS-suuntaisilta linjoilta pistevälin vaihdellessa maastosta riippuen metriin ja linjavälin taas 2 km alaspäin saaduista tuloksista riippuen. Tutkimusalueen maasto on yleensä loivapiirteistä, matalakumpareista pohjamoreenialuetta, jqua on runsaasti soita. Näytepisteet pyrittiin valitsemaan näinollen kumpareiden rinteen puolivälistä, missä moreeni oli yleensä välittömästi käsillä ja pohjavesiolosuhteet i

2 Kuva. Kuljetuksen edellyttämä näytteiden pusaitua käynnissä kaivuun jatkuessa samanaikaisesti keskeytyksettä. Kuva 2. Näytekuopan kaivu~ yhteydessä tehtiin maalajihavaintoja (Y. Autere) ja lohkare-etsintää (L. Kirikoff, selin).

3 kaivamisen kannalta edulliset. Näytteitä otettiin kumpareiden jäätikön kulkusuuntaan nähden sekä suoja- että vastasivuilta, joskin etupäässä viimemainituilta kirjallisuudessa esitettyjen käsitysten mukaan. Kussakin pisteessä ensimmäinen näyte otettiin noin m syvyydestä ja seuraavat noi~.0-.2 m välein paitsi maalajien tai moreenipatjojen vaihdellessa, j~lloin näytteenotto noudatti k.o. vaihtelua. Jotta montunkaivuu olisi ollut mahdollisimman tehokasta, nostettiin näyteaines kauhalla erilliseen kasaan montun viereen, jolloin näytteitä pussitettaessa kaivuu voi jatkua keskeytyksettä(kuva ). Kukin näyte-erä käsitti 5 muovisäkkiä, jotka täytettiin lapiolla, numeroitiin ja suljettiin. Tehokas ja selvä numerointi osoittautui vaikeaksi. Säkkiin tehdyt merkinnät hiertyivät pilalle kuljetuksen aikana ja samoin ne aiheuttivat epäselvyyksiä säkkejä uudelleen käytettäessä. Samoin säkin suuhun sidottu numeronauha hiertyi ja katkesi herkästi. Kaksinkertainen nauhan numerointi, jolloin toinen jäi "suojaan" solmun sisään, osoi ttautui"'rhf~tt;i...:aekään riittävän varmaksi. Näytteiden numerointiin alisikin mahdollisessa jatkossa syytä kiinnittää huomiota. Näytteenoton yhteydessä tehtiin tarpeelliset maalajihavainnot ja suoritettiin lohkare-etsintää (kuva 2). Näyte saatiin tasasivuisella kauhalla yleensä riittävän puhtaana. Vain erittäin kosteilla paikoilla aiheutti pohjavesi montun reunojen sortumisen niin nopeasti, että se vaikeutti tai esti kokonaan näyt~eenoton, koska saadun materiaalin todellinen syvyys oli epävarma. Sensijaan terävä ns. ojakauha on näytteenottoon sopimaton. Kaivurista, maastosta ja kuljetusmatkojen pituudesta johtuen saatiin näytteitä päivittäin keskimäärin kolmesta tai neljästä kuopasta näytemäärän vaihdellessa 5-0. ~ Kaivureiden vaihtuminen ja niiden vaikea saanti hidasti työntekoa kuitenkin tuntuvasti. Kuljetus Näytteet pussitettiin muovisiin käytettyihin apulantasäkkeihin, joita oli saatavilla. Pussitue oli välttämätön näytteiden kuljetuksen takia. Näytteet siirrettiin traktorikaivurin keulaan varapolttoainesäiliön paikalle rakennetulla lavalla lähimmän

4 4 kulkukelpoisen polun tai tien varteen, josta edelleen kulje~us tapahtui telaketjuttoman traktorin lan takoukuilla tai peräkärryillä ja satunnaisesti myös Land Roverilla. Traktorikaivuri pystyi kuljettamaan kerrallaan säkkiä, joista osa oli kauhassa. Tämä mahdollisti 2-3 montun näytteiden samanaikaisen siirron, joskin näytteiden kuljetus kaivurilla hidasti tuntuvasti tehollista kaivuuaikaa. Menettely osoittautui kuitenkin edullisimmaksi, sillä maaston vaikeakulkuisuuden takia ei esim. hevoskuljetus onnistunut. Kivinen ja kantoinen metsä sekä suot asettivat traktoriliekin suuret vaatimukset, telaketjut olivat välttämättömät ja samoin pohjan suojalevy. Ohjaus kuormattuna oli hankalaa kauhassa olleiden näytesäkkien takia, mutta tasapainon vuoksi s.e oli välttämätöntä. Varsinkin ohjauslaitteet ja olkavarret joutuivat kovalle koetuksell~. Säkkikuljetuksen varjopuolina oli mm. sen aiheuttama ylimääräi~ nen työ, etenkin koeteiden näytteiden kuljetuksen aikainen deformatio, jolloin säki t irtosi vat s i teistään tai mahdollisesti rikkoutuivat ja kuormausvaiheessa työn likaisuus. " Työn alkuvaiheessa yritettiin näytteiden kuljetusta myös avoimissa tynnyreissä, mutta niiden käsittely oli erittäin hankalaa. Pesuseulonta Rännitysasemalla näytteet pesuseulottiin kolmen päällekkäisen eri seulalaatikon läpi. Työn alkuvaiheessa kokeiltiin vain yhtä kiinteää, vinoasenteista seulaverkkoa, jolta kivet valuivat suoraan sivuun (kuva 4). Tämä pyrki kuitenkin tukkiutumaan ja sen tyhjennys oli hankalaa. S~moin käytetty 3 cm ~ seula oli liian karkea. Rännitysaseman siirron yhteydessä se korvattiin 3 cm~, cm~ ja 0.5 cm~ päällekkäisillä irtonaisilla seulalaatikoilla (kuva 0). Pesuseulonta tapahtui käyttäen apuna juoksevaa vettä ja teräsharjaa, jolla kivien pinnat saatiin puhdistettua ja paakkuuntunut moreeniaines hajoitettua (kuva 5). Pienemmät kivet puhdistettiin hiertämällä niitä seulaverkkoa vasten (kuva 3). Seulalle jääneiden_ 3- cm~ ja yli 3 cm~ kivien osalta tehtiin kivilaskut.

5 5 Kuva 3. Näytteen pesuseulonta käynnissä. Kuva 4. Näytesäkkejä varastoituna rännitysasemalla.

6 b Kuva 5. Näytteiden pesusaa käytettiin apuna teräsharjaa, jonka kärjessä olevalla teräslevyllä näytepaakut saatiin särjettyä. Kuva 6. Kukin näytesäkki pesuseu-' lottiin erikseen, jonka jä~keen seulat tyhjennettiin. Koska samoja säkkejä käytettiin useammån kerra~ pestiin jokainen säkki huolellisesti.

7 .,.Koska samoja säkkejä käytettiin useampia kertoja, huuhdottiin ne huolellisesti jokaisen tyhjennyksen yhteydessä saastumisen estämiseksi. Seulalaatikot, jotka olivat tehdyt maastossa höyläämättömästä r aakal audasta, aiheuttivat tod ennäköisesti suurimman saastumisen. Vaikka ne huuhdottiin joka näytteen seulonnan jälkeen, ei epätasaisen pinnan tarkka puhdistaminen onnistunut ja näinollen pienet Au-hiput saattoivat joutua seuraaviin näytteisiin. Seulalaatikoiden puhdistamista vaikeuttivat edelleen liitossaumat ja verkon kiinnitys. Näiden seikkojen korjaamiseksi voitaisiin seulalaatikot valmistaa pellistä. (Kts. liitteenä oleva ehdotus.) Ylimmäinen seula joutui säkkiä siihen tyhjennettäessä varsin kovaan rasitukseen. Tämän valttämiseksi voitaisiin seulalaatikoiden viereen laittaa työpöytä, josta käsin.säkki voitaisiin tyhjentää. Pesuseulonta edellyttää vahvojen kumikäsineiden käyttöä, koska kädet rikkoutuvat märkinä herkästi teräviin kivensärmiin. Rännitys - Moreenin alle 0~5 cm ~ fraktio valui lietteenä seulojen läpi pellillä vuoratulle syöttöpöydälle, josta edelleen huuhdontan ränniin (kuva 9). Se oli valmistettu puolikovasta.alumiinipellistä ja yhteensä 6 m pituinen. Kuljetuksen ajaksi se voitiin katkaista kolmeen 2 m mittaiseen osaan, jotka liitettiin toisiinsa pulteilla. Rännin alustana oli tukeva 2 x 4' lankkuteline, jonka kaltevuus oli 8-0. Rännissä oli neljä met~in mittaista kulmaraudasta tehtyä helposti irroite.ttavaa ritilää portaikkona (kuva 7), jotka puhdistettiin jokaisen näytteen rännityksen jälkeen. Ritilät oli pyritty valmistamaan huolellisesti, mutta niiden hitsaussaumat varsinkin alapuolelta olivat siksi epätasaiset, että sinne tarttui jatkuvasti pieniä mineraalirakeita, jotka saastuttivat toisia näytteitä. Samqin ritilät olivat alunperin vääntyneitä pituusakselinsa suhteen, eikä niitä kentällä onnistuttu oikaisemaan. Näinollen rännin toisella laidall~ osa vedestä virtasi ritilöiden alitse (kuvat 8 A - D) ja tällöin voi osa Au-hipuista päästä karkuun. Tämän seikan välttämiseksi pidettiin suorimpia ritilöitä rännin yläpäässä. Pääosa rännin vedestä syötettiin siihen syöttölavan yläpuolelta.

8 Kuva 7. Portaikkoon jäänyt upa poistettiin kahdessa erässä nostamalla ritilät pois rännistä. A B Kuvat 8 A - D Ritilät eivät levänneet tasaisesti rännissä, vaan useimmissa jäi rännin pohja~: ja ritilän välii n rako (kuvata - B).

9 9 0 Ritilän maatessa tasaisesti pitkin ränniä virtasi vesi ritilän yli (kuva 0). D Kun taas rännin oikeassa laidassa osa vedestä (ja mineraaleista) pääsi "karkuul?-" ritilän alitse (~ya D). Rännin vieressä mm~ seulahaavi. Kuva 9. Seulottu moreeniaines valui lietteenä huuhdontaränniin.

10 Kuva 0. Huuhdonnan t ehostamiseksi kerättiin vettä tynnyriin, josta sitä valutettiin luukun kautta sykäyksittäin. Menetelmä oli huono mutta kuitenkin välttämätön koskeivät käytetyt pumput riittäneet aluksi antamaan tarvittavaa vesimäärää. Rännin vieressä seula- laatikot. Veden juoksutukeesaa käytettiin aluksi yhtä 5 hv Clinton-Kata pumppua. Sen teho on noin 90 /min, joka vastasi Geologisen Tutkimuslaitoksen ilmoittamaa tarvetta. Samalla pumpulla tehtiin sekä pesuseulonta että huuhdonta. Jo alussa osoittautui vesimäärä täysin riittämättömäksi. Ritilät täyttyivät nopeasti eikä niiden väliin syntyny t menetelmän edellyttämää pyörrettä, joka aikaansaa lajittumisen. Geologiselta Tutkimuslaitokselta saadun ohjeen mukaan hämmennettiin ritilöihin kertynyttä ainesta varovasti puutikulla huuhtoutumisen edistämiseksi (kuva 4). T~mä aikaansai kuitenkin vain mate.riaalin siirtymisen portaattain alaspäin eikä sanott~vasti edistänyt lajittumista. Parempi tulos saatiin aiheuttamaila lastalla pyörre kunkin portaan kohdalle (kuva ). Tämäkin menettely oli huono ja erittäin hidas, koska se jouduttiin uusimaan monta kertaa saman näytteen käsittelyn yhteydessä. Tällöin eivät myöskää n t ulokset olleet enää vertailukelpoisia.

11 Kuva. Huuhtoutumisen edistämiseksi aiheutet-, tiin lastalla pyörre kunkin portaan kohdalle. Kuva 2. Rännityksen pumppuasema. Vasta 2-3 Kota-pumppua riitti antamaan tarxittavan vesimäärän. Moottoreiden pienistä tankeista johtuen siirryttiin ajan säästämiseksi käyttämään yhtä 20 polttoainesäiliötä.

12 Vasta vesimäärän lisääminen poisti nämä hankal~udet. Tämä saavutettiin ensin varastoimalla vettä tynnyriin, jossa olevan luukun ka utta sitä juoksutettiin sykäyksittäin ~uva 0). Tä mänkin menetelmän haittana oli sen hitaus ja tulosten vertailukelpoisuuden kyseenalaisuus. "Hyökyaalto" pyrkisiirtämään materiaalia liian nopeasti, joskaan se ei sanottavasti vaikuttanut varsinaisiin raskaisiin mineraaleihin. Kun yksi pumppu oli osoittautunut riittämättömäksi, hankittiin sen rinnalle toinen vastaava ja Korsnäsin työmaan loputtua saa-. tiin sieltä vielä kolmas (kuva 2). Tämä olikin hy~in aiheellista, sillä jokin puropuista oli yleen!iä aina korjattavana. Käytetyt Kota-pumput osoittautuivat tähän työhön liian pienitehoisiksi. Ne joutuivat käymään täysillä kierroksilla, mikä vuorostaan aiheutti moottoreille jatkuvia häiriöitä. Jo työn alkuvaiheessa Tervolan kaivokselta saatu joutui suoraan korjaamolle ja ehti työhön mukaan kuun loppupuolella. Tällöin tarvittava vesimäärä lä puropulla ja Kota-pumppua voitiin käyttää vain " (kuva 3). Kuva 3. Huuhdontaränni, johon vesi syötetään tasai' sella paineella suoraan pumpusta. Pesuseulonta ja rännitys käynnissä. Rännin yli juossut aines kerättiin talteen tynnyriin ja huuhdottiin uudelleen tarkistusmieles' sä tietyn näytemäärän jälkeen. Rännin reunassa riippumassa mm ~ seulahaavi. pystypumppu vasta heinäsaatiin yhdelpesuseulontaan

13 3 Kuva 4. Huuhdonnan alussa hämmennettiin ritilöihin kertynyttä materiaalia varovasti puutikulla huuhtoutumisen edistämiseksi Geologiselta Tutkimuslaitokselta saadun ohjeen mukaan. Taustalla aluksi käytetty vinoasentoinen seula, jolta kivet valuivat alla olevaan tynnyriin. Rännityksessä alkuperäinen litran suuruinen näyte pieneni 5-7 litraan. Tämä upa kertyi portaikon väleihin, josta se poistettiin kunkin näytteen rännityksen jälkeen. Ensin huuhdottiin kahden alemman ritilän keräämä teoriassa keveämpi aines ja sitten ylempi osa, jossa Au-hippujen piti olla. Aines otettiin eri ämpäreihin mm ~ seulaverkkohaavin läpi (kuvat 7 ja 5). Täten materiaali jaettiin neljään osaan: alle mm ~ ja yli mm ~ raskaammat ja vastaavasti kevy~mmät mineraalit. Koska menetelmä oli uusi ja sen käytännön sovellutukset varsinkin aluksi puut~elliset, näkyi se selvästi työtuloksissa. Alkuvaiheessa saatiin näytteitä rännitettyä vain keskimäärin kaksi päivässä. Sopivan välineistön ja parempien menetelmien käyttöönoton jälkeen kesti yhden näytteen rännitys.5-2 tuntia, jolloin päiväteho kasvoi 5-6 näytteeseen. Tätä voitaneenkin pitää käytetyn menetelmän ja välineistön tehollisena ylärajana tulostarkkuuden huomioon ottaen.

14 4 Kuva 5. Ritilöihin kertynyt materiaali otettiin talteen vaskausta varten. Tässä yhteydessä suorit~t tiin seulonta mm ~ seulalla (ämpärin päällä). Kuva 6. Ritilöiden yläpäässä olleen ns. syöttölevyn alle kertyi hienoa ainesta, joka vaskattiin raskaimman fraktion yhteydessä.

15 5 Vaskaus Rännittämällä saadut neljä eri fraktiota vaskattiin kukin erikseen. Työ suoritettiin tarkoitusta varten teetetyillä vaskooleilla osittain kahden vaakaajan voimin (kuva 7). Kuva 7. Vaskaus käynnissä rännitysaseman viereisellä purolla.! Vaskoolit oli teetetty Geologiselta Tutkimuslaitokselta saatujen piirustusten mukaan. Alunperin kupera poha taottiin yhdessä vaskoolissa myöhemmin koveraksi, joka erottautuikin vaskattavan materiaalin määrän ja tasarakeisuuden huomioonottaen parannuksek~i. Mahdollisesti vielä parempi tulos saavutettaisiin tasapohjaisella vaskoolilla. Kylmän veden sormia kangistava vaikutus oli pyritty eliminoimaan vaskooleihin kiinnitettyjen kädensijojen avulla. Ne vaikeuttivat kuitenkin työskentelyä, eivätkä vaakaajat niitä yleensä käyttäneet.

16 Rännityksen jälkeen noin - 2 l i tran tilavuuksiin fraktioitu n äyte vaskattiin aluksi 2-3 dl tilavuuteen. Sittemmin vaskaus- ' t a jatkettiin noin -.5 dl t i l avuuteen kun oli havaittu, ett eiv ä t mahdolliset Au-hiput tällöinkään ole vaarassa huuhtoutua yli. Raskaiden mineraalien rikastumista vaskoolissa voitiin seura ta materiaalin tummumisen avulla (kuva 8). Tämä aiheutui a l ueelle tyypillisistä sarvivälkkeen, magnetiitin ja granaattien mää r än suhteellisesta kasvusta. Sa atu upa hienovaskattiin edelleen pesuvadissa kellonlasin avulla ( kuva 9). Tällöin se pieneni noin dl:aan. Mineraal i rakeet kerätt i in huolellisesti talteen ja lähetettiin tutkitt avaksi Outokumpuun, jossa alle mm rakeet käsiteltiin superpanner'illa ja näin saaduista raskaista mineraaleista laskett i in. stereomikroskoopin avulla Au-hippujen lukumäärä. Yli mm rakeet tarkasteltiin suoraan optisesti. Kuva 8. Ainesta vaskattaessa se yleensä tummui. Tämä aiheutui tummien mineraalien rikastumisesta vaskoolissa pyörivän materiaalin "hännille", kun taas t oisessa laidassa olivat suuremmat ja kevyemmät mineraalirakeet.

17 7 Kuva 9. Vaskaus kellonlasilla. Mineraalirakeet huuhdottiin kaatomaljaan,. \ r"' josta edelleen mahdollisimman huolellisesti näyteputkiloon.

18

19 '.. asiasta. Turhat katkot vaikeuttavat tai mahdollisesti kokonaan pysäyttävät työmaan toiminnan. Samoin näytteiden rännitystekniikassa esiintyi tiettyjä hankaluuksia ennenkaikkea kokemattomuuden takia. Menetelmän ja välineistön jatkuva kehittäminen ovatkin ensiarvoisen tärkeitä ennenkaikkea työn tulosten keskinäistä vertailukelpoisuutta silmälläpitäen. Outokumpu.. 4._ ( \ ~- -~ / ) \...,~..--~~~~~~_!4_ ~ Martti Kokkola

20 Ehdotus raskasmineraalihuuhdontarännin syöttölavan ja seulalaatikoiden rakenteeksi (Jukka Kujala) ~u~cza.vrf'.. d:oe.ij6l..j"'ks t -- LA-A- rtc.:o I L ---- Hft. l'-fl\..) 5t!!.Ä,~v.(, -t~.st.rv -!- NGioJe.vÄ.r TOI$TC;"-.) Sf\ VEDE fv~oi ) fc:l)- E;.s(",k!t--< t s E.K s. -v,..--- ~ - < ~ -.rf.--l d r ~ t~ ~ ±.) l -J ~ ~ ~ULHI\Il...Vo' J ~lt--<;.:.() ~ '.::.={ (vr.t: ~t...fn L..._..,..llc.O V/...IGDHI"r?,t' ) l::u'-7a~ 'rt'!>: --- (c..c..kopvo<.. ~ Potl,)""'-~ V'I' Ut..oTTVU ut- r.::.o?u 0/...ec...<--e. S""'l ' OlTDt...A.VAio.l IC ~tt.::otv lt:.vl.t<t_.. RA. u ra ~~it7>.a.v ~!IVU I,, -.-._... < &TA va-qq~.j ( 'P,.c..r:t t l::.lfaj.vttvc;- ~lic:.p!.ä l;~d~lavaij ~ < SE.ftvÄ_.J t ~ )> "' 'l ' ' ( :.J:!- ) :o ;l.. f, )