KULLAN ESIINTYMISESTÄ JA RIKASTETTAVUUDESTA RAARRK LAIVAKANKAAN KULTW'iINERALISAATIOSSA Tutkimuksen tiiaaja: Tutkimuksen tekija: E ~auharn:ki/ktr Esko Hänninen O U T O K U M P U Oy Malminetsinta Aulis Häkli, professori Geologisen laboratorion päällikkö
Q OUTOKUMPU OY 0 K MALMINETSINTA KULLAN ESIINTYMISESTA JA RIKASTETTAVUUDESTA RAAHEN LAIVAKANKAAN KULTAMINERALISAATIOSSA I JOHDANTO OKMEn Geologisessa laboratoriossa on suoritettu malmimineraloginen tutkimus Laivakankaan kultamineralisaation koelouhittavan ja -rikastettavaq. materiaalin tyypinäytteistä. Tutkimuksen tarkoituksena on ollut erityisesti kullan esiintymistapojen, raekokojakautuman ja rikastettavuuden selvittaminen koe1ouhint.a.a vastaavissa mineralisaatiotyypeissä. Esiintymän yleista malmimineralogiaa on kuvattu Merja Mäkelän pro gradu -työssä (1984). NAYTTEET JA MENETELMAT Tutkittavana oli viisitoista pintahietta viidestä eri louhoksesta. Näytteet on pyritty valitsemaan siten, että ne edustaisivat hyvin kunkin louhoksen Vihannissa koerikastettavaa materiaalia ja toisaalta siten, että näytteissä olisi myos riittävasti kultaa havaintojen tekemiseksi. Mikroskooppisten havaintojen perusteella tehtiin jakautumalaskelmat kullan esiintymismiljöiden ja raekokojen suhteen. Tavatt.ujen kultarakeiden pinta-alat kustakin näytteestä määritettiin ja laskettiin näiden summan suhde hieen kokonaispinta-alaan ja laskettiin tätä kautta kultapitoisuus. Olettamuksina olivat, että kulta on puhdasta (Merja Mäkelän analyysien mukaan mineraalin Au-pitoisuus on 97.9 81, ja että kullan tiheyden suhde kiven tiheyteen on 6:l. MALMIMINERALISAATIOTYYPIT Mineraalien raekoon ja esiintymistavan perusteella voidaan eritellä kolme eri mineralisaatiotyyppiä, jotka esiintyvät usein sämassakin näytteessä, joten niitä ei voida louhosmittakaavassa erotella toisistaan.
0 OUTOKUMPU OY Ou K MALMINETSINTA - Arseenikiisupirote -- muodostaa valtaosan kiven malmimineralisaatiosta (kuvat 1-3). Pirote on harvahko, omamuotoisista kiteistä muodostunut. Raekoko on yleensä välillä 0.1-10 mm ollen keskimäärin muutama millimetriä. Arseenikiisu, FeAsS, sisältää sulkeurnina löllingiittiä, FeAs2, vismuttia, Bi, kultaa, Au, ja hieman myös hedleyiittia, ~ i ~ T e ja ~ maldoniittia,, Au2Bi, (kuvat 5-10). - - Magneettikiisu-kuparikiisupirote on heikkona ja hienona yleinen arseenikiisun ohella (kuva 4 ). Raekoko vaihtelee välillä 0.01 - muutama millimetriä. Keskimäärainen raekoko lienee yksittäisilla kuparikiisuja magneettikiisurakeilla hieman alle 0.1 mm. ~uparikiisussa tavataan hieman kubaniittia ja sinkkivälketta. Magneettikiisu on esiintymän pintaosassa paikoitellen rapautunut pyriitiksi, markasiitiksi ja melnikoviitiksi. Satunnaisesti on tavattu lyijyhohdetta. - Vismuttimineraalien ja kullan muodostamaa hyvin - hien'oa pirotetta esiintyy yleisesti harmemineraalien välitiloissa, raoissa ja sulkeumina (kuva 11-16). Vismuttimineraaleja ovat metallinen vismutti, hedleyiitti ja mahdollisesti myös maldoniitti. Pirotteen raekoko on alle 0.05 m, useimmiten vain muutamia mikrometrejä. KULLAN ESIINTYMISTAPA JA RAEKOKOJAKAUTUMA ~aululcossa 1 on esitetty jakautuma kullan esiintymismiljöistä ja raekokoluoki'sta. Esitettynä on koko aineistoa koskeva jakautuma, louhoskohtaiseen tarkasteluun oli havaintomateriaali liian pieni.
Q OUTOKUMPU OY 0, K MALII~INETSINTÄ TAULUKKO 1. Kullan prosentuaalinen jakautuma eri isäntämineraaleihin ja raekokoluokkiin. Isäntämineraali Raekokoluokka (pm) 40-20 20-10 10-5 5-2.5 2.5 Yht. Arseenikiisu 37.1 13.4 6.3 4.2 2.9 63.9 Kupar ikiisu - 1.6 0.2 0.1 0.1 2.0 Vismuttimineraalit - 2.0 7.3 2.5 0.7 12.5 Silikaatit 4.8 8.6 5.3 1.8 1.2 21.7 41.9 25.6 19.1 8.6 4.9 100.1 Au-pitoisuus pinta-ala-analyysistä 10.9 g/t Näytteita 10 kpl Havaittuja Au-rakeita 394 kpl Arseenikiisu ja tärnän sulke~mina esiintyvä löllingiitti sisältävät pieninä sulkeurnina (1-40 p) 63.9 % kullasta. Hienossa vismuttimineraali-kultapirotteessa on 34.2 % totaalikullacta 1-40 pm:n rakeina. Kuparikiisun sulkeumina on hyvin vähän kullasta (2.0 %). Suurin tavattu kultarae oli 100 x 16 p. Havaintoja tehtiin kymmenestä hieestä yhteensä 394 kpl. Näytteiden keskimääräiseksi kultapitoisuudeksi saatiin hieistä laskettuna 10.9 g/t. KULLAN RIKASTETTAVUUDESTA Esiintymän kullan esirikastusmenetelmäksi on valittu vaahdotus, johon liittyviä mineralogisia näkökohtia pyritaan seuraavassa valottamaan. - Sulfidivaahdotuksessa rikastuvien mineraalien: arseenikiisun, löllingiitin, magneettikiisun, kuparikiisun, aksessoristen sulfidien, vismuttimineraalien ja kullan yhteismäärä on louhoksista tuotettavassa syötteessä keskimäärin n. 1 p-%, joten rikasteen massa jää syötteeseen verrattuna hyvin pieneksi ja rikastussuhde muodostuu suureksi.
Q OUTOKUMPU 'OY 0 ' t( MALMINETSINTA - Mikäli kaikkea kultaa ei jauheta vapaaksi seuralaismineraaleistaan (on käytännössä melko mahdotonta suorittaa), ovat kullan maksimaalisen saannin takaamiseksi vzlttzm5ttz vaahdotettavia mineraaleja vapaan kullan lisäksi arseenikiisu, löllingiitti, visrnuttimineraalit ja mahdollisesti myös kuparikiisu. Magneettikiisu, rikkikiisu ja aksessoriset sulfidit joutavat kullan puolesta jätteeseen. - Noin kaksi kolmannesta kullasta hienoina sulkeumina kantavan arseenikiisun ja löllingiitin paäo- San vapauttamiseksi riittaä jauhatus, jossa ko. mineraalien partikkelikoko on suuruu.sluokkaa 1 mm. Lähes kokonaisuudessaan vapautuvät arseenimineraalit, kun niiden raekoko on n. 0.1 mm. Näiden sicä~tämii kulta ei tässä jauhatushienoudessa vielä sanottavasti vapaudu, vaan ori lltallecsa" arseenimineraalien sisällä jatkoprosessointia ajatellen. - Arseenikiisun ja löllingiitin vaahdotus on mahdollista ja suotavaakin suorittaa mahdollisimman karkeana (kun mineraalien raekoko on välillä 0.1-0.3 mm). Arseenimineraalien lisäksi vapautuu ko. jauhatuksessa myös tuntuva osa kupari- ja magneettikiisusta sekä mahdollisesti myös osa cilikaateicsa esiintyvastä karkeimrnasta kullasta (muutama kymmenen urn) ja vis- muttimineraaleista. Kullan saanti saattaisi tässä karkeavaahdotusvaiheessa olla 60-80 % riippcen arsenidien saannista ja silikaattien sisältämän kullan vapautumisasteesta. Arsenidien keskimääräinen kultapitoisuus lienee suuruusluokkaa 500 g/t, joten rikasteen kultapitoisuudeksi tulisi muutama sata g/t riippuen mukaan nousevien arvottornien mineraalien (magneettikiisu, silikaatit) mäarästä rikasteessa, - Silikaa.ttien yhteydessä yksin tai vismuttimineraalien kanssa hienorakeisena esiintyvän kullan vaahdotuskelpoiseksi saattaminen edellyttää huomattavasti tehokkaampaa jauhatusta kuin arseenimineraalien vapauttaminen. Tehtäva ei ehkä kuitenkaan ole täysin toivoton, sillä kulta ja vismuttimineraalit nayttävät ainakin osittain suosineen sijoittautumispaikkoinaan kiven luontaisia heikkouskohtia, rakopintoja ja kizeyksilöiden välitiloja, joista hienotkin mineraalit ovat kohtuudella jauhettavissa irti vaikka isäntämineraalit jäisivätkin karkeiksi.
Q OUTOKUMPU OY 0 K MALMINETSINTA - Hienoksi jauhetusta materiaalista vaahdotettava yhteisrikaste tulisi olemaan magneettikiisukuparikiisuvaltainen tuote suhteellisen korkein kulta- ja vismuttipitoisuuksin, edellytyksenä että silikaattipitoisuus ei nouse kovin suureksi. Mineralogisiin aspekteihin nojaten on Laivakankaan mi-neralisaation kullan esirikastamiseksi ehdotettavissa seuraavanlainen prosessimenettely: Prirnääri-jauhatus, - jossa vapautetaan arseenikiisu ja iöllingiitti raekokoalueella 0.1-0.3 mm. Karkeavaahdotus; vaahdotettavina mineraaleina arseenikiisu, löllingiitti, kuparikiisu, vismuttimineraalit ja kulta. Jiitteeseen silikaatit, magneettikiisu ja pyriitti. Lisäjauhatus silikaateissa hienona esiintyvän kullan vapauttamiseksi. Optimaalinen jauhatusaste tulisi tutkia jauhatus- ja vaahdotuskokein karkeavaahdotuksen jätteestä. Hienoaineksen vaahdotus, jossa sulfidirikaste: kupa- -,-,.-. rikiisu, (arseenikiisu, löllingiitti), vismuttimineraalit, kulta. Jätteeseen silikaatit ja mahdollisesti myös magneettikiisu. Mikali riittava miiärä kullasta saadaan rikastetuksi jo karkeavaahdotusvaiheessa, tai jos hienoa kultaa ei saada kylliksi vapautumaan lisäjauhatuksessa, tyydytään pelkkaän karkeavaahdotusrikasteeseen. Karkeavaahdotus- ja lisiijauhatuspiirin sisältävän prosessin etuina verrattuna prosessiin, jossa vaahdotetaan vain sulfidiyhteisrikaste suhteellisen hienosta jauhatustuotteesta voidaan mainita: - Arseenikiisun ja löllingiitin sisältämä hieno kulta ei tarpeettomasti vapaudu, kun ko. mineraalit vaahdotetaan varhaisessa vaiheessa. Kulta ei täten joudu alttiiksi liejutappioille eikä myöskään hienolle kul- 1alI.e ominaisille "katoamisille" myllyjen vuorauksiin ym. otollisiin piilopaikkoihin.
Q OUTOKUMPU OY 0 -# MALMINETSINTX - Karkeavaahdotuksessa on mahdollista eliminoida rikasteesta arvottomat mineraalit magneettikiisua ja pyriittiä myöten, joten rikasteen pitoisuuksissa voidaan päästä korkealuokkaisiin tuloksiin. Jatkuvatoimisen prosessin kokonaistu~oksista on hyvin vaikea päätellä erityyppisten kullan kantajamineraalien käyttäytymistä ja eri toimintojen ja prosessin säätöjen tarkoituksenmukaisuutta kullakin osa-alueella. Jos käytössä on karkeavaahdotuspiirin sisältävä rikastusmenetelmä, voidaan karkeavaahdotuksen tuloksista piiätellä, esim. onko lisäjauhatus ja hienovaahdotus aina tarpeen. Malmin kulta saattaa paikoitellen olla lähes yksinomaan arsenideihin sitoutuneena ja rikastettavissa jo karkeavaahdotusvaiheessa, jolloin lisäjauhatus- ja hienovaahdotuspiirit voidaan aika ajoin kytkeä tarpeettomina pois. Jos arsenidit on poistettu ennen hienojauhatusta, on taas prosessin hienon pään tarkastelu ja esim. jauhatuksen säätö varmemmin perustein tehtävissä, kun arsenidien sisältämä kulta ei ole mukana estämässä näkemästä sitä, miten hienon kullan rikastaminen todella onnistuu. Espoo 21.3.1985 JAKELU Esko Hanninen
- lmm Kuva 1. Keskirakeinen arseenikiisu- ja hieno magneettikiisu-kuparikiisupirote. 14-VI-KRK-85. 20x. Kuva 2. Hieno arseenikiisupirote. 13-111-KRK-85. 20x.
Kuva 3. Karkeaa arseenikiisu-.kuparik.iisu~melnikoviitti-. pirotetta. 11-.II-.KRK-85. 20x. Kuva 4. Hienohkoa rnagneettikiisu-,kuparikiisupirotetta. 2 ox.
Kuva 5. Kultaa ja hienoa vismuttia sulkeumina arseeni- kiisussa. ~-V-KRK-.~S.. 200x. Kuva 6. Hienoa kultaa, vismuttia ja hedleyiittia? sul- keumina arseenikiisussa. '9-V-KRK-85.
Kuva 7. Löllingiittia, vismuttia ja kultaa sulkeumina arseenikiisussa. 9-V-KRK-85. 100x. - 0 05mm Kuva 8. Osasuurennos edellisesta. Hienoa vismuttia ja kultaa ja mahdollisesti myös maldoniittia sulkeumina arseenikiisussa ja 1öllPnqiitissa.. 500x..
- 0. lmm Kuva 9. Ku1taa;vismuttia ja maldoniittia? sulkeumina arseenikiisussa ja sen reunoilla. 6-1-KRK-85. 200x. Kuva 10. Osasuurennos edellisestä.
Kuva 11. Hienoa kultaa ja vismuttia harmeessa. 6-1-KRK-85. 100~. Kuva 12. Osasuurennos edellisestä.
- 0. lmm Kuva 13. Hienoa kultaa ja vismuttimineraaleja harmeessa. 5-1-KRK-85. 200~. Kuva 14. Osasuurennos edellisestä, 500x.
- 0 lrnm Kuva 15. Hienoa kultaa ja vismuttimineraaleja harmeessa. 5-1-KRK-85. 200~. Kuva 16. Osasuurennos edellisestä. 500x.