JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Rikastushiekka on malminrikastuksen yhteydessä syntyvää, jätteenä pidettävää sivukiviainesta, joka läjitetään vesilietteenä loppusijoituspaikkaan, tyypillisesti rikastushiekka-altaaseen. Metallikaivostoiminnan aikana syntyneet rikastushiekat sisältävät usein merkittäviäkin määriä rikkipitoisia sulfidimineraaleja, jotka hapettuessaan voivat tuottaa happamia valumia sekä päästää haitallisia metalleja ympäristöönsä. Muun muassa näistä ympäristögeologista syistä rikastushiekoille suoritetaan karakterisointimenettelyjä. Näiden menettelyjen tarkoituksena on esimerkiksi selvittää rikastushiekkojen koostumusta rikastushiekka-altaiden jälkihoitotoimenpiteitä suunnitellessa.

Tässä pro gradu -tutkielmassa suoritettiin mineraloginen ja geokemiallinen karakterisointi Rautuvaaran rikastushiekka-altaan rikastushiekalle sekä altaan jälkihoidollisena peittomateriaalina käytettävälle moreenille. Karakterisointi tehtiin osana EAKR-rahoitteista Biopeitto-projektia ja karakterisoinnin tarkoituksena oli tutkia projektin tutkimusalueen rikastushiekan ja peittomoreenin mineralogista ja geokemiallista koostumusta peilaten niitä alkuperäisiin rikastushiekkaa synnyttäneisiin malmeihin, sekä tutkia rikastushiekkojen ja moreenin raekokojakaumaa.

Tutkimuksissa saatiin selville, että ulkonäöltään neljän erilaisen rikastushiekkakerroksen näytteenottohorisontti koostuu kahdesta, mineralogiselta, geokemialliselta ja raekokokoostumukseltaan täysin erilaisesta rikastushiekasta. Kolme ensimmäistä kerrosta edustavat todennäköisesti suurelta osin Saattoporan malminrikastuksessa syntynyttä rikastushiekkaa ja pohjimmainen kerros edustaa Pahtavuoman malmia. Alkuaineanalyysit paljastivat, että tiettyjen ympäristölle haitallisten aineiden, kuten arseenin pitoisuudet ovat korkeat ja peittämättöminä nämä saattavat pitkällä aikavälillä lähteä liikkeelle pidemmälle ympäristöön. Lisäksi sekundäärimineraalien kartoituksessa selvisi, että kaksi ylintä kerrosta ovat eniten muuttuneita. Muuttuneisuus ilmenee primääristen mineraalirakeiden reunoilla näkyvinä sekundäärisinä reunuksina. Reunukset olivat koostumukseltaan pääsääntöisesti Fe-oksihydroksideja, rautasulfaatteja sekä Fe-hydroksisulfaatteja.

Geochemical and mineralogical characterization of tailing sand and covering till in the centre of Rautuvaara tailing sand area

Abstract

Tailing sand is gangue minerals containing mining waste which is formed during ore enrichment. This, usually sulfide minerals containing waste material is deposited as slurry in tailings pond. Sulfide minerals tend to oxidize under the conditions of earth’s surface. Oxidation of sulfides may lead to release of a metalliferous and acidic mine waters. Therefore, tailings are characterized. The purpose of the characterization procedure among other things is to investigate waste’s mineralogy and geochemistry.

In this master’s thesis the mineralogical and geochemical characterization of the tailing sands and till (cover material) of the Rautuvaara tailings pond will be done. The purpose of the study was to investigate the mineralogical and geochemical composition of the diverse tailing sands deposited in Rautuvaara, located in Western Lapland, Finland. The characterization included also grain size studies and mapping of the secondary alteration of the tailings. The study has been done as part of the ERDF funded Biopeitto Project.

The studies revealed that the sample horizon of four different layers contain of two mineralogically and geochemically different tailing sands. Three uppermost layers most likely represent the Saattopora gold ore and the fourth layer represents the Pahtavuoma ore. Elementary analysis revealed that some heavy metal concentrations such as arsenic concentrations in the tailings are considerably high and leaving the tailings pond uncovered could be hazardous for environment in the long run. The secondary mineral studies showed that the first and the second layer are the most altered layers. This alteration appears as the secondary rims of Fe-oxyhydroxides, iron sulfates and Fe-oxyhydroxysulfates at the edges of primary mineral grains.