Miten kullanhuuhdonta toimii

Ymmärtääksemme, miten kullanhuuhdonta toimii, voimme aloittaa tarkastelemalla Kaliforniaa tai Alaskaa. Kullan ruoppausta harjoitetaan nykyään Kalifornian joilla, on nyt syrjäyttänyt jokikaivostoiminnan. Jokikaivostoiminnassa koko joki ohjattiin usein pois reitiltään, jotta saatiin paljastettua osa joen uomasta. Tämä tehtiin yleensä rakentamalla rannasta toiseen kaksi patoa, joiden perustukset olivat kallioperässä, ja vesi johdettiin pois puisessa uomassa, joka alkoi pääpadon yläpuolelta ja päättyi alapadon alapuolelle.

Joskus tehtiin tunneleita, joiden avulla voitiin tyhjentää pysyvästi laajoja jokijaksoja ja johtaa vesi alempaan pisteeseen. Joskus siipipadot rakennettiin rannasta sen jokiosuuden ylä- ja alapuolelle, jota haluttiin muokata, ja kolmas pato, joka yhdisti niiden keskivirran päät, rakennettiin virtaussuunnan suuntaisesti. Näin erotettu tila pumpattiin sitten kuivaksi.

Tällaisilla menetelmillä paljastunut joen pohja tutkittiin, ja löydetty maa-aines otettiin pois ja pestiin, ja erityistä huomiota kiinnitettiin kallion pintaan. Toiminta lopetettiin yleensä syksyn tulviin mennessä.

Jokikaivostoimintaan liittyi luultavasti enemmän epävarmuutta kuin mihinkään muuhun kullankaivun alaan. Koko sijoitettu pääoma menetettiin usein, ja tulva pyyhkäisi kaikki työt ja koneet mukanaan ennen kuin kultahippuja saatiin näkyviin, kun taas lukuisia tapauksia on kirjattu, joissa joen pohjan alluvium, kun se oli suurilla kustannuksilla paljastettu, ei ollut tarpeeksi rikas, jotta kultaläjitys olisi kannattanut.

Jokikaivostoiminta on auripitoisen soran louhintaa olemassa olevien jokien kanavissa ja uomissa, ja siihen voidaan helposti sisällyttää myös syvien rantatörmien louhinta vedenpinnan alapuolella. Kaivostoimintaa harjoitetaan kolmella eri tavalla

1. Jokiuoman osa kuivataan patoamalla ja huuhtomalla.
2. Soraa nostetaan ruoppaajilla tai vastaavilla laitteilla, joita käytetään veneestä käsin.
3. Rannalle upotetaan kuoppia ja vedenpinnan alapuolella oleva sora kaivetaan ja nostetaan pintaan tavanomaisilla kaivostoimintamenetelmillä tai hydraulisella nostolaitteella. Jommallakummalla näistä kolmesta menetelmästä saatu sora pestään tavanomaiseen tapaan läjittämällä.
   

   https://www.911metallurgist.com/equipment/alluvial/gold-dredges/

Tämä menetelmä kullan talteenottamiseksi jokiuomien sorasta on viime vuosina edistynyt huomattavasti, ja sen laajentaminen koskemaan kaikkia tasaisia uomaesiintymiä on muuttanut täysin matalan alluviaalisen kaivostoiminnan näkökulmaa. A. Grothe toteaa, että ensimmäinen ruoppauslaite otettiin käyttöön Clutha-joella Uudessa-Seelannissa vuonna 1864, mutta vielä vuonna 1891 menetelmä oli edistynyt vain vähän, ja siihen suhtauduttiin yleisesti ottaen kielteisesti kaikkialla muualla paitsi Uudessa-Seelannissa. Ruoppauksessa sora nostetaan joen pohjasta ja siirretään proomuun, jossa materiaali pestään, kulta louhitaan ja rikastushiekka läjitetään takaisin jokeen. Ruoppaajat voidaan jakaa kolmeen luokkaan sen mukaan, miten:

1. imupumput,
2. jatkuvatoimiset tikkaat-ämpäri-nostimet tai
3. nosturia ja kauhaa tai lapiota käytetään soran nostamiseen.

Kullan ruoppauksen imupumput

Tässä järjestelmässä keskipakopumppu imee materiaalia joen pohjaan ulottuvan suuren imuletkun läpi. Jo vuonna 1891 Welmanin imuruoppauslaite toimi menestyksekkäästi Waipapa Creekissä Uudessa-Seelannissa. Pumpun halkaisija oli 3 jalkaa 6 tuumaa, ja halkaisijaltaan 13 tuuman imuputkea voitiin käyttää missä tahansa kohdassa alueella 40 jalan säteellä. Suuret kivet otettiin kiinni ja erotettiin hienojakoisesta aineksesta rei’itetyllä suppilolevyllä. Kulta oli hyvin hienojakoista, ja se otettiin kiinni muhkeilla matoilla, jotka pestiin kahdeksan tunnin välein. Pesuvesi saatiin säiliöstä 18 tuuman putkella. Tämä pumppu nosti 56 kilon painoisia kiviä, mutta suuremmat kivet tukkivat toisinaan imuputken.

Imupumppujen nostaman soran ja veden suhteellisia määriä on vaikea säädellä, sillä jälkimmäisellä on taipumus olla suuri ylimäärä. Imuputki kuluu nopeasti, erityisesti karkeasta sorasta, ja tarvittava teho soratonnia kohti on huomattavasti suurempi kuin tikaskauharuoppauksissa. Tämäntyyppiset ruoppaajat toimivat kuitenkin menestyksekkäästi Snake-joella Idahossa, jossa imupumppu työskenteli vuonna 1899 penkereen materiaalin parissa. Ensin kaivettiin 20 jalkaa syvä kuoppa, jonka sivut huuhdottiin alas vesisuihkujen avulla ja imettiin ylös letkuputken kautta, kunnes oli tehty 200 jalan kokoinen neliön muotoinen kuoppa, jolloin ruoppauslaite siirrettiin ja kaivettiin toinen kuoppa, jolloin rikastushiekka laskettiin ensimmäiseen kuoppaan. Käsitelty materiaali vaihteli hienosta hiekasta halkaisijaltaan 8 tuuman lohkareisiin. Imuruoppaajia ei kuitenkaan juurikaan käytetä.

Tikkaat-ämpäri-ruoppaajat

Tämä on useimmissa tapauksissa tyydyttävin ja taloudellisin tyyppi, ja se on yleisesti käytössä. Tikaskauharuoppaajia valmistetaan runsaasti sekä Uudessa-Seelannissa että Länsi-Amerikassa. Kuvissa 10 ja 11 on esitetty tyypillinen uusiseelantilainen ruoppaaja. Nämä kuvat perustuvat piirustuksiin, jotka Dunedinissa asuva F. W. Payne on toimittanut Uuden-Seelannin kaivosministeriölle. Hän antoi myös seuraavan kuvauksen laitoksesta.

Runko on 119 jalkaa pitkä, 35 jalkaa 6 tuumaa leveä keulasta ja 50 jalkaa leveä perästä. Rungon syvyys keulassa 6 jalkaa 6 tuumaa, syvyys perässä 9 jalkaa 6 tuumaa. Moottori on nimellispainoltaan 25 hevosvoimaa. Kauhoja kuljettavat tikkaat ovat riittävän pitkät ruoppaamaan 40 jalkaa vesirajan alapuolella. Kauhojen tilavuus on 7 kuutiometriä, ja ne kulkevat nopeudella 10 kauhaa minuutissa.

Tikkaat nostetaan ja lasketaan vinssin avulla toimivalla köydellä, ja viisi muuta vinssiä on suunniteltu pääköyttä ja neljää sivuköyttä varten, jotta ruoppaaja voidaan kiinnittää penkereeseen ja siirtää paikasta toiseen. Kauhat syöttävät soran 31 jalkaa pitkään ja halkaisijaltaan 4 jalkaa 6 tuumaa olevaan pyörivään seulaan, jota pyörittävät kitkarullat. Sieltä karkea aines ohjataan päätyhjennyskauhoihin, ja seulan läpi kulkeva hienoaines toimitetaan kultaa säästäville pöydille. Kun rikastushiekka on kulkenut näiden yli, se sijoitetaan laskeutusaltaaseen, josta se nostetaan ylimääräisellä elevaattorilla rikastushiekan pääelevaattoriin. Päähissi on keskipisteiden välillä vähintään 145 jalkaa pitkä, ja se pystyy pinoamaan rikastushiekkoja 80 jalan korkeuteen vesirajan yläpuolelle. Kapasiteetti on noin 120 kuutiometriä tunnissa, kun kauhat ovat kolme neljäsosaa täynnä. Ruoppauslaite oli tarkoitettu käytettäväksi Fraser Flatissa, lähellä Alexandriaa, Uudessa-Seelannissa.

Kaliforniassa käytössä olevat tikaskauharuopat muistuttavat läheisesti Uudessa-Seelannissa yleisesti käytettyä tyyppiä, josta suurin osa laitteista on peräisin. Seuraavassa on lyhyt tiivistelmä Orovilleen Feather-joelle sijoitetun ruoppaajan kuvauksesta: -Runko on 80 jalkaa pitkä, 30 jalkaa leveä ja 7 jalkaa syvä. Tikkaat, joilla ruoppauskauhat kulkevat, koostuvat raskaasta ristikkopalkista, ja kauhahihna kulkee valuteräksisillä teloilla. Kauhoissa on 32 valuteräksistä kauhaa, joista kukin on tilavuudeltaan 5 kuutiometriä, ja niiden huulet on valmistettu nikkeliteräksestä. Tikkaat kulkevat 12½ kauhaa minuutissa, joten kapasiteetti on yli 100 kuutiometriä tunnissa, kun kauhat ovat kolme neljäsosaa täynnä. Sora syötetään pyörivään seulaan, jonka halkaisija on 4½ jalkaa ja pituus 25 jalkaa ja jossa on halkaisijaltaan 3/8 tuuman reikiä. Karkea aines kuljetetaan pois kauhahissillä, mutta hieno aines kultaa säästävien pöytien ohitettuaan lingotaan jokeen useita metrejä ruoppaajan perän jälkeen. Ruoppauslaite on kiinnitetty viidellä köydellä, ja kaikki voimanlähteet ovat sähkömoottoreita. Miehistö koostuu kahdesta miehestä vuoroa kohti, ja eri toiminnoissa käytetään noin 70 hevosvoimaa. Kaliforniassa toimivien Risdon-ruoppauslauttojen käyttökustannusten ilmoitetaan olevan tietyissä tapauksissa noin 4 senttiä kuutiometriä soraa kohti, mutta yleensä ne ovat 6-8 senttiä.

Nosturi- ja kauharuoppaajat

Näissä ruoppaajissa yksi suuri kauha tai lapio, jonka tilavuus on 1 tai 2 kuutiometriä, täytetään soralla ja nostetaan proomuun jonkinlaisella nosturilaitteella. Kauha on joskus Priestmanin kouratyyppinen, joka avautuu pohjasta, kun se pudotetaan sorapohjaan, ja sulkeutuu automaattisesti, kun ketjut alkavat nostaa sitä. Joskus käytetään myös suurta lapiota, kuten Fraser-joella Brittiläisessä Kolumbiassa vuosina 1896-1897. Siellä oli kaksi proomua, joista toinen sisälsi ruoppauskoneet ja toinen kullanpesupöydät. Lapio teki 90 matkaa tunnissa ja nosti 1½ kuutiometriä kerrallaan. Jopa 5-6 tonnin painoisia lohkareita voitiin käsitellä helposti. Priestmanin kourakauha ei sulkeudu kokonaan, jos kivi jää sen leukojen väliin, ja se nousee ylös osittain tyhjänä, mutta tapauksissa, joissa suuria lohkareita, puunrunkoja & jne. on hajallaan soran seassa, sitä voitaisiin käyttää edukseen tavallisen tikaskauhan sijasta, joka ei pysty käsittelemään tällaisia esteitä. Kulutuksen sanotaan olevan vähäisempää Priestman-ruoppaajalla kuin kauharuoppaajalla. Priestmanin ruoppaaja on esitetty kuvissa 12, 13 ja 14, jotka ovat Priestman Brothersin toimittamista piirustuksista.

Kultaa säästävät laitteet

Kultaa säästävässä ruoppauksessa käytettävissä oleva tila on niin pieni, että pitkät sulut eivät tule kysymykseenkään, ja sen vuoksi on välttämätöntä hajottaa sora perusteellisesti trommeleissa tai ravistelevissa seuloissa ja tehdä kultaa säästävistä pöydistä mahdollisimman leveät, jotta niiden yli kulkevan soravirran nopeutta ja syvyyttä voidaan pienentää erityisesti siellä, missä hienojakoista tai hilseilevää kultaa on runsaasti. Trommeleiden reikien parhaaksi kooksi katsotaan yleensä noin 3/8 tuumaa, mutta joskus käytetään myös 1 tai 1½ tuuman reikiä. Kaikkea läpäisemätöntä ainesta pidetään arvottomana, eikä sitä käsitellä pöydillä. Uudessa-Seelannissa kaltevat pöydät on yleensä päällystetty kookos- tai plyysimatolla ja Yhdysvalloissa kaakaomatolla, jonka päälle on levitetty leikkoverkkolevy, jonka korotetut reunat muodostavat sarjan erittäin tehokkaita riffeleitä. Idahossa sijaitsevalla Snake-joella kulta koostuu ohuista hiutaleista, ja sitä on vaikea saada kiinni. Sora rikastetaan kuljettamalla se rei’itetyillä teräslevyillä vuorattujen sulkujen läpi. Hienoaines rikastetaan edelleen säkkikankaalla päällystetyillä pöydillä. Vastaavia menetelmiä on käytetty pitkään Uudessa-Seelannissa. J. P. Smith toteaa, että hienoa kultaa menetetään useimmissa Uuden-Seelannin ruoppauksissa, ja antaa taulukon, josta on poimittu seuraavat tiedot, nykyaikaisimpien ruoppausten selkärangasta, joissa hienoa kultaa säästetään:

Ero maapohjan arvon, joka määritetään malminetsintätyössä käsittelemällä näytteitä kehdossa, ja sen arvon, joka havaitaan varsinaisessa työssä ruokohelkalla, osoittaa sen, että hienojakoisen kullan osuus menetetään käytännössä. Kulta otetaan talteen rikasteista joko ajamalla ne amalgaamilevyjen yli tai käsittelemällä ne elohopealla puhdistuskaukalossa tai pyörivässä tynnyrissä.

Kullanruoppauksen rikasteiden hävittäminen

Kullanruoppauksen rikasteet laskettiin aiemmin aina takaisin veteen jossakin vaiheessa ruoppaajan perän ulkopuolella. Nykyään ne kasataan usein rantaan, jotta ne eivät sekoittuisi käsittelemättömään soraan. Karkea ja hieno rikastushiekka kasataan yleensä erikseen, ja kun käsitellään tasaisia sisävesialtaita, kuten jäljempänä kuvataan, erotettu rikastushiekka vie 50 tai 60 prosenttia enemmän tilaa kuin häiriintymätön maa. Kauhahissit rikastushiekan nostamiseen on esitetty kuvissa 10-13.

Levyisten sisävesialtaiden käsittely

Ruoppaajien edut soran käsittelyssä ovat viime vuosina osoittautuneet niin suuriksi, että niiden käyttöä on laajennettu jokien varsilta kaikille tasaisille malmialtaille riippumatta siitä, missä ne sijaitsevat. Ruoppauslaite sijoitetaan vedellä täytettyyn säiliöön. Sen jälkeen koneisto pystytetään ja ruoppaus aloitetaan, ja ruoppausjätteet tyhjennetään perässä niin, että säiliö ja ruoppaaja liikkuvat vähitellen yhdessä eteenpäin. Kasaamalla soraa säiliön ympärille ja päästämällä lisää vettä ruoppauslaite nousee, ja se voidaan saada työskentelemään kaltevaa maata pitkin, kuten Warm Springsissä Idahossa. Postlethwaiten mukaan altaaseen virtaa jatkuvasti kirkasta vettä, jotta se ei muuttuisi liian mutaiseksi kullan läheiseen talteenottoon.

Kullan ruoppauksen edut

Investoinnit ruoppauslaitteisiin ovat olleet viime vuosina suosittuja Uudessa-Seelannissa siitä syystä, että saadut tulokset ovat olleet hyviä, tarvittava pääoma on verrattain pieni, käyttökustannukset ovat helposti laskettavissa ja niiden vaihtelu on vähäistä, ja jos valtaus osoittautuu hedelmättömäksi, ruoppauslaite voidaan siirtää muualle tai myydä. Hallituksen tarkastaja raportoi vuonna 1900, että joissakin Uuden-Seelannin osissa mitään muuta kaivostoiminnan muotoa ei hyväksyttäisi investointina. Jokien ruoppaaminen on paljon edullisempi soran käsittelymenetelmä kuin mikään muu, mutta tulevaisuuden suuri laajentuminen tapahtuu epäilemättä sisämaassa. Tarvittava vesimäärä on vähäinen, tulvista tai muista onnettomuuksista johtuvien menetysten riski on äärettömän pieni ja työvoimakustannukset ovat mitättömät.

Kullan ruoppauksen vaikeudet

Puurunkojen tai suurten lohkareiden esiintymisestä johtuvat soran nostoon liittyvät vaikeudet voidaan voittaa nyt, kun tyhjiöpumput on korvattu. Suurimpana vaikeutena on nyt soran sisältämän hienon kullan pelastaminen. Kultahäviöt ovat usein suuria, vaikka niitä harvoin otetaan huomioon. Eräässä uusiseelantilaisessa ruoppaamossa havaittiin mitattujen rikastushiekkamäärien käsittelyn tuloksena, että kultaa menetettiin 2 rakeen verran kuutiometriä kohti käsiteltyä rikastushiekkaa. Ruoppauksen tuotto oli noin 3 jyvää kuutiometriä kohti, joten vain 60 prosenttia kullasta säästyi. Kun kultapitoisen aineksen yläpuolella on savikerros, on havaittu, että savimöhkäleet ja vesi, joka kuljettaa savipitoista ainesta suspensiossa, aiheuttavat kullan menetyksen. Paras tapa välttää nämä menetykset on poistaa saven peittämä kerros ennen kuin kultapitoista soraa yritetään nostaa ja pestä.

Pohjalla, jolla kultapitoinen aines lepää, on myös merkitystä. Kova kallioperä estää ruoppausta poistamasta sen rakoihin juuttunutta kultaa. Pehmeä kallioperä, joka on osittain hajonnut paikan päällä, on sitä vastoin erinomainen pohja ruoppausta varten. Soran alla oleva pehmeä sitkeä savi aiheuttaa kullan häviämistä pesussa.

Mitkä ovat ruoppauksen kustannukset

Uudessa-Seelannissa ruoppauslaitoksen pääomakustannukset vaihtelevat noin 2500 punnasta pieneen ruoppauslaitteeseen, jonka teoreettinen nostokapasiteetti on 60 kuutiota tunnissa, 10 000 puntaan suuressa ruoppauslaitteessa, joka pystyy nostamaan 150 kuutiota tunnissa. Pienen ruoppaajan käyttökustannuksiksi Uudessa-Seelannissa ilmoitetaan noin 1 unssia kultaa päivässä tai noin kaksi pennyä kuutiometriä käsiteltyä soraa kohti. Työskentelykustannuksiksi Länsi-Amerikassa ilmoitetaan noin neljä senttiä kuutiometriä kohti, kun voimanlähteenä käytetään hiilestä saatavaa höyryä. Postlethwaite ilmoittaa Orovillessä, Kaliforniassa, tuotantokustannusten vaihtelevan 3,66-8,7 senttiin kuutiometriä kohti. Kaliforniassa on pian käytössä paljon suurempia ruoppauslauttoja, jotka käsittelevät 7 000 kuutiometriä tai enemmän päivässä, ja niiden kustannukset voivat olla alhaisemmat. F. W. Taylorin mukaan keskikokoisen ruoppaajan käyttökustannukset ovat noin 40 puntaa viikossa, ja tuottoa voidaan odottaa 20-30 unssia kultaa viikossa, joten voitot ovat usein suuria. Ruoppaukselle näyttää olevan luvassa suuri tulevaisuus Siperiassa, jossa se aloitettiin vuonna 1900. Työkustannuksiksi Taylor ilmoitti vuonna 1904 noin 4,2 dollaria kuutiometriä kohti.