Johdanto
kultaharkkoja. Lähde: Geoscience Australia
kulta on hyvin harvinainen aine, joka muodostaa vain ~3 osaa miljardista maapallon uloimmasta kerroksesta (kuvittele 1 miljardi smartieta yhdessä paikassa ja vain 3 niistä oli tehty kullasta!). Sen harvinaisuus ja fyysiset ominaisuudet ovat tehneet kullasta yhden maailman kallisarvoisimmista luonnonvaroista.
kun kultaa löytyy kallioista, se on lähes aina puhtaassa tilassa. Suuria kultapaloja kutsutaan nuggeteiksi ja pieniä kappaleita kultapölyksi. Kullan yleisin mittayksikkö on troy-unssi. Yksi troy unssi kultaa painaa 31,1 grammaa.
nykyäänkin saavutukset palkitaan kultamitaleilla ja yhdistämme sanan kulta suuruuteen – kuten sanoissa ”kultaiset säännöt” tai ”hyvä kuin kulta”. Kulta on aina ollut ja on edelleen erittäin tärkeä metalli.
ominaisuudet
natiivista kultaa, R30017. Lähde: Geoscience Australia
kulta, kuten rauta, kupari, lyijy ja tina, on metallia. Kulta on ainoa keltainen metalli ja kemiallisesti hyvin stabiili. Se ei helposti yhdisty muihin aineisiin eikä siksi syövy tai tahriintu. Tämän ominaisuuden vuoksi se löytyy lähes aina luonnosta puhtaana kultana. Tästä käytetään nimitystä ”native gold”. Tämä tarkoitti sitä, että varhaiset ihmiset pystyivät keräämään kullan ja käyttämään sitä ilman, että heidän tarvitsi haistaa tai jalostaa metallia mineraalista.
halkaisijaltaan 5 mm: n kultahippua voidaan laajentaa takomalla noin 0,5 neliömetrin suuruiseksi kultafolioksi. Lähde: Wikimedia Commons
kulta on raskasta – se painaa yli yhdeksäntoista kertaa enemmän kuin vesi ja on lähes kaksi kertaa lyijyä painavampaa. Jos kultaa riittäisi litran maitotölkin täyttämiseen, se painaisi 19,3 kiloa. Sama määrä maitoa painaa vain kilon.
kulta on melko pehmeää. Se on hieman kovempi kuin kynsi, mutta ei yhtä kova kuin kolikko tai lasi. Kulta, kuten useimmat metallit, voidaan vasaroida ohuiksi levyiksi (muokattaviksi) tai vetää ulos ohuiksi langoiksi (sitkeiksi). Tämä on tehnyt kullasta haluttua monenlaisiin sovelluksiin, kuten koruihin ja elektroniikkaan. ”Lehtikulta” on esimerkiksi kultaa, joka on hakattu alle millimetrin kymmenesosan paksuiseksi levyksi. Sitä käytetään sitten koulujen kunniarullien kirjaimistamiseen tai kullan laittamiseen kehyksiin ja koristeisiin. Yksi unssi (31 grammaa) kultaa voidaan hakata läpinäkyvän ohueksi, yhdeksän neliömetrin levyiseksi levyksi tai vetää ulos 80 kilometriä pitkäksi vaijeriksi!
|
kullan ominaisuudet |
|
|---|---|
|
kemiallinen symboli |
|
|
Malmi |
esiintyy yleensä alkuperäismetallina |
|
suhteellinen tiheys |
|
|
kovuus |
2.5-3 Mohsin asteikolla |
|
muokattavuus |
|
| sitkeys | |
|
sulamispiste |
1064°c |
|
kiehumispiste |
|
Kalkopyriittijuova. Lähde: Geoscience Australia.
on olemassa joukko mineraaleja, joita yleisesti luullaan kullaksi; heitä kutsutaan usein ”tyhmien kullaksi”. Näitä ovat pyriitti (FeS2) ja kalkopyriitti (CuFeS2). Ne voidaan erottaa kullasta raaputtamalla sitä-tuotettu jauhe (Viiru) on musta. Jos kultaa raaputetaan, jauhe on kullanvärinen.
käyttää
| käyttö | kuvaus |
|---|---|
|
raha |
kultaa on käytetty kolikkoina varhaisista ajoista lähtien, mutta nykyään kullasta tehdään hyvin vähän kolikoita. Yli puolet maailman kullasta on valtioiden ja pankkien varastoimia. Instituutiot ja yksityishenkilöt käyttävät kultaa myös varallisuuden varastona. Kullan hinnan tarkistamiseksi nykyään katso http://www.goldprice.com.au/ |
|
korut |
vaikka puhdasta kultaa käytetään harvoin, koska se on liian pehmeää, kultaa sekoitetaan usein (seostetaan) muiden metallien kanssa. Kullan puhtaudesta käytetään termiä ”karaatti”, ja se perustuu yhteensä 24 osaan. Puhdas kulta (100% kultaa eikä mitään muuta) tunnetaan nimellä 24 karaattia. Esimerkiksi 18 karaatin kullassa 24 osasta 18 on kultaa ja loput 6 osaa jotain muuta metallia, kuten hopeaa, nikkeliä tai kuparia. Valkokulta on kullan seos, jossa on hopeaa, palladiumia, nikkeliä ja kuparia. Keltaista, vihreää ja punaista kultaa valmistetaan seostamalla kultaa kuparin ja hopean kanssa eri suhteissa. |
|
koristelu |
koska kulta voidaan valssata hyvin ohueksi ja se on kestävää, sitä käytetään usein metalli-tai lasiesineiden päällystämiseen. Pieniä lehtikultalevyjä käytetään myös usein koristekirjaimissa, kullattuina kirjojen reunoina ja kuvakehyksinä sekä uskonnollisten patsaiden päällystämiseen. |
|
Elektroniikka |
koska se johtaa sähköä ja on sitkeää, kultaa käytetään tietokoneiden johdotukseen – matkapuhelimista raketinheittimiin. Kulta on erittäin hyödyllinen johdotuksissa, joita on vaikea korjata, kuten veden alla ja avaruudessa, koska se ei syövy tai kulu nopeasti. Tärkeä ja kasvava käyttö on moottoriajoneuvojen turvatyynyjen mekanismeissa ja piireissä. |
|
suojaus |
valonsäteet eivät läpäise kultaa helposti, joten se on käyttökelpoinen suojakilpenä kuumuutta ja valoa vastaan. Trooppisten maiden rakennusten ikkunoissa on joskus läpinäkyvä kultakalvo. Suihkumoottorit, avaruuspuvut ja avaruusalukset pinnoitetaan usein kullalla lämmön ja häikäisyn vähentämiseksi. Kullan lämpöä heijastavien ominaisuuksien vuoksi sitä käytettiin kalvopäällysteenä Apollo 14: n kuumoduulissa, ajoneuvossa, jolla ihminen laskeutui ensimmäisen kerran kuuhun. |
|
Terveys |
kultaa käytetään hampaiden uusimiseen tai korjaamiseen sekä niveltulehduksen ja muiden sairauksien hoitoon. Teollisuuden ja lääketieteen laserit käyttävät kullalla päällystettyjä heijastimia valoenergian keskittämiseen. |
historia
kullalla on hyvin erityinen paikka ihmiskunnan historiassa. Sitä on vaalittu antiikin ajoista lähtien, ja se oli ensimmäinen ihmisten käyttämä metalli, jonka varhaisimpien tunnettujen metalliesineiden joukossa oli yksinkertaisia kultakoristeita. Muinaisina aikoina alkemistit yrittivät muuttaa muita metalleja kullaksi. Egyptiläiset löysivät kultaa Niilin uomasta 5000 eaa ja käyttivät kultaa tuhansien vuosien ajan koristeesineisiin. Kun kuningas Tutankhamon kuoli, hänen muumioitunut ruumiinsa oli osittain peitetty kullalla, joka oli vielä kiiltävä, kun arkeologit löysivät sen yli 3000 vuotta myöhemmin!
Tutankhamonin Hautanaamio. Lähde: Wikimedia Commons
kulta on esiintynyt monissa myyteissä ja legendoissa. Kuningas Midas, kuningas Salomo ja Iason ja Argonautit olivat kaikki legendaarisia kullanetsijöitä. Saduissakin mainitaan usein kultaisia esineitä, kuten munia tai harppuja, ja useimmat ihmiset ovat kuulleet sateenkaaren päässä olevasta kultaisesta ruukusta.
Kristoffer Kolumbus oli etsimässä kultaa löytäessään Amerikan 1400-luvulla.
kullalla oli merkittävä historiallinen rooli Australiassa. Vuonna 1823 James McBrien löysi kultajäämiä Bathurstin läheltä NSW: stä. Viranomaiset kuitenkin vaikenivat Australian varhaisista kultalöydöistä, koska pelkäsivät, että kaikki vangit, sotilaat ja virkamiehet lopettaisivat työnsä metsästääkseen omaisuuttaan. Vuonna 1841 pastori WB Clarke löysi kultaisen kimpaleen Cox ’ s Riverin läheltä Blue Mountainsista NSW: stä. Kun hän näytti kultaa kuvernööri Gippsille, kuvernööri sanoi: ”pankaa se pois, Herra Clarke, tai me kaikki viillämme kurkkumme!”. Vasta kymmenen vuotta myöhemmin, vuonna 1851, Edward Hargraves (joka oli juuri palannut Kalifornian kultakentiltä) kollegoineen löysi kultaa Bathurstin läheltä. Tällä kertaa löytö julkistettiin ja kuukauden sisällä tuhat miestä etsi kultaa. Aluetta kutsuttiin Ophiriksi kuningas Salomon kultakaupungista kertovan Raamatun kertomuksen mukaan.
Bathurstin kultaryntäystä seurasivat Victoriassa tehdyt löydöt. Kultakuume veti kymmeniätuhansia siirtolaisia eri puolilta maailmaa Australian siirtomaihin. Ballaratista ja Victorian bendigosta tuli merkittäviä kultapaikkoja. Vuonna 1854 Ballaratin kaivauksilla olleet kullankaivajat suuttuivat epäreilusta kaivosmiesten lupajärjestelmästä. He taistelivat sotilaita vastaan kuuluisassa Eureka Stockaden taistelussa, joka oli Australian historian ainoa aseellinen kapina. 1890-luvun alussa Länsi-Australiassa tehtiin suuria löytöjä Coolgardiesta ja Kalgoorliesta. Kymmenen vuoden kuluttua kultaryntäyksestä Bathurstiin, Ballaratiin ja Bendigoon Australian väkiluku kolminkertaistui yli miljoonaan ihmiseen. Kultalöydöt vauhdittivat sisämaan kaupunkien, tietoliikenteen, liikenteen ja ulkomaankaupan kehitystä. Vaikka kulta vauhditti Australian kehitystä, sen merkitys väheni suurimman osan 1900-luvusta muiden mineraalien tullessa taloudellisesti merkittävämmiksi. Se elpyi 1980-ja 1990-luvuilla, kun uuden teknologian soveltaminen mahdollisti alemman luokan malmien taloudellisen jalostuksen. Kulta on muuttanut sitä, missä ja miten ihmiset elävät. Monet kaupungit ovat syntyneet kullankaivuusta saadun vaurauden ansiosta, ja Australiassa on myös monia ”aavekaupunkeja” – kun kultavarastot loppuivat, ihmiset yksinkertaisesti hylkäsivät alueen.
termi ”digger”, joka on ulkomailla taistelevien Australialaissotilaiden lempinimi, tulee siitä, että monet ensimmäisen maailmansodan sotilaista olivat kirjaimellisesti olleet kaivureina kultakentillä juuri ennen sotaa.
muodostuma
kultaa kvartsissa. R30020. Lähde: Geoscience Australia.
yleisin luonnollinen menetelmä kullan konsentroimiseksi on maankuoren sisällä olevan kuuman nesteen muinainen vaikutus. Syvällä kuoressa olevat nesteet kuumenevat maan sisäisen lämmön vaikutuksesta. Nämä nesteet ovat usein liikkuneet kallioiden läpi laajalla alueella ja ”liuenneet” kultaa. Kun nämä nesteet jäähtyivät tai reagoivat muiden kivien kanssa, liuennut kulta saostui (tuli ulos nesteestä) halkeamiin tai murtumiin, jotka muodostivat laskimoita. Jos nesteet liikkuvat riittävän suurella alueella ja liuottavat kultaa riittävän pitkäksi aikaa, kultaa voi kertyä suurempina määrinä tuhanteen osaan tai jopa suurempina määrinä. Australiassa tämä kultakeskittymä tapahtui maapallolla satoja miljoonia vuosia sitten itäisissä osavaltioissa ja tuhansia miljoonia vuosia sitten Länsi-Australiassa.
kullan lisäksi nesteissä voi olla muitakin liuenneita mineraaleja, kuten kvartsia. Tämän vuoksi kultaa löytyy usein kvartsista. Näitä kutsutaan primäärisiksi kultaesiintymiksi, ja kullan saamiseksi kultasuonia sisältävä kivi on kaivettava ylös (louhittava), murskattava ja käsiteltävä.
Alluviaalinen kulta. R04601 Lähde: Geoscience Australia.
pinnalta on paljastunut joitakin kultasuonia sisältäviä kiviä, jotka rapautuvat pois. Näiden kivien sisältämä kulta on huuhtoutunut puroihin muodostaen alluviaalisia kultaesiintymiä. Täällä kulta tiivistyy entisestään veden vaikutuksesta. Koska kulta on painavampaa kuin suurin osa purossa tai joessa liikkuvasta aineksesta, se voi tiivistyä onkaloihin ja jäädä loukkuun joen uomaan. Näitä kutsutaan sekundaarisiksi (alluviaalisiksi) kultaesiintymiksi ja niitä voidaan työstää kultapannulla tai kehdolla. Alluviaaliset kultaesiintymät synnyttivät Australian 1850-luvun kultaryntäykset
resurssit
enimmäkseen kultaa on levittäytynyt ympärillämme oleviin kallioihin ja maaperään, mutta niin pieninä määrinä, ettei sitä kannata yrittää saada pois. On kuitenkin paikkoja, joissa kultaa on niin paljon, että sen louhiminen on taloudellista. Suurinta osaa Australiassa nykyään louhitusta kullasta ei voi nähdä Kalliossa, se on hyvin hienorakeista ja sen pitoisuus on useimmiten alle 5 grammaa jokaista louhittua kivitonnia kohti. Pienten kultapitoisuuksien louhinnan toteutettavuus riippuu paljolti kullan hinnasta. Kultaa ostetaan ja myydään päivittäin kansainvälisillä kultamarkkinoilla. Hinta vaihtelee ostajien kysynnän ja myyjien myymän summan mukaan.
kultaesiintymät ja kaivokset Australiassa (2016). Lähde: Geoscience Australia.
muutamassa paikassa kultaa on sen verran keskittynyt kallioihin, että sitä kannattaa louhia. Australia (erityisesti Länsi-Australia) on maailman suurimpia kullantuottajia. Noin 60% Australian kultavaroista esiintyy Länsi-Australiassa, loput kaikissa muissa osavaltioissa ja Pohjoisterritoriossa. Lähes kaikki luonnonvarat esiintyvät primaariesiintymissä, joista monet ovat kärsineet jonkinasteista rapautumista. Haalistuneet primaariesiintymät ovat tärkeitä kultateollisuudelle, koska ne ovat yleensä helpompia ja halvempia louhia ja kulta on helpompi saada takaisin.
esimerkkejä primääriesiintymistä ovat Kalgoorliessa louhitut Super Pit, Granny Smith, St Ives, Norseman ja Mount Magnet (WA), Gympie ja Ravenswood (Qld), Callie (NT), Stawell (Vic), Cadia (NSW), Henty (tas) ja Challenger (SA). Olympic Pato (SA) kultaa esiintyy ja louhitaan kuparia ja uraania. Toissijaiset esiintymät eivät ole enää merkittäviä kultalähteitä Australiassa.
kulta esiintyy yleensä metallisessa olomuodossaan, joka liittyy yleisesti sulfidimineraaleihin kuten pyriittiin, mutta se ei itse muodosta erillistä sulfidimineraalia. Ainut taloudellisesti merkittävä kullan esiintyminen kemiallisessa yhdistelmässä on telluurin kanssa telluridimineraaleina.
Tervetuliaisnugetin kopio. Lähde: Wikimedia Commons
suurin koskaan löydetty kultahippu oli ”Welcome Stranger”, joka löydettiin vuonna 1869 aivan mullan alta puun juurelta! Se painoi 70 kiloa ja olisi nykyarvollaan yli 3 miljoonan dollarin arvoinen. Melkoinen löytö! Toiseksi suurin koskaan löydetty kultahippu oli Tervetuliaishippiäinen (68.98 kg), jonka löysi kahdenkymmenen kahden cornilaisen kaivosmiehen ryhmä Red Hillin kaivosyhtiön työmaalla Bakery Hillissä Ballaratissa, Victoriassa, Australiassa 9. kesäkuuta 1858. Se sijaitsi tunnelin katossa 55 metriä maan alla.
lisätietoja resurssi-ja tuotantotiedoista.
kaivostoiminta
Australiassa on sekä avohakkuukaivoksia että maanalaisia kultakaivoksia, mutta suurin osa Australian kullantuotannosta tulee avohakkuukaivoksista. Maansiirtolaitteilla poistetaan jätekivi malmirungon yläpuolelta ja louhitaan sitten Malmi. Jätteet ja malmi räjäytetään siten, että ne hajoavat käsittelyyn ja kuljetukseen sopiviin kokoihin tai malmin ollessa kyseessä murskaimeen.
maanalaista louhintaa käytetään silloin, kun pinnan alla olevan Malmin syvyys tekee avolouhinnasta kannattamatonta. Pystysuoria kuiluja ja laskukuiluja (spiraalitunneleita) käytetään ihmisten ja laitteiden siirtämiseen kaivokseen ja sieltä pois, ilmanvaihtoon sekä jätekiven ja malmin nostamiseen pinnalle. Avolouhosmenetelmillä louhittujen esiintymien laajennuksia saatetaan louhia myöhemmin maanalaisilla menetelmillä vanhan avolouhoksen alta.
jalostus
Kultamalmin käsittelyyn kuuluu murskaus, kemikaalikäsittely, sulatus (sulatus) ja lisäpuhdistus. Sen jälkeen se kaadetaan muotteihin, joissa se jäähtyy ja kovettuu kultaharkkoina, jotka tekevät kullasta helposti pinottavan ja kuljetettavan.
Kultamalmin käsittelyn ensimmäinen vaihe on murskaus. Sitten kulta on erotettava tuloksena olevasta jauheesta. Karkeaa kultaa voidaan poistaa painovoimakeskittymällä. Jauhe sekoitetaan veteen, kulta uppoaa ja muut jätteet huuhtoutuvat pois. Murskatussa malmissa olevaa hienoa kultaa käsitellään eri tavalla riippuen itse Kultamalmin luonteesta.
vapaasti jauhettava malmi on nimitys, kun kultaa voidaan ottaa talteen murskaamalla, jauhamalla ja syanidoimalla (käsittely laimealla syanidiliuoksella) ilman lisäkäsittelyä. Tulenkestävässä malmissa kulta lukitaan sulfidimineraaleihin, joten tyydyttävän kullan talteenottotason saavuttamiseksi tarvitaan lisäkäsittelyä ennen syanidointia. Tulenkestävien malmien sulfidimineraalit muutetaan oksideiksi joko paahtamalla tai biologisella huuhtoutumisella kullan vapauttamiseksi. Biologisessa huuhtoutumisessa hapettuminen johtuu tiettyjen bakteerien vaikutuksesta malmiin. Paahdettavan tai huuhtoutuvan tulenkestävän Malmin vetoisuus vähenee huomattavasti, kun ensin tuotetaan hienoksi jauhettua rikastetta.
jauhettu Malmi tai käsitelty konsentraatti asetetaan natriumsyanidin heikkoon liuokseen, joka liuottaa kultaa ja muodostaa lietettä kultapitoisesta liuoksesta ja muista kiintoaineista. Osa malmeista voidaan hoitaa kasapuulla. Tällöin heikkoa syanidiliuosta sirotellaan läpäisemättömälle alustalle pinotun avoimen malmikasan päälle. Liuos suodattuu Malmin läpi, huuhtoo kultaa mennessään, ja se vedetään pois tyvestä ennen kuin sitä käsitellään kullan saamiseksi takaisin.
molemmissa tapauksissa kulta otetaan talteen kultapitoisesta liuoksesta prosessissa, jossa lietelantaan lisätään hiiltyneistä kookospähkinän kuorista valmistettua aktiivihiiltä sisältäviä pellettejä ja kullatut ionit adsorboidaan pelletin pinnalle. Pellettikuorma siirretään useiden lietettä sisältävien toisiinsa kytkettyjen säiliöiden kautta lietelannan liikettä vastakkaiseen suuntaan. Kullalla lastatut pelletit poistetaan ja kulta irrotetaan niistä pesemällä kuumassa syanidiliuoksessa. Prosessissa käytetty hiili kierrätetään ja uuden ratkaisun läpi johdetaan sähkövirta, joka tallettaa kullan teräsvillakatodille. Kullattu katodi käsitellään suolahapolla mahdollisen teräksen jäännöksen liuottamiseksi ja kultaliete suodatetaan ja kuivataan valmiina sulatettavaksi. Tässä vaiheessa kultaa sisältävä materiaali voi sisältää myös hopeaa ja perusmetalleja.
kulta sulatetaan upokkaassa uunissa jaloharkkojen valmistamiseksi. Sulatuksessa perusmetallien epäpuhtaudet hapettuvat ja imeytyvät, jolloin jalometallit valutetaan valumuotteihin. Sulatettu kulta puhdistetaan. Australiassa käytetään useita jalostusprosesseja – kloorausta, elektrolyyttistä ja aqua regiaa.
kloorausprosessissa (Myllyprosessissa) klooria johdetaan sulatettuun harkkoon upokkaassa uunissa. Kaasu reagoi hopean ja mahdollisten jäljelle jääneiden perusmetallien kanssa muodostaen klorideja, joiden kuplat nousevat sulan Jalometallin pintaan ja poistuvat. Sula, puhdistettu kulta valetaan sitten tankoihin. Elektrolyyttinen prosessi (Wohlwill prosessi) liittyy liuottamalla kultaa jalometalliharkkojen (anodi) kloridiliuoksessa ja uudelleenkoosting kulta puhdas kulta tai titaani katodi. Hopea pysyy anodilla. Katodit sulatetaan ja valetaan. Kolmannessa prosessissa puhdistamaton jalometalli liuotetaan aqua regiaan ja hopea saostuu hopeakloridiksi. Jäljelle jääneen liuoksen läpi johdetaan rikkidioksidikaasua ja kulta saostuu hienona metallijauheena. Sitten kulta sulatetaan ja valetaan.