Эрдэм шинжилгээний хурлын эмхтгэл 2007 он by Bayarsaikhan Janchiv

МОНГОЛ – АМЕРИКИЙН ХАМТАРСАН “ЭРДМИН” ХХК

“ЗЭСИЙН ЭРДСИЙН БОЛОВСРУУЛАЛТ – ГИДРОМЕТАЛЛУРГИ” СЭДЭВТ ЭРДЭМ ШИНЖИЛГЭЭНИЙ БАГА ХУРЛЫН ЭМХТГЭЛ

ЭРДЭНЭТ ХОТ 2007 ОН

Монгол – Америкийн хамтарсан “ЭРДМИН” ХХК-ний 10 жилийн ойд зориулсан “Зэсийн эрдсийн боловсруулалт–Гидрометаллурги” сэдэвт эрдэм шинжилгээний бага хурал

Өмнөтгөл Бид бүхэн зэсийн эрдэс боловсруулалт болон гидрометаллургийн хөгжлийн ирээдүйн чиг хандлагыг шинжлэх ухааны ололт амжилт, техник технологийн дэвшилттэй уялдуулан тодорхойлох, энэ чиглэлээр үйлдвэрлэл эрхэлдэг, судалгаа шинжилгээ, сургалт явуулдаг байгууллага, компаниуд, эрдэмтэн судлаачид, оюутан залуусын хамтын ажиллагаа, идэвхи сонирхлыг хөхvvлэн дэмжих үүднээс “Эрдмин” ХХК-ний

жилийн

ойн

нэрэмжит

“Зэсийн

эрдсийн

боловсруулалт–

Гидрометаллурги” сэдэвт эрдэм шинжилгээний бага хурал зарлан 2007 оны 04-р сарын 19, 20-ний өдрүүдэд амжилттай зохион байгуулсан юм. Эрдэм шинжилгээний бага хуралд оролцохоор нийт 35 илтгэл бүртгүүлснээс эхний шатны шалгаруулалтаас дараагийн шатанд магистр, түүнээс дээш зэрэгтэй эрдэмтэн судлаачдын 16 илтгэл, бакалавр зэрэгтэй болон оюутан залуусын 8 илтгэл шалгаран үлдсэн бөгөөд эдгээр илтгэлүүдийг Уул Уурхайн боловсруулалтын чиглэлээр суралцдаг оюутан залуус болон судалгаа шинжилгээ хийж буй эрдэмтэн судлаачдын хүртээл болгох үүднээс эмхтгэн гаргалаа. Энэхүү эмхтгэл таны эрдмийн ажилд тодорхой хувь нэмэр болох аваас хурлын ач холбогдол тэр буй за.

Эрдэм номын мөр үргэлж цагаан байж та биднийг тэтгэх болтугай!

Монгол – Америкийн хамтарсан “Эрдмин” ХХК-ийн Ерөнхий захирал Ж.Дамдинжав

~2~

ЭРДМИН КОМПАНИЙН ТАНИЛЦУУЛГА “Эрдмин” ХХК нь Монгол улс, Орхон аймгийн нутаг дэвсгэрт “Эрдэнэтийн орд”-ын исэлдсэн хүдрийн овоолго буюу Уулын Баяжуулах “Эрдэнэт” үйлдвэрийн хаягдал, балансын бус хүдрийн овоолгыг түшиглэн үйл ажиллагаа явуулж байна. Анх 1994 оны 3-р сарын 18-нд “Эрдэнэт Концерн” ХХК, АНУлсын “RCM” компаниуд Шүлтгүйжүүлэлт-Уусган хандлалт-Цахилгаан химийн технологи ашиглан “Эрдэнэт” Уулын Баяжуулах үйлдвэрийн балансын бус бага агуулгатай хүдрийн овоолгоос хүхрийн хүчлийн сулруулсан уусмалыг ашиглан катодын цэвэр зэс үйлдвэрлэх туршилтын үйлдвэр байгуулах гэрээнд гарын үсэг зурснаар манай компанийн эхлэл тавигдсан. Тус үйлдвэрийн дизайн, барилгын зураг төслийг АНУ-ын “ВKS” компани, “Эрдэнэт” үйлдвэрийн зураг төслийн хэлтэс хийсэн бөгөөд барилгын ажлыг Монгол-Оросын хамтарсан барилга угсралтын “Стройинвест” компани гүйцэтгэсэн. 1997 оны 02 сарын 13-нд тус үйлдвэрийг албан ёсоор нээж катодын зэс үйлдвэрлэж эхэлсэн. Үйлдвэрлэж байгаа катодын зэсийн чанарыг олон улсын нэр хүнд бүхий Английн “Alex Stewart Assayers” компани баталгаажуулдаг бөгөөд катодын зэсийн чанар +99,999% -ийн цэвэршилттэй байгаа нь Лондонгийн металлын бирж дээрх “А” зэрэглэлийн чанарын шаардлагыг хангаж байгаа. Өнөөдрийн байдлаар үйлдвэрлэсэн зэсийнхээ ихэнх хэсгийг Солонгосын “Samsung” корпорац, Японы “Марубени” корпорац зэрэг байгууллагуудад худалдаж байна. “Эрдмин” үйлдвэрийг тус үйлдвэрийн Захирлуудын зөвлөл удирддаг ба одоогоор тус компанид “Мико Холдинг” ХХК-10%, “Эрдэнэт” УБҮ – 25%, АНУ-ын “RCM”–65%ийг тус тус эзэмшиж байна. 2005 оноос зэс цувих тоног төхөөрөмж суурилуулан жилд 2000 тн 8 мм-ийн голчтой зэс утас үйлдвэрлэх хүчин чадалтай үйлдвэрийг ашиглалтад оруулаад байгаа ба цаашид энэ технологио улам боловсронгуй болгож цахилгааны кабель үйлдвэрлэх зорилго тавин ажиллаж байна. Зэс цувих үйлдвэрийн нийт хөрөнгө оруулалт 1366000 ам.доллар болж байгаа бөгөөд 1 тонн зэс утасны үнийг катодын зэстэй харьцуулахад өнөөдрийн байдлаар 200 ам.доллароор илүү байх тооцоо гарч байгаа ба үйлдвэрлэсэн 1 тонн зэс утасны өөрийн өртөг 120-130 ам.доллар байгаа нь суурилагдсан хүчин чадлаа бүрэн ашигласан тохиолдолд нэг жил зургаан сарын дотор хөрөнгө оруулалтаа бүрэн төлөөд ашигтай ажиллаж эхлэх боломжтой юм.

~3~

2006 оны 07 сарын 21 өдөр ISO 9001 : 2001 Чанарын Удирдлагын тогтолцоог өөрийн үйл ажиллагаандаа нэвтрүүлж баталгаажуулсан бөгөөд энэхүү тогтолцоог нэвтрүүлснээрээ компанийнхаа үйл ажиллагааг олон улсын стандартад нийцүүлсэн Монгол улсын 11 дэх аж ахуйн нэгж болоод байна. Гишүүнчлэл: 1. Төвийн бүсийн Худалдаа Аж Үйлдвэрийн Танхимын гишүүн

1998-05-04

2. Монголын Металлургийн Холбоо

1999-10-08

3. Монголын уул Уурхайн Үндэсний Ассоциац

2001-04-09

4. Монголын Ашигт Малтмалын Баяжуулагчдын Холбоо

2001-10-03

Гэрчилгээ, өргөмжлөл: 1. Монгол Улсын Үндэсний Татварын албаны “Найдвартай татвар төлөгч” гэрчилгээ

2003-04-22

2. “Катодын зэс” бүтээгдэхүүн нь MNS4501:1997 стандартыг хангаж 38 тоот үндэсний тохирлын тэмдэг авсан.

2003-04-30

3. Монголын Төмөр Замын Олон Улсын Тээвэр Зуучийн Төвийн “Шилдэг үйлчлүүлэгч” –ийн гэрчилгээ 4. Орхон аймгийн 2003 оны “ТОП-10 аж ахуйн нэгж”-д шалгаран 04 тоот гэрчилгээ авсан. 5. 2004 онд манай катодын зэс Орхон аймгийн хэмжээнд “Шилдгийн шилдэг чанартай бүтээгдэхүүн”-ээр шалгарч аймгийн засаг дарга, стандартчилал хэмжил зүйн төвийн өргөмжлөл хүртэв. 6. 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 оны ажлын үр дүнгээрээ “Үндэсний шилдэг 100 аж ахуйн нэгж” –ээр шалгарч өргөмжлөл хүртэв. 7.

“Бизнесийн эрхэмсэг оршихуй-2005” Монголын Худалдаа Аж Үйлдвэрийн

Танхимын өргөмжлөл.

~4~

Агуулга Илтгэлийн сэдэв 1.

Хуудас

Магистр, түүнээс дээш зэрэгтэй илтгэгчдийн илтгэл Ц.Гомбосүрэн. ШУТИС. Уул уурхайн сургууль. Дэд профессор

1.1. Балансын бус хүдрийн овоолгоос зэсийг хос цооногоор шүлтгүйжүүлэлтийн технологийн загварчлал

Т.Бадарчин. Монгидрометаллурги ХХК Ерөнхий захирал

1.2.

Зэсийн цувимал үйлдвэрлэхэд ашиглах графит электродын техникийн шаардлага

Г.Батцэнгэл. Эрдэнэт үйлдвэр. Хөгжлийн хэлтэс. Төслийн менежер

1.3.

Халькопиритийн баяжмалыг боловсруулах гидрометаллургийн шинэ арга-UBC Galvanox технологи

1.4.

Алтыг тиокарбомидын аргаар уусгах физик-химийн судалгаа

Б.Баяр МУИС. ЦСТөв. Эрдэм шинжилгээний ажилтан

Б.Баярмаа. МУИС. Химийн факультет. Эрдэм шинжилгээний ажилтан

1.5.

Алтны үйлдвэрийн хаягдлаас мишьякийг хоргүйжүүлэх

1.6.

Д.Болортуяа. МУИС. ЦСТөв. Эрдэм шинжилгээний ажилтан

Зэсийн эрдсийн найрлага тодорхойлох болон бүтээгдэхүүний чанарыг хянах цөмийн физикийн арга

41 48

Н.Бэх-Очир. “Шим технологи”. Оператор

1.7.

Молибдений шатаасан баяжмал дахь зэсийг гидрометаллургийн аргаар ангижруулах

С.Ганболд. “Эрдэнэт” үйлдвэр БФ. Бутлан тээвэрлэх хэсгийн ахлах мастер

1.8.

УБ”Эрдэнэт” үйлдвэрийн бутлан тээвэрлэх хэсэгт бутлагдсан хүдрийн бүхэллэгийг бууруулах судалгаа, 4 дахь шатны бутлалтыг судлах

Д.Ганцэцэг. УБ. Геологийн төв лаборатори

1.9.

Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн уусмалаас алт болон бусад металлыг ялгах боломж

А.Алтангэрэл МУИС, Аналитик химийн тэнхимийн багш

1.10. Өндөр, нам температурт халькопиритийн баяжмалын биоисэлдүүлэлтийн судалгаа

Ц.Даржаа. МУИС. Аналитик химийн тэнхимийн тэргүүлэх профессор

1.11. Молибдений баяжмалаас Мо болон Re-ийг уусган хандлалт, цахилгаан исэлдүүлэлтийн аргаар ялган авах

1.12. С.Дэлгэрмаа“Эрдэнэт” үйлдвэр. Шинжилгээний төв лаборатори. Инженер Флотацийн технологийн үзүүлэлтийг боловсруулж буй хүдрийн шинж чанар хэрэглэж буй цуглуулагчаас хамааруулан үнэлэх нь

~5~

1.13. Ц.Мөнхбаяр. Бороо Gold ХХК. Ахлах металлурги Бороогийн алтны үндсэн ордын хүдрийг боловсруулах технологи

105

Г.Нацагдорж. "Эрдэнэт" үйлдвэр. Хөгжлийн хэлтэс. Төслийн менежер

1.14. METSIM программ хангамжийн хэрэглээ - Овоолго уусгах үйлдвэрийн модель

110

Ц.Найдан. Ш.Отгонбилэгийн нэрэмжит Технологийн сургууль. Металлургийн багш

1.15. Эрдэнэтийн овооны зэс профирийн хүдрээс ялгарах пиритийн баяжмалыг гүн боловсруулах

1.16.

С.Хандмаа. Ш.Отгонбилэгийн нэрэмжит Технологийн сургууль. Баяжуулалтын багш

Бакалавр болон оюутан илтгэгчдийн илтгэл

“Эрдэнэт” үйлдвэрийн баяжуулалтын завсрын бүтээгдэхүүний хаягдлыг биогидро-металлургийн аргаар боловсруулах нь

121

128

Ж.Золбоо. Монгол–Америкийн хамтарсан “Эрдмин” ХХК. Масте р, Бакалавр

2.1.

Фазуудын температур шимт уусмалаас зэс экстракцлахад хэрхэн нөлөөлдгийг судлах нь, “Эрдмин” үйлдвэрийн экстракцийн циклийн үр ашгийг дээшлүүлэх боломж

136

Ц.Баярмаа. Ш.Отгонбилэгийн нэрэмжит Технологийн сургууль. Лаборант. Бакалавр

2.2.

Зэсийн эрдсүүдийг бүрэлдэхүүнээс нь хамааруулан уусгах гидрометаллургийн аргуудын харьцуулалт

143

Ц.Мөнхбат. ШУТИС.Уулуурхайн сургууль.Оюутан

2.3. Шинэ технологи нэвтрүүлж “ Эрдмин” үйлдвэрийн хүчин чадлыг нэмэгдүүлэх боломжийн судалгаа

151

С.Ням-Осор. ШУТИС.Материал техникийн сургууль Оюутан

2.4. Эрдэнэтийн-Овоо орд газрын балансын бус хүдрийн уусмалаас адсорбцэлектролизийн аргаар зэс ялгах судалгаа

2.5.

Г.Ренчинсамбуу. “Эрдэнэт” үйлдвэр Баяжуулах фабрик. Шүүлтүүрийн машинист Бакалавр

Зэсийн эрдсийг боловсруулах аммоны уусгалтын процесст нөлөөлөх зарим хүчин зүйлүүдийн судалгаа

160

169

Ю.Хэрлэнбаяр МАК.Ахлах мэргэжилтэн Бакалавр

2.6. Цагаан суврагын ордын зэсийн хүдрээс гаргаж авсан баяжмал дээр хийсэн гидрометаллургийн туршилтууд

177

Б.Үнэнхүү МУИС. Хими технологийн факультет Оюутан

2.7.

Оюутолгойн зэс-алтны хүдрийн био уусалтын судалгаа

188

Ч.Энхбат. ШУТИС. Уул уурхайн сургууль Оюутан

Монгол орны зэсийн томоохон ордуудын бүтээгдэхүүнийг эцсийн бүтээгдэхүүн болгох

~6~

198

БАЛАНСЫН БУС ХҮДРИЙН ОВООЛГООС ЗЭСИЙГ ХОС ЦООНОГООР ШҮЛТГҮЙЖҮҮЛЭЛТИЙН ТЕХНОЛОГИЙН ЗАГВАРЧЛАЛ Доктор (Sc). Я. Гомбосүрэн, доктор (Sc) П. Очирбат, доктор (Ph.D)Д. Даваасамбуу, инженер металлургич Ж. Дамдинжав, инженер металлургич Г. Нацагдорж, инженер эдийн засагч Д. Пүрэвдорж E-mail:

Өнөөдөр “Эрдэнэт” үйлдвэрийн гадаад овоолгод 80 гаруй сая.т хүдэр хуримтлагдаад байна. Тэдгээр овоолгуудын байршлыг 1-р зурагт үзүүлэв.

Зураг 1. Эрдэнэтийн овооны ордын балансын бус хүдрийн овоолгуудын байршил

Балансын бус бүх нөөцийн 80% буюу 244.0 мянган т зэс нь 2.2а ба 1 гэсэн овоолгуудад төвлөрчээ. Өнгөрсөн 20 гаруй жилд овоолго дахь хүдэр хангалттай нягтарч, бас нэмэлт өгөршилд оржээ. Овоолгын суурь талбайн гидрогеологийн нөхцөл. Овоолгуудын суурь талбайд 1975 онд 21 цооног, 1994-2002 онуудад 22 цооног өрөмджээ. Тэдгээрээс 10 цооногт сайр элс ба сийрэг гранитоидуудад 14.3 – 38 м гүнд сул түрцтэй хөрсний ус нээгдсэн байна. Хөрсний шүүрцийн коэффициент дунджаар 0.13 м/хоног байв. Судалгааны объект. Цооногжуулсан технологийн туршилтийн обьект болгон бөөрөөрөө нийлсэн 1 ба 2 дугаар отвалуудыг урьдчилан сонгов. Овоолгуудыг суурь бэлийн хэвгий 8-10о болно. Шахах цооногийн мөрөгцөгийг тусгай хайрган үен шүүрээр тоноглосноор цооногийн дундаж бүтээмж (приемистость) 5.0-5.7 м3/ц хүрч, ашиглалтын хугацаа нь нэмэгдэнэ. Шүлтгүйжүүлэлтийн туршилтын загварчлал. Хос цооногоор туршилт явагдах үед шахах цооногийн дебит QÍ ба сорох цооногийнх QO бөгөөд QO  aQH энд a 2, сорох цооногоор сорилын уусмалыг гаргахын сацуу туршилтын талбайн тухайн хүрээний гидродинамикийн заагийн загварчлал нь шүүрлийн урсгалын гидродинамикийн адилшлыг хангах боломжоор илрэнэ. Харин  Qîòê Qçàê нөхцөлд технологийн уусмал хүдрийн хүрээнээс хальж хорогдох болно. Сорилын талбайн хүрээний хэлбэрийг 2-р зурагт үзүүлэв.

~7~

Зураг 2. Хос цооногоор сорил туршилт явуулах үед дебалансын коэффициент (а)-аас хамаарx уусмалын орчил шахах цооног (

Qí )-оос сорох цооног ( Qî ) руу эргэнэ. Сорилын талбайд уусмал тархалтын хүрээ ба хэмжээсийг тодорхойлох онолын томьёо [16]. y y Ï  â2 à2 à2  1  2à2 ln à arctg  a  arctg  Ï ; F  (1) b  x  x à  15

 





Энд â -шахах ба сорох цооногууд хоорондын зай ( â  1.075 S ); a-дебалансын коэффициент Хос цооногоор сорил тавих үед а=47 бол гидродинамикийн үзүүлэлтүүд 2 F/в =0.4351.0 ба L/в=1.351.5 хүрээнд хэлбэлзэх магадлалтай (1-р хүснэгт). Хүснэгт1. Сорилын талбай (F) ба цооног хоорондын зай (в)-н харьцаа (F/в) а 1 2 2.5 3 4 5 6 8 9 10 F 3.14 1.68 1.22 0.82 0.61 0.49 0.36 0.32 0.28  â2

Гидродинамикийн адилшил нь урсгалын хэлхээний геометрийн адилшилд харгалзана. Гидродинамикийн адилшлын шалгуур нь урсгалын хязгаар шугамын урт (L)-ыг ( â )-д харьцуулсан харьцааны тоон утга L/в ба F/в2-аар тодорхойлогдоно (2-р хүснэгт). Хүснэгт 2. F L Цооногийн байршлын схем Зай Эгнээ хооронд Шахах ба сорох цооногийн дараалсан эгнээ

Цооног хооронд 0.5 â

~8~

â2

0.5

1.5

Зураг 3. Хос цооногоор шүлтгүйжүүлэлтийн бодит хүрээ [Белова]: цооногууд ба тэдгээр дэх харьцангуй төвшингүүдийн тэмдэгт; гидрозопьезы; 3-шүлтгүйжүүлэлтээр сорьцлогдож буй талбайн хүрээ.

12-

Тодорхой хугацааны дараагаар уусмал шахах цооногийн хүрээнд хүрэх ба мөн уусмал эхлээд сорох цооногт ажиглагдаж, уусмал металл илрэнэ. Харин шимт уусмал дахь агуулга үйлдвэрлэлийн хамгийн бага хэмжээс (зэсийн уусмалд 1-2 мг/л)ээс буурахад туршилтын үр дүнгээр боловсруулсан хүдрийн цулын хэмжээ ба сорилын талбайн хүрээн дэх зэсийн анхдагч агуулгатай жиших замаар урвалж зарцуулалт болон зэс авалтыг тооцоолно. Үүний тулд туршилтын явцын үр дүнг тусгай дансанд бүртгэнэ (3-р хүснэгт). Хүснэгт-маягт 3. Огноо Хэмжилтийн Хэмжилт хоорондын Q , Q , a  Q / Q Шахах O O H H хугацаа цооногийн рН хугацаа ( t ), цаг м3/ц м3/ц 1

Шахах уусмалын Хэмжилт 3 C H SO г/л (кг/м ) хоорондын 2

C H 2 SO4  QH t

кг 9

Хүснэгт-маягт 3. Туршилтын Металлын анхдагч металлын агуулгаагуулга aCu мг/л (г/м3) Cu мг/л (г/м3)  QH t

Туршилтын эхнээс

C

H 2 SO4

Хэмжилт Туршилтын Сорох Сорох Хэмжилт хоорондын эхнээс уусмалын уусмалын хоорондын C H SO  QH t C H SO рН CuQ t CuQ t O



Хүснэгт – маягт 3. Туршилтын эхнээс Тодотгол

C

H 2 SO4

 QH t

Хүснэгт-маягт 3-ийн 10.14 ба 18 баганууд туршилтын туршид овоолгод оруулсан Н2SO4, олборлосон зэсийн өссөн дүнг өгнө. Хүчлийн агуулга (г/л)-ыг уусмалын C H SO ба рН хоорондын хамаарлын графикаар тодорхойлно. 2

~9~

Шимт уусмалын агуулга шүлтгүйжүүлэлтийн уусмалын бодит агуулгыг тодорхойлохдоо сорох уусмал дахь зэсийн агуулгыг “а”-аар үржүүлнэ. Шимт уусмал дахь дагалдах хольцын агуулгыг хүрээний гаднах овоолгын усны холилтыг тусгасан тэгшитгэлээр тодорхойлох нь: C Q  CÔ QO  QH  C Ï  ÎÏ O , (2) QH Энд

CÏ

-шимт уусмал дахь дагалдах хольцын агуулга;

тухайн хольцын агуулга;

ÑÔ - овоолгын усан дахь

CÎÏ -сорох уусмал дахь тухайн хольцын агуулга.

QO  aQH -гэж авбал томьёог дараах хэлбэртэй бичиж болно: C Ï  aCÎÏ  ÑÔ a  1, (3)

Хэрвээ

Зураг 4. уусмал дахь шүлтгүйжсэн бодисын дээд агуулга С нь шүүрэлтийн замын урт ба хурдын харьцаанаас хамаарах хамаарал:

C H - агуулгын ханалт;  -тодорхойлолтын алдаа Уусмал дахь зэсийн агуулга нь (4-р зураг). Онолын үүднээс

õ1 / V

харьцааны тоон өсөлтөөр нэмэгдэх ёстой

байх нөхцөлд агуулга нь ханаж хязгаартаа



( C H ) хүрнэ. Гэвч практик дээр бол ажиглалтын явцад агуулга C  г C H -ээс ялгагдахгүй болтол өсгөх буюу шинжилгээний мэдрэмжид дүйцүүлнэ (өөрөөр хэлбэл

C > C H -  , энд  -уусмал дахь бодисын тодорхойлолтын алдаа буюу C >0.9 C H г.м). Бодит хэмжээсээр нь no

õ1 / V

гэсэн илэрхийлэл нь шүлтгүйжүүлэлтийн

уусмал материалтайгаа х1 цэгт огтлох хавьтлын хугацааг заана. Үүнийг уусгатын кинетикийн тулгуур тэгшитгэл (Щукарев-Нерстын)-ээр илэрхийлбэл:



C  CH 1  e

t



буюу

 no x1   V C  C H 1  e ô   

болно.

Нотлол: шүүрүүлэлтийн замын өгөгдлын урт х1-ийн хүрээнд тухайн дээд хязгаар хүртлэх шүүрүүлэлтийн хурдын бүх утгуудад агуулгын ханалт үүсэх болно. Мөн шүүрүүлэлтийн хурдын өгөгдсөн утга ( Vô )-д уусмал дахь зэсийн агуулгын ханалт замын уртын бүх утгуудад тухайн дээд хязгаараасаа даваагүй бол үүсэх болно. Эцэст нь no

õ1 / V

(бодит хугацаа) гэсэн харьцаагаар илэрхийлэгдэх хавьтлын

хугацааны доод хязгаар буюу

õ1 / V

(шүүрүүлэлтийн хурдаар тооцоолсон) нь

уусмалын агуулгын ханалт хангагдах (өөрөөр хэлбэл тухайн хүдэр ба урвалжийн дээд боломж) нөхцөлийг бүрдүүлнэ. ~ 10 ~

Овоолгод шахах ажлын урвалжийн зарцуулалтыг цооногийн амсрын даралт ( Py ) ба усны зарцуулалт ( Q ) хоорондын холбоогоор даралтын балансаар тооцоолох томьёо: Py  K c hk Q 2  NQ  pH k  PT hy g (4)





Энд K c - яндангийн усзүйн эсэргүүцлийн коэффициент; È -овоолгын усзүйн параметраас хамаарах коэффициент; p -овоолгын ба шахаж буй усны нягтын ялгавар, кг/м3; hk -овоолгын гадаргын усны даралт, м; PT -шахаж буй усны нягт, кг/м3; h y -хэвийн байдалд овоолгын гадаргаас усны төвшингийн гүн, м. Энэхүү хамаарлын зураглал нь парабол хэлбэртэйгээр Phk  Pm h y ялгавраар даралтын эхлэл авч эхлэл түүний тэнхлэгээс салбарлах бөгөөд цооног нь ус хүлээн авч эхлэнэ. Цооногжуулсан технологи хэрэглэснээр цаг уурын хүндрэлээс бага шалтгаалах ба нянжуулсан уусмал хэрэглэх нааштай орчин буй болж, зэс авалтыг өсгөх технологийн горимын тооцоо, дүгнэлт гарсан. Шахах цооног ба түүний амсрын тоноглолыг 1-р зурагт харуулав. а) б)

Зураг 5. Шахах цооног ба түүний амсрын тоноглол :а-ерөнхий дүрс; б-чөлөөт цутгах горимоор ажиллах цооногийн амсрын тоноглол: 1-их бие; 2-клапан; 3-тахир хоолой патрубок; 4-хөвүүр; 5-ашиглалтын багана;

Газрын хэвлийд шүлтгүйжүүлэх хүдрийг: Эгэл нэвчицтэй (шүүрцийн коэффициент Кф=0.5-10м/хоног), үүсмэл нэвчиц (Кф=0.01-0.5м)-тэй болон хоршоолсон хүдэр (Кф<0.01 ба Кф>10 м/хоногт) гэж төрөлжүүлнэ. Хуучин овоолго бол том хэсэгшил (дундажаар 150-200мм) ба зэргийн хүдэр (20-50мм)-ээс бүрдэнэ. Шүлтгүйжүүлэлтийн процессыг ус нэвчицтэй давхаргад шахах цооногоос сорох цооногоор явуулна. Энд сорох ба шахах ууслалын тэнцэл (  Qo   Qç )-ийг хангана. Металлыг сийрэг элсэрхэг хүдрээс шүлтгүйжүүлэлийг гидравлик хэмнэлийн (I<1) дээд төвшинд явуулсанаар цооногийн мөрөгцөгийн бүсэд (суффоз) болон механик кольматац үүсэхээс бүрэн сэргийлэх ёстой. Металл авалтыг эрчимжүүлэхийн тулд урсгалыг буцаах горим (реверсирование)-оор хэрэгжүүлнэ. Үүний тулд цооногууд хийцээрээ харилцан орлох боломжоор хангагдана.

~ 11 ~

Овоолгод хүдрийн шахалтыг тасралтгүй тогтмол дебиттэйгээр гүйцэтгэнэ. Туршилтын явцад цооногуудын дебит, тэдгээр дэх шингэний төвшин, өгч буй уусмалын ба сорох шингэний найрлагыг хянана. Зэс-порфирын хүдрийг шүлтгүйжүүлэлтийн эхний 20-40 хоногт шимт уусмал дахь зэсийн зохистой агуулга хангагдана. Шүүлтүүрлэлтийн хурд уусмал дахь ажлын урвалжийн агуулгатай пропорционал байна. Практикт хэрэгжүүлсэн ихэнх туршилтуудад a=4-5 байжээ. Туршилтын явцад цооногуудын ундрац, тэдгээр дэх шингэний төвшин, шахаж буй уусмал болон сорж буй шингэний найрлагад ажиглалт хийнэ. Зэс авалт (  )-ыг балансжуулалтын аргаар тодорхойлох томъёо:  C  QO t , (5)  pmcCP  P Энд (mc)CP—сорьцлолтын хүрээн дэх нийт цооногууд (шахах,сорох, ажиглалтын)-ын C  QO t - ялган авсан зэс; P - сорилын талбай дахь зэсийн дундаж шугаман нөөц; тоо хэмжээ. Шугаман нөөцийн эцсийн тоо хэмжээг туршилтын дараагаар сорилын хүрээнд өрөмдсөн хяналтын цооногуудаар тодотгоно. Анхдагч агуулгыг картажийн зураглалаар, харин эцсийхийг КНД-картаж буюу химийн шинжилгээгээр тогтооно. Хэрвээ: өгөгдөл а=5 бол жигнэсэн коэффициент нь, шахах цооногт-0.75, сорох цооногт-0.25, өөрөөр хэлбэл (mc)CP =0.25(mc)o + 0.75(mc)н Туршилтын прогнозын тодорхойлолтыг дараахи илэрхийлэлээр тодорхойлно. (6) W  fMF , 11 (7) D  COW , 12  (8)



t

W , 13 QM

Энд W –туршилтад шаардагдах СО агууламжтай ажлын уусмалын хэмжээ; Dшаардагдах уусмалын жин; t- туршилтын хугацаа; f  Ø : Õ харьцаа (нэгэн төрлийн хүдрийн цулд f=1.5-2.0 ба үелсэн бол f=3.0-5.0)

Зураг 6. Сорьц талбайн гидродинамикийн хязгаарлалыг “хоосон” сорох цооногоор тэнцэл бусын коэффициентоор хангагдах геотехнологийн туршилтын схем: 1шахах цооног, 2-сорох технологийн цооног, 3- сорох барражын цооног, 4шүлтгүйжүүлэлтийн хүрээ.

Практик жишээ: ажлын цооног хоорондын зай b=10м, давхаргын зузаан М=5м, хүдрийн үеийн зузаан m =2м, Q0=1.5 л/с Qн=0.3 л/с (хоногт 25 м3), хүдэр ба хажуугийн чулуулагийн эзэлхүүн жин p=1.7 т/м3, f=4, С0=1.5 г/л гэсэн өгөгдөлд: Бодолт. А=5; F/b2= 0.61 бол талбай F=0.61 м2; .b2= 100м2; давхаргын хүдрийн цулын багтаамж VПЛ=MF=300м3 ; хүдрийн хэмжээ VР=mF= 120м3; сорьцлож буй ~ 12 ~

хүдэр VP  204 т. ба уулын цул нь VÏË  510 т болох жишээ бий. Ажлын уусмалын хэмжээ нь W=4х1.7х61=2074 м3, туршилтын хугацаа t=2074/25=83 хоног. Хэрэгцээт урвалжын хэмжээ D=15х2074=31110 кг болно. Хүлээгдэж буй үр ашиг. Техникийн мэдээлэлд овоолго дахь зэсийн байран дээр нь шүлтгүйжүүлэх технологийн эдийн засгийн үр ашгийг уламжлалт технологийн хөрөнгө оруулалт ба ашиглалтын зардлын бүтэц ба төвшинд жишиж үзсэн байдаг (4 ба 5-р хүснэгт). Хүснэгт 4. Хоногт зэс гаргалт, тн 10 50 100

Нэгжийн хөрөнгө оруулалт, цент/фунт Олборлолт, Шүлтгүйжүүлэлт Хандлал Электролиз Бүгд бутлалт 7.7 13.2 12.3 12.9 46.1 3.2 8.8 5.6 7.6 25.2 2.5 7.9 4.6 6.5 21.5

Үүний дотроос олборлолт, бутлалтын эзлэх хувь 16.7 12.7 11.6

Хүснэгт 5. Зардлын нэр Хөрөнгө оруулалт Ашиглалтын зардал Үндсэн хөрөнгийн элэгдэл

Зардлын өртөг, эзлэх хувь, % Уламжлалт Газрын хэвлийн шүлтгүйжүүлэлт 100 30-35 65 80-90 30-35 23-10

Дүгнэлт 1. Геотехнологийн төслийн үр ашиг нь: 1) хүдрийг бутлах ,нунтаглах, түүнийг тээвэрлэх шаардлагагүй болж; 2)хоосон чулуулагийн шламыг сепарацлаж салгах болон шүүлтүүрийн процесс хасагдах; 3)шингэний хэмжээний бууралтаас хамаарч, ион солилцооны төхөөрөмж хялбарших, технологийн төхөөрөмж, дамжлагын тоо цөөрөх онцгой нөхцөлөөр тодорхойлогдоно. 2. Өнөө үед газрын хэвлийд шүлтгүйжүүлэлттэй үйлдвэрүүдийн бүтээгдэхүүний өртөг уламжлалт технологи бүхий уул уурхайн үйлдвэрүүдийнхээс 2-4 доогуур байна. 3. 1976 оноос балансын бус хүдэр (6а ба 6-дугаар овоолгууд)-ийг SX-EW технологиор уусган боловсруулсан практикаас үзэхэд шимт уусмал дахь зэсийн агуулга 35-43% хүрч байжээ. “Эрдмин-1” овоолгын өндөр дунджаар 33 м бөгөөд эл овоолгод зэс 15м хүртлэх гүнд эрчимтэй шүлтгүйжиж, түүнээс доош шүлтгүйжүүлэлт зогсонги байдалд ордог нь ажиглагдана. 4. Онолын судалгаанууд [4, 6, 8, 16] болон төслийн саналд:  Зэс авалтын тодорхой эрэмбийг хангах орчин болох Ш:Х харьцааг оновчлох аргачлалыг сонгов;  Технологийн цооног хоорондын зайг ойртуулах, тэдгээрийн дебитийг ахиулах хувилбаруудыг эдийн засгийн шалгуураар тооцоолов.  Шимт уусмал дахь зэсийн дээд агуулга ба шүүрцийн коэффициент хоорондын хамаарал туршилтаар тодорхойлогдоно.  Хуучин өндөр овоолго (тухайлбал, бөөрөөрөө нийлсэн 1 ба 2 дугаар)-ыг байран дээр нь цооногжуулсанаар цаг уурын хүндрэлээс хамааралтай шүлтгүйжүүлэлтийн улирлын хугацаа уртасч, овоолгод урвалжийг жигд бүтээмжтэй ашиглах, нянжуулсан уусмал хэрэглэх нааштай орчин буй болж, овоолгын дотоод агааршил, О2-ийн хангамж сайжрана. 5. Овоолго дахь зэсийг байран дээр нь цооногоор шүлтгүйжүүлэх технологийг нутагшуулан уусмал дахь зэс авалт 10% -иар нэмэгдэх боломж бүрдэнэ. 6. Өндөр овоолгод зэсийг хос цооногоор шүлтгүйжүүлэх туршилтын төслөөр сонгон авсан сорилын талбайн хүрээнд гидродинамикийн орчил хангагдах бөгөөд шимт ~ 13 ~

уусмалыг соруулан авч боловсруулах, ажлын уусмалыг процесст битүү эргүүлэх технологийн схемийг тооцоогоор үндэслэв. 7. Шахах цооногийг амсрын тоноглолоор тоноглож чөлөөтэй цутгах горимоор ажиллуулахаар бодож, түүний мөргөцөгийн төвшинд элсэн -үе шүүлтүүр байрлуулах хувилбарыг төслийн саналд тусгав. 8. Овоолгод зэсийг хос цооногоор шүлтгүйжүүлэх төслийн саналд “Үүсмэл” ордыг цооногоор нээх шугаман схемийг сонгож, цооногжуулсан ашиглалтын системийн технологийн регламентыг уг туршилтын үр дүнгээр боловсруулахыг зөвлөмж болгож байна. Ашигласан хэвлэл 1. Давыдочкин А. Н. Основы геологии, минкералогии и петрографии. Киев–1966. 2. Ж. Баатархүү “Химийн элементүүдийн баяжуулалтын систем” //Эрдсийн баялгийн салбарын эрдэмтүүдийн шилдэг бүтээлийн эмхэтгэл. УБ хот, 2002, 3. П. Очирбат, Монгол улсын эрдэс баялгийн цогцолборийн хөгжлийн стратеги ба экологи, Улаанбаатар хот, 1998. 4. Г.Зургаадай. Эрдэнэтийн овооны зэс-молибдены ордын балансын бус хүдрийн шүлтгүйжүүлэлтийн лабораторийн туршилтын технологийн тайлан. УБ-Эрдэнэт. 1988-1989. 5. Ш.Отгонбилэг. Управление рудной массой. –М., Недра., 1996г 6. Я.Гомбосүрэн. Эрдсийн баялгийн олборлолт, боловсруулалтын технологи, экологи-эдийн засгийн үнэлгээний онол арга зүй, УБ.,2004 7. Я.Гомбосүрэн. Исследование и обоснование кондиций на полезные ископаемые при групповом освоении месторождений открытым способом //Диссертация на соискание ученой степени доктора техникческих наук. М.,1993 8. “Монгол улсын металлургийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэх мастер төлөвлөгөө”, УБ, 2003,МУ-ын ҮХЯ 9. Я. Гомбосүрэн. Производственный потенциал месторождения Эрдэнэтийн овоо// Горный журнал, 1998/2.с.18 10. Я. Гомбосүрэн. Үндэсний “Зэс” хөтөлбөрийг шинэчлэн боловсруулал үзэл баримтлалын тухай // Уул уурхайн сэтгүүл. 1998, №1, 24-25х. 11. П. Очирбат, Я. Гомбосүрэн. “Ашигт малтмалыг цооногоор уусгах технологи” ШУТийн төслийн тайлан,УБ,2003 он,ШУТИС,УУИС 12. Леонов С. Б. и другие. Гидрометаллургия. ч.1, ч. 2 Иркутск. 1998 13. Колтунов А. В. Геотехнология и гидрометаллургия. Екатеринбург. 2003. 14. Ф. Хабаши “Основы прикладной металлургии”. Том II. Гидрометаллургия. –М, : “Металлургия”. 1975 г. 15. F. Habashi, A Textbook of Hydrometallurgy 1993 16. Лунев Л. И. Инженерные расчеты подземного выщелачивание металлов, - М., 1977 17. Каковский И., А. и др. Кинетика процессов растворения. – М.: Металлургия. 1975 18. Кириченко Ю.В. Инженерно-геологические особенности формирования отвальных массивов // Горная.промышленность, 2000, №2.с. 23-24. 19. Прошин Ю.М. Проблемы освоения Удокакского месторождения меди горный журнал, 2001,№8.с.14 20. Квитка В.В идр Переработка пежалых хвостов обогатительных фабрик Восточного Какакстана //ГЖ, 2001/9, с.57 21. Отчет о результатах анализа состояния запасов и оценки возможностей скважинного выщелачивания отвалов забалансовых руд карьера СП “Эрдэнэт”, 2004он. ШУТИС, УУИС

~ 14 ~

ЗЭСИЙН ЦУВИМАЛ ҮЙЛДВЭРЛЭХЭД АШИГЛАХ ГРАФИТ ЭЛЕКТРОДЫН ТЕХНИКИЙН ШААРДЛАГА Т. Бадарчин НҮБ-ийн дэргэдэх ОУМА-ийн жинхэнэ гишүүн Академич, доктор E-mail: badarchin@yahoo.com

Монгол улсад анх удаа Катодын цэвэр зэс үйлдвэрлэх Монгол Америкийн хамтарсан “Эрдмин” компани байгуулагдсаны 10 жилийн ойг тохиолдуулан, үйлдвэрийн анхдагч гэдэг эрхэм алдрыг зүй ёсоор хүртэх танай хамт олонд баярын мэнд дэвшүүлж байгаадаа баяртай байна. Энэ үйлдвэр ямарч саад бэрхшээлгүй, төрийн мэргэн бодлогоор байгуулагдчихсан юм бишээ. Үйлдвэрийг байгуулахын төлөө оюун ухаан, авъяас билгээ дайчлан шургуу хөдөлмөрлөж мөнх бусийг үзүүлсэн ахмад үе, үйлдвэрийн удирдлага, хамт олон та нөхдийн хөдөлмөрийн үр дүн гэдгийг тэмдэглэн хэлэхэд таатай байна. Өнөөдөр танай үйлдвэрийн бүтээгдэхүүн дэлхийн зах зээлд баттай байр суурь эзэлж, хүн төрлөхтөний ололт амжилтын илэрхийлэл болон ажиллаж байгаа нь та нөхдийн ажлын амжилт билээ. Өнөөдрийн хүрсэн амжилтаа бататган цаашид үйлдвэлэх бүтээгдэхүүнийхээ нэр төрлийг нэмэгдүүлж зэсийн цувимал, зэс утас үйлдвэрлэх чиглэлээр ажиллаж байгаа та нөхдийн ажлыг дэмжиж цувималын чанарт ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг анодын графит электродын техникийн үзүүлэлтийн тухай илтгэлийг хэлэлцүүлж байна. Графитыг нилээд олон төрлийн түүхий эдээс гарган авдаг бөгөөд чулуун нүүрсний кокс, нефтийн коксийн үнслэггүй пек, модны нүүрс зэрэг материалаас гарган авсан графитийг хоёрдогч түүхий эдээс гаргаж авсан графит, бал чулуу/, антрацитаас гаргаж авсан графитийг байгалийн түүхйи эдээс гарган авсан графит гэж ангилдаг. Эдгээр түүхий эдээс гарган авсан графит чанарын хувьд нилээд ялгаатай байдаг учраас зэсийн цувималын үйлдвэрлэлд байгалийн гаралтай түүхий эдээр үйлдвэрлэсэн графит электродыг өргөн ашигладаг олон улсын туршлага байна. Ерөнхийдөө нүүрстөрөгчийн графит материалыг агааргүй орчинд 2000-30000С температурт хайлуулан гаргаж авдаг бөгөөд нунтаг, плита, стержени хэлбэртэй үйлдвэрлэдэг боловч графитын өндөр температур, үрэлтэд тэсвэртэй хөнгөн жинтэй гэх мэт физик механикийн өвөрмөц шинж чанарт тулгуурлан авто машины болон аж үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж, сансарын техникийн зарим эд ангийг үйлдвэрлэх чиглэлээр өргөн ашигладаг орчин үеийн шинэ материалын түүхий эд юм. ГРАФИТ МАТЕРИАЛЫН ШИНЖ ЧАНАР : Графит нь монокристал загварын нүүрстөрөгчийн атомуудын зэрэгцээ байрлал бүхий хавтгай ялтаслаг /гексагональ/ хэлбэрийн зөв зургаан талт атомуудын орон торын холбоос үүсгэсэн хавтгай ялтасууд нь паралель маягаар байрласан бүтэцтэй талстуудаас тогтсон сэвсгэрдүү материал юм. / зураг № 1 /

~ 15 ~

Техникийн графит үйлдвэрлэх зарчим: Графитын түүхий эдийг үйлдвэрийн аргаар дахин боловсруулж холбогч бодистой хольж нягтаруулан шахаж төрөл бүрийн эд ангиуд болон хэлбэр дүрс бүхий графит материал үйлдвэрлэдэг. Графитаар бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхдээ түүнийг /1700 С/ температур хүртэл халааж дулааны боловсруулалт хийх явцад ялтаслаг давхрагын хооронд хуралдсан хүчилтөрөгч ууршин дэгдэж, хөндий зай завсар үүсдэг бөгөөд өндөр даралтаар шахаж нягтаруулхад бат бэх чанар нь улам нэмэгддэг шанж чанартай материал юм. Гэвч өндөр температурт хайлуулан боловсруулах үед графит дотоод чийглэгээ бүрэн алдаж, барьцалдах боломжгүй болсон байдаг учир холбогч бодис буюу фенолийн давирхайгаар барьцалдуулдаг. Байгалийн гаралтай графитийн түүхий эдийн талсжилтын бүтэц нэгэн жигд байдаггүй бөгөөд түүний 30 хүртэл хувийг /ромбоэдрическая/ дөрвөлсөн атомуудын байрлал бүхий эрдсүүд эзэлдэг. Ийм учраас графитын түүхий эдийг нунтаглаж өндөр температурт хайлуулан боловсруулах явцад эдгээр атомуудын орон тор нь задарч өөрчлөгдөн /гексагональная/ зөв зургаан талт атомуудын талсжилт бүхий хатуу бат бэх төлөв байдалд шилжин нягтарч техникийн шаардлага хангасан материал гарган авах боломжийг олгодог. Графитийг өндөр температурт хайлуулан шахах тусам түүний бат бэх шинж чанар нь эрс нэмэгддэг онцлогтой түүний найрлага шинж чанарыг аж үйлдвэрлэлийн аль салбарт ямар зориулалтаар ашиглахаас хамаарч өөрчилж болдог. Физик шинж чанар нь : Байгалийн гаралтай графитыг рентгенээр харахад нягт нь тогтмол 2265 кг/м3, сүвэрхэг /пористость/ чанар нь 20 – 30% байдаг бол нүүрс буюу нефтийн түүхий эдээс гарган авсан графитын нягт 2160-2230 кг/м3 хооронд хэлбэлздэг бөгөөд сүвэрхэг /пористость/ чанар нь 60% хүртэл сийрэг байдаг. Графитыг ямар түүхий эдээс гаргаж авсанаас хамаарч түүний хувийн эсэргүүцэл буюу цахилгаан дамжуулах чанар нь 7-100 мкОм*м хүртэл хэлбэлздэг. Учир нь түүний нүх сүвүүдэд хуралдсан хүчилтөрөгч нь дулааны нөлөөнд задарч үүссэн ус төрөгчийн ОН- ионууд нь хуримлагдан /тэсрэлт/ үүсгэдэг учраас графит электродын хэвийн жигд /электро термальный/ урвал үүсгэх процессийг алдагдуулдаг. Мөн электро термальны орчин жигд хайлсан байх учиртай металл хайлмагын гүнд долгионы цохилт үүсгэж ус төрөгчийн атомууд металлын хайлмагт тархаж /микро пузырь/ үүсгэснээс үйлдвэрлэж байгаа бүтээгдэхүүний жигд цувигдах, цахилгаан дулаан дамжуулах шинж чанарыг бууруулах аюултай үзэгдэлүүд явагддаг. Ийм учраас графит электродод тавигдах техникийн гол шаардлага нь ямарч зай завсаргүй жигд маш нягт шахалттай байх ёстой бөгөөд электрод тус бүрийг рентгенээр шалгаж чанарын баталгаа гаргадаг учиртай. Графитын дулаан дамжуулах чадвар нь бусад материалаас 10000 дахин илүү дулаан шингээлт нь 8 Дж / м*К дээш байхаас гадна 300-18000С температурт хэв гажилтад ордоггүй учраас галд тэсвэртэй материал юм. Механик шинж чанар нь : Графит материалыг боловсруулж 2400-26000С хүртэл халаахад бат бэх шинж чанар нь эрс дээшилж 100 МПа /шахалтын хүч/-г тэсвэрлэх чадвартай болдог онцлог шинж чанартай материал юм. Металл гадаргуу дээрхи хуурай орчинд 10 м/с хүртэл хурдтай үрэлт үүсгэхэд үрэлтийн коэффициент нь 0.030.05 хооронд хэлбэлздэг учраас графитаар үрэлтэд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэдэг. ГРАФИТ МАТЕРИАЛ ҮЙЛДВЭРЛЭХ ТЕХНОЛОГИЙН ОНЦЛОГ : Нүүрстөрөгчийн графитаар төрөл бүрийн электродууд, галд тэсвэртэй материал, автомашин, техник тоног төхөөрөмжийн эд анги, цахилгаан техникийн эд анги, үрэлтийн эсрэг бүтээгдэхүүн, атомын эрчим хүчний материалууд, электродны масс,

~ 16 ~

нүүрс төрөгчийн утас, нүүрсэн ялтас гэх мэт олон нэр төрлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг. Эдгээр бүтээгдэхүүний зориулалтаас шалтгаалан тэдгээрийн шинж чанарт тавигдах техникийн шаардлагууд нь өөр байх учраас графит электродын тухай тодруулж үзье. Графит электрод үйлдвэрлэх технологи: Ийм электродыг металл хайлуулах төхөөрөмжийн ажлын бүсэд электротермических процесс үүсгэх зорилгоор цахилгаан нуман зуух, электролизийн ванн зэрэг тоног төхөөрөмжүүдэд ашигладаг. Эдгээр тоног төхөөрөмжүүдээр өндөр чанарын ган хайлуулах, хөнгөн цагаан, өнгөт металл / зэс / хайлуулж цувимал үйлдвэрлэдэг. Графит электродын түүхий эдийн массыг 2000 – 30000С температурт хайлуулдаг учраас барьцалдах шинж чанараа бүрэн алдсан байдаг тул шууд пресслэх боломжгүй болдог. Ийм учраас фенолоформ альдегидные болон фурановые смола зэрэг синтетик давирхайнуудаар барьцалдуулдаг. Графит электродыг үйлдвэрлэхдээ өндөр температурт хайлуулсан графитын массаа 1000С-аас доош температур хүртэл хөргөх буюу уг масс нь хүйтэн байгаа бол 750С-аас дээш температур хүртэл халаахад графитын масс зөөлөрч эхэлдэг бөгөөд энэ үед нь барьцалдуулагч давирхайг үндсэн массын 19 – 26% хүртэл нэмж сайтар хольсоны дараа нийт массын температур 87 – 970С байх нөхцөлд 50 – 70 Мпа, хүчтэй даралтаар шахаад 30 – 60 секундийн турш шахсан даралтаа сулруулахгүй барих технологийн шаардлага тавигддаг. Пресслэх даралтын хүч, хурдны хэмжээ нь графитын массын уян харимхай чанар, үйлдвэрлэх электродын диаметр зэрэг техникийн өгөгдөлүүдээс хамааралтай байдаг.

Хүснэгт 1. Түүхий эдээс хамаарсан графит электродын техникийн үзүүлэлт : № Техникийн өгөдөл Нүүрсний Байгалийн электрод графитын электрод 1. Үнслэг, / %/ 0.2 – 7.5 0.05 – 1.0 3 2. Пикнометрийн нягт, кг/м 1900 – 2050 2200 – 2250 3. Хувийн цах. эсэргүүцэл, мкОм*м 30 – 80 7 – 15 0 4. Дулаан дамжуулах коэф. 20 С-д Вт/м*К 4,2 – 8,4 122 – 210 Эдгээр хоёр төрлийн түүхий эдээс гарган авсан электродыг металл хайлуулах цахилгаан нуман зууханд шаардлагатай хэлбэр хэмжээнд тохируулан сонгож авдаг. Ерөнхийдөө графит электродыг плита, стержени хэлбэртэй үйлдвэрлэдэг бөгөөд үүнээс стержени хэлбэрийн электродын диаметр нь 75 – 750 мм, урт нь 1000 – 2300 мм, хэмжээгээр тогтсон стандартын дагуу үйлдвэрлэдэг. Харин эдгээр стержени хэлбэрийн электродын төгсгөлийн хоёр үзүүрийг маш тэгшхэн тайрдаг бөгөөд энэ нь электрод суух суурь болон электродийг хооронд нь залгах үед агаарын зай, завсар гарахгүй байх техникийн шаардлагыг хангадаг. Учир нь цахилгаан нум үүсгэн хайлуулах зуухны электродод хөндий зай үүссэн тохиолдолд уг хөндийд хуралдсан хүчилтөрөгч бүхий агаар халалтын нөлөөгөөр задарч үүссэн ус төрөгчийн ОНионууд нь цахилгаан гүйдэл дамжих эрчмийг огцом нэмэгдүүлж /тэсрэлт/ ~ 17 ~

үүсгэдэг учир цувиж байгаа бүтээгдэхүүнд хөндий /микро пор/ үүсгэн цувималын тэгш хэмийг алдагдуулах, үйлдвэрлэж байгаа зэс цувималын цахилгаан гүйдэл дамжуулах чанарыг бууруулах зэрэг сөрөг нөлөөтөй байдаг. Ийм учраас байгалийн графитын түүхий эдээс гаргаж авсан графит электродын нягтийн зөвшөөрөгдөх хэмжээ нь нүүрснээс гаргаж авсан элетродоос илүү байдаг учраас зах зээл дээрхи үнэ нь харилцан адилгүй байдаг юм байна. ГРАФИТ МАТЕРИАЛЫН ХЭРЭГЦЭЭ, ҮНИЙН СУДАЛГАА: Графит материалыг металл боловсруулах, авто машин, агаарын болон усан онгоц, суурь машин, аж үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж, цахилгаан техник, галд тэсвэртэй төрөл бүрийн эд анги, хийц хэсгүүдийг үйлдвэрлэхэд маш өргөн хэрэглэгддэг өвөрмөц шинж чанартай түүхий эд учраас өнөөгийн техник технологийн хөгжлийг тодорхойлж байгаа шинэ материалд тооцдог. Графитийн дээр дурьдсан онцгой шинж чанарыг ашиглан авто машины үйлдвэрлэлд зарим эд ангийг графитаар орлуулан үйлдвэрлэдэг болсоноор машины жинг 500 – 1000 кг хүртэл бууруулж чанар эдэлгээг үлэмж сайжруулсан байна. Хүснэгт 2. Графит материалын зах зээлийн хэрэгцээ Үйлдвэрлэх бүтээгдэхүүн: Нийт графитийн нөөцөд эзлэх % 1. Төрөл бүрийн машин, т/т-ийн эд анги үйлдвэрлэхэд 30 2. Металлургийн зуухний электрод үйлдвэрлэхэд: 15-20 3. Галд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэхэд 20 4. Гагнуурын электрод, харандааны бал үйлдвэрлэхэд 15 5. Химийн материал, түүхий эд үйлдвэрлэхэд 15 Нийт дүн: 100 % Графит материалын түүхий эдийн нөөцөөр баялаг учраас зах зээлийн хэрэгцээний ихээхэн хэсгийг нь Орос, Хятад зэрэг хөрш орнууд үйлдвэрлэн нийлүүлж байгаа нь бидэнд таатай нөхцөлийг бүрдүүлж байна. Графит материалын зах зээлийн үнийн судалгаа : Материалын үнэ нь графитийг гаргаж авч байгаа түүхий эд болон үйлдвэрлэн гаргаж байгаа бүтээгдэхүүний чанар, хийц, конструкци зориулалт, зах зээлийн хэрэгцээ гэх мэт үзүүлэлтээс хамаарч үнийн хэлбэлзэлтэй байдаг. Үүнд: Хүснэгт 3. Бүтээгдэхүүний төрөл. х/н Дундач үнэ. № / ам. дол./ 1. Төрөл бүрийн машин, т/т-ийн эд анги шт 1500 - 5000 2. Металлургийн электрод /плита, стержени/ тн 1800 - 2500 3. Галд тэсвэртэй материалууд /нунтаг, шахмал/ тн 700 - 900 4. Гагнуурын электрод, харандааны бал. тн 1000 - 1500 5. Боловсруулаагүй графит, химийн материал тн 560 - 750 6. Хусний нүүрс / ахуйн / тн 850 - 1200 Энэ судалгаанаас дүгнэлт хийж үзхэд металлургийн электрод дундачаар нэг тонн 2150 ам. дол.-ийн үнээр үйлдвэрээс гарч байгаа бөгөөд үүн дээр тээврийн зардал, Монгол улсад мөрдөгдөж байгаа гааль худалдааны татвар 21.6% тус тус байна гэж үзвэл 1 тн. электродийн үнэ 2830 ам. дол. болж байна. Монгол улсад цэвэр зэс боловсруулах анхны үйлдвэр “Эрдмин” компаний зах зээлд өрсөлдөх хамгийн гол үзүүлэлт нь бүтээгдэхүүний чанар учраас технологийн шинэчлэл хийж, бүтээгдэхүүнийхээ нэр төрлийг олшруулж, үйлдвэрлэлийн цар ~ 18 ~

хүрээгээ өргөтгөхөөр ажиллаж байгаа энэ хариуцлагатай цаг үед үйлдвэрлэлийн ноу-хау болгон жижиг гэлтгүй чухал үүрэг гүйцэтгэдэг тул графит электродын бүтэц шинж чанараас шалтгаалан бүтээгдэхүүний чанарт үзүүлэх эерэг сөрөг нөлөөлөлийн учир шалтгааныг тайлбарлах зорилгоор энэхүү илтгэлийг бэлтгэв. ХАЛЬКОПИРИТИЙН БАЯЖМАЛЫГ БОЛОВСРУУЛАХ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЙН ШИНЭ АРГА- “UBC-GALVANOX” ТЕХНОЛОГИ 1

1, 2

Г.Батцэнгэл , Д.Эрдэнэбаатар Монгол-Оросын хамтарсан УБ “Эрдэнэт” үйлдвэрийн Хөгжлийн Хэлтсийн менежер gtsengel@erdenetmc.mn, derka@erdenetmc.mn

Товчхон Зэсийн сульфидын баяжмалыг , ялангуяа халькопиритийн баяжмалыг гидрометаллургийн аргаар боловсруулах технологийг эрдэмтэн мэргэжилтэнүүд олон арван жилийн турш эрэлхийлж ирсэн боловч янз бүрийн шалтгааны улмаас үйлдвэрлэлд өнөө болтол нэг ч технологи нэвтрээгүй байгаа юм. Та бүхэнд танилцуулж буй “UBC Galvanaox” процесс нь ердийн атмосферийн даралтанд хүхрийн хүчлийн орчинд янз бүрийн нэмэлт урвалжгүйгээр халькопиритийн баяжмалыг уусгаж уусгалтын дараахь хатуу хаягдал дахь элементийн хүхэр өндөр агуулга байдаг гэхчлэн өөрийн онцлог шинжээрээ олны анхаарлыг нэлээд татаж байгаа шинэ процесс билээ. Энэхүү илтэлд “UBC Galvanaox” процессын мөн чанар, онцлог, технологийн гол үзүүлэлтүүдийн шүтэлцээ холбоог танилцуулахыг зорилоо. Агуулга Оршил 1. “UBC Galvanox” технологийн товч танилцуулга 2. “UBC Galvanox” процессын явагдах тааламжтай орчин 3. Эрдэнэт үйлдвэрийн Судалгаа Хөгжлийн Лаборатори дээр хийгдсэн “UBC Galvanox “ туршилт 4. Хавсралтууд Оршил Эрдэнэт үйлдвэрийн хөгжлийн хэлтсийн мэргэжилтэнүүд гадаадын компаниудтай хамтран (Amec, CESL, DYNATEC, INTEC, KDEngineering, Pacific Ore, Outokumpu гэх мэт) 2001 оноос эхлэн өөрийн үйлдвэрийн баяжмал болон завсарын бүтээгдэхүүнүүдийг гидрометаллургийн аргаар боловсруулж цэвэр зэс гарган авах зорилгоор янз бүрийн судалгаа шинжилгээ төслийн ажлуудыг хийж гүйцэтгэж ирлээ. Хийж гүйцэтгэсэн ажлуудын үр дүнд үндэслэн шинжилгээ хийж үзээд Эрдэнэт үйлдвэрийн зэсийн баяжмалыг боловсруулах гидрометаллургийн үйлдвэр барих нь техникийн ба эдийн засгийн боломжтой хэмээн үзээд байна. Одоогийг байдлаар Эрдэнэт үйлдвэр нь гадаадын түншүүдийн хамт зэсийн баяжмал болон хүдрийг боловсруулах гидрометаллургийн 2 үйлдвэрийн төслийг хэрэгжүүлэхээр ажиллаж байна: 1. Зэсийн баяжмалыг “HydroCopper” технологиор боловсруулж жилд 50000 т зэс утас ба 11,7 т мөнгө гаргах хүчин чадалтай үйлдвэр ; 2. Зэсийн хүдрийг “Heap Leaching SX-EW” технологиор боловсруулж харин баяжмалыг автоклавын технологиор уусган катодын зэс гаргах тус бүр нь 10000 т ба 20000т нийтдээ жилд 30000 т катодын зэс үйлдвэрлэх хүчин чадалтай үйлдвэр. ~ 19 ~

Эдгээр төслүүдийг хэрэгжүүлж эхлэхийн зэрэгцээ Эрдэнэт үйлдвэр нь дэлхийн түвшинд зэсийн гидрометаллургийн чиглэлээр тэргүүлэгч эрдэмтэн мэргэжилтэнүүдтэй холбоотой байж хамран ажилласаар байгаагийн тод жишээ бол тус үйлдвэр дээр хийгдэж эхлээд буй зэсийн баяжмал ба хам баяжмалыг гидрометаллургийн аргаар боловсруулдаг сүүлийн үед гарсан цоо шинэлэг технологи – “UBC Galvanox “технологийн судалгааны ажил юм. Энэхүү технологийн патентыг Канадын Бритиш Колумбын Их Сургууль эзэмшдэг бөгөөд “UBC Galvanox” технологийг үйлдвэрлэлийн түвшинд нэвтрүүлэх онцгой үүргийг тусгай гэрээний дагуу Австралийн Bateman Engineering компани хүлээсэн байдаг билээ. Хүлээсэн үүргээ хэрэгжүүлэх зорилгоор Bateman компани нь хэд хэдэн баяжуулах үйлдвэрийн халькопиритийн болон хам баяжмалуудыг хагас үйлдвэрлэлийн туршилтанд хамруулаад байна. 1. UBC Galvanox процессын товч танилцуулга Энэхүү бүтээл нь зэсийн сульфид агуулсан баяжмалаас (жишээ нь халькопирит) зэсийг уусган авах арга юм. Уг бүтээл мөн чанар нь зэсийн баяжмалыг уусгах явцад пиритийн каталик нөлөөллийн үе шатыг судлахад оршино. Уусгалтын шатанд исэлдүүлэх урвалжууд болох агаар, хүчилтөрөгч ба хүхрийн хүчлүүд хэрэглэгдэнэ. Уг бүтээлд санал болгосноор уусгалтын дараах баян уусмалаас зэсээ ялган авахдаа уламжлалт арга болох SX/ EW аргаар ялган авахаар төлөвлөөд байна. Мөн уусмалаас зэсийг устөрөгчөөр ангижруулан нунтаг хэлбэрээр авч болно. Энэ шинэ бүтээлийн гол санаа нь уусгалтанд орж буй халькопиритийн баяжмал нь тодорхой хэмжээний пиритийг агуулсан байх ёстой. Тааламжтай нөхцөл нь бүрдсэн үед энэхүү аргаар халькопиритийн баяжмалыг уусгахад 4 цагийн дотор зэсийн 97-98%-ийг уусган авдаг. Энэ нь ийм богино хугацаанд атмосферийн даралтанд хүхрийн хүчлээр халькопиритийг хэт сайн нунтаглахгүйгээр бүрэн уусгаж буй, урьд өмнө хийгдэж байгаагүй цоо шинэлэг арга юм. Процессын явцад элементийн хүхэр гаргаж авна. Бүтээлийн товч бичэглэл Энэ бүтээл гидрометаллургийн процесст хамаарагдах бөгөөд зэсийн сульфид агуулсан баяжмал, холимог сульфид болон халькопиритийн баяжмалаас зэсийг хүхрийн хүчлийн уусмалаар уусган авах арга юм. Халькопирит нь хагас дамжуулагч тул исэлдүүлж буй уусмалтай үйлчлэлцэж цахилгаан химийн зэврэлтэд ордог. Төмрийн (Fe3+) сульфатын уусмалд доорхи нийлбэр урвал явагдана: CuFeS 2 ( s)  2Fe 2 ( SO4 ) 3 (aq)  CuSO4 (aq)  FeSO 4 (aq)  2S 0 ( s)

Энэ урвал нь анод ба катодын хагас урвалын нийлбэр юм. Анодын хагас урвал:

CuFeS 2  Cu 2  Fe 2  2S 0  4e  Катодын хагас урвал: 4Fe 3  4e   4Fe 2

Энэхүү процессын явцад тохиолдох үндсэн хүндрэл нь халькопиритийн гадаргуу пассивацид ордогт оршино. Судлаачдын нээж тогтоосноор катодын хагас урвал халькопиритийн гадаргуу дээр удаан явагдаж уусгалтын процессын хурдыг тодорхойлж байдаг. Төмрийн сульфатын (III) уусмалд Fe3+ нь халькопириттэй цахилгаан контакттай байхдаа халькопиритийн гадаргуугийн пассивацийг үгүй болгоход ихээхэн хугацаа зарцуулдаг. Пирит нь Fe3+ -ийг ангижруулахад хамгийн үр дүнтэй, тохиромжтой гадаргууг нийлүүлэгч болж өгдөг. Учир нь баяжмал дахь пиритийн хэмжээг халькопиритийнхээс ~ 20 ~

2 ба 4 дахин нэмэгдүүлэхэд металл авалт нь пирит нэмээгүй нөхцөлөөс 2-4 дахин нэмэгддэг. Иймд уусгалтын реактор дахь пиритийн түвшинг барьж байхын тулд гаднаас флотацийн хаягдал, пирит - халькопиритийн хам баяжмалыг уусгалтанд оруулж өгдөг. Үүний давуу тал нь флотацийн циклийн явцад зэсийн алдагдлыг бууруулах ач холбогдолтой. Хэрэв пиритийн түвшин тохиромжтой хэмжээнд хүрэхгүй тохиолдолд бага хэмжээний пиритийн эргэлтийн урсгалаар уусгалтыг тэтгэж байх хэрэгтэй. Уусгалтын реакторт пиритийн каталик үйлчлэлээр харьцангуй бага потенциалд халькопиритийг уусгаж, хүхрийн хатуу хаягдал үүсгэж, төмрийн сульфатын (II) уусмал дахь хүчилтөрөгчтэй үйлчлэлцэж Fe3+ болтлоо исэлдэнэ. Уусгалт: CuFeS 2 ( s)  2Fe 2 ( SO4 ) 3 (a)  CuSO4 (aq)  5FeSO4 (aq)  2S 0 ( s)

Төмрийн исэлдэлт:

4FeSO4  O2 ( g )  2H 2 SO4  2Fe2 (SO4 ) 3  2H 2O(l ) Нийт:

CuFeS 2 (s)  O2 ( g )  2H 2 SO4 (aq)  CuSO4 (aq)  FeSO4 (aq)  2S 0 (s)  2H 2O(l ) Уусгалтаас гарган авсан баян уусмалыг SX/EW технологиор боловсруулан катодын зэс гарган авна:

CuSO4 (aq)  H 2O(l )  Cu(s)  H 2 SO4 (aq)  0.5O2 ( g ) SX- ийн рафинат дахь Fe2+- ийг исэлдүүлэн гематит болгон тунадасжуулж уусгалтын циклээс зайлуулна:

FeSO4 (aq)  0.25O2 ( g )  H 2O(l )  0.5Fe2O3 (s)  H 2 SO4 (aq) Нийт процессын хувьд нэмэгдэл хүчил шаардагдахгүй: CuFeS 2 ( s)  5 / 4O2 ( g )  Cu ( s)  0.5O2 ( g )  0.5Fe 2 O3 ( s)  2S 0 ( s)

Тэжээлийн уусмалд шаардлагатай бага хэмжээний хүхрийн хүчлийг, пиритийг исэлдүүлэх болон уусгалтаас үүссэн элементийн хүхрийг исэлдүүлэх замаар гарган авч болно. Пиритийг исэлдүүлэх:

FeS 2  2 / 7O2 ( g )  2H 2O  0.5Fe2O3 (s)  2H 2 SO4 (aq)

S (s)  3 / 2O2 ( g )  H 2O(l )  H 2 SO4 (aq) Хүхрийн исэлдүүлэлт: Энэхүү процесс нь гаднаас нэмэгдэл ямар нэгэн урвалж шаардлагагүй зөвхөн цахилгаан энерги болон хүчилтөрөгчийн станци шаардлагатай. 0

Copper/ Pyrite Bulk Concentrate

Catalyst (optional)

recycle

GALVANICALLY ASSISTED ATMOSPHERIC LEACHING

Residue for acid makeup

Oxygen gas

Oxygen Gas and/or Air

IRON OXYHYDROLYSIS/ SULPHUR OXIDATION

S L Leach Residue

Ferric Precipitate

SOLVENT EXTRACTION/ ELECTROWINNING

Copper Cathode

Зураг 1: “UBC Galvanox”-процессын урьдчилан санал болгож буй технологийн бүдүүвч (Хувилбар 1)

~ 21 ~

Oxygen gas and/or air

Copper/Pyrite Bulk Concentrate

Catalyst recycle ( optional)

GALVANICALLY ASSISTED ATMOSPHERIC LEACHING Oxygen gas

Leach Residue

IRON OXYHYDROLYSIS/ SULPHUR OXIDATION

Residue for acid makeup

SOLVENT EXTRACTION/ ELECTROWINNING

Copper Cathode

Зураг 2: “UBC Galvanox”-процессын урьдчилан санал болгож буй технологийн бүдүүвч (Хувилбар 2)

Ердийн атмосферийн уусгалт ба UBC атмосферийн уусгалтын ялгааг дараахь 2 туршилтын үр дүнгээс харахад илүү тохиромжтой байна. 100

Зэсийн метал авалт,%

100

60 40 20 0 0

80 Ердийн атмосферийн уусгалт ( Австралийн баяжмал)

UBC атмосферийн уусгалт (Австралийн баяжмал) 40 20

24 0

Хугацаа, цаг

Ердийн атмосферийн уусгалт( Канадын баяжмал)

Хугацаа, цаг

UBC атмосферийн уусгалт (Канадын баяжмал )

Зураг 3

2.“UBC Galvanox “ технологийн явагдах тааламжтай орчин Хам баяжмал дахь халькопирит ба пиритийн харьцаа 5:1 ээс 1:20 ийн хооронд өргөн хүрээнд хэлбэлзэнэ. Хамгийн тааламжтай харьцаа нь 1:2 ба 1:4 болно. Энэхүү харьцааг барьж байхын тулд гаднаас оруулан ирэх пиритийн гарал үүсэл нь чухал биш энэ нь эргэлтийн пирит эсвэл пиритийн агуулга өндөртэй хүдэр байж болно. Уусгалтын процесс нь 50°-аас эхлээд хүхрийн хайлах температурын (110°C120°C) хооронд явагдах боломжтой. Санал болгож буй хамгийн тааламжтай температур нь 70°C -аас хүхрийн хайлах температурын хооронд атмосферийн нөхцөлд эсвэл автоклаванд даралтгүйгээр явуулах боломжтой. Уусгалт нь атмосферийн нөхцөлд хүчилтөрөгчөөр баяжуулсан агаараар эсвэл цэвэр хүчилтөрөгчөөр тэтгэгдэн янз бүрийн уусгалтын реакторуудад явагдаж болно.

~ 22 ~

Ширхэглэлийн хэмжээ нь 106 мкм- аас бага байх шаардлагатай. Хам баяжмалын хувьд боломжийн ширхэглэл нь 75 мкм. Хамгийн тохирсон ширхэглэл нь 38 мкм байх ба пиритийн ширхэглэл нь халькопиритийн ширхэглэлийн хэмжээтэй ижил буюу бага байх ёстой. Уусгалт нь янз бүрийн нягттай цутангийн хувьд явагдаж эхлэх боловч хамгийн боломжийн нягт нь ойролцоогоор хатуугийн агуулга 9 % байна. Уусгалтын явцын химийн урвалын тэгшитгэлээс харахад 2 моль хүхрийн хүчил нь 1 моль зэсийг уусгахад зарцуулагдана. Практик дээр хүхрийн хүчил нь 2 валенттай төмрийн исэлдэлт ба 3 валенттай төмрийн тунадасжилтаас хамаарна. Хамгийн тааламжтай харьцаа нь 1,5 моль хүхрийн хүчил 1моль зэсийг уусгахад зарцуулагдаж байвал сайн. Уусмал дахь хүхрийн хүчлийн өндөр агуулга нь уусгалтын кинетикийг нэмэгдүүлдэг. “UBC Galvanox” технологийг илүү сайн ойлгож бүрэн төсөөлөл өгөх үүднээс дараахь жишээнүүдийг санал болгож байна. Жишээнүүдийг тэмдэглэсэн томъёоллыг унших тайллыг урьдчилан тайлбарлах нь зүйтэй гэж үзлээ. S “Selwyn” уурхайн халькопиритийн баяжмал T “Temagami” уурхайн халькопиритийн баяжмал H “Huanzala” ууурхайн пиритийн минерал P “ParkCity” уурхайн пиритийн минерал 10 10 грамм минералыг уусгалтын реакторт нэмсэн( жишээ нь) F Хэт нунтаг ширхэглэлтэй (-38мкм голчтой ) M Дунд ширхэглэлтэй (+38-75 мкм голчтой ) C Бүдүүн ширхэглэлтэй (+75-106 мкм голчтой ) Дугуй хаалтанд байгаа тэмдэглэгээ нь: E Анхны уусмалын потенциал , мВ (mV vs Ag/AgCl электрод) Fe Анхны уусмал дахь нийт төмрийн хэмжээ , г/л (бичигдээгүй бол 5 г/л гэж үзнэ) Ac Хүхрийн хүчлийн агуулга, г/л (бичигдээгүй бол 10 г/л гэж үзнэ ) V Анхны уусмалын хэмжээ, мл (бичигдээгүй бол 1500 мл гэж үзнэ ) I Хутгагчийн хурд, эрг/мин (бичигдээгүй бол 750 эрг/мин үзнэ ) Oxy Цэвэр хүчилтөрөгч хэрэглэсэн ( бичигдээгүй бол агаар хэрэглэсэн гэж үзнэ ) Жишээ болгон дараахь томъёоллыг тайлбарлая: (S30M P60F)E462 Ac20 I1200 Oxy Энэ нь 30г дунд ширхэглэлтэй Selwyn уурхайн халькопиритийн баяжмалыг 60г хэт нунтагласан Park City уурхайн пириттэй хольж 5г/л нийт төмөртэй , 20 г/л хүхрийн хүчлийн агуулгатай 1500 мл анхны уусмалд ( уусмалын потенциал 462 мВ) 1200 эрг/мин хутгалттайгаар цэвэр хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэн уусгажээ гэж ойлгоно. Жишээ 1 : Пиритийн нөлөөлөл Доор үзүүлсэн графикаас хархад пирит нь эцсийн метал авалтад мэдэгдэхүйц нөлөөлж буйг харж болно. Баяжмал дахь халькопирит пиритийн харьцаа 1:4 байхад ойролцоогоор 24 цагт зэсийг бүрэн уусгаж байхад пирит нэмээгүй баяжмалыг уусгахад 24 цагт ( суурь нөхцөлд) зэсийн 50%- ийг уусган авсан байна. (Зураг 4(a)) Уусмалын анхны потенциалийг авч үзвэл пириттэй нөхцөлд анхны уусмалын потенциал уусгалт эхэлсэнээс хойш богино хугацаанд огцом унаад уусгалтын туршид аажмаар жигд өсч байна. (Зураг 4(б))

~ 23 ~

Анхны уусмалын потенциал (mVvs Ag/AgCi)

Зэсийн метал авалт,%

100 80 60 40 (S10M P40F)E470

(S10M)E412 0

480 460 440 420 400 (S10M P40F)E470

380

(S10M)E412 360

Хугацаа,цаг

Хугацаа , цаг

Зураг 4

(a)

(б)

Жишээ 2 : Халькопирит , пиритийн ширхэглэлийн хэмжээ ба анхны уусмалын потенциалын нөлөөлөл Зураг 5 дээр туршилтуудын үр дүнг харуулсан ба гальваник исэлдүүлэлтийн үе дэх ширхэглэлийн хэмжээ ба анхны уусмалын потенциалын нөлөөллүүдийг харуулав. Дөрвөн туршилтууд нь нэгэн ижил анхны нөхцөл, минералын тоо хэмжээ төрөл дээр явагдсан тул ширхэглэлийн нөлөөллийг харах боломжтой. Зургаас харахад пиритийн ширхэглэл нь халькопиритийнхээс илүү нөлөөлөлтэй байгаа ба пиритийн ширхэглэл багасах бүр зэсийн метал авалт өсч байна. Энэхүү технологийн нэг онцлог нь хүрэлцэхүйц их хэмжээний пиритийн гадаргуу нь халькопиритийн бүрэн катодын урвалыг дэмжих боломжтой болгодогт оршино. Хэрэв халькопиритийг пиритгүйгээр уусгасан тохиолдолд анхны уусмалын потенциал чухал үүрэг гүйцэтгэх ба ширхэглэлийн хэмжээ тийм ч гол биш .Анхны уусмалын потенциал бага байх тохиолдолд хэт нунтагласан болон дунд нунтагласан баяжмалууд ойролцоо үр дүн үзүүлсэн бол анхны уусмалын агуулга өндөртэй эхэлсэн туршилтанд халькопирит нь маш хурдан пассивацид орж зэсийн метал авалт 24 цагийн дараа бусадтай харьцуулахад 2 дахин бага байна. 550

Анхны уусмалын потенциал, (mV vs Ag/AgCl)

Зэсийн метал авалт,%

100

60 (S10F H40F)E538

(S10F H40F)E405 20

(S10C H40M)E420 (S10M H40M)E547

0 0

500

450

400 (S10F H40F)E538 (S10F H40F)E405 (S10C H40M)E420 (S10M H40M)E547

350

300 0

Хугацаа, цаг

12 Хугацаа, цаг

Зураг 5: Халькопирит , пиритийн ширхэглэлийн хэмжээ ба анхны уусмалын потенциал (Пириттэй үед) 540

(S10M)E412 80

Анхны уусмалын потенциал, (mV vs Ag/AgCl)

Зэсийн метал авалт,%

100 (S10F)E408 (S10M)E514 60 40 20 0

520 500 480 460 440 420

(S10M)E412

400

(S10F)E408

380

(S10M)E514

360

Хугацаа,цаг

Хугацаа, цаг

Зураг 6: Халькопирит , пиритийн ширхэглэлийн хэмжээ ба анхны уусмалын потенциал (пиритгүй үед)

Жишээ 3: Цутангийн нягтын нөлөөлөл ~ 24 ~

Цутангийн нягтын нөлөөллийг Зураг 7 –д үзүүлэв. Хэрэв цутангийн нягтыг ихэсгэвэл бага хэмжээний уусмал хэрэглэх тул процесс хялбар. Хэрэв анхны уусмалын хэмжээ 1500 мл байх тохиолдолд цутан дахь хатуугийн хувь 6% , 1000 мл байхад 9% тус тус байна. Хатуугийн агуулга өсөх тусам уусгах үйлдвэрийн капитал зардал буурах нь тодорхой. Анхны уусмалын потенциал, (mV vs Ag/AgCl)

Зэсийн метал авалт,%

100 80 60 40 (S30M P60F) E480 Ac20 V1000 I1200 Oxy

(S30M P60F)E462 Ac20 I1200 Oxy

0 0

500 480 460 440 420 400 380 360 340 320 300

(S30M P60F)E480 Ac20 V1000 I1200 Oxy (S30M P60F)E462 Ac20 I1200 Oxy

Хугацаа,цаг

Хугацаа, цаг

Зураг 7

Жишээ 4: Пирит, цутангийн нягт ба хүчлийн нөлөөллүүд Туршилтуудаас харахад уусмал дахь хүчлийн агуулга нь халькопирит пиритийн харьцаанаас дутахааргүй нөлөөлөл үзүүлж байгааг харж болно. (Ас 20+ ) гэж томъёологдсон туршилтанд ижил 20 г/л хүчлийн агуулгатай анхны уусмалаар пиритийн агуулгаараа 2 дахин ялгаатай дээжүүдийг уусгасан 2 туршилтын явцаас харахад эхний 4 цагт метал авалт нь бараг ижил байснаа 4 цагийн дараа 7,5 г хүчил нэмэхэд зэсийн метал авалт нь эрс нэмэгдсэн бол туршилт эхэлсний дараахь 7 дахь цагт 18 г хүчил нэмэхэд онцын нөлөө үзүүлээгүй байна. Дараагийн 2 туршилтууд нь анхны уусмал нь 30г/л хүчилтэй байхад 4 цагийн дотор уусалт бүрэн явагдаж дууссан байна. Энэ туршилтыг “Temagani” уурхайн халькопиритийн баяжмал дээр дээрхээс , 11 дахин бага цутангийн нягттай , 10 г/л хүчлийн агуулгатай анхны уусмалаар ( ижил хэн халькопирит пиритийн харьцаатай , 1:4 ) уусгахад метал авалт нь бараг ижил гарч буйг харж болно. .Энэ нь цутангийн нягтыг эдийн засгийн ач холбогдлын үүднээс зохицуулахад зэсийн метал авалтад нөлөөлөхгүйг батлан харуулж байна. Анхны уусмал дахь хүчлийн агуулгыг хялбархан нэмэгдүүлсэнээр уусгалтын кинетикийг ихээхэн нэмэгдэж байгааг тайлбарлах нь төвөгтэй юм .Харин ганц боломжит тайлбар нь уусмал дахь хүчлийн агуулга нэмэгдэхэд түүний цахилгаан дамжуулах чанар сайжирч халькопирит ба пиритийн мөхлөгүүдийн хооронд электрон дамжуулал хурдасна, өөр өөр хэлбэл хүчил нь эдгээр 2 гальваник мөхлөгүүдийн хувьд каталик үйлчлэл үзүүлж байна гэж ойлгож болох талтай. Өөр нэг боломжит тайлбар нь уусмал дахь хүчлийн өндөр агуулга нь төмрийн суурилаг давснууд болох ярозит гэх мэтийг минералуудын гадаргуу дээр тунадасжиж уусгалтын процесст хүндрэл үзүүлэхээс урьдчилан хамгаалж байгаа гэж ойлгож болно. 500

Анхны уусмалын потенциал, (mV vs Ag/AgCl)

Зэсийн метал авалт,%

100 80 60 40 20 0

475

450

425

400

375

(S30M P120F)E480 Ac30 V1000 I1200 Oxy

(T10M P40F)E468 I1200 Oxy

(S30M P120F)E468 Ac20+V1000 I1200 Oxy

(S30M P60F)E480 Ac20 V1000 I1200 Oxy

Хугацаа,цаг

(S30M P120F)E480 Ac30 V1000 I1200 Oxy

(T10M P40F)E468 I1200 Oxy

(S30M P120F)E468 Ac20+ V1000 I1200 Oxy

(S30M P60F)E480 Ac20 V1000 I1200 Oxy

Зураг 8

Жишээ 5 : Элементийн хүхрийн агуулгыг хянаж зохицуулах

~ 25 ~

Энэхүү хүснэгтээс харахад уусгалтын дараахь хатуу хаягдал дахь хүхрийн агуулга нь 80% - иас их байгаа ба хэрэв туршилтанд исэлдүүлэгч хий нь хүчилтөрөгч байвал чанарын шаардлага хагасан элементийн хүхэр гарган авах боломжтойг харж болно . Хүснэгт 1 Туршилтын томъёолол Хатуу хаягдал Зэсийн метал авалт,% дахь So,% (S10F H40F) E538 (S10F H40F) E405 (S10C H40M) E420 (S20M H80M) E538 (S10M P40F) E470 (S10F P40F) E405 (S20C P40F) E470 (S20M P60F) E479 (T10M P40F) E468 I1200Oxy (S30M P60F) E462 Ac20 I1200 Oxy (S30M P60F) E480 Ac20 V1000 I1200 Oxy

81 85 80 81 88 77 80 78 90 96 97

99 98 88 80 78 86 85 83 98 92 95

3. Эрдэнэт үйлдвэрийн Судалгаа Хөгжлийн Лаборатори дээр хийгдсэн “UBC Galvanox “ туршилт Бритиш Колумбын Их Сургууль нь Судалгаа, Хөгжлийн Лаборатори дээр өөрсдийн шинэ бүтээл болох “UBC Galvanox ” процессыг туршихыг санал болгосон тул тусгай нууцлалын гэрээ дагуу зарим туршилтуудыг гүйцэтгэлээ. Туршилтын зорилго  “UBC Galvanox ” процесстой танилцах , түүнийг Эрдэнэт үйлдвэрийн баяжмалыг боловсрууулахад тохирох эсэхийг тогтоох зорилготой.  Эдгээр дээжүүдийг атмосферийн нөхцөлд 80°С –т төмрийн сульфатын(III) уусмалаар уусган 50 % оос дээш металл авалтыг үзүүлэх.  Исэлдэн ангижрах потенциал, дээжний ширхэглэл,халькопирит пиритийн харьцааны нөлөөллийн зүй тогтолыг судлах Туршилтанд хэрэглэгдсэн үндсэн дээжүүд 1. Эрдэнэт үйлдвэрийн зэсийн баяжмал 2. Эрдэнэт үйлдвэрийн хам баяжмал 3.Флотацийн хаягдал ( Технологийн цэг No 91 )

~ 26 ~

Хүснэгт2: Зэсийн баяжмалын эрдэс ба химийн шинжилгээ Зэсийн баяжмал 100 (B) Cu(г) Халькозин 8,33 Ковеллин 5,01 Борнит 0,59 Халькопирит 10,12 Теннантит 0,54 Зэсийн исэл 0,65 Молибденит Пирит Төмрийн исэл Бусад

0,1 9,03

14,613 0,18

S 4,16 1,2 0,24 10,12 0,65

0,061 16,799

0,082

% 12,49 6,21 0,93 29,27 1,19 0,81 0,143 31,412 0,25 17,295 82,705 100

0,082 Нийт 25,24 23,923 33,23 Туршилтанд 3 төрлийн ширхэглэлтэй зэсийн баяжмал хэрэглэв.Үүнд: С- coarse P68%= - 45 м (нунтаглаагүй) M- medium P82%= - 45м (6 минут нунтагласан) F- fine P86,4%= - 45м (11 минут нунтагласан)

Хүснэгт3: Хам баяжмалын эрдэс ба химийн шинжилгээ Хам Баяжмал Халькозин Ковеллин Борнит Халькопирит Теннантит Зэсийн исэл Молибденит Пирит Төмрийн исэл Бусад Нийт

100 Cu(г)

% 0 1,4688 0,7344 2,203 0,078 0,014 0,031 0,122 6,991 6,113 6,991 20,096 0,000 0,102 0,810 0,163 0,243 0,406 19,580 22,380 41,960 0,000 34,402 65,598 0,243 100,000 8,640048 25,70688 30,29999 Туршилтанд 3 төрлийн ширхэглэлтэй хам баяжмал хэрэглэв.Үүнд: С- coarse P39%= - 45м (нунтаглаагүй) M- medium P55%= - 45м (5 минут нунтагласан) F- fine P67%= - 45 м (10 минут нунтагласан)

~ 27 ~

Хүснэгт 4: Флотацийн хаягдлын эрдэс ба химийн шинжилгээ Флотацийн хаягдал

100 Cu Fe 0,56 0,49 23,72

CuFeS2 FeS2 MoS2 Хүдрийн биш Хүдрийн

S 0,56 27,107 0,113

0,56 24,21

27,78

0,168

% 1,61 50,827 0,281 47,282 52,718 100

0,56 27,62

27,78

0,168

56,128

0,168

Туршилтанд 3 төрлийн ширхэлэлтэй флотацийн хаягдал хэрэглэв.Үүнд: С -coarse P64%= - 45м (нунтаглаагүй) M -medium P74%= - 45 м (5 минут нунтагласан) F-fine P83%= - 45 м (10 минут нунтагласан)

Зураг 9: Судалгаа Хөгжлийн Лабораторийн “UBC-Galvanox” атмосферийн уусгалтын төхөөрөмж 1. 2. 3. 4.

Хөдөлгүүр Хутгагч Хүчилтөрөгч буюу агаарын хоолой Халаагуур

5. Термодатчик 6. Уусгалтын сав 7. Усан ванн

~ 28 ~

Үр дүн дүгнэлт Энэхүү бүлэг туршилтанд 3 төрлийн үндсэн дээжүүдийг ашиглан халькопирит пиритийн харцаа нь 1:(1-4) байх зохиомол дээжүүдийг үүсгэн туршилтанд хэрэглэв. Халькопирит пиритийн харьцаа 1:2 байх зохиомол (ширхэглэл нь C+M,C+F, M+M) дээжүүдийг 4-8 цаг атмосферийн нөхцөлд хүчилтөрөгчөөр тэтгэн (2 л/мин) 80°С т уусгахад (С+М ) ширхэглэлтэй дээж (1:2) нь хамгийн өндөр метал авалтыг (51%) үзүүлэв. Туршилтын үр дүнг харахад халькопиритын гадаргуу пассивацид орсны улмаас уусалт удааширсан байна. Туршилтын үзүүлэлтийг цаашид сайжруулахын тулд уусмалын исэлдэн ангижрах потенциалыг тогтмол хянаж, түүний утгыг 460mV орчимд хүчилтөрөгчийн урсгалаар зохицуулан барих шаардлагатай нь харагдаж байна. Төхөөрөмжийн учир дутагдалтайгаас болж туршилтыг 8 цагаас илүү үргэлжлүүлэх, исэлдэн ангижрах потенциалыг туршилтын явцад бүрэн хянах боломжгүй байсан хэдий ч Эрдэнэт үйлдвэрийн баяжмалыг тухайн технологиор боловсруулах ирээдүйтэй хэмээн үзээд байна. Хүснэгт 5: Халькопирит пиритийн харьцаа 1:2 байх зохиомол дээжийн эрдэс ба химийн шинжилгээ

Халькозин Ковеллин Борнит Халькопирит Теннантит Зэсийн исэл Молибденит Пирит Төмрийн исэл Бусад

Зохиомол дээж 100 (65г Cu баяжмал +35г Флот. хаягдал) Cu Fe S Mo mass,g % 5,4145 2,704 8,1185 8,1185 3,2565 0,78 4,0365 4,0365 0,3835 0,065 0,156 0,6045 0,6045 6,774 6,041 6,774 19,589 19,589 0,351 0,4225 0,7735 0,7735 0,4225 0,5265 0,5265 0,0792 0,1121 0,1913 0,1913 17,80045 20,4068 38,20725 38,20725 0,117 0,1625 0,1625 27,79045 27,79045 72,20955 100 100 16,602 24,02345 31,3225 0,1121 72,20955 16,602 24,02345 31,3225 0,1121 27,79045 100 CuFeS2:FeS2 0,512704 1 1,950444

Зэсийн метал авалт,%

60 50 40 30 20

C+M Зохиомол дээж (1:2) C+F Зохиомол дээж (1:2) M+M Зохиомол дээж (1:2)

10 0 0

Хугацаа, цаг

Зураг 10: Халькопирит пиритийн харьцаа 1:2 байх зохиомол дээжүүдийн туршилтын металл aвалт хугацаанаас хамаарах нь

~ 29 ~

Хавсралт 1 Зэсийн сульфидын баяжмалыг “UBC Galvanox “ технологиор уусгах үеийн зэсийн эрдсүүдийн уусалт

Зэсийн эрдсүүдийн уусалт Халькопирит Урвал 1 CuFeS2(s) + 1 -190.5 Дулаан үсэлт

17/4O2 + 4.25 0

1/2H2SO4 0.5 -444.55

т/т Халькопирит т/т Халькопирит т/т Халькопирит т/т Халькопирит

O2 H2SO4 Fe2(SO4)3 Ус

CuSO4 + 1/2Fe2(SO4)3 1 0.5 -844.3 -1412.65 кДж/г.моль -1764.9

Зарцуулалт

0.74114441

Зарцуулалт

0.26730245

Үүсэлт

1.08964578

Үүсэлт

0.04904632

1/2H2O 0.5 -143

Урвал 2 CuFeS2 1 -190.5 Дулаан үүсэлт

+ O2 1 0

2H2SO4 2 -1778.2

CuSO4 + FeSO4 + 2So + 1 1 2 -844.3 -998.4 0

кДж/г.моль

т/т Халькопирит

Зарцуулалт

0.17438692

H2SO4

т/т Халькопирит

Зарцуулалт

1.06920981

т/т Халькопирит

Үүсэлт

0.34986376

FeSO4 Ус

т/т Халькопирит т/т Халькопирит

Үүсэлт Үүсэлт

0.82779292 0.19618529

2H2O(aq) 2 -572

-446

Борнитын уусалт Урвал 3 Cu5FeS4 1 -648.07 Дулаан үсэлт

+ 3 0

3O2

6H2SO4 6 -5334.6

5CuSO4 + FeSO4 + 6H2O 5 1 6 -4221.5 -998.4 -1716 кДж/г.моль -953.23

т/т Борнит

Зарцуулалт

0.19131128

H2SO4

т/т Борнит

Зарцуулалт

1.17297728

FeSO4

т/т Борнит

Үүсэлт

0.30271024

т/т Борнит

Үүсэлт

0.25587884

+ 4 0

Урвал 4 Cu5FeS4 1 -648.07

9O2 9 0

2H2SO4 2 -1778.2

Дулаан үүсэлт

кДж/г.моль

т/т Борнит

Зарцуулалт

0.57393384

H2SO4

т/т Борнит

Зарцуулалт

0.39099243

FeSO4 Ус

т/т Борнит т/т Борнит

Үүсэлт Үүсэлт

0.30271024 0.07174173

~ 29 ~

5CuSO4 + FeSO4 5 1 2 -4221.5 -998.4 -572 3365.63

+ 2H2O

4So

Халькозины уусалт Урвал 5 Cu2S + 1 -79.5 Дулаан үүсэлт

1/2O2 0.5 0

H2SO4 1 -889.1

CuS

т/т Халькозин

Зарцуулалт

0.10056568

H2SO4 Ус

т/т Халькозин т/т Халькозин

Зарцуулалт Үүсэлт

0.61659334 0.11313639

кДж/г.моль

+ CuSO4 1 1 -48.53 -844.3 -210.23

+ H2O 1 -286

Ковелины уусалт Урвал 6 CuS(s) 1

Fe2(SO4)3(aq) 1

-48.53 Дулаан үүсэлт

-2825.3

Fe2(SO4)3 Fe2SO4 So

т/т Ковеллин т/т Ковеллин т/т Ковеллин

CuSO4(aq) 1

кДж/г.моль Зарцуулалт Үүсэлт Үүсэлт

2FeSO4(aq) 2 1996.8

-844.3 32.73

So 1 0

4.18305439 3.17782427 0.33577406

Пиритийн уусалт Урвал 7 FeS2(s) + 1 -171.5 Дулаан үүсэлт

7/2O2(g) 3.5 0

H2O

1 -286

FeSO4 + 1 -998.4 кДж/г.моль -1430

O2 Ус

т/т Пирит т/т Пирит

Зарцуулалт Зарцуулалт

0.9325562 0.1498751

H2SO4

т/т Пирит

Үүсэлт

0.81681932

FeSO4

т/т Пирит

Үүсэлт

1.26477935

H2SO4(aq) 1 -889.1

Урвал 8 FeS2 (s) 1

-171.5

1/2O2 (g) 0.5 0

H2SO4 (aq)

FeSO4

H2O 1

-889.1

Дулаан үүсэлт

кДж/г.моль

т/т Пирит

Зарцуулалт

0.13322231

H2SO4

т/т Пирит

Зарцуулалт

0.81681932

FeSO4

т/т Пирит

Үүсэлт

1.26477935

т/т Пирит

Үүсэлт

0.53455454

~ 30 ~

998.4 223.8

So 1 -286

2 0

Төмрийн исэлдэлт Урвал 9 FeSO4 1

1/2H2SO4 0.5

-998.4 Дулаан үүсэлт

-444.55

H2SO4 Ус Fe2(SO4)3

1/4O2 0.25

1/2Fe2(SO4)3

0 Зарцуулалт

0.05266623

Зарцуулалт

0.32290981

Үүсэлт

0.05924951

Үүсэлт

1.31632653

+ 1/2H2O(aq) 0.5 -1412.65 -112.7

кДж/г.моль т/т Төмрийн сульфат (II) т/т Төмрийн сульфат (II) т/т Төмрийн сульфат (II) т/т Төмрийн сульфат (II)

0.5 143

Урвал 10 Fe2(SO4)3 1 -2825.3

3H2O

3 -858

Fe 2O3

3H2SO4 3 -2667.3

1 -831

Дулаан үүсэлт

кДж/г.моль

Ус Гематит

т/т Төмрийн сульфат (III) т/т Төмрийн сульфат (III)

Зарцуулалт Үүсэлт

0.13503376 0.39934984

H2SO4

т/т Төмрийн сульфат (III)

Үүсэлт

0.73593398

185

Хүхрийн исэлдэлт Урвал 11 So

1 0

3/2O2 1.5

H2O 1

H2SO4 1

-286

O2 Ус

т/т Хүхэр т/т Хүхэр

Зарцуулалт Зарцуулалт

1.4953271 0.56074766

H2SO4

т/т Хүхэр

Үүсэлт

3.05607477

Дулаан үүсэлт

кДж/г.моль

889.1 603.1

Хавсралт 2

~ 31 ~

UBC Galvanox процесс оролцдог химийн нэгдлүүдийн термодинамикийн стандарт өгөгдлүүд Химийн нэгдлүүд

Молекул жин

∆H

H2SO4(aq)

98.1

-889.1

H2O(l)

-286

O2 So

32 32.1

0 0

Cu2S(s)

159.1

-79.5

CuS(s)

95.6

-48.53

CuFeS2(s)

183.5

-190.5

Cu5FeS4

501.8

-648.07

Cu3AsS4

266.6

CuSO4(aq)

159.6

CuSO4.2Cu(OH)2(s)

354.7

CaSO4.2H2O

172

-2023

CaCO3

100.1

-1207

FeS2(s)

120.1

-171.5

Fe2(SO4)3

399.9

-2825.3

FeSO4 FeOOH

151.9 88.9

-998.4 -488.9

Fe2O3

159.7

-831

Fe(OH)2

89.9

-569

Fe(OH)3

106.9

-826

CO2

-393.5

-844.3

~ 32 ~

0 298K

,кДж/г.моль

АЛТЫГ ТИОКАРБАМИДЫН АРГААР БОЛОВСРУУЛАХ ПРОЦЕССИЙН ФИЗИК-ХИМИЙН СУДАЛГАА 1

Д.Эрдэнэчимэг , Б.Баяр , Д.Дорж

Монгол Улсын Их Сургуулийн дэд проф. доктор ШУА-ын Хими, Хими-технологийн хүрээлэн, эшаа, доктор 3 Монгол Улсын их сургуулийн Химийн факультетийн декан, профессор, доктор 2

E-mail: chuluun73@yahoo.com

Хураангуй Бид энэхүү судалгааны ажлаараа өөрсдийн тогтоосон зохистой горимд (тиокарбамидын 0,08М, төмрийн сульфат(III) 0,005М, хүхрийн хүчлийн орчинд ) алтыг тиокарбамидаар уусгахад үүсэх комплекс нэгдлийн тогтвортой орших термодинамикийн зүй тогтлыг судсан. Исэлдүүлэгч төмрийн ион тиокарбамидтай комплекс - Fe[CS(NH2)2]3+ 0,782мВ оос эхлэн үүсэж байснаа рН> 4 үед 0,6мВ-оос эхлэн Fe+3, FD болон задрах бөгөөд улмаар эдгээр исэлдүүлэгчид нь алтыг исэлдүүлэн уусмалд шилжүүлэх боломжтой. Төмөр рН=3 -аас эхлэн Fe2O3 хэлбэрээр тундасждаг болох нь тогтоосон. Тиокарбамид дахь алт мөнгөний уусалтыг хугацаанаас хамааруулан судлахад хугацаа ихсэх тусам уусалт ихсэж байсан бөгөөд тиокарбамидын агуулга 0,08М, исэлдүүлэгч төмрийн сульфатын(III) концентраци 0.005M, хүхрийн хүчлийн орчинд алтны уусалтын хурд 27,2*10-4 мольм-2с-1 ,мөнгөнийх 17,9*10-4. мольм-2с-1. байв. Мөнгөний уусалт тиокарбамидын концентраци ихсэх тусам эрчимтэй намэгдэж байсан бөгөөд алтны уусалт тиокарбамидын агуулга 0,2 М -оос эхлэн тогтворжиж улмаар уусалт буурч байв. Хүдэрт [Сu+2], [Zn+2], [Cd+2], [Mn+2] ионуудын агуулга 1-5*10-3М хүртэл агуулгатай үед алт, мөнгөнийг уусгахад уусалтын хурдыг 1,5-4 дахин хурдасгах бөгөөд хүдэрт эдгээр ионуудын байхгүй үед 1-5*10-3М хүртэл нэмж өгвөл урвалыг 1,5-4 дахин хурдасгах боломжтой болохыг тогтоов. Zn+2, Cd+2 ионуудын агуулга нэмэгдэхэд тиокарбамидтай батжил муутай комплекс үүсэгдэг учир уулсатанд муу нөлөө үзүүлэхгүй болно. Оршил Манай оронд алт олборлолт жилээс жилд нэмэгдэж байна. Үүнтэй уялдан алт болон үнэт металлыг хаягдалгүй, байгаль орчинд хор хөнөөлгүйгээр бүрэн боловсруулах асуудал зүй ёсоор дэвшигдэн гарч байна. Одоогийн байдлаар манай улсын 15 аймгийн нутаг дэвсгэрт том жижиг нийлсэн 218 орд газрыг лицензээр эзэмшиж байна (Ч.Цогтбаатар, 2000). Манай орны алтны үйлдвэрүүдэд элс угаан баяжуулахад хэрэглэж буй нам ба гүн дүүргэлтийн шлюзын технологи бүхий Усан буу нэртэй угаах төхөөрөмжүүдэд алт авалт дөнгөж 60-70% байгаа бөгөөд алтыг ялгахдаа хүдрийн хувийн жингийн зөрүүг ашиглан ялгах аргыг (гравитацын) хэрэглэж байна. Алт ялгах үйлдвэрүүдийн хаягдалд хийсэн шинжилгээнээс үзэхэд хаягдалын ихэнхийг 0,56 мм -ээс жижиг ширхэгтэй алт эзэлж байна (Д.Дэлэг нар,1999). Жижиг ширхэгтэй алтыг гравитацын болон гидрометаллургийн аргуудыг хослуулан хэрэглэх замаар ялган авах нь илүү үр ашигтайд тооцогддог. Гэвч тухайн аргын сонгомол чанар үр ашиг байгаль орчинд үзүүлэх сөрөг нөлөө зэргээс алт олборолтын хэтийн төлөв шууд хамаардаг байна. 1.

~ 33 ~

Гидрометаллургийн аргуудаас алтыг цианидаар боловсруулах арга харьцангуй багасч электрохимийн арга, тиокарбамидын арга, тиосульфатын арга, амальгамдах арга, биобактериар уусгах зэрэг аргууд алт олборолтонд өргөн нэвтэрч байна. Эдгээр аргуудаас тиокарбамидын арга нь боловсруулахад хэцүү хүдэр болон, хүхэрлэг хүдэрт нуугдмал байдлаар агуулагдах алтыг бүрэн уусгахад илүү тохиромжтой байдаг (В.В.Лодейщиков, 1980). Тиокарбамидын аргаар алт уусгах технологи нь харьцангуй энгийн , ашиглагдсан тиокарбамидыг сэргээн дахин ашиглахад хялбар, экологийн хувьд хор хөнөөл бага зэрэг олон давуу талтай бөгөөд манай орны хувьд ашиглахад бүрэн боломжтой арга юм. Энэ бүгдээс үндэслэн манай орны алтны үйлдвэрийн хаягдал хүдрийг дахин ашиглахад хэрэглэх боломжийг илрүүлэх үүднээс тиокарбамидын аргаар алт уусгах судалгааг урвалын механизм, кинетикийн түвшнээс эхлэн практик хэрэглээний хүрээнд явуулах нь онол практикийн чухал ач холбогдолтой гэж бид үзсэн юм. Тиокарбамидын аргаар алтыг сонгон уусгах судалгаа олон эрдэмтдийн сонирхолыг татсаар иржээ. Оросын И.Н.Пласкин, М.А.Кожухова зэрэг эрдэмтэд алтыг тиокарбамидад уусгах процессыг судалж уусмалын орчин сонгомол исэлдүүлэгчийг сонгох судалгаа, сурьма агуулсан хүдрээс алтыг тиокарбамидаар уусгах судалгаа эрчимтэй явуулж (И.Н.Пласкин, М.А.Кожухова, 1941) байсан бол, В.В.Лодейшиков, А.Ф.Панченко, О.Д.Хмелнецкая нар алт ба мөнгийг тиокарбамидаар уусгах кинетикийн судалгааг эргэлддэг дискэн электродыг ашиглан исэлдүүлэгч, уусгагчийн концентраци, электродын эргэлтийн хурд зэргээс хамааруулан алт, мөнгөний тиокарбамидад уусах хурдыг тогтоожээ (В.В.Лодейшиков, А.Ф.Панченко, О.Д.Хмелнецкая, 1980). Сүүлийн үед гидрометаллургийн судалгаануудаас ихэвчлэн хоёр аргыг хослуулан хэргэлсэн судалгаанууд зонхилж байна. Тухайлбал Португалын Л.М.Абрантес нарын эрдэмтдийн электрохимийн аргыг тиокарбамидын аргатай хослуулан алт агуулсан галенит, сфалерит, пирит, арсенопирит зэрэг боловсруулахад хэцүү хүхэрлэг хүдрийг эхлээд электрохимийн аргаар исэлдүүлсэний дараа тиокарбамидаар алтыг уусгах туршилт явуулж хоёр арга хослуулан хэргэлсэнээр алт авалтыг 21%-иар нэмэгдүүлсэн байна (L.M.Abrates, M.S.Costa, 1996). Биоуусалтыг тиокарбамидтай хослуулан хэргэлсэн судалгааг Хятадын Чендуугийн Технологийн Их Сургуулийн хэсэг эрдэмтэд хийсэн байна[6]. Тэдгээр нь алт агуулсан арсенопиритийн хүдрээс алтыг эхлээд бактери ашиглан уусгасаны дараа тиокарбамидыг хэргэлсэнээр уусалтын хугацааг 15 хоногоос 6 болгож багасгасан ба металл авалтыг 95% хүртэл сайжруулсан байна. Мөн тиокарбамидын аргыг тиосульфатын аргатай хослуулан хэргэлэх судалгааг Энэтхэгийн Ванарас Хиндугийн Их Сургуулийн эрдэмтэд хийжээ (Tianlong Deng, Menxia Liao, 2002). Энэ судалгаанд тиосульфатын аргаар үнэт металлыг уусгахад нийт металлын 84% нь уусаж байсан бол тиокарбамидын аргатай хослуулан хэргэлсэнээр металл авалт алтны хувьд 96,8% харин мөнгөний хувьд 98,5% хүртэл уусаж болохыг тогтоожээ(D.S.R.Murthy. P.M.Prasad, 1996). Оросын Н.А.Седова нарын эрдэмтэд холимог металлын хүдрийг исэлдүүлэн шатаасаны дараа натрийн хлоридын уусмалаар үйлчилж дараа нь тиокарбамидаар уусгасанаар алт авалт 8-10%, мөнгө 10-11%, висмут 20-25% тус тус нэмэгдсэн байна (Н.А.Седова и др., 1988). Тиокарбамидаар алт болон үнэт металлуудыг уусган авсаны дараа уусмалаас алт ялгах чиглэлийн судалгааг олон эрдэмтэд хийсэн байдаг. Арсенопирит агуулсан алтны хлоридын уусмалаас алтыг тундасжуулахад тиокарбамидыг хэрэглэх боломжийг судалсан, Sung-Gyu Kim нарын Солонгосын эрдэмтдийн тиокарбамидын уусмалаас фосфор хүчлийн диэтилгексилээр алтыг хандлан ялган авах боломжийг тогтоосон байна (Sung-Guy Kim, 1995). Тиокарбамидын спиртийн уусмалаас алтыг цахилгаан химийн аргаар ялгах судалгаа ~ 34 ~

T.S.Urbanski, P.Fornari, C.Abbruzzese нарын эрдэмтэд явуулжээ (T.S.Urbanski, 2000). Австралийн хэсэг эрдэмтэдийн алт мөнгийн тиосульфатаар уусгах урвалын кинетикийг судлахдаа эргэлддэг дискэн электродыг хэрэглэн металл электродын массыг бууруулах замаар кинетикийн судалгааг явуулсан нь их боломжтой сайн арга гэж үзэж судалгаандаа хэрэглэсэн (M.J.Jeffrey, 2001). Бид энэхүү илтгэлээр алт-тиокарбамидын комплекс үүсэх механизм, байгаль дээр алтыг дагалдан орших металлуудын тиокарбамидтай үүсэх комплексийн төрх, батжил зэргийг бусад эрдэмтдийн судалсантай харьцуулан потенциометрийн аргаар судалсан дүн болон алт, мөнгийг тикарбамидаар уусгах кинетикийн судалгааг тэдгээрийг дагалдах металлуудын нөлөөлөлөөс хамааруулан явуулсан судалгааны дүнг мэдээлэх болно. 2. Туршилт Алт болон хүдэрт дагалдах металлуудын уусалтын кинетикийн судалгааг эргэлддэг дискэн электродыг ашиглан электрохимийн аргаар, металлуудтай үүсгэх комплексийн батжил, төрхийг потенциометрийн аргаар, хүдэр болон технологийн уусмал дахь алтны агуулгыг экстракц-фотометрийн болон атом шингээлтийн аргуудаар, хүдэр дэх эрдсийн болон ялган авсан металлын тундасан дахь шинжилгээг рентгенспектрийн дифрактометрийн аргуудаар тус тус явуулсан болно. SC(NH2)2- Н2SO4- H2O системд металлуудын үүсгэх комплекс нэгдлийн төрхийг потенциометрийн аргаар судалсан ба Au-SC(NH2)2Н2SO4H2O системийг судлахдаа 500 алтны хлоридын уусмалаас 1мл-ээр, тиокарбамидын 0,4М уусмал болон уснаас доор заасан хэмжээгээр тус тус авч нийт уусмалын эзэлхүүн 50мл байхаар дараах сери уусмалуудыг бэлтгэсэн. АuCl-4 V, мл 1 1 1 1 1 1 SC(NH2)2 V, мл 0.5 1 2 4 6 8 H2O V,мл 48.5 48 47 45 43 41 0.01 М хэмжээний төмрийн сульфатаас 3мл , pH<3 орчинд буюу концентрацтай хүхрийн хүчлээс 0,13мл хийж 0,4М тиокарбамидаар дээр дурьдсан алхамаар 1 минутын зайтай титрлэн потенциалын өөрчлөлт HI 9017 MICROPROCESSOR маркийн потенциометр дээр хэмжсэн. Уусмалын алтны агуулга тогтмол 10 буюу 0,01мг/мл, тиокарбамидын концентраци 0,004-0,064М хооронд байв. Алт, мөнгийг тиокарбамидаар уусгахад нөлөөлөх хүчин зүйлүүдийн кинетикийн судалгааг эргэлддэг дискэн электродыг ашиглан электрохимийн аргаар судалгааг явуулсан бөгөөд судалгааг хугацаа, тиокарбамидын концентраци, алтыг дагалдан оршдог металлуудын коцентраци, иэлдүүлэгчдийн концентрацаас хамааруулан явуулсан. Алт болон бусад металлуудыг тиокарбамидаар уусгахад хүчиллэг орчинд явуулах шаардлагатай байдаг. Суурилаг эрдсүүд хүдэрт их хэмжээгээр агуулагдвал (MgO, Al2O3, CaO) энэ аргаар алтыг уусгах боломжгүй болдог. Харин кварц, пирит, Zn, Pb, Cd, Cu, Mn, Ti зэрэг металлуудын сульфидын болон исэлдсэн эрдсүүд агуулсан хүдрээс алтыг уусгах боломжтой. Гэхдээ эдгээр металлуудын агуулга алт, мөнгөний уусалтанд янз бүрээр нөлөөлдөг. Au-SC(NH2)2-Fe+3-H2SO4, Ag-SC(NH2)2-Fe+3-H2SO4 системүүдэд Pb2+, Cu2+, Zn2+, Mn2, Cd2+,Ti+4,Sb+3,Sb+5 ионуудын нөлөөлөлийг тэдгээрийн оксидуудаас 0,08М-оор бэлтгэн 0,1-3мл -ээр нэмэх замаар 1,6*104 М - 4,8*10-3М-ийн хязгаарт авч үзсэн юм. Усанд болон хүхрийн хүчилд Pb, Ti, Sb -ийн оксидууд бүрэн уусахгүй байсан учир эдгээр металлуудын нөлөөлөлийг дээрхи системд судлах боломжгүй байлаа. 3. Туршилтын үр дүн, хэлэлцүүлэг 3.1 Au -SC(NH2)2- H2O системийн Eh=f(pH) диаграмм ~ 35 ~

Fe -SC(NH2)2- H2O-Au, Fe -SC(NH2)2- H2O-Au системүүдэд явагдах боломжтой 9 урвалын исэлдэх ангижирах потенциалын утгыг ашиглан тооцоолон Eh=f(pH) хамаарлын диаграммыг байгуулан 1-р зургаар үзүүлэв. Алт нь Fe3+-гурван валенттай төмөр, (NH)(NH)2CSSC(NH)2(NH)формамидиндисульфид зэрэг + исэлдүүлэгчийн оролцоотойгоор Au[CS(NH2)2]2 комплекс үүсгэн уусмалд бүрэн шилжих боломжтой бөгөөд рН >4 үед уг комплекс задардаг. Au[CS(NH2)2]2+ комплексийн тогтвортой байх исэлдэх ангижирах потенциалын утга 0,224-0,384В, pH= 0-4 хооронд буюу “аbc” дотор байна. Бусад тохиолдолд алт металл хэлбэрээр байна. Исэлдүүлэгч төмрийн ион тиокарбамидтай комплекс Fe[CS(NH2)2]3+ 0,782мВ -оос эхлэн үүсэж байснаа рН> 4 үед 0,6мВ-оос эхлэн Fe+3, FD болон задрах бөгөөд улмаар эдгээр исэлдүүлэгчид нь алтыг исэлдүүлэн уусмалд шилжүүлэх боломжтой. Төмөр рН=3 -аас эхлэн Fe2O3 хэлбэрээр тундасждаг болох нь тогтоосон. 3.2 SC(NH2)2- Н2SO4- H2O системд металлуудын үүсгэх комплекс нэгдлийн төрхийг потенциометрийн аргаар судалсан дүн Уусмалын ц.х.х хэмжин Нернстийн тэгшитгэлээр алтны тэнцвэрийн концентрацийг олно. E0 ~lnCAu буюу lgCAu+/[Au+] ~lgCthio хамаарлын шулуунуудыг байгуулж (Скопейнкоь В.В и др. 1984; Кравцов. В.И., и др. 1979) графикийн аргаар алт, мөнгө болон тэдгээрийг дагалдан оршдог Fe, Mn, Pb, Zn, Cu зэрэг металлуудын тиокарбамидтай үүсгэх комплексийн диссоциацын болон батжилын тогтмолуудыг тодорхойлсон дүнг нэгтгэн 1-р хүснэгтэнд үзүүлэв. Хүснэгт-1 Au, Ag, Fe, Pb, Zn, Cu металлууд тиокарбамидтай үүсгэх комплексийн судалгааны дүн Металлууд + + Аu Ag Cu+ Fe+3 Pb+2 Zn+2 Координацын 2 3 3-4 2 3 2 тоо (n) Кдисс 7,36*10-33 1,37*101,2*10-14 5,8*10- 4 2,5*10-2 0,19 15



1,38*1032 7*1014 8,3*1015 0,004 40 Кдисс-диссоциацын тогтмол - батжилийн тогтмол

5,28

Хүснэгтээс харахад Au, Ag, Fe, Pb, Zn, Cu металлуудыг тиокарбамидтай үүсгэх комплексийн батжилаар () алт дараа нь мөнгө гэх мэтээр дараалж байна. Комплексүүдийн координацын тоо Au-2, Ag- 3, Fe-2, Pb-3, Zn-2, Cu-3-4 -тэй тэнцүү байгаа бөгөөд дараах байдлаар комплексүүд үүсгэж байна. [Au(SC(NH2)2)]2+, [Ag(SC(NH2)2)]3 +, [Cu(SC(NH2)2)]3 +, [Cu(SC(NH2)2)]4 +, [Fe(SC(NH2)2)]2 +2, [Fe(SC(NH2)2)]2 +2, [Pb(SC(NH2)2)]3+2, [Zn(SC(NH2)2)]2 +3

~ 36 ~

Fe3++FD+2H++2e-= Fe[SC(NH2)2]+ E0= 0.8B Au+2SC(NH2)2-e-= Au[SC(NH2)2]2+

Fe[SC(NH2)2]2+

E0= 0.38B

Fe 0, 6 a

Au+FD+2H++ e- = Au[SC(NH2)2]2+

0, 4

FD Authio2+ thio

0, 2

Thio , Au

Fe3+ + e- = Fe2+ E0= 0.77B

Fe2O3 , SC(NH2)2 Au, FD b

E0= 0.46B

Fe3++ FD+3H2O +2 e- = Fe2O3+2 SC(NH2)2 +4H+ E0= 0.46B

E,mV

Fe+3 +Au + SC(NH2)2 =Fe2++Au[SC(NH2)2]2+

H2O

0, 0

0, 2

Fe[SC(NH2)2]+ 3+e- =Fe2++SC(NH2)2 E0= 0.39B

E0= 0.39B 0, 6 0

2 8

4 10

Зураг-1 Au- SC(NH2)- Fe3 - H2O системийн Eh ~рН хамаарлын диаграмм. ([Au]= 2*10-5, [SC(NH2)2] =0.08M, [C2S2N4H6 ]=0.04M, [Fe2(SO4)3]=0.005M

~ 37 ~

3.3 Алтыг тиокарбамидаар уусгахад нөлөөлөх хүчин зүйлүүдийн нөлөөлөлийн судалгаа Тиокарбамид дахь алт мөнгөний уусалтыг хугацаанаас хамааруулан судлахад хугацаа ихсэх тусам уусалт ихсэж байсан бөгөөд тиокарбамидын агуулга 0,08М, исэлдүүлэгч төмрийн сульфатын(III) концентраци 0.005M, хүхрийн хүчлийн орчинд алтны уусалтын хурд 27,2*10-4 мольм-2с-1 ,мөнгөнийх 17,9*10-4. мольм-2с-1. байлаа. Мөнгөний уусалт тиокарбамидын концентраци ихсэх тусам эрчимтэй намэгдэж байсан бөгөөд алтны уусалт тиокарбамидын агуулга 0,2 М -оос эхлэн тогтворжиж улмаар уусалт буурч байгаа нь 2-р зурагаас харагдаж байна. Тиокарбамидын агуулга нэмэгдэхэд алтны уусалт буурч байгаа нь алтны гадаргуу дээр хүхрийн нимгэн үе үүсдэгтэй холбоотой. Тиокарбамидаар алтыг уусгахадаа хүдэр дэх алтны агуулга тиокарбамидын зохистой харьцааг тогтоох шаардлагатай Алт мөнгийг тиокарбамидаар уусгах үед тиокарбамидын исэлдэлтээр формамидиндисульфид үүсч, улмаар хүхэр дангаар үүсдэг. Энэ нь уусалтын хурдыг бууруулдаг талтай. 2CS(NH2)2  [CS(NH) (NH2 )]2+2H++2e(1) [CS(NH) (NH2 )]2 2CS(NH2)2+H2NCN+S0 (2) m=f(Cthio) 0 -1

0.1

0.2

0.4

0.6

0.8

m,mg

-2 -3 -4 -5

-6

-7 Cthio,M Зураг 2 Алт мєнгєний тиокарбамидад уусах уусалт тиокарбамидын агуулгаас хамаарах нь

Мөнгөний хувьд уусалт сайн байгаагийн шалтгаан нь мөнгө хүхэртэй 3-р урвалаар мөнгөний сульфид үүгэдэг ба сульфид нь тиокарбамидтай урвалжиж 4-р урвалын дагуу урвалын эцэст хүхэрт устөрөгч үүссэнээр урвалын системээс хий байдалтай бодис болон холдодгоор тайлбарлаж болно. Ag+SAg2S (3) + + Ag2S+6CS(NH2)2+2H 2[Ag(CS(NH2)2)3] +H2S (4) 3.4 Алт мөнгөний тиокарбамидад уусах уусалтанд уусалтанд хольц металлууд нөлөөлөлөх нь Алт мөнгөний тиокарбамидад уусах уусалтанд Cu2+, Zn2+, Mn2, Cd2+ионуудын нөлөөлөлийг судалсан бөгөөд алтыг уусгахад эдгээр ионуудын зохистой агуулга Cu2+, Zn2+ 16mM, Mn2+ , Cd2+ 48mM , мөнгийг уусгахад Cu2, Mn2+ -ийн зохистой агуулга 48mM, Zn2+,Cd2+-ийн хувьд мөнгөний уусалтанд нөлөө үзүүлээгүй. Зэсийн ион 16-48mM агуулгатай үед алтны тиокарбамидад уусах уусалтын хурд 34,79*10-4 ~ 38 ~

мольм-2с-1 , мөнгөний уусалтын хурд 23,99 мольм-2с-1 болж нэмэгдсэн бөгөөд уусалтанд хэрхэн нөлөөлсөн үр дүнг 3- зургуудаар үзүүлэв. Зургаас харахад алт, мөнгөний уусалтыг зэсийн ион алт мөнгөний уусалтыг сайжруулж байгаа нь харагдаж байна. Манганы ион 16-48mM агуулгатай үед алтны тиокарбамидад уусах уусалтын хурд 34,91*10-4 мольм-2с-1 , мөнгөний уусалтын хурд 70,64*10-4 мольм-2с-1 болж нэмэгдсэн бөгөөд уусалтанд хэрхэн нөлөөлсөн үр дүнг 4- зургаар үзүүлэв. 6

m=f(t)

m=f(t) 18 16

m,mg

12 2

Au, 48mM Mn+2

10 8 6

Au Ag

0 0

600

900

1200

1500 Au, 16 mM Cu2+

4 2 0 0

600

900

1200

1500

t, sec t,sec

Зураг 3 Алт, мөнгөний уусалтыг зэсийн ионы нөлөөлөлийг харуулсан кинетикийн муруй

Зураг 4 Алт, мөнгөний уусалтанд манганы ионы нөлөөлөлийг харуулсан кинетикийн муруй

Зургаас харахад манганы ион алт, мөнгөний уусалтыг ихээр нэмэгдүүлж байна. Манганы ион 48mM үед алтны уусалтыг 2 дахин, 16mM үед мөнгөний уусалтын хурдыг 4 дахин нэмэгдүүлж байв. Марганецын исэл ба тиокарбамидын хооронд хүхрийн хүчлийн орчинд дараах урвал явагдана MnO2+H2SO4+2CS(NH2)2=MnSO4+C2S2N4H6+H2O (5) Ийнхүү манганы оксид нь тиокарбамидыг дисульфид болтол нь исэлдүүлдэг байна. Дисульфид нь исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэж алт, мөнгийг өөр нэмэлт исэлдүүлэгчгүйгээр уусмалд шилжүүлэх боломжтой. Манганы ион .5 -р урвалын дагуу сульфат үүсэх учир хүхрийн хүчил илүү зарцуулагдах бөгөөд орчин рН>4 -өөс ихсвэл алт болон мөнгөний тиокарбамидтай үүсгэх комплекс задрах учир хүчил нэмэлтээр зарцуулах хэрэгтэй болно. Харин энэ тохиолдолд исэлдүүлэгчийг багасгаж болох талтай. Zn+2, Cd+2 ионуудын агуулга нэмэгдэхэд тиокарбамидтай батжил муутай комплекс үүсэгдэг учир уулсатанд нэг их нөлөө үзүүлэхгүй байв. 3.5 Уусалтанд исэлдүүлэгч нөлөөлөх нь Алт тиокарбамидын комплекс үүсэхэд исэлдүүлэгч чухал үүрэгтэй. Хүчтэй исэлдүүлэгчид тиокарбамидын комплексийг задлах муу талтай учир тэдгээрийг хэрэглэх нь тохиромжгүй. Харин О2, Н2О2, Fe+3 зэрэг исэлдүүлэгчдийг ихэвчлэн хэргэлдэг (И.Н.Пласкин и др. 1972; L.Tremblay et. al. 1996; Adiwilaga, 1999). Эдгээр исэлдүүлэгчидийн хагас урвалууд 4.6-4.8 урвалуудын дагуу явагдана. O2+4H++4e2H2O E0=1.23B (6) H2O2 +2H++2e 2H2O E0=1.78B (7) +3 +2 0 Fe +eFe E =0.77B (8) Тиокарбамидын исэлдэлтийн анхан шатны процессоор 9-р урвалын дагуу формамидиндисульфатад (ФД) үүснэ. Исэлдүүлэгчидийн оролцоотой тиокарбамид ~ 39 ~

10, 11- р урвалуудаар ФД шилжих бөгөөд, ФД нь тиокарбамидтай 12-р урвалаар алтыг комплекс нэгдэлд шилжүүлдэг . 2CS(NH2)2 NH2(NH)CSSC(NH)NH2+2H++2e E0=-0.42 B (9) 2CS(NH2)2 + H2O2  NH2(NH)CSSC(NH)NH2+2H2O (10) 2CS(NH2)2+2Fe+3 NH2(NH)CSSC(NH)NH2+2Fe+2+2H+ (11) + + 2Au+2CS(NH2)2+NH2(NH)CSSC(NH)NH2+2H 2Au[CS(NH2)2]2 (12) Тиокарбамидын исэлдэлтийн дараагийн шат 13,14 урвалуудаар явагдана. NH2(NH)CSSC(NH)NH22[CN-NH2]+H2S+S0 (13) 0 NH2(NH)CSSC(NH)NH2CS(NH2)2+CN-NH2+S (14) Ялгарсан хүхэр нь металлын гадаргуу дээр нимгэн бүрхүүл үүсгэн уусалтын хурдыг сааруулдаг Бид судалгаандаа исэлдүүлэгчээр төмрийн сульфат (III), устөрөгчийн хэт ислийг тус тусд нь, мөн хамтад нь хэргэлэж үзэхэд төмрийн сульфат (III)-ыг дангаар нь хэргэлсэн нь хамгийн сайн үр дүнтэй байсан бөгөөд энэ нь сонгомол исэлдүүлэгч болох нь харагдсан. Төмрийн сульфатын агуулга 0,005-0,01М хүртэл уусалтыг хурдасгадаг бөгөөд түүнээс их үед урвалын хурдад нөлөөлөхгүй байсан. 4. Дүгнэлт Au- SC(NH2)2- H2O , Ag- SC(NH2)2- H2O , Fe -SC(NH2)2- H2O системүүдийн E=pH хамаарлын диаграммыг байгуулж үзэхэд төмрийн тиокарбамидтай үүсгэх комплекс 0,6 В -оос эхлэн Fe[SC(NH2)2]+ задран төмөр Fe+3 хэлбэртээ шилжих бөгөөд улмаар форамидиндисульфид үүсгэх ба эдгээр исэлдүүлэгчид нь алтыг исэлдүүлэх боломжтой. Алтны тиокарбамидтай үүсгэх комплекс нь Е =[0.224-0.384B] , pH=[0-4] хооронд тогтвортой байна. Алт мөнгө болон тэдгээрийг дагалдан орших элементүүдээс хамгийн түрүүнд тиокарбамидтай цайрын комплекс үүснэ, дараа нь хар тугалга, төмөр гэх мэтээр үүсэж хамгийн сүүлд алтны комплекс үүсэх бөгөөд зэсийн хувьд нилээд тогтвортой комплекс үүсгэдэг байна. Тиокарбамидаар алт, мөнгийг уусгахад хүдэрт Mn +2, Zn+2, Cd+2, Сu+2 ионуудын байвал тэдгээрийн агуулгаас хамаарч янз бүрээр нөлөөлнө. Хүдэрт [Сu+2], [Zn+2], [Cd+2], [Mn+2] ионуудын агуулга 1-5*10-3М хүртэл агуулгатай үед алт, мөнгөнийг уусгахад уусалтын хурдыг 1,5-4 дахин хурдасгах бөгөөд хүдэрт эдгээр ионуудын байхгүй үед 1-5*10-3М хүртэл нэмж өгвөл урвалыг 1,5-4 дахин хурдасгах боломжтой болохыг тогтоов. Zn+2, Cd+2 ионуудын агуулга нэмэгдэхэд тиокарбамидтай батжил муутай комплекс үүсэгдэг учир уулсатанд муу нөлөө үзүүлэхгүй болно. Тиокарбамидын арга нь марганы исэлдсэн хүдэр, холимог металлын хүдрээс алтыг уусгах боломжтой арга болох нь харагдлаа. Хүдэрт эдгээр ионууд 5*10 -3М -иос их агуулгатай үед хүчилээр урьдчилан боловсруулалт хийх шаардлагатай. Abstract The leaching of gold and major metals in thiourea solutions was studied using a rotating electrochemical disk electrode microbalance (REDM). The REDM allows the measurement of mass changes in situ, and thus, the leaching rate can be readily obtained for a wide range of solution concentrations. In the thiourea leaching of gold the leaching rate is increased 1.5 to 4 times when solution contained 0.08M thiourea, 0.005M oxidant pH=2 and less than 0.048M [Cu+2], [Mn+2] ions. The concentration increase of Zn+2, Cd+2 ions had almost no influence on the leaching of gold. ~ 40 ~

Ашигласан хэвлэл L.M. Аbrates., M.C.Costa: Electro-oxidation as a pretreatment for gold recovery. Hydrometallurgy 40, pp-99-110, 1996. Д.Дэлэг, Л.Норовсүрэн, “ Жижиг ширхэгтэй алт ялгах боловсронгуй технологи” Уул уурхай сэтгүүл№ 3, 1999. Deng,T., Liao, M., Gold recovery enhancement from a recovery flotation concentrate by sequental bioleaching and thiourea leaching. Hydrometalurgy 63, pp 249-255, 2002. Jeffrey ,M., J., Kinetic aspects of gold and silver leaching in ammonia-thiosulfate solutions. Hydrometallurgy 60 pp.7-16, 2001. В.В.Лодейщиков, А.Ф.Панченко, О.Д.Хмельницкая “ Гидрометаллургия золота” Изд-во. “Наука” М. 1980. х.26-35. D.S.R.Murthy, PM.Prasad, Leaching of gold and silver from Miller Process dross through non-cyanide leach ants, Hydrometallurgy 42(1996)27-33. И.Н.Пласкин, М.А.Кожухова, ДАН СССР, т31,№7, с671-674, 1941. Седова,Н.А., Давидович Р..Л., и др. Способ переработки сульфидных полиметаллических продуктов, содержащих благородные и цветние металлы. Описание изобретения. SU 1174488A, 1981. Sung –Gyu Kim, Hwa-Yoing Lee et al. Stoichimetric relation for the extraction of the gold-thiourea complex with D2EHPA. Hydrometalurgy 38 pp7-13, 1995. Скопейнко, В.В., Григорева, В.В.., Координационная химия, практикум, Вища школа, с.138-353, 1984 Ч.Цогбадрах, “Алт хөтөлбөрийн хэрэгжилт, өнөөгийн байдал хэтийн төлөв” Уул уурхай сэтгүүл №1, 2000. Urbanski, T.S , Fornari,P., Gold electrowining from aqueous-alcoholic thiourea solutions. Hydrometalurgy 55, pp.137-152,2000.

АЛТ БОЛОВСРУУЛАХ ҮЙЛДВЭРИЙН ХАЯГДЛААС МИШЬЯКИЙГ ХОРҮЙЖҮҮЛЭХ СУДАЛГАА 1

Д.Дорж , Ц.Даржаа , Д.Эрдэнэчимэг , Б.Баярмаа 1

МУИС-ийн Химийн факультет, орчны хими ба хими технологийн тэнхим

E-mail: chuluun73@yahoo.com

Хураангуй Бороо Гоулд компаний алт боловсруулах үйлдвэрийн технологийн үе шатуудаас дээж авч мишьякийн агууламжийг PC-2 УСТ:8-91, E au-1 УСТ:34-02 , W Mo УСТ: 2699 стандарт дээжүүдтэй харьцуулан тодорхойлов. Мишьякийн агууламж нь 0.005%иас бага дээжийг HG-AAS /Hydride Generation-Atomic Absorption Spectrometry/-аар, 0.005-1%-ийн агууламжтайг фотоколориметрийн аргаар тус тус тодорхойлсон. Шинжилгээний дүнгээс харахад мишьякийн агууламж алтны хүдэрт 0.06-0.28%, хатуу хаягдалд 0.02-0.27%, шингэн хаягдалд 0.1-1.8 мкг/мл байлаа. Мышьякийг хоргүйжүүлэн тунадасжуулах зохистой нөхцлийг As:Fe 1:5, pH=6-8, t=18 цаг гэж тус тус тогтоолоо. Түлхүүр үгс: алтны хүдэр, цианжуулах процесс, мишьяк, мишьякийг хоргүйжүүлэх, зохистой нөхцөл. ~ 41 ~

1. Оршил Сүүлийн 15 орчим жилд манай оронд алт олборлолт эрс нэмэгдэж, үйлдвэрийн болон гар аргаар алт олборлох явдал газар авсаар байгаа нь гол, мөрний голдирол өөрчлөгдөх, үржил шимтэй өнгөн хөрс хуулагдах зэргээр экологийн тэнцвэрт байдлыг алдагдуулж, байгаль орчныг ихээр бохирдуулсаар байна. 2000 онд гаргасан судалгаагаар манай улсын 15 аймгийн нутаг дэвсгэрт том жижиг нийлсэн 218 алтны орд газрыг лицензээр эзэмшиж байна (Ч.Цогтбаатар.2000). Одоо манай улсад шороон ордны нөөц дуусаж, голчлон үндсэн ордоос алт олборлож байна. Үндсэн ордны алт цахиурлаг эрдсийн талстуудын завсраар нарийхан утас маягтай шигдэн орохоос гадна зэс, төмөр, сурьма, мышьякийн сульфидийн эрдсийн оронт торонд сууж байрлан нуугдмал байх нь элбэг байдаг. (Б.Баяр нар.2003) Манай оронд алтны үйлдвэрлэл эрхлэж байгаа ихэнх том үйлдвэрүүд цианидийн аргаар уусгалт явдаг ба гар аргаар алт олборлогчид гол төлөв мөнгөн ус ашигладаг. Алт олборлох үед мөнгөн ус /mercury-Hg/, хүнцэл /arsenic-As/, сурьма /antimony-Sb/, кадми /cadmium-Cd/, хар тугалга /lead-Pb/ зэрэг хүнд, хортой элементүүд сульфидийн эрдсээс үйлдвэрийн хаягдалд шилжиж улмаар байгальд шууд хаягдах аюул тулгараад байна. (Д.Дорж нар. 2006) Дэлхийн эрүүл мэндийн байгууллагын гаргасан судалгаанаас харахад Ази, номхон далайн бүс нутгийн хөгжиж буй орнуудад хүнд металлууд ялангуяа мишьякийн хордлогод орсон хүн ам их байдаг нь олон жилийн турш уул уурхайн болон мишьякийн агуулгатай түүхий эд ашигладаг үйлдвэрүүдийн хаягдлыг ил задгай хаях, хоргүйжүүлэх үйл ажиллагаа дутуу хийгдэж байснаас болсон байдаг. Үйлдвэрийн боловсруулалтын явцад химийн задралд орж тогтвортой төлөв байдлаас тогтворгүй төлөвт шилжсэн хүнд металлууд хөрсөнд хуримтлагдаж, улмаар гүний усыг бохирдуулдаг байна. Энэ нь хүн амын эрүүл мэнд, улс орны эдийн засагт асар их хор хөнөөл учруулдаг. Иймээс сульфидийн ордоос алт олборлох үед түүнийг дагалдан орших дээрхи металлууд болон тэдгээрийн нэгдлүүдийн талаархи судалгааг зайлшгүй явуулах шаардлагатай байгаа юм. (Д.Дорж нар. 2006) Гидрометаллургийн процесс дах мишьякийн талаархи судалгааг 1978, 1980, 1988, 1989, 1991, 1992, 1993 онуудад Нишимура.Т нар, 1982, 1983, 1985, 1988 онуудад Роберт Р.G нарын болон бусад эрдэмтэд хийсэн байдаг. Бид энэхүү судалгааны ажлаараа үндсэн ордноос алт олборлож байгаа Бороо Гоулд компаний технологийн үе шатууд дах дээжинд мишьякийн агууламжийг тодорхойлж, хоргүйжүүлэх процессийн зохистой нөхцлийг тогтоох судалгааг явуулав. Бороо Гоулд компани нь Улаанбаатараас баруун хойш 110 км-т оршдог Канадын хөрөнгө оруулалттай үндсэн ордноос алтыг цианидын аргаар боловсруулдаг үйлдвэр юм. Мишьякийн тухай. Мишьяк нь металл биш, металлиод элемент. Газрын цардаст тархсан байдлаараа химийн элементүүдээс 20-д байдаг ба гол төлөв чулуулаг, хөрс, усанд мөн агаарт тохиолддог. Газрын цардаст агуулагдах дээд хэмжээ нь 6 мг/кг. Мишьяк нь 200 орчим эрдсийн үндсэн бүрэлдэхүүнд ордог ба 245 орчим эрдэст илэрдэг байна. Мишьяк нь эрдэст янз бүрийн хэлбэрээр агуулагдах ба гол төлөв сульфид хэлбэрээр байдаг. Мишьякийн үндсэн эрдэс нь арсенопирит-FeAsS ба мөн мишьяк агуулсан реалгар- As2S2, орпимент- As2S3 , лоелинит- FeAs2 , николит- NiAs, кобальтит- CoAsS зэрэг чухал эрдсүүд байдаг(Soon Kyu Hwang.2002). Мишьяк болон түүний нэгдлүүд бүгд хортой боловч хорын зэргээрээ ялгаатай. Органик биш мишьяк нь органикаас, арсенит нь (As III) арсенатаасаа (As V) илүү ~ 42 ~

хортой байдаг. Хүний эрүүл мэндийг голчлон мишьякаар бохирдсон ундны усаар дамжин хордуулдаг. Иймээс Дэлхийн Эрүүл мэндийн Байгууллагаас мишьякийг албан ёсоор хавдар үүсгэгч канцероген бодис гэж зарлажээ(WHO.2001).Манай улсад ундны усанд агуулагдах мишьякийн хэмжээг 0.01 ppm* гэж заасан байдаг. Гүний усан дах мишьякийн концентраци харьцангүй бага (ppb≤)** байхад хүчтэй хордуулах чанар үзүүлдэггүй боловч энэхүү бага хэмжээний мишьякийн агуулга нь олон жилийн турш хуримтлагдсаар хортой шинж чанартай болдог. Хордуулах шинж чанар нь газар зүйн байрлал, хүн амын бүлгээс хамааран ялгаатай байна. Иймээс дэлхий нийтэд мишьякаас болж үүссэн өвчний талаархи ерөнхий тодорхойлолт гараагүй байна. Ихэнх тохиолдолд, мишьякийн хордлогын анхны шинж тэмдэг арьсны өвчин байдлаар гар хөлийн арьсан дээр илрэх ба арсенишиос*** гэж нэрлэдэг (Soon Kyu Hwang.2002).

Зураг-1. Аrsenicosis өвчтэй хүний гар.

Аrsenicosis өвчний шалтгааны талаар хийгдсэн эрүүл мэндийн судалгаагаар Бангладеш, Тайван, Чили-д ундны усан дах мишьякийн хэмжээ 50 мкг/мл-ээс дээш илэрсэн байна. Энэ судалгааны дүнгээс Тайван болон Чилид ойрын 10 жилд арьсны хавдраар өвчлөгсдийн тоо ихсэх ба 20-30 жилийн дараа давсаг болон уушигны хавдраар өвчлөгсөд илрэх болно гэсэн дүгнэлтийг хийжээ (EPA, 2001). 2. Туршилтын хэсэг. Судалгааны ажлаа Бороо Гоулд компаний алтны үйлдвэрийн хүдэр болон технологийн шат дамжлага тус бүрээс 2006 оны өвөл 1 сарын 17-нд, хавар 5 сарын 25-нд, намар 10 сарын 13-нд авсан дээжинд хийсэн. *ppm-parts of per million **ppb-parts of per billion ***арсенишиос -arsenicosis Үндсэн хүдэр дэх химийн бүрэн шинжилгээ болон эрдсийн шинжилгээг Геологийн Төв Лабораторид XRD ( X-Ray Defractometry) болон 50-1000 дахин өсгөдөг NIKON брэндийн микроскопоор хийлгэж эрдсийн агуулгыг Хүснэгт-1-д үзүүлэв. Хүснэгт-1. Чулуулаг бүрдүүлэгч эрдсийн агуулга. Хүдрийн эрдсүүд Галенит Церуссит Гётит Гидрогётит Пирит Арсенопирит Магнетит Алт Мөнгө

% 5 1 1 1 0.1 Цөөн Цөөн 15 мөхлөг 2 мөхлөг

Хүдрийн бус эрдэс Кварц

% 95

Хүдрийн эрдсүүдийн дараалал Пирит-галенит-церусситгётит-гидрогётит, алт

Алтны кварц дах арсенопиритийн зургийг Зураг-2, хүдэр дэх зонхилох эрдсүүдийн зургийг Зураг-3-т тус тус үзүүлэв. ~ 43 ~

Зураг-2. Кварц дах арсенопирит.

Кварц дах алт

Галенит

Галенитийн захаас түрсэн пирит, марказит Төмрийн оксид пиритийн хамт Зураг-3. Хүдэр дэх зонхилох эрдсүүд.

Алтны хүдрийн химийн бүрэн шинжилгээний дүнг Хүснэгт-2-д үзүүлэв. Хүснэгт-2. Алтны хүдрийн химийн шинжилгээний дүн. Macrocompounds content (%) SiO2 TiO2 AI2O3 89.13 0.133 2.37 P2O5 SO3 CI 0.090 <0.01 0.024 Microcomponents content (ppm) As Ba Bi 187 86 <3 Hf La Mo <5 <20 <2

MnO 0.053 F <0.020

MgO 0.15 LOI 1.78

CaO 1.91 Sum_RF 99.39

Na2O 0.06

K2O 0.54

Ce <20 Nb <2

Co 8 Ni 203

Cr 2228 Pb 19

Cu 101

Ga 3

Технологийн дамжлагаас авсан зутан байдалтай дээжүүдийг шингэн болон хатуу төлөвт хуваан PC-2 УСТ:8-91 (As=0.59%), E au-1 УСТ:34-02 (As=0.12%) , W Mo УСТ: 26-99 (As=0.09%) стандарт дээжүүдтэй харьцуулан мишьякийн агуулгыг МУИСийн хими-технологийн лабораторид фотоколориметрийн аргаар тодорхойлов. Энэ арга нь полиметаллын хүдэр дэх 0.005-1.0% хүртлэх агууламжтай мишьякийг тодорхойлох боломжтой юм. 0.005%-иас бага агууламжтай дээжийг Геологийн Төв Лабораторид HG-AAS-аар хийлгэв. Бороо Гоулд компаний алт боловсруулах технологийн схем болон дээж авсан дамжлагуудыг Зураг-4-д үзүүлэв.

~ 44 ~

Зураг-4. Алт боловсруулах технологийн схем.

Дээж авсан дамжлагууд: I. Өтгөрүүлэгч II.Цианжуулалт /leaching tank-II/ III. Идэвхжүүлсэн нүүрсээр адсорбцлах /adsorption tank-VI/ -Хоргүйжүүлэлт -Хаягдал хадгалах байгууламж, цөөрөм IV. хоргүйжүүлэх -1 / Detox-I/ VII. цөөрөмд үйлдвэрээс хаягдаж байгаа V. хоргүйжүүлэх-2 / Detox-II/ VIII. цөөрөмд удсан VI. хоргүйжүүлэх-3 / Detox-III/ Бороо Гоулд компани нь алт боловсруулалтын хаягдлаа 3 шат дамжлагаар цэвэрлэдэг. Detox-I-д цианы уусмалыг катализатор зэсийн давстай натрийн метабисульфитээр, Detox-II-д мишьякийг төмөр (III)-ийн сульфатаар тус тус хоргүйжүүлж, Detox-III-д уусмалын орчинд саармагжуулалт хийдэг. Detox-III-аас гарсан хаягдал цөөрөмд очих ба цөөрмийн усыг эргүүлэн технологийн процессд ашигладаг. Технологийн үе шатууд дах мишьякийн агууламжийг тодорхойлсоны дараа мишьякийг тунадасжуулан хоргүйжүүлэх зохистой нөхцлийг математик боловсруулалт ашиглан тогтоох туршилт хийлээ. Математик боловсруулалтыг 4 түвшинд 4 хүчин зүйлээс хамааруулан хийсэн ба тунадасжуулах туршилтын нөхцлийг Хүснэгт-3-д үзүүлэв.

~ 45 ~

Хүснэгт-3. Мышьякийг төмрөөр (III) тунадасжуулах туршилтын нөхцөлүүд

Х1 Х2 Х3 Х4

Фактор As:Fe pH t0,0C t, хугацаа

I 1:5 4 -20 6

II 1:7 6 0 12

Түвшин III 1:9 8 20 18

IV 1:11 10 40 24

3. Үр дүн ба хэлэлцүүлэг. Бороо Гоулд компаний алтны хүдэр дэх алтны агуулгыг адсорбцийн процессоос гарч буй дээжин дэх алтны агуулгатай харьцуулан Хүснэгт-4-д үзүүлэв. Хүснэгт-4. Дээж дэх алтны агууламж

Алтны агууламж, г/т Хүдэр Адсорбцийн дараах 3.05 1.06 Технологийн дамжлага тус бүрээс авсан дээж дэх мишьякийн агууламжийг Хүснэгт-5, мишьяк болон CN- агуулга, уусмалын орчинг Хүснэгт-6-д тус тус үзүүлэв. Хүснэгт-5. Технологийн дамжлага тус бүрээс авсан дээж дэх мишьякийн агууламж Дээж дэх мишьякийн агуулга Технологийн шат дамжлагууд 1 сарын 17 4 сарын 5 5 сарын 25 № Хатуу, Шингэн, Хатуу Шингэн, Хатуу Шингэн, % мкг/мл ,% мкг/мл ,% мкг/мл 1 Хүдэр 0.28 0.24 0.06 2 Өтгөрүүлэлт 0.26 1.65 3.6 0.13 3 Цианжуулалт 0.26 4.61 4.4 0.05 0.95 4 Нүүрсээр адсорбцлах 0.23 1 0.04 0.067 5 Хоргүйжүүлэх-I 0.22 0.0 0.05 0.07 6 Хоргүйжүүлэх- II 0.23 0.2 0.05 0.07 7 Хоргүйжүүлэх- III 0.25 1.0 1.9 0.06 0.068 8 Хаягдал-I 1.8 0.02 0.101 9 Хаягдал-II 0.02 0.205 10 W Mo УСТ26.99 (0.09%) 0.092 0.09 11 E Аu УСТ 34.02 (0.12%) 0.12 0.13 12 PC-2 УСТ .91 (0.59%) 0.33 0.38 Хүснэгт-6. Технологийн дамжлага тус бүрээс авсан дээж дэх мишьяк ба CN- агууламж, уусмалын орчин. 10 сарын 15 № Технологийн шат дамжлагууд Мишьякийн агуулга CN- агуулга PH Хатуу, Шингэн, Шингэн, Шингэн ppm ppm мкг/мл 1 Хүдэр 2 Өтгөрүүлэлт 2353 0.160 7.0 3 Цианжуулалт 2557 0.346 41.34 9.79 4 Нүүрсээр адсорбцлах 2734 0.536 17.48 9.36 5 Хоргүйжүүлэх-I 2874 0.020 1.17 7.76 6 Хоргүйжүүлэх- II 2872 0.036 1.30 8.13 7 Хоргүйжүүлэх- III 2731 0.030 0.91 8.07 8 Хаягдал /цөөрмийн шингэн/ 0.039 0.97 7.25 ~ 46 ~

Мишьякийг төмөр (III)-ийн сульфатаар тунадасжуулсан ба математик боловсруулалтыг 4 түвшинд 4 хүчин зүйлээс хамааруулан хийсэн ба тунадасжуулах туршилтын матриц, хувийн функцийн утгыг Хүснэгт-7,8,9-д үзүүлэв. Хүснэгт-7. Мышьякийг төмрөөр (III) тунадасжуулсан туршилтын матриц № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Х1 1 1 1 1 3 3 3 3 2 2 2 2 4 4 4 4

Х2 1 3 2 4 2 3 2 4 1 3 2 4 1 3 2 4

X3 1 3 2 4 3 2 4 1 2 4 1 3 4 1 3 2

Yт, мкг/мл 48.0 <1 4.0 13.0 86.0 2.0 8.0 8.0 57.0 31.0 5.0 77.0 48.0 13.0 14.0 62.0

X4 1 3 2 4 2 4 1 3 4 1 3 2 1 3 2 4

Хүснэгт-8. № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Мышьякийг төмрөөр (III) тунадасжуулсан туршилтын матриц Харьцаа As:Fe (Х1) pH (Х2) t0,0C (X3) t,хугацаа (X4) Yт 1.:5 4 -20 6 79.0 1.:5 8 20 18 100.0 1.:5 6 0 12 99.0 1.:5 10 40 24 94.3 1.:9 4 20 12 19.1 1.:9 8 0 24 98.6 1.:9 6 40 6 97.2 1.:9 10 -20 18 93.3 1.:7 4 0 24 57.3 1.:7 8 40 6 88.4 1.:7 6 -20 18 96.6 1.:7 10 20 12 59.6 1.:11 4 40 6 41.2 1.:11 8 -20 18 81.8 1.:11 6 20 12 86.0 1.:11 10 0 24 41.1

Хүснэгт-9. Хувийн функцийн туршилтын утга Функц Ү1 Ү2 Ү3 Ү4

Түвшин I 93.08 49.15 87.68 76.45

Дундаж утга II 75.48 94.70 74.00 65.93

III 77.05 92.20 66.18 92.93 ~ 47 ~

IV 62.53 72.08 80.28 72.83

77.03 77.03 77.03 77.03

Мишьякийг төмөр (III)-аар тунадасжуулах туршилтын хувийн функцийн утгыг графикаар дүрслэн График-1-д үзүүлэв. Y=f(t0) 100.00

As%

80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 -20

t0, C

Y=F(T)

100.00

80.00

60.00

As%

Y=f(pH)

40.00

40.00 20.00

20.00

0.00

0.00 4

T, öàã

График-1. Тунадасжуулах туршилтын хувийн функцийн утга

Дээрхи графикаас харахад тунадасжуулах үед температур бараг нөлөөлөхгүй байна гэж үзсэн учраас тунадасжуулах зохистой нөхцлийг As:Fe-ийн харьцаа, орчин, хугацаанаас хамрааруулан тогтоолоо. 4. Дүгнэлт. Бороогийн алтны хүдэрт мышьяк арсенопирит хэлбэрээр орших бөгөөд цианжуулах процессийн үед исэлдүүлэгчийн оролцоотой арсенитаас (III) арсенат (V) хэлбэрт шилждэг байна. Технологийн шат дамжлагуудад хийсэн цианидийн шинжилгээний дүнгээс харахад цианы агууламж 0.9 мкг/мл ба түүнээс бага болтол саармагжиж хоргүйждэг. Цианжилтийн процессийн үед мишьяк шингэн уусмалд бараг шилждэггүй хатуу үлдэгдэлдээ байдаг байна. Мышьякийг тунадасжуулах зохистой нөхцлийг As:Fe 1:5, PH=6-8, t=18 цаг гэж тус тус тогтоолоо. 5. Ашигласан ном, нэвлэл. 1. Soon Kyu Hwang (2002) Point-of-Use arsenic removal from drinking water in Nepal using coagulation and filtration. Master of engineering in civil and environmentalengineering Thesis. Massachusetts Institute of Technology. II, pp 12-13 2. World Health Organization 2001, ‘Arsenic in Drinking Water’, Available: http://www.who.int/inffs/en/fact210.htm 3. Ч.Цогбадрах, “Алт хөтөлбөрийн хэрэгжилт, өнөөгийн байдал хэтийн төлөв” Уул уурхай сэтгүүл №1. 2000. 4.Б.Баяр, Д.Эрдэнэчимэг, “Алтны хими технологи” 2003. 5. D.Dorj, Ts.Darjaa, D.Erdenechimeg, B.Bayarmaa “The some controlling results for Arsenic detoxication process during cyanidation leachind of Boroo Gold Ore, Mongolia” , Key Issues in Chemistry and Environmental Problems-2006. pp 45-48 6. Environmental Protection Agency 2001, ‘Arsenic in Drinking Water: Health Effects Research’, Available: http:// www.epa.gov/safewater/ars/ars10.html 7. Nishimuira.T and Robins R.G “Removal of Arsenic in the Gold-Cyanide process ” In:Minor Metals 20006 Ed.C.A.Young. SME, Littleton CO, pp 135-140, 2000. 8. Robins R.G “Solubility and stability of scorodite” In: American mireralogist, volume 728, pp 842-844, 1987. 9. Robins R.G and L.D. Jayaweera “Arsenic in Gold Processing”, In: Randol, volume 14, pp 8670-8677 ~ 48 ~

ЗЭСИЙН ЭРДСИЙН НАЙРЛАГА ТОДОРХОЙЛОХ БОЛОН БҮТЭЭГДЭХҮҮНИЙ ЧАНАРЫГ ХЯНАХ ЦӨМИЙН ФИЗИКИЙН АРГА Д.Болортуяа, П.Зузаан МУИС, Цөмийн судалгааны төв, e-mail:

zuzaan@num.edu.mn, bolortuya_d9@num.edu.mn

Удиртгал Монгол улс нь байгалийн баялагаараа дэлхийд эхний 10-р байранд ордгоос гадна өнгөт металлын нөөцөөр тэргүүлэх баян орнуудын нэг юм.1 Дэлхийн зах зээл дээрх зэсийн үнэ хэлбэлзэлтэй байдаг боловч сүүлийн жилүүдэд түүхий эдийн үнийн огцом өсөлттэй холбоотойгоор өнгөт металлын хайгуул, боловсруулалт, ашиглалтын асуудал илүү өргөн хүрээтэй тавигдаж, түүнийг олборлох, баяжуулах, эцсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх технологиуд улам бүр боловсронгуй болон хөгжсөөр байна. Сүүлийн жилүүдэд зэс үйлдвэрлэгч орнууд хөрөнгө оруулалт, ашиглалтын зардлын хувьд хямд, байгаль орчинд сөрөг нөлөө багатай гидрометаллургийн аргыг өргөнөөр хэрэглэх болжээ.2 Зэс, зэсийн баяжмал үйлдвэрлэдэг манай орны үйлдвэр, компаниудын өмнө дэлхийн зах зээлд өрсөлдөх чадвараа нэмэгдүүлэхийн тулд өөрсдийн технологийг боловсронгуй болгох, гарч буй бүтээгдэхүүний чанарыг дээшлүүлэх, технологийн процессын хяналтыг сайжруулах шаардлага аяндаа тавигдаж байна. Олборлох ашигт малтмалын хэмжээгээ нэмэгдүүлэхээс илүүтэйгээр нэгэнт олборлож гаргасан хүдрээс ашигт бүтээгдэхүүнийг сайтар ялган авах, хаягдалгүй технологи нэвтрүүлэх асуудал чухал. Тэгэхдээ аливаа технологийг нэвтрүүлэхийн өмнө чухам аль технологи нь тухайн үйлдвэрт нийлүүлэх түүхий эдийн чанар, эрдэс, химийн элементийн найрлага болон бусад үзүүлэлтэд илүү сайн тохирч байгааг урьдчилан сайтар судалж тодорхойлох шаардлагатай. Жишээлбэл “Эрдэнэт” үйлдвэрийн зэсийн хүдрийн баяжмалд зэс, төмөр, хүхэр зэрэг хольцоос гадна мышьяк, хар тугалга, сурьма, висмут зэрэг хортой элементүүд агуулагддаг. Мышьяк агуулсан баяжмал нь металлургийн боловсруулалтанд маш хортой нөлөө үзүүлэхээс гадна түүний агуулга тодорхой хэмжээнээс их үед гадаад худалдааны үнийг бууруулах талтай.3 Иймд зэсийн баяжмалд мышякыг аль болох бага байхаар баяжуулах технологийг сонгох шаардлагатайгаас гадна түүнийг хэмжээг технологийн процессын явцад байнга хянах шаардлагатай. Үүнтэй нэгэн адил гидрометаллургийн процессоор катодын цэвэр зэс үйлдвэрлэхэд аль арга нь илүү дэвшилттэйг сонгох болон хортой хүнд элементийн агуулгыг ихэсгэх технологиос зайлсхийж, байнга хяналт тавих нь чухал. Боловсруулалтын явцад хүдэр болон баяжмалд агуулагдаж байгаа зэс болон бусад дагалдах ашигтай болон хортой эрдэс, элементүүдийн хэмжээг хянаж, зэсийн хэдэн хувийг ялган аваад хичнээнийг нь хаяж байгааг тухай бүр шуурхай тодорхойлох нь эцсийн бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэх өртгийг бууруулах эдийн засгийн чухал ач холбогдолтой. Иймд үйлдвэрлэлийн технологийн явцад зэсийн эрдсийн найрлага тодорхойлох болон бүтээгдэхүүний чанарт хяналт тавихын тулд тухайн бүтээгдэхүүний металлын агуулгыг богино хугацаанд түргэн шуурхай зохих 1

http://korea.net/korea/attach/D/03/121_mn.pdf “Металлургийн їйлдвэрлэлийг хєгжїїлэх мастер тєлєвлєгєє”, 2003 3 Ж.Баатархїї, С.Гэрэлтуяа, Ц.Цэнд-Аюуш. “Цуглуулагч урвалжийн тусламжтайгаар зэсийн баяжмал дахь мышьякийн агуулгыг оновчтой хязгаарт барих”, 2006 2

~ 49 ~

нарийвчлалтай тодорхойлох арга зүйг сонгох явдал гол асуудлын нэг юм. Сүүлийн жилүүдэд уулын чулуулаг, хүдрийн найрлагыг тогтоох, үйлдвэрлэлийн технологийн процессыг удирдахад атом цөмийн физикийн аналитик аргыг өргөн хэрэглэж байна. Физикийн аналитик аргууд нь химийн аргын мэдрэх чадвар, нарийвчлалд хүрэхгүй ч бүтээмж, үр ашигаараа түүнээс олон дахин давуутай. Дэлхийн улс орнууд гидрометаллургийн үйлдвэрлэлийн процессыг хянахын тулд атом, цөмийн физикийн аргыг ашиглаж эхэлсэн цагаас хойш багагүй хугацаа өнгөрчээ. Алт болон төмрийг гидрометаллургийн аргаар гарган авдаг үйлдвэрүүдэд технологийн процессыг хянахын тулд тэмдэгт атомын арга, гамма сканер болон цөмийн багаж (nucleonic gauges)-ийг хэрэглэж байна. Хэдийгээр эдгээр аргууд нь аналитик боломж өндөр боловч үнэтэй, манай улсад одоогоор хараахан нэвтэрч чадаагүй тул өөрсдийн боломжиндоо тулгуурлан зэсийн хүдэр, баяжмал, хаягдалд овоолгын уусгалт хийхээс нь өмнө изотопон үүсгүүртэй рентгенфлуоресценцийн спектрометрээр тэдгээрт агуулагдах үндсэн болон дагалдах элементийн хэмжээг богино хугацаанд нарийвчлал сайтайгаар тодорхойлох арга зүй боловсруулах судалгааны ажил хийж байна. Мөн орчин үед хэрэглэгдэж байгаа аналитик боломж ихтэй, атом, цөмийн шинэ багаж (S2 RANGER)-ыг гидрометаллургийн процесст ашиглах боломжийн талаар энэ ажилд өгүүлнэ. Судлагдсан байдал МУИС-ийн Цөмийн судалгааны төв атом, цөмийн физикийн аргыг Монгол оронд хөгжүүлэх зорилгоор 1975 онд Олон улсын атомын энергийн агентлаг (ОУАЭА)-ийн техникийн тусламжаар цацраг идэвхт изотопон үүсгүүртэй, хагас дамжуулагч литийт цахиур ба литийт герман детектортой АНУ-ын ОRTEC фирмийн энергиэр ялгах рентгенфлуоресценцийн спектрометрийг анх авч, 1976 онд ашиглалтанд оруулсан цагаас хойшоос эдүгээг хүртэл эх орныхоо геологи, уул уурхай, биологи, хөдөө аж ахуй, хүрээлэн буй орчны судалгаанд оролцож атом, цөмийн шинжилгээний өвөрмөц олон аргыг боловсруулан амжилттай хэрэглэж иржээ.4 1978 онд Н.Содном, Ш.Гэрбиш нарын зэс молибдений хүдрийг РФА-ын аргаар тодорхойлох арга зүйн судалгаа хийж, хүдрийн үндсэн элемент болох Cu, Mo –ийг гадаад стандартын шууд аргаар, дагалдах элементүүдийг тус лабораторид боловсруулсан дотоод стандартын аргаар тодорхойлжээ. 1982 онд Монгол-Оросын хамтарсан уулын баяжуулах “Эрдэнэт” үйлдвэрийн зэсийн баяжмалд мөнгө, зэс, сурьма, төмөр, молибдень, мышьяк зэрэг элемент тодорхойлох арга боловсруулсан байна. Энэ судалгаанд 30 мКюри идэвхжилтэй Am241 үүсгүүр ашиглаж зэсийн баяжмалд мөнгийг тодорхойлсон бөгөөд энэ нь уг баяжмалын гадаад худалдааны үнийг нэмэгдүүлсэн байна.5 Улмаар 1985 онд энергиэр ялгах рентгенфлуоресценцийн шинжилгээнд рентген хоолойг өдөөгч болгон ашигласнаар аргын мэдрэх чадвар сайжирч, тодорхойлох элементийн тоо нэмэгдэн, судалгааны аргыг өргөн хүрээтэй хэрэглэх боломжтой болсон. 1999 онд уулын баяжуулах “Эрдэнэт” үйлдвэрийн хүдэр, овоолгын хаягдал, зэсийн баяжмал зэрэг бүтээгдэхүүний дээжинд долгионы уртаар ялгах рентгенфлуоресценцийн анализын аргыг ашиглан шинжилгээний нарийвчлалыг сайжруулах зорилгоор зэс, молибден, төмрийн К шугамын эрчимд дээжийн химийн найрлагын үзүүлэх нөлөөг судалжээ. Боловсруулсан аргаар хийсэн шинжилгээний дүн бусад шинжилгээний дүнтэй дүйж байсан бөгөөд бүтээгдэхүүн бүрт тохирсон 4 5

Рентген спектрийн шинжилгээ, 2006 Ш.Гэрбиш, С.Энхбат, М.Энхтуяа. “Экспрессная методика определения содержания серебра в концентратах меди”, МУИС, ЭШБ, №4/57/, 1982

~ 50 ~

регрессийн тэгшитгэлийг сонгох замаар шинжилгээний аргын нарийвчлалыг сайжруулж болохыг үзүүлсэн. Мөн РФА-ыг уул уурхайн үйлдвэрлэлийн технологийн процессыг хянахад амжилттай хэрэглэж байна. Харин өмнө нь гидрометаллургийн процесст цацраг идэвхт изотопон үүсгүүр бүхий энергиэр ялгах рентгенфлуоресценцийн шинжилгээний аргаар бүтээгдэхүүний чанарт хяналт тавих боломжийг судлаж байгаагүй бөгөөд мөн гидрометаллургийн процессыг хянахад тохиромжтой сүүлийн үеийн технологийг илтгэсэн аналитик боломж өндөртэй багажийг нутагшуулах боломжийг судлав. Боловсруулж буй арга Орчин үед флуоресценцийн цацрагийг өдөөх онол нь олон янзын бүх матриц эффектүүдийг тооцох боломжийг олгодог бөгөөд элемент хоорондын харилцан нөлөөллийн онолын үнэлгээ нь орчин үед РФА-ын арга боловсруулах шатанд өргөн ашиглагдаж байдаг. Бидний энэ ажил элемент хоорондын харилцан нөлөөллийг үнэлж, агуулгыг тооцоолох аргыг боловсруулахад чиглэсэн. Хүдрийн найрлаганд агуулагдах элементийн тоо хэмжээг тодорхойлохдоо элемент хоорондын харилцан нөлөөллийг тооцсон гадаад стандартын аргын нэгэн хувилбар болох дараах регрессийн тэгшитгэлээр элементийн агуулгыг тодорхойлж гаргах аргачлалыг боловсруулав: (1) C i  a   ai I i  I i  b j I j  I p  d j I j Ci- дээжийн i-элементийн концентраци; Ii, Ij – тодорхойлох ба нөлөөлөх элементийн эрчим; Ip - сарнисан цацрагийн эрчим; Ink- дээжээс харимхай биш сарнисан цацрагийн эрчим; ai, bj, dj - агуулга нь сайн мэдэгдэж байгаа стандарт дээжийн тусламжтайгаар олох тогтмолууд. Хэмжилтийн нарийвчлал Рентген туяаны цацаргалт нь Пуассоны түгэлтэд захирагдах санамсаргүй процессын жишээ юм. Пуассоны статистик нь хугацааны тодорхой мужид болдог үзэгдлийг илэрхийлэхэд хэрэглэгдэнэ. Энэ нь бүртгэлтийн нарийвчлалыг хялбархан урьдчилан хэлэх боломж олгоно. Дундаж, стандарт хазайлт зэргийг хэмжигдсэн импульсийн тоо N-ээр тодорхойлно. Харьцангуй стандарт хазайлт (%RSD) –ыг дараах маягаар тодорхойлно. σ N 1 %RSD  N *100%  *100%  *100% (2) N N N N – дундаж  2  N ,

N - стандарт хазайлт ( ) Фон өндөр тохиолдолд фоны нөлөөг тооцох ёстой. Тэгвэл харьцангуй стандарт хазайлт (%RSD) нь дараах байдалтай болно.

%RSD 

Ng  Nb Ng  Nb

*100%

(3)

Үүнд: Ng

- нийт хэмжигдсэн импулсьийн тоо,

N b - фоны импульсийн тоо,

Бүртгэлтийн алдаа нь нийт хэмжилтийн алдааны зөвхөн нэг үүсгүүр бөгөөд нийт алдаа нь: ~ 51 ~

2 2 2  2   cts2   inst   prep   samp  ...   ?2 2 - бүртгэлтийн статистик,  cts 2  inst

(4)

2  prep - дээж бэлтгэлтийн алдаа,

- багажний алдаа,

2  samp - тухайн дээжний алдаа,

Багаж төхөөрөмж, дээж бэлтгэл Зэсийн хүдэр, баяжмал, хаягдалд агуулагдаж байгаа элементийн найрлагыг тодорхойлохдоо МУИС-ийн ЦСТ-ийн энергиэр ялгах рентгенфлуоресценцийн спектрометрийг ашигласан. Зохих шаардлагыг хангахуйцаар (0.07 мкм) нунтагласан дээжүүдийг 5 мкм зузаан майлер ёроолтой 5 мм өндөр, 30 мм диаметр бүхий тусгай саванд хийж жигд дарж нягтруулан хэмжилтэнд бэлтгэсэн. Дээжийг 20 мКu идэвхжилтэй 109Cd изотопон үүсгүүрээс гарах 22.19 кэВ, 241Am үүсгүүрээс гарах 59.6 кэВ энергитэй фотоноор өдөөж, дээжийн элементүүдээс гарах тодорхойлогч рентген цацрагийн эрчмийг 254 мкм зузаан Be цонхтой, 5.9 кэВ энергитэй Mn K шугамын хувьд 185 эВ энергийн ялгах чадвартай хагас дамжуулагч (Si(Li)) Pop Top детектор, 1024 сувагт анализатор бүхий АНУ-ын ORTEC фермийн рентгенфлуоресценцийн спектрометрээр 1000 секунд хэмжив. Энергиэр ялгах рентгенфлуоресценцийн спектрометрийн (РФС) бүдүүвчийг 1-р зурагт харуулав. 1

ЄХТ

2 3

7 компьютер 8 77 ккзкомпьютер 77 77 Азот 77 77 спектрометрийн бүдүүвч схем Зураг 1. Рентгенфлуоресценцийн 77 1-Анхдагч цацраг, 2-Дээж, 3-Флуоресценцийн цацаргаа, 4-Детектор, 5-Урьдчилан 77 4

өсгөгч,

6-Өсгөгч, 7-Анологи тоон хувиргагч, 8-Олон сувгийн анализатор

Энэхүү рентгенфлуоресценцийн спектрометрээр хэмжсэн хүдэр, хаягдал, баяжмалын рентген спектрийг диаграмм 1-3-т үзүүлэв. Диаграмм 1. Зэс, молибдений хүдрийн рентген спектр 100 CuK

FeK

Ýð÷èì

SrK a

As K Ti

FeK

CuK

Rb K Pb L

Pb L Rb K

Pb L

Sr K ZrK

0 100

200

300

400 500 Ñóâãèéí äóãààð

600

700

Диаграмм 2. Хаягдал хүдрийн рентген спектр

~ 52 ~

800

100 FeK 80

Ýð÷èì

SrKa K Ca

SrK

Cu K Ti FeK

Cu K

ZrK

Pb L

Pb L

20 0 100

200

300

400

500

600

700

800

Ñóâãèéí äóãààð

Диаграмм 3. а.) Зэсийн баяжмалын рентген спектр, б.) Баяжмалын спектрийг томруулсан байдал 1200

FeK CuK

100 Cu K

FeK

Fe K

1000

а)

CuK

80 Mo ZnK

600

Ýð÷è ì

800

400

200

Fe K

60 Ti

As K

Mn 40

K Zn K

As K

Cu K

0 100

200

300

400

500

600

700

100

800

200

300

400

500

600

700

800

Ñóâãè é í äóãààð

Дээрх спектрүүдээс харахад зэс, молибдений хүдэр, хаягдал хүдэр, зэсийн баяжмалын дээжүүдэд K, Ca, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Zr, Mo зэрэг элементүүд агуулагдаж байна. Металлургийн боловсруулалтанд хортой нөлөө үзүүлдэг мышьякын хэмжээ хүдэр болон хаягдлыг бодвол зэсийн баяжмалд их агуулагдаж байгаа нь спектрээс харагдаж байна. Эдгээр элементүүдийн концентрацыг элемент хоорондын нөлөөг нь тооцсон (1) тэгшитгэлээр тодорхойлж, (3), (4), (5) –р тэгшитгэлүүдээр хэмжилтийн нарийвчлалыг тооцно. Гидрометаллургийн процессыг хянах атом, цөмийн физикийн орчин үеийн багаж, төхөөрөмж б) Гидрометаллургийн технологи нь уусгалтын, хандлан тунгаалтын, цахилгаан химийн гэсэн 3 үндсэн хэсгээс тогтдог. Уусгалтын хэсэг

Баяжуулах, тунгаах хэсэг

Цахилгаан химийн хэсэг

Цэвэр зэс

ураг 1. Гидр омет

аллургийн процессын бүдүүвч

Тухайн процессын оролт болон гаралтанд атом цөмийн физикийн аргаар элементийн найрлагыг маш богино хугацаанд тодорхойлж үйлдвэрлэлийн явцад хяналт тавьдаг. Үүний тулд хэдийгээр манай улсад нэвтрээгүй байгаа боловч баяжуулалтын болон гидрометаллургийн процесс аль алиныг нь хянах боломжтой орчин үеийн, нарийвчлал өндөртэй, шинэ багаж төхөөрөмжийг танилцуулъя. Энэ нь хатуу, нунтаг, шингэн, зуурмаг, хальсан зэрэг олон төрлийн дээжинд нэгэн зэрэг, богино хугацаанд, өндөр нарийвчлалтайгаар үр дүнг гаргадаг, нэмэлт материал шаардлагагүй (компьютер, принтер, шингэн азот гэх мэт) олон улсын чанарын сертификаттай рентгенфлуоресценцийн спектрометр юм. Хэмжилт, боловсруулалтын өгөгдлийг спектрометрийн урд байрлах дэлгэцийн товчлуураар оруулах бөгөөд хэмжилтийн спектр, үр дүнг харж болохоос гадна ~ 53 ~

тодорхойлсон элементийн агуулгыг спектрометрийн доод хэсэгт байрлах принтерээр шууд хэвлэж гаргах боломжтой. Спектрометрийн гадаад байдлыг 2-р зурагт, техникийн үзүүлэлтийг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Зураг 2. S2 RANGER спектрометрийн гадаад байдал

S2 RANGER спектрометрийн техникийн үзүүлэлт Хүснэгт 1. Элементийн муж Тодорхойлох агуулгын муж Дээжийн хэлбэр Дээжийн хэмжээ Рентген хоолой Фильтерийг өөрчлөх Детектор Дэлгэц болон хэвлэгч Тэжээл Хэлбэр Чанар & Аюулгүй байдал

Натригаас Уран хүртэл ppm-ээс 100% Нунтаг, хатуу, шингэн, зуурмаг, будагтай үе, нялзгай нимгэн цемент, зургийн хальс, фильтер, цаас гэх мэт Нунтаг болон шингэний хувьд: 50мл хүртэл; Хатуу биеийн хувьд: 40 мм диаметр, дээд тал нь 200 грамм жинтэй байх; Pd анод, max. 50 Вт, 2 мА буюу 50 кВ Анхдагч цацрагийн филтерүүдийг 9 янз байрлуулдаг Peltier хөргөлттэй детектор (шингэн азот хэрэглэдэггүй) Mn K -ийн хувьд 155 эВ-ээс бага ялгах чадвартай спектрометр нь 12” TFT дэлгэц, принтертэй 110 эсвэл 240 В, 50/60 Гц 65 см х 80 см х 60 см, 80 кг (өргөн х урт х өндөр, жин) DIN ISO 9001 / EN 29001, CE сертификаттай, цацрагаас бүрэн хамгаалагдсан системтэй (DIN 54113 гэх мэт)

Дүгнэлт Орчин үед атом, цөмийн физикийн ололтонд тулгуурласан аналитик аргууд нь баяжуулах болон гидрометаллургийн технологийн процессыг хянахад өдрөөс өдөрт эрчимтэй хэрэглэгдэж байна. Үүнийг манай улсын судалгаа, шинжилгээний байгууллагууд, уулын баяжуулах болон гидрометаллургийн үйлдвэрүүд технологийн процессыг шуурхай хянахад нэвтрүүлэн хэрэглэх боломжтой юм. ~ 54 ~

МОЛИБДЕНИЙ ШАТААСАН БАЯЖМАЛ ДАХЬ ЗЭСИЙГ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЙН АРГААР АНГИЖРУУЛАХ Н.Бэх-Очир Монгол–Израйлын хамтарсан молибдены баяжмал боловсруулах үйлдвэр, Магисрт Email:

Зорилго: Молибдены гуравч исэл (MoO3) дэх хамгийн өндөр агуулгатай элемент болох зэсийг хүхрийн хүчилд гидрометаллургийн аргаар CuSO4·5H2O хэлбэрт уусмалд шилжүүлэн, тухайн ислийг цэвэршүүлэхэд уг ажлын гол зорилго оршино. Шатаасан баяжмал

Шїлтгїйжїїлэлт

MoO3

CuSO4 5H 2O (Mo)

Зах зээл

Кальцийжуулалт

CaMoO4

CuSO4 5H 2O

Гидрометаллургийн боловсруулалт

Цементаци

Цементийн зэс

Уусмал

1-р зураг. Молибдены ислээс зэсийг ангижруулах технологийн схем

Үндэслэл Эрдэнэт үйлдвэрт боловсруулагдаж, Шимтех компанийн молибдены баяжмал боловсруулах үйлдвэрт боловсруулагдаж байгаа молибдены сульфидын баяжмал нь 2-3%-ийн зэс агуулдаг ба уг баяжмалыг исэлдүүлэх процесст оруулж шатаан, техникийн гуравч исэл гарган авдаг. Молибдены гуравч ислийг металл молибден, ферромолибдены хайлшууд гарган авахад ашиглах бөгөөд түүнд агуулагдах хольцуудын тоо хэмжээ стандартын зохих түвшинд байх ёстой. Зэсээс бусад хольцуудын агуулагдах хэмжээ (Te, Se, Sb, Bi, Ag) хэвийн байдаг. Исэлд зэс агуулагдах нь цаашдын хэрэглээнд муугаар нөлөөлдөг учир чанарын шаардлага хангадаггүй. Иймд зэсийг зайлуулах шаардлагатай.

~ 55 ~

1. ШҮЛТГҮЙЖҮҮЛЭЛТ 1.1. Кинетик ба механизм Дээр дурьдсан пирометаллургийн шатаах процесст зэсийн сульфидууд нь молибдат (CuMoO4) тенорит (CuO) ба куприт (Cu2O) болон исэлддэг. Исэлдсэн нэгдлүүдээс зэсийг уусмалд шилжүүлэхдээ хүхрийн хүчлийн уусгалт явуулдаг. Хүхрийн хүчилд хоёр валентын нэгдлүүд амархан уусдаг. Харин куприт удаан уусна. Иймээс купритын уусалт дээр голлон анхаардаг. Хүчилтөрөгч эсвэл бусад исэлдүүлэгчийг процесст өгөөгүй нөхцөлд купритын уусалт дараах Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O гэсэн урвалаар явагддагийг туршилт болон үйлдвэрлэлийн практик харуулсан. Зэсийн тал хувь нь уусмалд шилжиж байгаа нь уусмалд (хэрэв зэс бат бөх комплекс үүсгээгүй бол) Cu+-ион тогтворгүй ба түүний 2Cu+=Cu++Cu0 гэсэн урвал явагддагаар тайлбарлагдана. Хүхрийн хүчлийн сулруулсан уусмалд купритын уусалтын кинетик ба механизмыг туршилтаар хэрхэн хийж гүйцэтгэснийг тайлбарлая. Эргэлдэгч зууханд шатааж гарган авсан молибдены гуравч ислийн найрлага: %, 93 MoO3, 3 Cu, 3Fe, 0.4 S, 0.6-(Re, Te, Se, Sb, Bi, Ag) байна. Кинетикийг судлах материалаар 3мм-ээс доош гранулын хэмжээтэй 1кг шатаасан молибдены гуравч исэл, 2л хүхрийн хүчлийн уусмал авч холиод, 800эрг/мин хурдтайгаар хутгана. Үйлдвэрлэлийн нөхцөлд шүлтгүйжүүлэлтийн үргэлжлэх хугацаа 60-120 минут байна. Материалыг ачааллахдаа хурдан гүйцэтгэнэ. Туршилтыг хүчилтөрөгчгүйгээр явуулна. Кинетикийг 45-550С температурын интервалд 0.9-1.30 моль/л хүхрийн хүчлийн концентрацын өөрчлөлттэйгээр явуулна. Хүхрийн хүчлийн дээрхи бүхий л концентрацын хувьд диссоциацийн нэг, хоёрдугаар тогтмолуудын (констант) утгуудыг ашиглан, урвалын хурдыг тооцож гаргасан. Хэрэв туршилтын механизм нь дараах гурван шатлалттай явагдана гэж тооцвол Н+ концентрацаас хамаарсан купритын уусалтын хурдны хамаарлыг тайлбарлаж болно. 1. Молибдены гуравч исэлд агуулагдах купритын гадаргуу дээр хүхрийн хүчлийн молекулуудын шингэлт явагдана. 

Cu 2 O  H 2 SO4  Cu 2 O  H 2 SO4àäñ  

(1.1)

2. Н+ ионуудын оролцоотойгоор

Cu2O  H 2 SO4àäñ 

комплексын задрал явагдана.

Cu 2 O  H 2 SO4àäñ   H   Cu 2  Cu  HSO4  H 2 O (1.2) 3. Исэлд агуулагдах гурван валентын төмрийн ионууд зэсийг хурдан исэлдүүлдэг. K3

Cu  2 Fe 3  Cu 2  2 Fe 2

(1.3) (2), (3) урвалууд зэрэг явагдана, уусалтын ерөнхий хурд нь урвал тус бүрийн хурдны нийлбэрээс тогтоно.  - хүхрийн хүчлээр норсон гадаргуун идэвхитэй хэсэг, (1-  ) – хүчлээр нороогүй хэсэг гэж үзвэл адсорбцын тэнцвэрийг (тэнцвэрийн агшинд адсорбц болон десорбцын хурдууд хоорондоо тэнцүү) дараах хэлбэрээр бичиж болно. 



K 1 1   H 2 SO4   K1

(1.4)

Эндээс шингээлтийн (адсорбцын) тэнцвэрийн тогтмолыг 



K T  K 1 / K1   /1   H 2 SO4 

(1.5) ~ 56 ~

хүчлээр норсон хэсгийн хувийг

  KT H 2 SO4 /1  KT H 2 SO4 

(1.6) гэж

олно. (2) урвалын задрах хурд

j2  K 2

(1.7)

(3) урвалын хурд дараах хэлбэрт байна.



j3  K 3 Fe 



(1.8)

Харин нийт хурд нь



j  j 2  j3  K 2  K 3 Fe 3

 эсвэл





j   K 2  K 3 Fe 3



(1.9) байна.

(1.6), (1.9) тэгшитгэлүүдээс дараах тэгшитгэлийг гарган авна. K T H 2 SO4  j K 2  K 3 Fe 3 (1.10) 1  K T H 2 SO4  Температур тус бүрийн хувьд туршилтын өгөгдлүүдээр шингээлтийн тэнцвэрийн







тогтмол - КТ, (2), (3) урвалуудын хурдны тогтмолуудыг

K 2 , K 3 олж болно. Т=500С үед

1.59  10 6 H 2 SO4  (1.11) 0.29  0.523 Fe 3 байна. 6 1  1.59  10 H 2 SO4  Куприт дээрхи хүхрийн хүчлийн шингээлтийн тэнцвэрийн тогтмолоор Гиббсын 0 энергийг олж болно. Gads   RT ln K T  8.31  323  ln 0.89  312 кДж/моль Температураас хамаарсан урвалуудын хурднуудын тогтмолуудын хамаарлаар



j





идэвхижилтийн энергийг тодорхойлно. Хоёрдугаар шатлалын хувьд кДж/моль, гуравдугаар урвалын хувьд

E2  43.1

E3  41.5 кДж/моль тус тус байна.

1.2. Уусгалтын термодинамик 1.2.1. Тэнцвэрийн тогтмол болон урвалжуудын зарцуулалтын хоорондын холбоо Уусгалтын үед явагдах химийн урвалуудын үр дүнд уусмалд шилжсэн металлуудын нэгдэл үүсч байвал, уусмалд металлыг бүрэн шилжүүлэхийн тулд шаардлагатай урвалжуудын бага зарцуулалт болон процессыг явуулах боломж нь урвалын тэнцвэрийн концентрацын тогтмол Кк хэмжигдхүүнээр тодорхойлогддог. 

Cu 2 O  H 2 SO4  Cu 2 O  H 2 SO4àäñ  

(1.2.1)

K1 K3

Cu  2 Fe 3  Cu 2  2 Fe 2

(1.2.2)

Энэ урвалын тэнцвэрийн концентрацын тогтмол K k 4.1.1 

Cu 2 O  H 2 SO4 òýíöâ. H 2 SO4 òýíöâ.

Cu Fe  Fe  2

K k 4.1.2  

2

òýíöâ.

3 2

(1.2.3)

Уусмалд тэнцвэр тогтсоны дараа зарцуулагдаагүй урвалжууд үлдэх ёстой. (1.2.4) H 2 SO4 òýíöâ.  Cu 2 O  H 2 SO4 òýíöâ. / K k Эндээс (1.2.1) хувьд 1 моль купритыг уусгахад илүүдэл хүхрийн хүчил H 2 SO4 òýíöâ.  1 / K k , харин хүхрийн хүчлийн нийт зарцуулалт H 2 SO4 òýíöâ.  1  1 / K k тус тус байна. Иймээс урвалжийн хамгийн бага нийт зарцуулалтыг тооцохын тулд урвалын тэнцвэрийн концентрацын тогтмолыг мэдэх шаардлагатай. ~ 57 ~

1.2.2. Тэнцвэрийн тогтмолыг тооцох арга Хэдийгээр тэнцвэрийн концентрацын болон термодинамикийн тогтмолууд ойролцоо утгуудтай байдаг ч урвалжуудын зарцуулалтыг урьдчилан дүгнэх үүднээс Кк –ийн оронд КТ -г ашиглаж болно. КТ –г урвалд оролцож байгаа бодисуудын термодинамикийн H , S , G (энтальпи, энтропи, Гиббсын энергийн өөрчлөлт) функцуудын тодорхой утгуудаар олж болно. Т температурт КТ , G 0 хоорондын холбоо химийн термодинамик талаас дараах харьцаагаар илэрхийлэгдэнэ. 0

G 0  RT ln KT

(1.2.2.1) Гиббсын энергийн өөрчлөлт Гиббс – Гельмгольцын тэгшитгэлээр энтальпи, энтропийгийн өөрчлөлттэйгээр GT  H T  TST гэж холбогдоно. GT -ийн утгыг 0 , 0 -ийн стандартын хэмжигдхүүнүүд болон температураас хамаарсан S 298 H 298 0

дулааны багтаамжийн утгуудаар тооцдог. Гидрометаллургийн процессын H T , S T ийн тооцооны утгууд стандартын хэмжээнээс харьцангуй бага ялгаатай байдаг тул 0 0 гэсэн тэгшитгэлээр тооцоог гүйцэтгэж болно. GT0  H 298  TS 298 0

0 0 0 H 298   H 298 á¿ò   H 298àíõ 

0 0 0 S 298   S 298 á¿ò   S 298àíõ 

Урвалд орж байгаа бодисууд болон урвалын бүтээгдхүүнүүдийн энтальпи, энтропийгийн утгуудыг физик – химийн лавлах толь бичгээс авна. G 0 -ийн сөрөг, их утганд (<40кДж/моль) урвалын тэнцвэрийн тогтмол маш их байх ба урвал бараг буцдаггүй, G 0 -ийн эерэг, их утганд (<40кДж/моль) урвал бараг явагддаггүй, тэнцвэрийн тогтмол маш бага байна. Гэхдээ G 0 -ийн харьцангуй их биш эерэг утганд (0-ээс 8-16кДж/моль) урвал явагдах боломжгүй талаар дүгнэлт хийх хэрэггүй. Үүнтэй уялдан, эхний тодорхой концентрацын үед урвал явагдах чиглэл, боломжийн талаар Вант-Гоффын изотермийн тэгшитгэлээр тооцогддог Гиббсын энергийн өөрчлөлтөөр авч үзэх шаардлагатай.

GT  RT ln KT  RT ln q

эсвэл GT  GT0  RT ln q

(1.2.2.2)

q- Урвалд орж байгаа бодисууд болон урвалын бүтээгдхүүнүүдийн эхний идэвхижилтүүд. Стандартын нөхцөлд урвалд орж байгаа бодисууд болон урвалын бүтээгдхүүнүүдийн хувьд q=1 байна. Тэгэхээр GT  GT0   RT ln K T юм. үед тэнцвэр тогттол ( q  K T , GT  0 ) урвал шууд, K T  q G  0 үед анхдагч бодисуудын харилцан үйлчлэл явагдах боломжгүй, урвал зөвхөн буцах чиглэлд явагдана. q-ийн утгыг, өөрөөр хэлбэл эхний нөхцлүүдийг өөрчлөн, урвалыг

KT  q G  0

дурын чиглэлд ( GT

 0 ) явуулж болно.

1.2.3. Цахилгаан химийн потенциалаар тэнцвэрийн тогтмолыг тооцох Хэрэв уусгалтын процесст исэлдэн-ангижрах урвал явагдаж байвал түүний тэнцвэрийн тогтолыг цахилгаан химийн потенциалуудын утгуудаар тодорхойлж болно. Аангижр. +Висэлд.  Аисэлд.+Вангижр. Аангижр.  Аисэлд.+ne (I) Висэлд.+ne  Вангижр. (II) Эндээс потенциал тус бүрийг устөрөгчийн элекродын потенциалаар харьцуулж олно.   0 

RT ln aèñýëä. / aàíãèæð.  nF

(1.2.3.1) ~ 58 ~

 0 - стандартын потенциал; n – процесст оролцож байгаа электроны тоо; F - Фарадейн тогтмол; F=96500кДж/В·г-экв. Элементийн цахилгаан хүч нь электродуудын потенциалуудын ялгавраар тооцогдоно. RT a Aèñýëä.  a B àíãèæð. (1.2.3.2) E   II   I   I0   II0   ln nF a B èñýëä.  a Aàíãèæð. Тэнцвэрт тогтсоны дараа электронуудын шилжилт зогсох ёстой. Үүний

нөхцөл нь электродуудын потенциалуудын тэнцвэр болдог.  II   I =0 бол дараах тэгшитгэлийг гарган авна. RT  a Aèñýëä.  a B àíãèæð.   I0   II0  ln (1.2.3.3) nF  a B èñýëä.  a Aàíãèæð.  òýíöâ. Дээр тэгшитгэлийн тэнцвэрийн идэвхижилтийн харьцаа нь тэнцвэрийн тогтмолтой, харин стандартын потенциалуудын ялгавар элементийн цахилгаан хөдөлгөгч хүчтэй тэнцдэгийг ашиглан, дараах тэгшитгэлийг гарган авна.





RT ln KT  nFE 0

(1.2.3.4) (1.2.2.1), (1.2.3.4) тэгшитгэлүүдийг харьцуулбал Гиббсын энергийн өөрчлөлт нь дараах хэлбэрт байна. (1.2.3.5) G 0  nFE 0 2. ТООЦОО 2.1. Термодинамик ба кинетикийн тооцоо 

Cu 2 O  H 2 SO4  Cu 2 O  H 2 SO4àäñ   K1

(1.2.1) урвалын тооцоог гүйцэтгэе.

0 0 0 H 298   H 298 á¿ò  H 298àíõ   240.77 кДж/моль

0 0 0 S 298   S 298 á¿ò  S 298àíõ   159.74 Дж/моль·K

GT0  H T0  TST0  292.37 кДж/моль GT0 GT0 292.37  RT ln K T  G  ln K T    lg K T     0.05 RT 2.3RT 2.3  8.31  323 K1  10 0.05  0.89 Эндээс (1.2.1) хувьд 1 моль купритыг уусгахад илүүдэл хүхрийн хүчил H 2 SO4 òýíöâ.  1 / K k , харин хүхрийн хүчлийн уусмалын нийт зарцуулалт

H 2 SO4 òýíöâ.  1  1 / K k тус тус байна.

H 2 SO4 òýíöâ.  1 / K k



1  1.12 0.89

H 2 SO4 òýíöâ.  1  1 / K k  1  1.12  2.12  2 Иймд хатуу шингэний харьцаа Х:Ш  1:2 байна. K2

Cu 2 O  H 2 SO4àäñ   H   Cu 2  Cu  HSO4  H 2 O (1.2.2) урвалын тооцоог гүйцэтгэе. 0 0 0 H 298   H 298 á¿ò  H 298àíõ   2579.23 кДж/моль·K ~ 59 ~

0 0 0 S 298   S 298 á¿ò   S 298àíõ  564 кДж/моль·K

GT0  H T0  TST0  2761.40 кДж/моль GT0  RT GT0 2761.40 lg K T    0.45 2.3RT 2.3  8.31  323  10 3 K 2  10 0.45  2.82  RT ln K T  G  ln K T  

Cu  2 Fe 3  Cu 2  2 Fe 2 урвалын тооцоог гүйцэтгэе.

Энэ урвалыг электродуудын процессын хэлбэрээр бичье. 0  Cu  0.345 Cu  Cu 2  2e 0  Fe  .771

Fe 3  e  Fe 2

E 0  0.771  0.345  0.426B

RT ln K T  nFE 0  lg K T 

nFE 2  96500  0.426   0.01 2.3RT 2.3  8.31  323  10 3

K 3  10 0.01  1.02 G 0  nFE 0  2  96500  0.426  82.2 кДж/моль

j

K1 H 2 SO4  0.89  H 2 SO4  K 2  K 3 Fe 3  2.82  1.02 Fe 3  1  K1 H 2 SO4  1  0.89  H 2 SO4 













0.89  H 2 SO4  3.20  H 2 SO4  2.82  1.020.771  1  0.89  H 2 SO4  1  0.89  H 2 SO4  Энэ гарган авсан тэгшитгэлээр jCu O  f C Fe  хамаарлын график байгуулъя.







3

C i

0.2 0.54

0.5 1.10

0.7 1.28

0.9 1.60

1.0 1.70

1.2 1.85

1.5 2.05

2.0 2.30

J Мг/см2·мин 1.5

1.0

0.5

0 0.5

1.0

С,моль/л

1.5

2-р зураг. Хүхрийн хүчлийн концентрацаас хамаарсан купритын уусалтын хурдны график.

Зургаас харахад купритын уусалтын хурд C H SO  1.0 хүртэл огцом өснө, цаашид алгуур өсөх боловч молибдены уусалт нэгэн зэрэг явагдах тул хамгийн боломжтой хувилбараар дээрхи утгыг авна. Тэгэхээр уусалтын хурд 2

~ 60 ~

j 

K1 H 2 SO4  0.89  H 2 SO4  K 2  K 3 Fe 3  2.82  1.02 Fe 3  1  K1 H 2 SO4  1  0.89  H 2 SO4 













0.89  H 2 SO4  3.20  H 2 SO4  2.82  1.020.771   1.69ìã/ñì 2  ìèí 1  0.89  H 2 SO4  1  0.89  H 2 SO4 





2.2. Технологийн ба эдийн засгийн тооцоо Туршилт судалгааны ажлын үр дүнгээс авч үзэхэд баяжмал дахь нийт молибдены 2

15-20% MoO4 ( H 2 MoO4 ) хэлбэрт уусмалд шилждэг. Уусгалт дууссаны дараа булингыг шүүж, молибдены гуравч ислийг салган, шүлтгүйжүүлэлтийн уусмалд 1:1 харьцаатайгаар шохой нэмж, уусмалд шилжсэн молибдатыг кальцийн молибдатын хэлбэрт шүүж гарган авна. Уусмал дахь молибдены 98% молибдатад шилжинэ. Өөрөөр хэлбэл 0.2·0.98=0.196кгМо

H 2 MoO4  CaO  CaMoO4   H 2O Техникийн гуравч ислийг хатаалтанд оруулна. Кальцийн молибдатыг ялган авсны дараа уусмалыг, дотроо төмрийн зорогдостой, дараалуулан байрлуулсан цементаторууд дундуур явуулж, цементийн зэс гарган авна. Цементацийн процессын явцад зэсийн 70-85% нь төмөр дээр сууна. Үүний дараа тухайн уусмалыг эргэлтийн процесст оруулна. Исэлд агуулагдах зэс: 1· 0.03=0.03кгCu Уусмалд шилжсэн зэс: 0.03· 0.97=0.0291кгCu Цементацаар ялгарсан зэс: 0.0297·0.80=0.024кг Cu Исэлд агуулагдах төмөр: 1· 0.03=0.03кгCu Уусмалд шилжсэн төмөр: 0.03· 0.97=0.0291кгCu Процессын эцэст : 1-0.2-0.0291-0.0291=0.7406кгМоО3 гарган авна. 0.2- уусмалд шилжсэн молибдены тоо хэмжээ; кг 0.0297- уусмалд шилжсэн зэс, төмрийн тоо хэмжээ; кг. Үйлдвэрлэлд дор дурьдсан тоон үзүүлэлтүүдээр процессыг явуулна. Тэгэхээр 1тн шатаасан баяжмалаас 740кг МоО3 гарган авна гэдэг нь илэрхий. Шатаасан баяжмалыг 45000$/тн-аар зах зээлд борлуулдаг. Харин цэвэршүүлсэн гуравч ислийг 70000$/тн-аар борлуулдаг. 1тн шатаасан баяжмалын шүлтгүйжүүлэлтэнд зарцуулах: - хүхрийн хүчлийн хэмжээ 60кг буюу 17 $, - шохой 200кг буюу 8$, - цахилгаан энерги 78кВт/ц буюу 40 $ тус тус байна. 1· 45000=45000$ 740· 70000=51800$ Зөрүү ашиг: 51800-45000-17-8-40=6745 $ болно. Үүний дээр CaMoO4 , цементийн зэсийн борлуулалтын ашгийг нэмнэ гэдгийг санах хэрэгтэй. Шүлтгүйжүүлэлтийг явуулахдаа 35000$-ын өртөгтэй, хүчилд тэсвэртэй, 5тн багтаамжтай цилиндр хэлбэрийн саванд, цахилгаан хөдөлгүүрийн хутгалттайгаар явуулна. Шүүлтүүр нь 25000$ өртөгтэй, 30ш ялтсан шүүчтэй, шахагч тоноглолтой байна. Хөрөнгө оруулалт 2500+3500=60000$ ~ 61 ~

Өөрийн өртөг 17+8+40=65$ 3. Техник – эдийн засгийн үзүүлэлт Агуулга Шатаасан баяжмалд; % Cu Fe Mo Урвалжуудын зарцуулалт, $ Хүхрийн хүчил, тн/кг Шохой, тн/кг Гуравч исэлд; % Cu Fe Уусмалд шилжсэн зэсийн агуулга, % Хөрөнгө оруулалт; $ Өөрийн өртөг, $ Орлого, $ Ашиг, $

Тоо хэмжээ 3.0 3.0 56-58 60 200 <0.3 <0.3 97.0 60000 65 70000 6745

Шинэлэг санаа: Дэлхийн молибден-үйлдвэрлэгч орнуудын практикт зэсийг ангижруулахдаа дараах схемээр, бусад металлуудын хамтаар сульфиджуулж, тунадасжуулан зайлуулдаг. Шатаасан баяжмал+аммиакийн хүчил(NH4 )2MoO4(Cu, Te, Se, Sb, Bi, Ag ) + +NH4HSMeS+(NH4 )2MoO4 Практик ач холбогдол: Энэхүү ажлын технологийн схемээр боловсруулсан молибдены гуравч ислийг хар металлургид ган болон ширмийг чанаржуулахад шууд ашиглаж болно. Технологийн схемийн оновчтой томъёолол: Шүлтгүйжүүлэлтийг хүхрийн хүчлийн сулруулсан уусмалаар явуулахдаа рН=1 орчинд явуулна. Ном зүй: 1. А.Н.Зеликман, Г.М.Вольдман, Л.В.Беляевская Теория гидрометаллургических процессов. 2. А.Н.Зеликман Молибден. 3. В.В.Еремин, С.И.Каргов и др. Задачи по физической химии. 4. Н.В.Гудима, Я.П.Шейн Краткий справочник по металлургии цветных металлов.

~ 62 ~

УУЛЫН БАЯЖУУЛАХ “ЭРДЭНЭТ” ҮЙЛДВЭРИЙН БУТЛАН ТЭЭВЭРЛЭХ ХЭСЭГТ БУТЛАГДСАН ХҮДРИЙН БҮХЭЛЛЭГИЙГ БУУРУУЛАХ СУДАЛГАА, IV ШАТНЫ БУТЛАЛТЫГ СУДЛАХ С.Ганболд1 , Б.Бат-Онолт2 1 2

УБҮ-ийн Баяжуулах фабрик, Бутлан Тээвэрлэх хэсгийн мастер УБҮ-ийн Шинжилгээний Төв Лабораторийн инженер

E-mail: Ganbold1003@yahoo.com

Хураангуй Уулын цулын чулуулагт ашигт эрдсийн шигдэц бүхэллэгийн байдалд тулгуурлан эрдсүүдийг хоосон чулуулаг болон бусад элемент биетээс салгахын тулд механик үйлчилгээгээр бүхэллэгийн хэмжээг багасгах ажилбаруудыг явуулахад бутлалт, шигшилт, нунтаглалтаар гүйцэтгэнэ.Мөргөцийн тэслэлтийн дундаж бүхэллэг 400мм , шат дараалсан бутлалт ,бутлалтын зэрэг, үнэмлэхүй бүхэллэг -12мм нь 5%-иас ихгүй байх.Уулын баяжуулах “ Эрдэнэт ” үйлдвэрийн хувьд мөргөцийн тэслэлтээр үүсэх хүдрийн дундаж бүхэллэгийн хэмжээг 400 мм, гэж үздэг бөгөөд шат дараалсан бутлалтаар үүсэн бүтээгдэхүүний үнэмлэхүй бүхэллэгийн хэмжээг 12 мм хүргэж бууруулснаар хүдэр баяжуулалтанд бэлтгэх процессын ашиглалтын зардлыг бууруулах болон цаашдын баяжуулах процессын металл авалтыг дээшлүүлэх зэрэг сайн талуудтай. Иймд хүдрийн бүхэллэгийг бууруулах бутлалтын шатлалыг бий болгох шаардлага гарч ирж байна. Түлхүүр үг : Үнэмлэхүй бүхэллэг , IV шатны бутлалт , ашигтай эрдсийн шигдэц, алдагдал-хаягдалгүй ашиглах, оюуны багтаамжтай, технологийн багтаамжтай, бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх Оршил Хүдэр баяжуулалтанд бэлтгэх хэсэг болох бутлалт, нунтаглалт нь баяжуулах фабрикийн ашиглалтын зардлын 70 хүртэлх хувийг эзэлдэг. Үүний нилээд хувийг нунтаглах хэсэг эзэлдэг. Энэ нь баяжуулах фабрик цахилгаан энергийн зарцуулалтын ихэнхийг хэрэглэдэг чухал хэсэг юм. Нунтаглах процессын ажлын үзүүлэлтүүд болох тээрмийн хүчин чадал, хэрэглэгдэх цахилгаан энерги, ган хуяг болон ган бөөрөнцөгийн элэгдэл зэрэгт тээрмийн тэжээл дэх бутлагдсан хүдрийн бүхэллэгийн хэмжээ зонхилох нөлөө үзүүлдэг. Өнөө үед дэлхийн практикт бутлагдсан хүдрийн бүхэллэгийг багасгах шинэ загвар бүтэцтэй бутлуур болон зохистой хэмжээтэй нүхтэй шигшүүр, шигшүүрийн эд анги бүтээх ажил тасралтгүй хийгдсээр байна. Бутлалтын шатлалын үр ашгийг дээшлүүлж хүдрийн бүхэллэгийг багасгах нь үндсэндээ тээрмийн хүчин чадалд нөлөөлөхөөс гадна нунтаглах хэсгийн технологийн горим нилээд хэмжээгээр хамаардаг. Оросын << Механобр >> хүрээлэнгийн янз бүрийн үйлдвэрүүд дээр явуулсан олон тооны судалгаа шинжилгээний үр дүнд тогтоосон тээрмийн хүчин чадал болон үнэмлэхүй бүхэллэгийн хоорондын харьцаанд үндэслэсэн томъёо: { 1 } Qт  Q

dн d н ( т)

{1}

~ 63 ~

Үүнд:

Qт - төслийн болон тооцооны хүчин чадал,т/ц Q - тээрмийн хүчин чадал, т/ц d н ( т)

- төслийн болон тооцооны үнэмлэхүй бүхэллэг, мм

d н - бутлагдсан хүдрийн үэмлэхүй бүхэлэг, мм Зэс-молибдены хүдэр боловсруулах “Эрдэнэт” үйлдвэрийн хувьд {1} томъёог ашиглавал бөмбөлөгт тээрмийн хүчин чадал бутлагдсан хүдрийн бүхэллэг 12мм хүртэл багасах үед

Q  4

14,8  1, 054 12

Бөмбөлөг тээрмийн хүчин чадал 285т/ц гэвэл бутлагдсан хүдрийн бүхэллэг 12мм болох үед тээрмийн хүчин чадал 300т/ц хүрнэ. Бутлах ба нунтаглах тоноглолын ашиглалтын практикаас үзэхэд , нунтаглалтанд орох бутлагдсан бүтээгдэхүүний хамгийн том хэсгийн диаметр 10-12 мм-ээс бага байвал хамгийн бага зардал гарах боломжтой юм. Бутлалт ( нунтаглалт )-ын зэрэг нь бутлалт ( нунтаглалт ) –д орох анхдагч материалын диаметр D ( буюу Dmax , Dдунд ,Di ) –ыг бутлагдсан (нунтаглагдсан) материалын диаметр d ( буюу dmax , dдунд , di ) –т харьцуулсан харьцаагаар илэрхийлэгддэг.

Dmax ; d max Dmax , dmax – хамгийн том хэсгийн диаметр ; i

Зорилго, зорилт Бутлагдсан хүдрийн бүхэллэгийг бууруулах ажил “Эрдэнэт” үйлдвэрийн 20052015 он хүртэлх хөгжлийн концепцид тусгагдсан хүрээнд бутлан тээвэрлэх хэсэгт бутлалтын шатлалыг дөрөв болгон бутлагдсан хүдрийн үнэмлэхүй бүхэллэгийг 12мм хүргэх ажил хийх явдал өнөөгийн цаг үеийн шаардлага болон тавигдаж байна. Оюуны багтаамжтай технологийг би болгож, технологийн шинэчлэлтэй чанартай эцийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх зорилт тавин ажиллах юм. Шинэ техник,технологийн судалгаа. Өндөр даралтат нунтаглагч булт бутлуур (Roller Press) Roller Press нунтаглах технологи нь 1984 онд бий болж өнөөг хүртэл дэлхийн томоохон цемент, шохойн үйлдвэрүүдэд амжилттайгаар ашиглагдаж байна. Саяханаас өндөр даралтат нунтаглагч булыг баяжуулах үйлдвэрүүдийн нунтаглалтын циклд хэрэглэх болсон. Өндөр даралтат нунтаглагч булыг бусад төрлийн бутлууруудтай харьцуулахад бутлалтын дараах материалын жижиг ангиллын агуулга өндөр мөн цахилгаан энерги бага зарцуулдаг. Одоогоор Roller Press-ийн 200 гаруй машин цемент болон алт, төмрийн хүдэр боловсруулах үйлдвэрүүдэд ажиллаж байна. ~ 64 ~

Roller Press нь дараах давуу талуудтай: - Цахилгаан энергийн зарцуулалт бага (0.83.0кВт*ц/т) - 10% хүртэлх чийглэгтэй хүдэр хүлээн авах боломжтой - Ашиглалтын зардал бага - Орон зай бага эзэлдэг - Чимээ шуугиан бага гаргадаг - Ашиглалтын коэффициент 95%-иас их - Нунтаглагч булын гадаргуугийн илэгдэл удаан (4000-36000ц) - Өндөр хүчин чадалтай (70-2117т/ц) - Жижиг ангиллын агуулга өндөр байдаг

Загвар Pilot unit RP 3 RP 5 RP 7 RP 10 RP 13 RP 16 RP 20 RP 25

Булын диаметр, см 80 120 120 140 140 140 170 170 210

Техникийн үзүүлэлтүүд Хэмжээ, м Булын Жин, т урт, см урт өргөн

өндөр

Бүтээмж, т/ц

25 50 80 80 110 140 140 180 180

2,0 2,9 2,9 3,2 3,2 3,2 3,6 3,6 4,4

50-70 240-336 384-537 448-627 616-862 784-1098 952-1333 1224-1714 1512-2117

29 29 55 89 117 147 190 253 434

2,7 4,5 5,1 5,1 5,4 5,6 6,1 6,7 7,2

4,5 2,5 2,7 4,1 4,4 4,8 4,8 5,4 6,0

Эрдэнэтийн-Овооны зэс молибдены хүдрийг “ Polysius AS” фирмийн POLYCOM өндөр даралтын булт нунтаглагчаар бутлалтын туршилт Хамтарсан “Эрдэнэт ” үйлдвэрийн гол зорилгын нэг нь үйлдвэрийн бүтээмжийг дээшлүүлэх явдал юм. Үйлдвэрийн бүтээмжийг дээшлүүлэх боломжийг тодорхойлохын тулд “POLYSIUS”- фирмийн туршилтын төвд “Эрдэнэт” үйлдвэрээс хүдрийн хоёр дээж аван туршилтанд оруулсан. 1-р дээжид нь: 0-2 мм мөхлөгийн хэмжээтэй 1200 кг дээж 2-р дээжд нь: 14-25 мм хүртэлх бүхэллэгтэй 400 кг дээж байв.

зураг

~ 65 ~

POLYCOM булт нунтаглагчийн техникийн үзүүлэлтүүд (ИВВД) Төрөл 10/4M 12/5M 14/6M 17/8M 20/10M 22/10M Голын дундач диаметр, мм Голын өргөн, мм Хүчин чадал, тн/час Эргэлтийн хурд, U/min Цахилгаан хөдөлгүүрийн хүчин чадал, кВт L1 L2 B H Y

1060

1380

1750

1980

2200

2460

1000 65 1727.6 300

1230 110 20-25.7

1565 180 16.5-23

1990 440 11-20

2210 520 11-19.1

560

1100

1790 300 1321.1 1650

1900

2500

1200 3100 1700 1500 3100

1500 3800 2050 1800 3570

1900 4950 2500 2350 4800

2200 5850 3000 2800 5700

2400 6450 3300 3200 6000

2600 7150 3450 3540 6400

Өндөр даралтат Policom булт бутлалтын дараах бүхэллэгийн ангилалын үр дүн Бүхэллэгийн ангилал, мм +6.3 -6.3+2.5 -2.5+1.6 -1.6+1.0 -1.0+0.6 -0.6+0.4 -0.4+0.3 -0.3+0.2 -0.2+0.16 -0.16+0.1 -0.1+0.08 -0.08+0.044 -0.044 дүн

Гарц

Кумулятив гарц, %

гр % нэмэхээр 17.3 9.33 9.33 49.5 26.7 36.03 16.5 8.9 44.93 14.5 7.82 52.75 18.3 9.87 62.62 6.5 3.51 66.13 8.1 4.37 70.5 5.9 3.18 73.68 5.5 2.97 76.65 2.6 1.4 78.05 4.1 2.21 80.26 7.7 4.15 84.41 28.9 15.59 100.0 185.4 100.0 ИВВД бутлуурын өмнөх ба дараах хүдрийн бүхэллэг.

~ 66 ~

хасахаар 100.0 90.67 63.97 55.07 47.25 37.38 33.87 29.5 26.32 23.35 21.95 19.74 15.59 -

Хүдрийн мөхлөгийн ангилал,хэвийн бүхэллэгийн тодорхойлсон график Ситовые характеристики дробленой руды 100

Суммарный выход, %

90 80 70 60 50 Хэвийн бүхэллэг 7мм

40 30 20 10 0 0

4 Класс крупности, мм

по минусу

по пльюсу

“Эрдэнэт” үйлдвэрийн хүдрийн дээж нь хуягийн элэгдлийн үзүүлэлтээрээ туршилтын үр дүнд гарсан байдлаараа 20.35-25.35 гр/т байв. Урьдчилсан тооцоогоор булт бутлуурын хуягийн ашиглагдах хугацаа ойролцоогоор 4000 цаг болж байсан. Энэ хугацаа нь POLYCOM төхөөрөмж дээр ердийн ширхэгтэй материалыг өгөх үед үйлчилнэ. ӨДББ-ийн нөлөөлөл, нунтаглалтанд Хүдрийн дээжийг Бондын индексээр хүдэрт зарцуулагдах цахилгаан энерги12, 84 квт цаг болж байв Өндөр даралтат булт тээрмийн бүтээгдэхүүний хувьд хүдрийн нунтаглалт нь бондын үзүүлэлтээр 11,74 квт цаг хүдрийн нунтаглалт байгаа нь индексийн бууралтын 9% нотолж байна. Бөмбөлөгт тээрэмд туршилтын нунтаглалтын үндсэн дээр өндөр даралтад бутлуур дээр урьдчилан хүдрийг буталсан тохиолдолд нунтаглалтын ажилагааны энергийн зардлыг 30-40%-д бууруулах боломжтой

. Туршилтанд орсон хүдэр нь ӨДББ- дээр сайн нунтаглагдаж, бага цахилгаан энерги зарцуулж , үр ашигтай бутлахад даралтын тохиромжтой түвшин нь ~ 67 ~

ойролцоогоор 3 н/мм2 болж байна. Үүнд шаардлагатай цахилгаан энергийн зардал нь ойролцоогоор 1,5 квт ч/тн.

ЮАР-ийЮ фабрик АР-ийн “Венеша майнз” Ба Алмазын Кимберли майнз баяжуулах фабрик ӨДББ – ыг Герман улсад (32мм)фабрик – (8-10мм) бүхэллэг яжуулах дээр POLYCOM булт бутлуур 2002 оноос ажиллаж байна. Алмазын Кимберли майнз баяжуулах фабрик ӨДББ – ыг Герман улсад ашиглаж байна. (32мм) – (8-10мм) бүхэллэг н “Венеша майнз” Баяжуулах фабрик дээр POLYCOM булт бутлуур 2002 оноос ажиллаж байна. (32мм) – (8-10мм) бүхэллэг

Германы кumboldt фирмийн Роллер-пресс ӨДББ гадаадын уул уурхайн үйлдвэрлэлд: Хятад-шохой 2003 оноос, Орост-алт 2002 оноос, Австральд-алмаз 2001 оноос,Чилитөмөр 1998 оноос,Бразилд-Си-Мо 1996 оноос, Энэтхэгт-шохой 1998 оноос ашиглаж байна.

. ~ 68 ~

Дүгнэлт  Эрдэнэтийн- Овооны зэс молибденитийн хүдрийг ӨДББ- дээр сайн нунтаглагдаж хэвийн бүхэллэг 10-12 мм болгох.  Явуулсан туршилтан дээр үндэслэн ӨДББ-ийг Бутлан тээвэрлэх хэсэгт IY шатны бутлуур суурьлуулсанаар БТХ-ийн хүдэр хүлээн авалтыг 20-25 сая тн хүргэх  хүдэр боловсруулалт 280-315 тн/ч хүргэх  НБХ-д цахилгаан энерги хэмнэх  Тээрмийн хуяг, насос, гидроциклоны элэгдэл багасна  I шатлалтай нунтаглалтын схемд шилжих юм.  Зэс-молибдений металл авалт дээшлүүлэх (εcopper= 85,5% εmo=40.0%) Ашигласан ном , хэвлэл [1] Технологическая инструкция по обогащению медно – молибденовых руд на обогатительной фабрике Совместного Монголо – Российского предприятия “Эрдэнэт” г. Эрдэнэт 2003 г [2] Первое совешение финансовых,экономических и бухгалтерских работников предприятия “ Эрдэнэт ” Орхонский аймаг 2004 г [3] Д.Даваасамбуу ,Ж,Лхамсүрэн ,Ж.Дамдинжав Эрдэс – элементийн олборлолт ,үйлдвэрлэл хэрэглээ УБ хот 2000 он [4] В.Өлзийхутаг ,Р.Дэлгэр Баяжуулах фабрикийн Бутлан тээвэрлэх хэсгийн гарын авлага Эрдэнэт 2000 он [5] С.Ганболд Баяжуулах фабрикийн Бутлан тээвэрлэх хэсгийн технологийн горим Эрдэнэт 2002 он [6] Д.Даваасамбуу, Ж.Лхамсүрэн, Ж.Дамдинжав “Эрдэс-элементийн олборлолт,үйлдвэрлэл, хэрэглээ” УБ:2000 225-297х [7] Самыгин.В.Д, Филиппов.Л.О, Шехирев.Д.В “Хүдэр баяжуулалтын үндэс” Москва 2003 50-88х [8] Абрютин.Д.В, Воронин.Д.Ю, Пестриков.Л.Б Каталог-справочник “Горная техника2004” [9] Испытания медно-молибденовой CE Erdenet, Монголия произведенные в испитательном центре фирмы “PoIysius AG” на Измельчающих Валках Высокого Давления ( ИВВД) Зохиогчийн тухай Сөрхөмийн Ганболд .1976 онд Дорнод аймгийн Сэргэлэн суманд 8 –р анги, 1981 онд Дархан хотын политехникумыг Баяжуулагчийн техникчээр , 1989 онд Свердловск хотын Уулын дээд сургуулийг Баяжуулагч - инженер мэргэжлээр тус тус төгссөн . Одоо Уулын баяжуулах “ Эрдэнэт ” үйлвэрийн Баяжуулах фабрикийн Бутлан тээвэрлэх хэсгийн ахлах мастер, техник технологийн шинэчлэлийн ажилд оролцон ажиллаж байна. Хүдрийн бүхэллэгийг бууруулах талаар судалгааны ажлуудыг хийж ,IV шатны бутлуурын судалгаан дээр ажиллаж байгаа. Эрдэм шинжилгээний удирдагч доктор (Sc.D) Ж.Баатархүү.

~ 69 ~

ЦАХИЛГААН-ИСЭЛДЭЛТИЙН ДАРААХ АЛТНЫ ХҮДРИЙН УУСМАЛААС АЛТ БОЛОН БУСАД МЕТАЛЛЫГ ЯЛГАХ БОЛОМЖ 1

Д.Ганцэцэг , Д.Даржаа , Д.Дорж Геологийн төв лаборатори, доктор E-mail: dar_muis@yahoo.com

Товч агуулга Алт олборлолтын дараах үлдэгдэл хүдэр хар шлих болон боловсруулахад хүндрэлтэй алтны үндсэн ордын хүдрийг хүчиллэг орчинд цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар уусган, усан орчинд шилжсэн алтыг ялган авах боломжийг тогтоох судалгаа хийгдсэн. Судалгаанд Төв аймгийн Заамар Баянголын алтны үйлдвэрийн алт олборлолтын дараах үлдэгдэл хүдэр хар шлих-ыг ашигласан. Цахилгаанисэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн уусмалаас алтыг гидразинаар ангижруулахад, NaCl-ын 10%-ийн усан уусмалын электролизын дүнд үүссэн хүчтэй исэлдүүлэгчид ClO, ClO3-, Cl2(aq) болон уусмалд шилжсэн хүдрийн үндсэн элементүүд гидразинтай урвалд орж, урвалжийн хэт зарцуулалт үүсгэн алтны ангижралтыг эрс бууруулж байна. Уусмалд шилжсэн хүдрийн үндсэн элементийг Fe, Ti зэрэг уусмалын орчныг шүлтлэгжүүлэх замаар pH=4-11, Eh=1.0-0.1V бүрэн ялгах боломжтой байгаа ч алт тэдгээр элементүүдийн хамт тунадасжин ялгарч байна. Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн усан уусмалаас алтыг изоамилийн спиртээр экстракцлан салгасны дараа гидразинаар тунадасжуулан 99.99%-ийн цэвэршилттэй алт ялгах боломжтой байна. Оршил Манай оронд алт олборлолт жилээс жилд өсөн нэмэгдэж, үүнтэй уялдан алт болон үнэт мяталлыг хаягдалгүй, байгаль орчинд хор хөнөөлгүйгээр бүрэн боловсруулах асуудал зүй ёсоор дэвшигдэн гарч байна. Манай орны хувьд голчлон шороон ордуудаас алтыг гравитацын аргаар олборлож, мөнгөн усаар амальгамдан ялгаж байгаа ба цөөн хэдэн газар цианжуулалтаар алт ялгаж байна. Гэвч эдгээр технологиуд нь байгаль орчинд үзүүлэх хор нөлөө өндөр, хаягдал ихтэй, алтны 3040%нь хаягдаж байгаа юм. Алт ялгах үйлдвэрүүдийн хаягдалд хийсэн шинжилгээнээс үзэхэд хаягдлын ихэнхийг 0.56 мм-ээс жижиг ширхэгтэй алт зээлж байгаа юм 1, 2. Жижиг ширхэгтэй, боловсруулахад хүндрэлтэй үндсэн ордын алтыг гравитацын болон гидрометаллургийн аргуудыг хослуулан хэрэглэх замаар ялган авах нь илүү үр ашигтайд тооцогддог. Гэвч тухайн аргын сонгомол чанар, үр ашиг, байгаль орчинд үзүүлэх сөрөг нөлөө зэргээс алт олборлолтын хэтийн төлөв шууд хамаардаг байна 5, 7.

Алтыг уусгах гидрометаллургийн аргуудаас алтыг цианидаар боловсруулах болон амальгамдах арга харьцангуй багасч электрохимийн арга, тиокарбамидын арга, тиосульфатын арга, биобактераар уусгах зэрэг аргууд алт олборлолтонд өргөн нэвтэрч байна 5, 7, 8. Эдгээр аргуудаас тиокарбамидын болон цахилгаанисэлдэлтийн аргуудыг сүүлийн жилүүдэд эрчимтэй судлан, боловсруулахад хэцүү хүдэр болон, хүхэрлэг хүдэрт нуугдмал байдлаар агуулагдах алтыг бүрэн уусгахад илүү тохиромжтой гэж үзэж байна. Цианид, хүчил, тиокарбамиды усан уусмалаас алтыг ялгасан судалгаа харьцангуй олон хийгдсэн байдаг боловч цахилгаанисэлдэлтийн аргаар хүдрийг уусгасан усан уусмалаас алтыг ялгасан судалгаа хомсхон байдаг 5, 6, 7. Усан уусмалаас алт ялгахад электрохими, цементаци, ангижруулагчийн байлцаатай шүлтлэгжүүлэх, экстракци болон тунадасжуулах аргыг электрохимийн аргатай хослуулан хэрэглэх зэрэг олон арга судлагдсан байна 9, 10. ~ 70 ~

Бидний өмнө хийсэн судалгааны ажлаар 3, 4 боловсруулахад хүндрэлтэй алтны үндсэн ордын хүдэр болон алтны шороон ордын үйлдвэрийн үлдэгдэл хүдэр болох хар шлихийг цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар уусгах боломж судлагдаж, хүчиллэг орчинд алт хлоридын комлекс ионы хэлбэрээр усан орчинд шилжиж байгаа нь тогтоогдон, алтны хүдрийг уусгах зохистой нөхцөл сонгогдсон болно. Мөн энэхүү судалгааны дүнгээр цахилгаан-исэлдэлтийн явцад хүдэрт агуулагдах үндсэн элементүүд алтны хамт усан орчинд бүрэн шилжиж, алтыг тунадасжуулан ялгахад саад болж байгаа нь шалгагдсан 3, 4. Иймд, цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн уусмалаас алт болон бусад металлыг ялган авах боломж, зохистой горимыг тогтоох зорилгоор энэхүү судалгааг явуулсан. Судалгаанд ашигласан дээж, анализын арга Судалгаанд Төв аймгийн Заамарын Баянголын алтны үйлдвэрийн алт олборлолтын дараах үлдэгдэл хүдэр (хар шлих)-ийг ашигласан. Судалгаанд ашигласан дээжийн химийн анализын дүнг Хүснэгт 1-д харуулав. Хүснэгт 1 Заамарын Баянголын үйлдэрийн алт олборлолтын дараах үлдэгдэл хүдэр (хар шлих)-ийн химийн тоон шинжилгээний дүн Элемент SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO Na2O K2O P2O5 MnO SO3 ШХ CO2 H2O-

ГТЛ-д шинжилсэн ХБНГУ-ын BGR-д дүн, % шинжилсэн дүн, % 3.0 2.56 38.65 38.89 0.64 0.71 56.96 57.20 32.60 <0.3 0.65 0.21 0.29 0.17 <0.01 0.12 0.068 0.06 0.063 1.01 1.14 <0.10 <0.01 0.28 0.30 <0.4 0.12 -

Элемент Au г/т Ag г/т Sb Cu Zn Pb Ni Co Cr As Zr V Sr Sc Cs

ГТЛ-д шинжилсэн дүн, % 157 9.28 0.005 <0.01 0.0067 <0.02 <0.005 0.003 0.02 <0.02 -

ХБНГУ-ын BGR-д шинжилсэн дүн, г/т 19 37 220 11 19 49 <3 8 966 2265 191 37 85

Алт олборлолтын дараах алтны үлдэгдэл хүдэр хар шлихийн дээжээс туршилт бүрд 20-30 граммыг авч өмнөх судалгаанд ашигласан электролизын багажинд, тогтоогдсон нөхцөлд 3, 4 6 цагийн турш цахилгаан-исэлдэлт явуулж, нийт 100 грамм дээж уусган шүүгдсийг нийлүүлэн алтны агуулга ихтэй хүдрийн уусмал гарган авсан. Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн уусмалд хүдэрт хамгийн их хэмжээгээр агуулагдаж байсан элемент ямар хэмжээгээр ууссаныг тогтоох зорилгоор химийн анализ хийн дүнг Хүснэгт 2-д харуулав. Цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар алтны хүдрийг уусгахад усан орчинд шилжсэн төмрийг титрметрийн аргаар, алт, мөнгө, титаныг фотометрийн аргаар тодорхойлсон. Хүснэгт 2 Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн уусмал дахь үндсэн элементүүдийн агуулга Элемент

Агуулга, мг/мл

Элемент

Агуулга, мг/мл

1.49

134.40

0.20

290.0

~ 71 ~

Хүснэгтнээс харахад алтны хүдрийг цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар уусгахад усан уусмалд шилжсэн алтаас дунджаар 90 дахин их төмөр, 194 дахин их титан агуулагдаж байна. Иймд харьцангуй бага агуулгатай алтыг усан орчноос гидразинаар ангижруулан ялгахын тулд уусмалд их хэмжээтэй агуулагдаж байгаа төмөр, титан, зэрэг металлуудыг урьдчилан зайлуулах шаардлагатай гэж үзсэн. Судалгааны үр дүн, хэлэлцүүлэг Цахилгаан исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн усан уусмалд агуулагдах үндсэн металлыг салгах боломжийг туршсан дүн Цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар хүдрийг уусгах явц хүчтэй хүчиллэг орчинд (pН=2-3) явагдсан тул усан уусмалд их хэмжээтэй шилжсэн металлуудын ИАП-рН диаграммыг үндэслэн уусмалын орчинг хүчиллэгээс шүлтлэг болгох замаар тэдгээрийн дэс дараалан тунадасжуулан ялгах боломж байж болно гэж үзсэн. Төмөр, титан ИАП-рН диаграмм [9]-аас харахад, уусмалын pН=6-12, ИАП=0.8В-0.5В байхад төмөр, титан гидроксид байдлаар тунадасжин салах боломжтой байсан тул алтны хүдрийн уусмалын орчинг өөрчлөн, харгалзах исэлдэн-ангижрах потенциалыг хэмжих замаар тэдгээр элементүүдийг салгах туршилт явуулсан. Цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар алтны үйлдвэрийн үлдэгдэл хар шлихээс 100 граммыг уусган, гарган авсан 100 мл уусмалын рН болон исэлдэн-ангижрах потенциалыг хэмжихэд рН= 1.0, φ =1.033 В байлаа. Анализын уусмалыг тогтмол хурдтай хутган (2 эргэлт/сек.) NaOH-ын 2N-ын уусмалаас дуслаар нэмэн уусмалын рН-ыг аажмаар өсгөж 2-4, 5-6, 7-8, 9-11 гэсэн 4 мужид тогтмол барьж байсан. Уусмалын рН тогтмол болж ирэх үед хутгалтыг зогсоож рН-ын тодорхой мужид харгалзах уусмалын исэлдэн-ангижрах потенциалыг хэмжин, энэ үед буусан тунадасыг шүүж ялгаад X-Ray анализ хийсэн. Туршилтын явцыг бүдүүвчлэн Зураг 1-д үзүүлэв. Уусмалын орчны өөрчлөлтийн муж бүрт үүссэн тунадаст хийсэн химийн анализын дүнг Хүснэгт 3-т үзүүлэв. Хүснэгт 3 Алтны хүдрийн уусмалын ИАП~pH-ийн өөрчлөлтөөр үүссэн тунадасны химийн анализын дүн Тунадас рН=2-4, =1.03-0.90 В рН=5-6, =0.90-0.65 В рН=7-8, =0.62-053 В рН=9-11, =0.54-0.11 В Нийлбэр агуулга

Тунадас дахь элементүүдийн агуулга (мкг/мл) (Анхны дээж дэх элементийн агуулгатай харьцуулсан хэмжээ, масс %)

Au мкг/мл

масс %

Fe мкг/мл

Ti масс % мкг/мл

масс %

18.77

3.03

49744

89.58

107.42

91.10

2.98

0.48

330.53

0.59

2.34

1.95

48.38

7.82

454.48

0.82

3.55

2.96

35.43

5.73

644.53

1.16

0.46

0.38

105.56

17.06

51173

92.15

113.77

96.39

Химийн анализын дүнгээс харахад уусмалын орчинг өөрчлөхөд алтны хүдрийн уусмал дахь төмөр, титан зэрэг үндсэн металл тунадасжин салах боломжтой байна. Уусмал дах төмрийн ~90%, титаны 91%, уусмалын рН=2-4 үед тунадасжиж байгаа ~ 72 ~

боловч хүчтэй шүлтлэг (рН=11) орчинд ч тэдгээр элементүүд уусмалаас бүрэн тунадасжихгүй байна. Түүнчлэн уусмалын орчны өөрчлөлтийн бүх мужид алт даган тунадасжиж байсан бөгөөд рН=6-8, φ=0.62-0.53 В байх үед алтны тунадасжилт хамгийн их байгаа нь ууссан алт муу уусдаг оксид (Au(OH)3), Au(OH)4, Au(OH)5) хэлбэрт шилжсэнтэй холбоотой байж болно. Иймд алтны хүдрийн уусмалаас үндсэн металлыг ялгахаас өмнө бага агуулгатай алтыг усан орчноос салгах үр ашигтай бусад аргуудыг сонгон турших шаардлагатай болох нь харагдсан. Цахилгаанисэлдэлтийн дараах усан уусмалд агуулагдах хүчтэй исэлдүүлэгчид (ClO-, ClO3-) гидразинтай дараах тэгшитгэлийн дагуу урвалд орж, мөн хүдрийн уусмал дахь үндсэн металлыг ангижруулахад гидразин зарцуулагдсантай холбоотойгоор урвалжийн зарцуулалт ихсэн, алтны тунадасжилт эрс буурсан гэж үзсэн. Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хїдрийн уусмал

NaOH, 2N

Уусмалын орчинг шїлтлэгжїїлэх

Уусмалыг шїїх

Алтыг гидразинаар тунадасжуулах

Тунадас Тунадас БорБор шар шар

Тунадас Цайвар ногоон

Тунадас Саарал

Тунадас Хар хєх

рН=2-4, =1.030.90 В

рН=5-6, =0.87-0.64 В

рН=7-8, =0.62-0.53 В

рН=9-11, =0.54-0.11 В

Гидразин, 20% T=90-1000C

Шїїгдэс

Алтны тунадас

X-Ray, ICP анализ Химийн анализ Зураг 1 Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хїдрийн уусмалаас алт болон їндсэн металлыг ~ 73 ~ ялгах бїдїївч

2ClO3- + 3 N2H4  2Cl- + 6 H2O + 3 N2,  ClO3- +3H2O /Cl- +6H2O = +0.63 В 2ClO- + N2H4  2Cl- + 2 H2O + N2,

 ClO3- + H+ /Cl- +3H2O = +1.45 В  ClO- +H2O /Cl- +OH- = +0.88 В  N2 +5H+ /N2H4 +H+ = -0.23 В  N2 +4H2O /N2H4 +OH+ = -1.16 В

Иймд усан уусмалд их хэмжээгээр агуулагдах хүчтэй исэлдүүлэгчид болон бусад элементийн нөлөөнөөс алтыг зайлуулах боломжийг дараагийн ээлжинд судалсан. Электролизын дараах усан уусмалаас алтыг экстракцлан тунадасжуулсан дүн Цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар алтны хүдрийг уусган усан орчинд шилжсэн алтыг гидразинаар ангижруулан ялгахад уусмалд үүссэн хүчтэй исэлдүүлэгч болон уусмалд шилжсэн хүдрийн үндсэн элементүүд их хэмжээгээр саад болж байсан. Нөгөө талаар уусмалд шилжсэн хүдрийн үндсэн элеметийг тунадасжуулан зайлуулах явцад алт 17% хүртэл хэмжээгээр тунадасжин алдагдаж, алт ангижруулах урвалж хэт их хэмжээгээр зарцуулагдаж байсан тул алтыг уусмалаас экстракцлан ялгах судалгааг явуулсан. Усан орчноос алт ялгах экстрагентаас изоамилийн спирт (3метилбутанол-1) (чистий ГОСТ 5830-79) алтны хувьд сонгомол, сайтар шалгагдсан арга 9, 10 учраас энэхүү судалгаанд сонгон, цахилгаан-исэлдэлтийн дараах хүчтэй исэлдүүлэгч агуулсан усан орчноос алт ялгах боломжтой эсэхийг турших судалгаа явуулсан. Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах хүдрийн усан уусмалаас ялган авсан алтны зургийг Зураг 2-т харуулав.

Зураг 2 Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах хүдрийн уусмалаас экстракцлан тунадасжуулж ялгасан алт (35 дахин өсгөсөн, алтны диаметр 0.3*0.4 мм )

Ялган авсан алтны дээжүүдэд дэлхийн каталог дахь алтны “4-0784 GoldŅ кодтой харьцуулан рентгендифрактометрийн (XRD) шинжилгээг хийж дүнг Зураг 3-т; рентгенфлуоресценцийн (X-Ray) шинжилгээ хийж дүнг Зураг 4-т тус тус үзүүлэв.

~ 74 ~

Intensity [cps]

0 4

Peak data

04-0784

Au Gold, syn

Зураг 3 Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн уусмалаас экстракцлантунадасжуулж2 ялгасан алтанд хийсэн рентгендифрактометр (XRD)-ийн шинжилгээний дүн 0 0

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

2 0

2 2

2 4

2 6

2 8

1 8

2 0

2 2

2 4

2 6

2 8

3 0

3 2

3 4

3 6

3 8

4 0

Au Au

0 0

1 0

1 2

1 4

1 6

3 0

3 2

3 4

Зураг 4 Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн уусмалаас экстракцлантунадасжуулж ялгасан алтанд хийсэн рентгенфлуоресценц (X-Ray)-ийн шинжилгээний дүн

Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн усан уусмалаас ялган авсан алтны дээжинд индукцийн холбоотой плазмын спектрометрийн (ICP) шинжилгээг (Хүснэгт 4) хийхэд Cu, Zn, Ni, Al, Mn, Fe, Cr зэрэг элемент маш бага, 10-9 грамм хүртэл хэмжээгээр илэрсэн нь алтны цэвэршлийн зэрэг өндөр (99.99%)-байгааг харуулж байна. Хүснэгт 4 Лабораторийн нөхцөлд ялган авсан алтны ICP-ийн шинжилгээний үр дүн Арга Цахилгаанисэлдэлт

Элементүүд, ppb (10-9 грамм) Cu

10.41

38.72

2.91

13.01

0.69

~ 75 ~

Fe 36.6 4

Cr 2.48

3 6

3 8

Дүгнэлт  Хүчиллэг орчинд явагдсан алтны хүдэр шлих-ийн цахилгаан-исэлдэлтийн явцад алт болон хүдрийн үндсэн элементүүд (Fe, Ti) усан уусмалд бүрэн шилжиж байна.  Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах хүдрийн усан уусмалаас алтыг шууд гидразинаар ангижруулан ялгахад уусмалд агуулагдах хүчтэй исэлдүүлэгчид (ClO, ClO3-, Cl2(aq)) болон уусмал дахь хүдрийн үндсэн элементүүд (Fe, Ti) гидразинтай урвалд орсноор урвалжийн хэт зарцуулалтыг үүсгэн, алтны ангижралтыг эрс бууруулж байна  Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах алтны хүдрийн усан уусмалаас алтыг изоамилийн спиртээр экстракцлан салгасны дараа гидразинаар тунадасжуулан 99.99 %-ийн цэвэршилттэй алт ялгах боломжтой байна.  Алтыг изоамилийн спиртээр экстракцлан салгасны дараа уусмалд шилжсэн хүдрийн үндсэн элемент (Fe, Ti)-ийг шүлтлэгжүүлэх замаар бүрэн ялган авах боломжтой байна.  Цахилгаан-исэлдэлтийн дараах хүдрийн уусмалд агуулагдах хүчтэй исэлдүүлэгчдийн агуулгыг хүхэрлэг оксид, манган II-ын давсаар ангижруулж хоргүйжүүлэх боломжтой байна. Ном зүй 1. Дэлэг Д., Норовсүрэн Л., ŅЖижиг ширхэгтэй алт ялгах боловсронгуй технологиŅ, Уул уурхай сэтгүүл №3, 1999 2. Одончойсүрэн Д., Дэлэгцоо Н., “Алтны шороон ордны элсийг угааж баяжуулах үйлдвэрийн технологийг боловсронгуй болгох талаар гүйцэтгэсэн туршилт шинжилгээний ажлын тайлан” Уул уурхайн хүрээлэн. 1992он 3. Алтны үйлдвэрийн хаягдал болон боловсруулахад хэцүү хүдрээс алтыг уусган, ялгах судалгаа. Судалгааны төсөл, МУИС, Азийн Судалгааны Төв, Улаанбаатар, 2004 4. Ts.Darjaa, D.Dorj, D.Gantsetseg, Kh.Nominbolor, Leaching of the gold ore by electro-oxidation. Sci. J.NUM., Chemistry and chemical technology, 2005, № 5, (239), pp. 16-24. 5. Scheiner B.L., Lindstrom R.E., Henrie T.A., Oxidation process for improving gold recovery from carbon bearing gold ores. Bureau of mines Reports of Investigations 1971. 6. Arslan Fatma., Electrooxidation of refractory gold ores. Columbia University, 1991, pp.4-41 7. Аbrantes L.M., Costa M.C., Electro-oxidation as a pre-treatment for gold recovery. Hydrometallurgy 40, 1996, pp. 99-110. 8. Боровицкий В.П., Шемякин В.Н., Растворимость золота из руд Куранахских месторождений Алдана «Зап. ЛГИ», 1965, т.48, вып. 2, стр. 69-76. 9. Химические осаждение металлов из водных растворов. Под ред. В.В.Свиридова, Минск, Издательство Университетское, 1987, стр. 92-95. 10. Гиндин Л.М., Общие закономерности ионнообменной экстракции и пути ее использования. «Развитие гидрометаллургических процессов и расширение областей применения экстракции, сорбции и ионного обмена в цветной металлургии», часть I.М., Цветмет информация, 1968, стр. 27-40.

~ 76 ~

ӨНДӨР, НАМ ТЕМПЕРАТУРТ ХАЛЬКОПИРИТИЙН БАЯЖМАЛЫН БИОИСЭЛДЭЛТИЙН СУДАЛГАА А.Алтангэрэл, Д.Дорж МУИС, Химийн Факультет, магистр E-mail:

Товч утга Эрдэнэтийн зэс-молибдены ордын хүдэр дэх зэсийн сульфидын эрдсүүдийн агуулга жилээс жилд буурч муу уусдаг халькопиритийн агуулга ихсэж байгаа нь судлаачдын анхаарлыг ихээхэн татаж байгаа асуудал билээ. Иймд бид энэхүү ажлаараа зэсийн баяжмал гаргах явцад ялган авсан халькопиритийн баяжмалыг нутгийн омог Thiobacillus ferrooxidans-ын өсгөвөрөөр өндөр болон нам температурт хатуу шингэн фазын янз бүрийн харьцаатайгаар уусгах туршилтыг явуулж, уусалтын процессын химизмийг судлах, зохистой нөхцлийг тогтоох зорилго тавьлаа. Халькопиритийн баяжмалын эрдсийн найрлагыг рентген фазын аргаар тодорхойлоход халькопиритийн агуулга 15%, пиритийн агуулга 10% үлдсэн хувийг нь бусад эрдсүүд эзэлж байгаа нь тогтоогдсон юм. Харин химийн элементийн шинжилгээний дүнгээс харахад зэс 26.61%, молибден 0.036%, алт 0.25г/т, мөнгө 60.83г/т тус тус агуулагдаж байв. Өндөр болон нам температурт 60 хоногийн турш био-уусалт явуулсан дүнгээр 600С-д хатуу шингэн фазын харьцаа 1:6 (х:ш) байхад, харин 100С-д хатуу шингэн фазын харьцаа 1:4 (х:ш) байхад био-исэлдэлт хамгийн сайн явагдаж байгаа бөгөөд, тухайлбал 600С-д халькопиритийн баяжмал дахь зэсийн 67.67%, 100С-д 45.11% тус тус уусмалд шилжсэн байлаа. Эндээс үзэхэд өндөр температурт халькопиритийн баяжмалын био-уусалт нам температур дахийг бодвол илүү сайн явагдаж байгаа нь биоуусалтын явцад нутгийн омог Thiobacillus ferrooxidans нь өндөр температурт дулаанд тэсвэртэй бактерийн төрөлд шилжсэнтэй холбоотой гэж үзэж байна. Түлхүүр үг: халькопирит, температур, биоуусалт, Thiobacillus ferrooxidans Оршил Геологичид, эрдэс судлаачдын тооцоолсноор сүүлийн жилүүдэд Эрдэнэтийн овооны зэс-молибдены ордын ашиглалтын бүсэд зэсийн сульфидын эрдсийн хэмжээ жилээс жилд өөрчлөгдөн ордын гүн рүү халькопиритийн агуулга 1984 онд хүдэрт 0.4%, зэсийн баяжмалд 15.97% байсан бол 2010 он гэхэд 0.85%, зэсийн баяжмалд 37.08% болтлоо ихсэх хандлагатай байгаа нь судлаачдын анхаарлыг ихээхэн татаж байна [1]. Халькопирит нь байгаль дээр гялтганасан алтлаг шар өнгөтэй, тод гялалзсан гадаргатай, химийн найрлагын хувьд нийлмэл, ихэнх тохиолдолд зэс-34.55%, төмөр30.54%, хүхэр-34.9% байдаг. Халкопирит нь магмын гаралтай зэсникелийн орд, гидротермаль гаралтай зэс-порфир, зэсийн колчеданы ордуудад элбэг тохиолддог [2]. Зураг.1 Халькопиритийн эрдэс [3]

~ 77 ~

Сүүлийн үед сульфидын эрдсүүдийг микроорганизмын оролцоотойгоор исэлдүүлэн задлах судалгаа эрчимтэй явагдаж байна. Биогидрометаллургийн үйлдвэрлэлд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг микроорганизм бол тионы төрлийн бактерууд юм. Автотроф төрлийн тионы бактер нь эрдсийн орчинд дан хүхэр болон хүхрийн янз бүрийн нэгдлүүдийг исэлдүүлж, исэлдэх процессын энергиэр бодисын солилцоонд орж, үрждэг бичил биетүүд юм. Эдгээр нь хүчиллэг орчинд амьдарч хүчилтөрөгчөөр амьсгалдаг. Одоогоор нээгдээд, биогидрометаллургийн үйлдвэрлэлд тодорхой үр дүнтэй хэрэглэгдэж байгаа бактериуд бол Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, Leptospirillum ferrooxidans юм. Эдгээр тионы төрлийн бактериуд нь халькопиритийн уусалтыг 12 дахин, арсенопиритийн уусалтыг 8 дахин, ковеллин, борнитын уусалтыг 18 дахин тус тус ихэсгэдэг болох нь эрдэмтдийн судалгаагаар тогтоогджээ [1, 4]. МУИС-ийн Химийн Факультетийн Өнгөт металл, ховор элементийн химийн эрдэм шинжилгээний лабораторт Эрдэнэтийн Овооны ил уурхайн хүдрийн гүний уснаас 1987 онд Thiobacillus ferrooxidans-ыг, 1992 онд Thiobacillus thiooxidans, Leptospirillum ferrooxidans бактерийг тус тус цэврээр нь ялгаж, Эрдэнэт, Цагаан Суврагын зэс молибдены орд газрын исэлдсэн болон сульфидын хүдрийг дээрх бактериудаар биоуусалтанд оруулах туршилтыг перколяторт явуулснаар манай улсад биогидрометаллургийн технологийн судалгааны ажил эхэлсэн гэж үздэг [4]. Тионы бактеруудын эрдсийг исэлдүүлэх явцыг авч үзвэл, эрдсийн гадаргуу дээр микроорганизмууд бөөгнөрөн хуримтлагдснаар эрдсийн физик химийн шинж чанар өөрчлөгдөхөд химийн найрлага ч мөн өөрчлөгддөг. Энэ гетероген системд исэлдэн ангижрах урвал явагдах нөхцөл бүрдэж, эрдэс исэлдэж электроноо алддаг. Энэ нийлмэл процессын үед хамгийн сүүлийн акцептор буюу электрон авагч нь хүчилтөрөгч болдог бөгөөд тэрээр ангижирч ус болдог [4, 5, 6, 7, 8, 9]. Манай орны судлаачид сүүлийн үед хийсэн судалгааны ажлаараа зэс-молибдены хүдэрт зонхилон байдаг зэсийн сульфидын эрдсүүдийн биоуусалтанд орох дарааллыг физик химийн үзүүлэлт болох эрдсийн электродын потенциал, исэлдэнангижрах потенциал болон уусмалд шилжсэн зэсийн агуулга зэрэг утгаар нь тогтоож, эрдсүүдийн биоисэлдэлтийн дараах эгнээг гаргасан юм [4, 5]. Cu2S > CuS > FeS2 > Cu5FeS4 > CuFeS2 Эндээс харахад зэсийн сульфидын эрдсүүдээс халькопирит нь биоисэлдэлтэнд хамгийн удаан ордог. Иймд бид энэхүү ажлаараа Эрдэнэт үйлдвэрийн зэсийн баяжмал үйлдвэрлэх явцад ялгаж авсан халькопиритийн баяжмалыг нутгийн омог Thiobacillus ferrooxidans- биокатализаторын оролцоотой, өндөр болон нам температурт хатуу шингэн фазын янз бүрийн харьцаатайгаар уусгах туршилтыг явуулж, уусалтын процессын химизмийг судлах, зохистой нөхцлийг тогтоох зорилго тавьлаа. 2. Туршилтын хэсэг 2.1. Халькопиритийн баяжмал, түүний шинжилгээ Халькопиритийн баяжмалд петрограф ба рентгендифрактометрийн анализыг Геологийн Төв Лаборатор (ГТЛ) болон МУИС-ийн Физик Электроникийн Сургуулийн Рентген бүтцийн лабораторуудад хийж, эрдсийн бүрэлдэхүүнийг тодорхойлсон дүнг хүснэгт.1-д үзүүллээ. ГТЛ-д хийсэн химийн анализын дүнгээс харахад халькопиритийн баяжмалд зэс 26.61%, молибден 0.036%, алт 0.24-0.26г/т, мөнгө 60.83г/т тус тус агуулагдаж байлаа.

~ 78 ~

№ 1 2 3 4 5 6 7 8

Хүснэгт.1 Халькопиритийн баяжмалын эрдсийн найрлага Үндсэн эрдэс Эрдсийн химийн томьёо Агуулга, % Халькопирит CuFeS2 15 Пирит FeS2 10 Ковеллин CuS 5 Гетит FeO(OH) ховор Халькозин Cu2S 20 Гидрогетит ховор FeO(OH)H2O Борнит Cu5FeS4 5 Бусад эрдсүүд 45

2.2. Thiobacillus ferrooxidans-ын өсгөвөр бэлтгэх Thiobacillus ferrooxidans-ыг микроорганизмын өсөлт үржилтэнд шаардлагатай бичил элемент агуулсан I орчин болон энергийн эх үүсвэр болох II орчны уусмалыг 7:3 харьцаатай хольж бэлтгэсэн 9К тэжээлийн орчинд өсгөвөрлөлөө. 9К тэжээлийн орчны өнгө Thiobacillus ferrooxidans нь өсөж, үржсний дүнд Fe(III)-ын сульфат үүссэнээр уусмалын өнгө цайвар ногооноос улаан шар болсон үед буюу уусмал дахь микроорганизмын эсийн тоо нэг миллитрт 103-105 болсон биоуусмалыг туршилтанд хэрэглэсэн. 2.3.Халькопиритийн баяжмалын биоуусалт Баяжмал болон био-уусмалын химийн найрлага, тионы бактериудын шүтэлцээ, баяжмал дахь сульфидын эрдсийн хими физикийн шинж чанар, уусмалын рН, орчны температур, хүдрийн жижиглэлт, хатуу шингэн фазын харьцаа, нэгж эзэлхүүн уусмал дахь эсийн тоо, идэвх зэргээс уусалтын хурд, металл авалт ихээхэн хамаардаг учир эдгээр хүчин зүйлсийн зохистой утгыг математик төлөвлөлтийн аргаар, био-уусалт явуулах нөхцлийг тогтоосон өмнөх судлаачдын судалгаа [1, 4, 5] -нд үндэслэн, зарим хүчин зүйлсийг өөрчлөн хүснэгт.2-д үзүүлсэн нөхцөлд халькопиритийн биоисэлдэлтийг лабораторийн нөхцөлд тогтмол агааржуулалтанд явуулсан юм. Хүснэгт 2. Халькопиритийн баяжмалыг Thiobacillus ferrooxidans–аар уусгах биоуусалтын нөхцөл Халькопиритийн баяжмалын жижиглэлтийн хэмжээ, мм 15 Уусмалын рН 2.69-0.14 Бактерийн тоо, эс/мл 103-105 Халькопиритийн баяжмалын жин, гр 15 Орчны температур, 0С 100С, 600С Хатуу шингэн фазын харьцаа, (х:ш) 1:2, 1:4, 1:6, 1:8 Биоуусалт явуулсан хугацаа, хоног 60 Био-уусалтын явцад уусмалын орчны рН, уусмалын ИАП болон уусмал дахь зэсийн агуулгыг тодорхойлох хэмжилтийг ХБНГУ-д үйлдвэрлэсэн SevenMulti маркийн рНион-селективметр дээр, уусмал дахь төмрийн агуулгыг тодорхойлох хэмжилтийг JH-721 маркийн спектрофотометрээр тус тус хийлээ.

~ 79 ~

3. Туршилтын үр дүн 3.1. Thiobacillus ferrooxidans- ыг тэжээлт орчинд өсгөвөрлөгдөх үеийн ИАП ба рН-ын өөрчлөлт Thio.ferrooxidans-ын 9К тэжээлт орчинд агуулагдаж байгаа төмрийн (II) ионыг төмрийн (III) болтол исэлдүүлэх замаар өсгөвөрлөгддөг. Иймээс Thiobacillus ferrooxidans- ын өсгөвөрлөлтийн үеийн потенциалын өөрчлөлт нь исэлдэн-ангижрах потенциалын зүй тогтлоор тайлбарлагдана. Эрдэмтдийн судалгаагаар Fe2+/Fe3+ гэсэн системийн исэлдэн-ангижрах потенциалын утга нь Eh=+0.77В байдаг. Thiobacillus ferrooxidans-ын өсөж, идэвхтэй байх хамгийн сонгомол температур бол 270С-300С гэж судлаачид тогтоосон байдаг ч Thiobacillus ferrooxidans-ын оролцоотой төмөр, хүхрийн исэлдэн ангижрах урвал нь асар их дулааныг ялгаруулдаг учир Thiobacillus ferrooxidans нь өндөр температурт тэсвэртэй термофиль бактерийн хэлбэрт шилждэг байж болзошгүй гэж үзээд үүнийг батлаж тогтоохыг зорьж судалгаа явуулсан юм. Халькопиритийн уусалтын процессод биокатализатор болж байгаа Thiobacillus ferrooxidans-ыг өндөр температурын үед ямар өөрчлөлтөнд орж байгааг судлахаар 400С, 600С температурт Thiobacillus ferrooxidans-ын цэвэр өсгөвөрөөс тарилга хийлээ. Thiobacillus ferrooxidans-ын өсгөвөрлөлтийн явцыг уусмалын рН болон ИАП-аар хянаж, хэмжилтийн дүнг графикаар дүрсэлж зураг.2-ээр илэрхийллээ. 1.6

435 430

1.4

425 1.2

420 415 410

0.8 405 0.6

ÈÀÏ , mV

400С 0 1 60 С

400 395

0.4

400C 600C

0.2

390 385

380 1

Õîíîã

Зураг.2 Цэвэр өсгөвөрийн рН ба ИАП хугацааны хамаарал (- - - уусмалын рН-ын өөрчлөлт, уусмалын ИАП-ын өөрчлөлт)

Зураг.2-оос харахад Thiobacillus ferrooxidans-ын өсгөвөрлөлтийн 4 дэх хоногт 400С-т уусмалын ИАП 429-407мВ ба 600С температурт 429-410мВ болон аажмаар тогтмолжиж байгаа нь уусмал дахь төмөр(III) төмөр (II) ионуудын хооронд тэнцвэр тогтож байна гэсэн үг юм. Иймд Thiobacillus ferrooxidans-ын өсгөвөрлөгдөх процесс тогтмолжлоо гэж үзэж байна. Ямарваа нэг организм орчиндоо дасан зохицох чадвартай байдаг. Мөн Thiobacillus ferrooxidans нь өсгөвөрлөлтийн явцад дулаанд тэсвэртэй бактерт дараах бүдүүвчийн дагуу шилжсэн байх боломжтой гэж үзэж байна. C C C 25    A 40    B1 ¿ðæèõ  B2 60    C1 ¿ðæèõ  C2 (äóëààíäòýñâýðòýé ) 0

3.2. Халькопиритийн баяжмалын биоуусалтын үед явагдах урвалууд Халькопиритийн баяжмалын био-уусалтын үед явагдах боломжтой химийн урвалуудыг дараах байдлаар бичье: CuFeS2 + 4Fe3+  Cu2+ + 5Fe2+ + 2S0 ~ 80 ~

2CuFeS2 + 3CuSO4 + 3FeSO4  Cu5FeS4 + 2Fe2(SO4)3 8CuFeS2 + 12CuSO4 + 6H2O  4Cu5FeS4 + 2Fe2(SO4)3 + 6H2SO4 + 3O2 Cu5FeS4 + Cu2+  2Cu2S + 2CuS + Fe2+ CuFeS2 + 4Ag+  2Ag2S + Cu2+ + Fe2+ Ag2S + 2Fe3+  2Ag+ + S0 + 2Fe2+ Химийн эдгээр урвалуудаас харахад халькопиритийн баяжмал дахь муу уусдаг халькопиритийн эрдэс нь өөрөөсөө харьцангуй сайн уусдаг борнитод шилжин, борнит нь зэсийн сульфидын эрдсүүд дотроос харьцангуй сайн уусдаг халькозин, ковеллинд шилжих байдлаар био-уусалт явагдаж байна. Мөн халькопиритийн баяжмалд байгаа мөнгө нь микроорганизмын үйлчлэлээр мөнгөний ионд шилжин улмаар халькопиритийн уусалтанд нөлөөлдөг юм. 3.3. Халькопиритийн баяжмалын био-уусалтын үеийн ИАП-ын өөрчлөлт Халькопиритийн баяжмал, био-уусмал гэсэн гетероген системд Thiobacillus ferrooxidans нь биокатализаторын үүрэг гүйцэтгэснээр исэлдэн ангижрах урвал явагдах нөхцөл бүрддэг. Иймд био-уусалтын туршид уусмалын ИАП хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг зураг.3, зураг.4-өөр тус тус харууллаа. 500

550

1:02 1:06 1:08

400

450 ÈÀÏ, ìÂ

ÈÀÏ, ìÂ

450

1:02 1:04 1:06 1:08

500

1:04

400 350

350

300

250

12 16 20 Õóãàöàà, ºäºð

Õóãàöàà, ºäºð

10 С-ын температурт

60 С-ын температурт

Зураг.3, 4 Халькопиритийн баяжмалын биоуусалтын үеийн ИАП хугацааны хамаарал

Био-уусалтын эхний 4 хоногт уусмалын ИАП нам температурын үед 470-283мВ, харин өндөр температурын үед 490-382мВ болж огцом буурч байсан бол цаашид ИАП-ын аажмаар буурч тогтмолжиж байна гэж хэлж болно. Энэ нь халькопиритийн био-уусалт эхний 4 хоногт эрчимтэй явагдаж харин цаашид баяжмалын биоуусалт харьцангуй удааширч байлаа. Нам температур, хатуу шингэн фазын харьцаа 1:2 байхад уусмалын ИАП 470-285мВ, харин өндөр температурт хатуу шингэн фазын харьцаа 1:6 үед 490-250мВ болтлоо буурч байгаа тул энэ хоёр тохиолдолд халькопиритийн баяжмал харьцангуй сайн ууссан гэж үзлээ. Thiobacillus ferrooxidans-ын оролцоотой эрдсийн биоисэлдэлт явагдах системд халькопиритийн баяжмал анод болон явагдах исэлдэн ангижрах урвалыг дараах ерөнхий байдлаар бичиж болно. CuFeS2  Cu2+ + Fe3+ + 2S0 + 5eДээрх урвалын тэгшитгэлээс харахад туршилтын явцад уусмалын ИАП-ын утга буурч байгаа нь Нернстийн тэгшитгэл ёсоор уусмалд үүссэн төмөр(III)-ийн ионы ~ 81 ~

оролцоотой эрдсийн биоуусалт тасралтгүй явагдах таатай нөхцөл болдог бөгөөд энэ үед уусмалд сульфидын ионы ангижрах процесс (S2-/S0) давамгайлж явагдаж байна. 3.4. Халькопиритийн баяжмалын био-уусалтын дүн Биогидрометаллургийн технологит эхлээд хүдэр, эрдэс, баяжмал дахь төмөр, хүхэр нь тионы бактериар исэлдсэний дүнд хүхрийн хүчил, төмөр(III)–ийн сульфат, үүсч, орчны рН-ын буурсан нөхцөлд төмөр(III)–ийн сульфатын оролцоотойгоор хүдэр, баяжмал, эрдэс дэх өнгөт, үнэт, хүнд металлууд уусмалд ион болон шилждэг юм. Иймээс халькопиритийн баяжмалыг өндөр болон нам температурт биокатализатор Thiobacillus ferrooxidans-аар уусгах процессын явцыг уусмал дахь зэс, төмрийн агуулга, уусмалын орчны рН зэрэг үндсэн үзүүлэлтээр хянаж, үр дүнг зураг.5-аар тус тус харууллаа. 3,0

1:2 1:4 1:6 1:8

2,6

100Ñ 40

2,4

çýñ

2,2 2,0

1,8

1,0

1:2 1:4 1:6 1:8

1,6

1,4

0,5

óóññàí çýñ, %

ó óóññàí

ðÍ

1,5

ðÍ

2,0

1:2 1:4 1:6 1:8

ðÍ

2,8

óóññàí çýñ, %

1:2 1:4 1:6 1:8

2,5

3,0

600Ñ

Óóññàí çýñ 10

1,2

0,0

0 0

0 60

1,0

Õóãàöàà, õîíîã

Зураг.5 Өндөр (60 C) болон нам (10 C) температур дахь биоуусалтын үеийн рН, ууссан зэсийн хэмжээ, хугацааны хамаарал

Туршилтын дүнгээс харахад 600С температурын үед уусмалын орчны рН нь 2.650.14 болтол, 100С температурын үед 2.69-1.2 болтол тус тус буурч байгаа нь биокатализатор Thiobacillus ferrooxidans-ын нөлөөгөөр халькопиритийн баяжмал дахь сульфидын эрдсүүд исэлдэн, уусмалд чөлөөт хүхрийн хүчил үүсэж байгааг харуулж байна. Халькопиритийн баяжмалд 60 хоног биоуусалт явуулсны дараа 600С температурын үед хатуу шингэн фазын харьцаанаас хамааран нийт зэсийн 46.66%, 52.63%, 67.67%, 46.99% нь уусмалд шилжиж, харин 100С температурын үед нийт зэсийн 45.11%, 37.2%, 15.4%, 15.4% уулсмалд тус тус шилжсэн байна. Эндээс харахад 100С температурт явуулсан туршилттай харьцуулахад 600С температурын үед хатуу шингэн фазын харьцаа 1:6 үед харин 100С температурын үед хатуу шингэн фазын харьцааг 1:4-оор авч Thiobacillus ferrooxidans-аар био-уусалт явуулах нь илүү үр дүнтэй гэж үзэж байна. Мөн нам температуртай харьцуулахад өндөр температурт биоуусалт илүү хурдан явагдаж байна. Био-уусалтын үед уусмалд шилжсэн төмөр(III)-ийн хэмжээ хугацаанаас хамаарсан хамаарлыг зураг.6-аар илэрхийллээ.

2,6 50

Óóññàí òºìºð

1,5 30

1,0

100C 40

2,4 30

2,2

ðÍ

2,0

1:2 1:4 1:6 1:8

2,8

Óóññàí òºìºð, %

2,5

600C

1:2 1:4 1:6 1:8

3,0

70 1:2 1:4 1:6 1:8

2,0

Óóññàí òºìºð

1,8

1:2 1:4 1:6 1:8

1,6

1,4

0,5

1,2

0,0

1,0

Õóãàöàà, õîíîã

Зураг.6 Өндөр (60 C) болон нам (10 C) температур дахь био-уусалтын

~ 82 ~

0 60

Óóññàí òºìºð, %

3,0

үеийн рН, ууссан төмрийн хэмжээ хугацааны хамаарал

Халькопиритийн баяжмалыг 600С температурт уусгасан туршилтын дүнгээс харахад хатуу шингэн фазын харьцаа 1:2, 1:4 байх дээжний хувьд уусмалд шилжсэн төмрийн хэмжээ харьцангуй өндөр байгаа нь харагдаж байна. Нам температурт биоуусалт явуулсан дүнгээс харахад уусмалд шилжсэн төмрийн хэмжээ хатуу шингэн фазын харьцаа 1:2 байх дээжний хувьд хамгийн их буюу 48% байлаа. Халькопиритийн баяжмалын биоуусалтыг 60 хоног явуулсны дараа уусмалд шилжсэн зэсийн агуулгыг өндөр болон нам температурын үед хатуу шингэн фазын харьцаанаас хамааруулан дараах зураг.7-оор илэрхийллээ. 80 70

10 60

Çýñ àâàëò, %

60 50 40 30 20 10 0 1:02

1:04 1:06 Õàòóó øèíãýí ôàçûí õàðüöàà

1:08

Зураг.7 Зэс авалт хатуу шингэн фазын харьцааны хамаарал

Диаграммаас харахад өндөр температурын үед уусмалд шилжсэн зэсийн хэмжээ хатуу шингэн фазын харьцааг 1:6-аар авсан дээжийн хувьд хамгийн их-67.67% байна. Харин нам температурын үед хатуу шингэн фазын харьцааг 1:2-оор авсан дээжний хувьд хамгийн их-45.11% байлаа. Эдгээрээс үзэхэд халькопиритийн баяжмалын био-уусалтын нутгийн омог Thiobacillus ferrooxidans-аар 600С ба 100С температуруудын үед хатуу шингэн фазын харьцааг 1:6 ба 1:2-оор тус тус авч явуулах нь тохиромжтой гэж үзэж байна. Халькопиритийн баяжмалын био-исэлдүүлэлтийг 60 хоног явуулсны дараа хамгийн сайн уусалт явагдаж байсан 600С температур дахь 1:6 харьцаатай дээжний хувьд хатуу үлдэгдэлд рентген фазын шинжилгээг МУИС-ийн ФЭС-ийн Рентген бүтцийн лабораторид хийлгэн, био-уусалтын өмнөх шинжилгээний дүнтэй харьцуулан дараах зураг.8-д харууллаа. 3500

Биоуусалтын ємнє

3400 3300 3200 3100 3000 2900 2800 2700 2600 2500 2400 2300

Lin (Counts)

2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300

Биоуусалтын дараа

1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 45.1

2-Theta - Scale n - File: davaa_N2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.040 ° - Step time: 6. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 26 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - P Operations: Background 1.000,1.000 | Import n3 - File: Davaa_N3.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 80.000 ° - Step: 0.040 ° - Step time: 3. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 0 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - P Operations: Background 1.000,1.000 | Import

n - File: Davaa_N2.raw – Биоуусалтын ємнє n3 - File: Davaa_N3.raw – Биоуусалтын дараа

Халькопирит

Зураг.8 Халькопиритийн баяжмалын био-уусалтын өмнө ба дараах рентген шинжилгээний дүн

~ 83 ~

Халькопиритийн баяжмалд хийсэн рентген явуулах нь илүү үр дүнтэй гэж үзлээ. шинжилгээний дүнгээс харахад био-уусалтын дараах спектрийн өндөрийг биоуусалтын өмнөх спектрийн өндөртэй харьцуулахад бараг 4 дахин багассан байгаа нь 600С температурт баяжмал био-уусмалын харьцаа 1:6, уусмалын орчны рН нь 2.69-1.00, нэгж эзэлхүүн биоуусмал дахь эсийн тоо 103-105 нөхцөлд халькопиритийн баяжмалын биоуусалтыг тохиромжтой гэж үзлээ. Дүгнэлт 1. Эрдэнэтийн үйлдвэрээс зэсийн баяжмал үйлдвэрлэх явцад ялган авсан халькопиритийн баяжмалд петрограф, рентгендифрактометрийн шинжилгээгээр баяжмалын үндсэн эрдэс болох халькопирит 15%, ковеллин 5%, халькозин 20%, борнит 5% байгааг тогтоов. Халькопиритийн баяжмалын элементийн анализаар зэс 26.61%, молибден 0.036%, алт 0.24-0.26г/т, мөнгө 60.83г/т тус тус агуулагдаж байна. 2. Thiobacillus ferrooxidans нь сгөвөрлөлтийн 4 дэх хоногт, уусмалын ИАП 400С, 600С температурт 429-407мВ ба 429-410мВ болон аажмаар тогтмолжиж байгаа учир Thiobacillus ferrooxidans өсгөвөрлөлтийн явцад дулаанд тэсвэртэй бактерийн төрөлд шилжиж байна гэж үзлээ. 3. Биоуусалтын үед уусмалын ИАП-ыг хэмжсэн дүнгээс үндэслэн биоуусалтын эхэнд төмөр (II) ионы исэлдэх процесс, харин уусмалд үүссэн төмрийн (III) ионы тусламжтай эрдсийн биоуусалт цаашид тасралтгүй явагдах нөхцөл бүрэлдэж мөн уусмалд сульфидын ионы ангижрах процесс (S2-/S0) давамгайлж байна гэж үзлээ. 4. Өндөр болон нам температурт 60 хоногийн турш био-уусалт явуулсан дүнгээр 600С-д хатуу шингэн фазын харьцаа 1:6 (х:ш) байхад, харин 10 0С-д хатуу шингэн фазын харьцаа 1:4 (х:ш) байхад биоисэлдэлт хамгийн сайн явагдаж, 600С-д халькопиритийн баяжмал дахь зэсийн 67.67%, 100С-д 45.11% тус тус уусмалд шилжсэн байлаа. Ашигласан ном зүй 1. С.Даваасүрэн, Д.Дорж, О.Отгонтуул, Зэсийн ядуу хүдрээс биогидрометаллургийн аргаар зэсийн баяжмал гаргаж авах боломж, МУИС, ХФ, Эрдэм шинжилгээний бичиг, №1, х.6-15, УБ, 1999 2. А.А.Годовиков, Минералогия, М, Недра, 1975, стр.45-52, 82-86 3. http://www.en.wilipedia.org/wiki/chalcopyrite 4. С.Даваасүрэн, Д.Дорж, нар, Биогидрометаллурги, төслийн эрдэм шинжилгээний тайлан, УБ, 1997-1999 5. А.Алтангэрэл, Сульфидын эрдсийн биоуусалтын үеийн цахилгаан химийн судалга, магистрын дипломын ажил, МУИС, 2002 6. Y.Rodriguez, A.Ballester, New information on the chalcopyrite bioleaching mechanism at low and high temperature, Hydrometallurgy, 71 (2003), 47-56 7. Г.И.Каравайко, Биогеотехнология, Центр международных проектов, ГКНТ, М. 1989 8. А.Altangerel, S.Davaasuren, D.Dorj, B.Ankhbayar, O.Oldokh, Electro-biooxidation of sulfide minerals (FeS2-Au2Ti) by Thiobacillus ferrooxidans, МУИС, Химийн факультет, эрдэм шинжилгээний бичиг, №5(239), х.1-9, УБ, 2004 9. S.Prasad, B.D.Pandey, Alternative processes for treatment of chalcopyrite- a review, Minerals Enginerring, 1998, vol.11, No 8, pp.763-781

~ 84 ~

МОЛИБДЕНИЙ БАЯЖМАЛЫГ ЦАХИЛГААН-ИСЭЛДЭЛТИЙН АРГААР УУСГАН МОЛИБДЕН, РЕНИЙГ ЯЛГАХ БОЛОМЖ 1

Ц.Даржаа , Т. Окаве , Ё. Васеда , Ё. Үмецү

Монгол Улсын Их Сургуулийн профессор, доктор. Токуогийн Их Сургуулийн Үйлдвэр-Шинжлэх Ухааны Институтийн профессор, доктор 3 Тохоку Их Сургуулийн дэд захирал, профессор, доктор 4 Тохоку Их Сургуулийн Шинэ материалын технологийн Институтийн профессор, доктор E-mail: dar_muis@yahoo.com 2

Хураангуй Энэхүү ажлаар хүчиллэг болон шүлтлэг орчинд молибдений баяжмалыг цахилгаан- исэлдэлтийн аргаар уусгах, баяжмалын уусалтад нөлөөлөх хүчин зүйлс, уусалтын зохистой нөхцлийг сонгох, усан орчинд шилжсэн молибден, ренийг муу уусдаг нэгдлийн байдлаар ялган авах боломжийг тогтоох судалгаа хийгдсэн. Судалгаанд 10 масс% -ын NaCl –ын уусмал бүхий нэг туйлт электролизийн үүр ба 10 үеэс тогтсон хоёр туйлт хэлхээ ашиглан Эрдэнэтийн Уулын Баяжуулах Үйлдвэрийн молибдений баяжмалыг электролизийн дүнд ялгарах хүчтэй исэлдүүлэгч(ClO-) -ээр 92% -оос багагүй гүйдлийн ашигтайгаар уусгасан. Хоёр туйлт хэлхээ ашиглан баяжмалыг уусгахад гүйдлийн гарц нэг туйлт хэлхээ ашиглахаас 1.2 дахин бага байсан ч сульфид эрдсийн уусалтын хурдыг 8 дахин ихсэх боломжтой байв. Уусмалд шилжсэн бага агуулгатай ренийг хандлан авч муу уусдаг нэгдэл байдлаар ялгасаны дараа хүдрийн уусмалын орчинг шүлтлэгээс хүчтэй хүчиллэг болгох замаар молибдений оксидыг гарган авах боломжтой болох нь тогтоогдсон. 1. Оршил Зэс болон молибдений хүхэрт эрдсийг агуулсан Зэс-Молибдений хүдрээс молибденийг ялган авах үйлдвэрлэл үндсэн хоёр шатаар явагддаг. Нэгдүгээрт хүдрийг баяжуулан зэс ба молибдений баяжмалыг гарган авах, хоёдугаарт молибдений баяжмалыг шатааж техникийн молибдений оксидыг гаргана. Зах зээлийн эрэлтэд нийцүүлэн техникийн молибдений оксидыг бололвруулж бүх төрлийн молибдений нэгдлүүд, металл молибден гарган авдаг. Молибденийг ялган авах энэхүү арга бүтээгдэхүүнийг гарган авах хурд талаасаа харьцангуй үр ашигтайд тооцогддог боловч молибдений баяжмалыг шатаахад ялгарах их хэмжээний хүхрийн диоксид (SO2) -ыг хоргүйжүүлэх, олон шатлалт баяжуулалтын үед болох молибдений алдагдлыг багасгах, , эрчим хүчний зарцуулалтыг хэмнэх шаардала [Gapta, 1992; Kummer, 1979] зэрэг олон бэрхшээлтэй тулгардаг. XX зууны эхэн үеэс, байгаль орчинд халгүй, технологийн энгийн шийдэл хийх өргөн боломж олгодог гидрометаллургийн арга хүдэр, баяжмалыг боловсруулахад өрөгөн хэрэглэгдэх болсон. Уг арга нь дараах хэд хэдэн давуу талтай байнав Үүнд: усан орчинд хүдэр баяжмалыг химийн аргаар уусгахад үндэслэдэг тул бага агуулгатай баяжмал, хүдрээс үндсэн металыг шууд уусган, баяжуулах боломжтой, хүдрийн үндсэн эрдсийг дагалдан орших бага агуулгатай бусад үнэт меаллыг уусгах, баяжуулах, улмаар ялган авах боломжтой, хүдэр, баяжмалыг уусгах энергийн зарцуулалт бага, хямд хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх хорт нөлөөлийг бүрэн аргилгах олон хувилбарт аргыг ашиглаж өргөн боломжтой байдаг. Гидрометаллургийн аргын гол бэрхшээлтэй тал нь тухайн хүдэр, эрдсийг уусах тохиромжтой уусгагчийг тухайлбал, хүчтэй исэлдүүлэгчийн сонгох асуудал юм. Молибдений хүхэрт эрдэс молибденит (MoS2) нь хүчил шүлтийн үйлчлэлд тэсвэртэй, ~ 85 ~

химийн идэвхгүй эрдэс тул молибденитыг уусгах хүчтэй исэлдүүлэгчдийг сонгох, уусалтын зохистой нөхцлийг тогтооход чиглэсэн олон тооний судалгаа хийгдэж ирсэн. Тухайлбал, хүхрийн хүчлийг исэлдүүлэгч болгон ашигласан (Bolshakova, 1976; Vizsolvy and Peter, 1980; Parsons et al, 1987; Peters, 1976; Eugene, 1979; Kerfoot and Stanley, 1976), мөн химийн цэвэр натрийн гипохлоридоор уусгасан (Warren et al., 1977; Steen et al., 1977; Warren and Mounsey, 1983) судалгаа 1970 –аад оны сүүлээр эрчимтэй хийдэж байсан боловч зарцуулагдах бодис урвалж, материалийн үнэ үйлдвэрлэлийн ашгаас хэт өндөр байсанаас хэрэглэгдээгүй байна. Үүний зэрэгцээ АНУ –ын Уул уурхайн Товчоо (Bureau of Mines) бага агуулагатай болон боловсруулахад хүндрэлтэй хүдэр, баяжмалыг цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар уусгах судалгаа явуулж, алт мөнгө, сурьма, мөнгөн ус (Scheiner et al., 1972; Shedd et al., 1975), молибденитийг (Lindstrom and Scheiner, 1973; Scheiner et al., 1976, 1979) уусгах судалгааг хийж иржээ. Цахилгаан исэлдэлтйн арга нь хоолны давсны усан уусмалын электролизийн дүнд үүссэх хүчтэй исэлдүүлэгч гипохлорид (ClO-)-оор эрдсийг уусгахад үндэслэдэг бөгөөд усан орчинд зэрэгцэн үүсэх исэлдүүлэх идэвх муутай хлорат (ClO3-) ион электролизийн дүнд ялгарах хлорын хэмжээг бууруулж, гүйдлийн гарцыг багасгадаг. (Gupta, 1992; Scheiner et al.,1976) байна. Хлорат ионы үүсэлтийг багасгахын тулд цахилгаан-исэлдэлтийн процессыг сул хүчиллэг (pH 4-5) орчинд явуулахыг зөвлөсөн (Barr et al., 1975, 1977) байдаг боловч зэсийн агуулга бүхий хүдэр баяжмалыг уусгахад молибдений үндсэн хэсэг уусах чанар багатай нэгдлүүдэд (CuMoO4, pH 2.56.5 үед уусан чанар хамгийн бага байна) шилжихийн зэрэгцээ хүдрийн уусалтын хурд буурдаг байна. Молибдений баяжмалыг гипохлоридоор исэлдүүлэн уусгасан судалгааны ажлууд болон өөрсдийн хийсэн ажлыг нэгтгэн Хүснэгт 1 –д үзүүлэв. Хүснэгт 1. Гипохлрид ашиглан молибдений баяжмалыг уусгасан судалгаа Баяжмал

Хэвлэийн тойм

Бага агуулгатай баяжмал

Lindstrom and Scheiner, 1973; Scheiner et al., 1979. Warren et al., 1977; Warren and Mounsey, 1983.

Өндөр агуулгатай баяжмал Өндөр агуулгатай баяжмал

Barr et al., 1975, 1977; Scheiner et al., 1976. Darjaa et al., 1999, 2000 (3), 2000 (6).

Хүдрийн Исэлдүүлэгчийн хэлбэр уусмалын pH 5.5 - 8.2 10 масс % NaCl –ын 5.5 - 7.0 электролизоор үүссэн ClO 8.5 - 9.0

NaClO

5-4 6-8 1.4 - 2 and 10

10 масс % NaCl –ын электролизоор үүссэн ClO 10 масс % NaCl –ын электролизоор үүссэн Cl2, ClO , ClO3

Цахилгаан исэлдэлтийн аргаар хүдэр, баяжмалыг уусгахад уусмалын нягт ба орчин (pH), температур, электролизийн хугацаа, гүйдлийн нягт зэргийг дээжийн үндсэн найрлагааас хамааруулан тогтоох шаардлагатай байдаг. Өмнөх судалгаачдын ажлуудаар бага болон өндөр агуулгатай молибдений баяжмалыг сул хүчиллэг болон шүлтлэг орчинд уусгах судалгаа хийгдсэн байсан. Бидний судалгаагаар хүчтэй хүчиллэг болон хүчтэй шүлтлэг орчинд хоолны давсны электролизийн явцад үүсэх хүчтэй исэлдүүлэгчид (Cl2, ClO-, ClO3-) -ийн нөлөөгөөр молибдений баяжмалын уусах явц болон урвалын стехиометр, уусалт явуулах тохиромжтой нөхцөл, усан орчинд шилжсэн молибден болон ренийг ялган авах боломж тогтоогдсон (Darjaa et al., 1999, 2000(3), 2000(6)) бөгөөд энэхүү ~ 86 ~

өгүүллийн хүрээнд молибдений баяжмалыг уусган, усан орчноос молибден, ренийг салгасан судалганы дүн мэдээлэгдэх болно. 2. Туршилт Судалгаанд ашигласан Эрдэнэтийн Уулын Баяжуулах Үйлдвэрийн молибдений баяжмалын химийн найрлага, минерлын агуулгыг Хүснэгт 2 -д, баяжмалыг цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар уусгасан багажийн бүдүүвчийг Зураг 1 -д үзүүлэв. Катод ба андыг шил шүүлтүүрийн тусламжаар хүдрийн уусмалаас тусгаарлаж, анод дээр ялгарах хлорыг 200 мл/мин. хурдтайгаар хүдрийн уусмалтай холж байсан. Анод ба катодыг тусгаарлаагүй хянах туршилтыг мөн зэрэгцээ явуулж байсан. Анодоор (20мм х 40мм х 0.1мм) цагаан алтан ялтас, катодоор цагаан алтан утас (ш 1мм) авч, катодын үүрийг хий дамжуулах хоолой бүхий бөглөөгөр битүүмжилсэн. Цахилгаан хэлхээг резин хүчил шүлтэд тэсвэртэй зөөлөвч бүхий таглаагаар таглан агаараас тусгаарласан. Хүснэгт 2 Эрдэнэтийн уулын баяжуулах үйлдвэрийн молибдений баяжмалын химийн найрлага ба эрдэсийн бүрдэл (1993 оны дээж ) Элемент молибден хүхэр Төмөр Зэс Цахиур Хлор Фосфор Хөнгөнцагаан Кальци Кали магни Рени

Агуулга, Mo S Fe Cu Si Cl P Al Ca K Mg Re

(масс %) 49.0 44.0 1.90 1.60 1.10

Минерал Molybdenite Chalcocite Haycockite

Агуулга, (масс %) MoS2 95.0 Cu2S 3.0 Cu4Fe5S8 2.0

0.58 0.48 0.48 0.33 0.27 0.22 0.04 А - анод С - катод 1. Баяжмалын уусмал 2. Анодын уусмал 3. Агар тусгаарлагч 4. Ag/AgCl электрод 5. ORP хэмжигч 6. pH метер 7. Термометр 8. Катодын уусмал 9. Шил шүүлтүүр 10. Соронзон утруур

Зураг 1

Молибдений баяжмалыг цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар уусгасан багажийн бүдүүвч.

Туршилтын явцад гүйдлийн хүчийг Potentiostat/galvanostat (Hokuto Denko Co. Ltd., HAB151) ашиглан 1А -д тогтмол барьж, температурыг тохируулгат халаагуурсоронзон хутгагчийн (Iuchi Co. Ltd., PM-730) тусламжаар тохируулан, анодын потенциалыг мөнгөнусны харьцуулах электродоор (Ag/AgCl electrode sat. KCl), уусмалын орчин ба потенциалыг pH метр ба исэлдэн-ангижрах потенциал (ORPoxidation reduction potential) хэмжигчээр хянаж байсан. Уусмалын орчинг тохируулахад 5.0 М NaOH болон 6.0M HCl –ыг хэрэглэсэн. Молибдений баяжмалын уусалтыг ижил нөхцөлд 3-5 давталттай 6 цагийн турш явуулан цаг тутамд 5 мл дээж аван молибден болон хүхрийн агуулгыг индукцийн холбоотой плазмын спектрометр (ICP) -ийн аргаар тодорхойлсон. Электролизерт үүсэх гипохлорид ба хлорат ионы ~ 87 ~

агуулыг илүүдэл бромид ба иодид ионыг тиосульфатар титрлэх аргаар, сульфат ионы агуулгыг илүүдэл барийн ионыг этилендиамин тетрацуугийн хүчил (EDTA) -ээр титрлэн тодорхойлсон (Darjaa et. al., 1998). Зургаан цагийн цахилгаан-исэлдэлтийн дараа уусмалыг шүүж, катад дээр тогтсон өнгөр, үл уусан хатуу үлдэгдлийг азотын хүчилд уусган шүүгдэс ба уусмалуудад Mo, S, Re, Cu, Fe, Si –ийн агуулгыг ICP -ийн аргаар тодорхойлсон. Нэгж хугацаанд усан орчинд шилжих молибден болон ренийн хэмжээг ихэсгэх зорилгоор 10 үеэс тогтсон хоёр тулт хэлхээ угсран усан орчноос молибден болон ренийг ялгах судалгаанд ашигласан. Хоёрт туйлт хэлхээ ашиглан молибдений баяжмалыг уусгах судалгаа явуулсан багажийн зургийг Зураг 2 -д үзүүлэв.

Зураг 2

Mолибдений баяжмалыг уусгах хоёр туйлт электрод бүхий багаж

Усан орчноос молибден болон ренийг ялган авах судалгаанд зориулан молибдений баяжмалыг уусгасан туршилтын нөхцлийг Хүснэгт 3 -д үзүүлэв. Хүснэгт З Молибдений баяжмалыг цахилгаан исэлдэлтийн аргаар уусгасан туршилтын нөхцөл. pH=10, T= 313 K, t’ = 10 цаг №

Хэлхээний төрөл

1 2 3 4

Хоёр туйлт Энгийн Хоёр туйлт Энгийн

Гүйдлийн хүч, Ампер 0.5 0.5 1.0 1.0

Баяжмалын жин, грамм 25 25 50 50

Усмалын эзэлхүүн, мл 6000 500 750 500

Туршилтын үр дүн Хүснэгт 5

3. Туршилын үр дүн, хэлэлцүүлэг 3.1 Хүчилэг болон шүлтлэг орчин дахь молибдены баяжмалын уусалт Молибдений баяжмалыг 6 цагийн турш цахилгаан-исэлдэлтийн аргаар уусгасаны дараа усан уусмал, хатуу үлдэгдэл, электрод дээр үүссэн өнгөрт хийсэн анализын дүнг Хүнэгт 4 –д үзүүлэв. Хүснэгт 4 Молибдений баяжмалыг цахилгаан исэлдэлтийн аргаар уусгасан судалгааны дүн. (T = 40oC, I = 1A, 5 г дээж, 500 ml, 10 масс% NaCl). № 1.

Анализ хийсэн дээж Уусмал Катодын уусмал Катод Хатуу үлдэгдэл Уусмал Катодын уусмал Катод Хатуу үлдэгдэл

Элементинй агуулга (масс %) Mo S Re Cu 79.4 70.0 65.3 69.1 0.3 0.3 0.1 0

Fe 62.9 0

Si 18.7 0

0 20.3

0 29.7

0.3 34.3

1.0 29.9

0 37.1

0 81.3

75.1 0.9

68.9 0.7

46.3 0.4

1.2 0

0.2 0

33.1 0

0 24.0

0 30.4

0 53.3

0.3 98.5

0.3 99.5

0 66.9

~ 88 ~

Хүснэгтээс харахад хүчиллэг болон шүлтлэг орчинд ууссан хүхэр ба молибдений агуулга ойролцоо, өндөр байгаа нь молибденитын уусалт сайн явагдаж байгааг харуулж байна. Шүлтлэг орчинд зэс ба төмрийн уусалт харгалзан 1.2% ба 0.2%-оос хэтрэхгүй байгаа нь ууссан зэс ба төмөр муу уусдаг нэгдэл байдлаар эргэн тундасжсантай холбоотой гэж үзсэн. Катодын орчин ба катод дээрх өнгөрт тодорхойлогдсон дээрх элементийн агуулга маш бага байгаа ч тусгаарлагч шил шүүлтүүрээр нэвтэрсэн ионуудаас зэсийн ангижралт эхлэн явагдаж байна. Химийн анализын дүнг шалгах зорилгоор электролизийн дараах хатуу үлдэгдэлд дүрсэнэлектрон микроскоп (SEM-scanning electron microscop)-ийн анализ хийсэн (Зураг 3а,б).

a). Хүчиллэг орчинд явагдсан уусалт: б).шүлтлэг орчинд явагдсан уусалт: Зураг З Молибдений баяжмалын цхилгаан-исэлдэлтийн дараах хатуу үлдэгдэлд хийсэн SEM анализын дүн.

Энэхү зургийн үзүүлэлт нь цахилгааан-исэлдэлтийн явцад баяжмал дахь сульфид хэлбэртэй эрдсийн уусалт сайн явагдсанаас хатуу үлдэгдэл дэх хүхэр ба молибдены хэмжээ адил хэмжээгээр буурч, шүлтлэг орчинд уусан төмөр, зэс эргэн тундасжсанаас хатуу үлдэгдэл дэх эдгээр элементийн агуулга их болсоныг давхар баталж байна. Харин баяжмал дахь цахиур ба хөнгөнцагааны уусалт аль ч орчинд адил бага байсан. Молибдений баяжмалын уусалт харьцангуй их гарсан хүчиллэг орчинд, анодыг электролитийн уусмалаас тусгаарласан болон тусгаарлаагүй цахилгаан хэлхээнд уусалт явуулахад (Зураг 4) уусмалын исэлдэн ангижрах потенциал адил тогтмол хадгалагдаж байсан ч тусгаарлаагүй анод бүхий цахилгаан хэлхээнд молибден болон хүхрийн уусалт илүү байсан.

~ 89 ~

Зураг 4 Анодыг туссгаарласан болон тусгаарлаагүй анод бүхий хэлхээн дэх молибдений баяжмалын цахилгааны исэлдэлт . a). Молибден ба хүхрийн уусалт. b). Уусмалын исэлдэн ангижрахпотенциал

Энэ нь хоолны давсны электролизийн дүнд анод дээр ялгарах хлорын уусалтаар үүсэх хүчтэй исэлдүүлэгчидтэй баяжмалын шүргэлцэх хурд ихссэнтэй холбоотой гэж үзсэн. Нөгөө талаар анодыг тусгаарласан болон тусгаарлаагүй аль ч тохиолдолд молибдений уусалт онолын тооцооны хэмжээнд тодорхойлогдож байгаа нь молибденитын уусалт бүрэн явагдсаныг давхар баталж байна. Харин анодыг тусгаарлаагүй орчинд, ууссан хүхрийн агуулга онолын тооцооноос их гарсан нь баяжмалд агуулагдах төмөр болон зэсийн сульфидийн эрчимтэй уусалттай холбоотой гэж үзсэн. Энэхүү таамаглалыг судалгаагаар (Darjaa et al., 2000(3)) баталсан болно. 3.2 Усан орчноос молибден болон ренийг ялган авах боломж Молибдений баяжмалын уусалтад нөлөөлөх хүчин зүйлсийг судалсан судалгааны ажлаар (Darjaa, et. Al., 2000(3)) хүчтэй хүчиллэг болон хүчтэй шүлтлэг орчинд (pH= 2.0, 10.0), гүйдлийн нягт 625 А/м2, хатуу ба шингэн фазын харьцаа 1:5, уусмалын температур 313 К үед хоолны давсны электролизийн дүнд үүсэх хүчтэй исэлдүүлэгч (ClO-) -ийн нөлөөгөөр Фарадейн хуулийн дагуу, баяжмал дахь молибден молибдат ионы хэлбэрээр, хүхэр сульфат ионы хэлбэрээр усан орчинд шилжиж байгааг тогтоосон тул тогтоогдсон горимын дагуу хоёр туйлт хэлхээг ашиглан молибден болон ренийн агуулга өндөртэй усан уусмал гарган авах туршилт хийсэн. Нэг туйлт электрод бүхий электролизын үүр ба 10 үеэс тогтсон хоёр туйлт электрод бүхий хэлхээг ашиглан молибдений баяжмалыг уусгасан туршилтын дүнг Хүснэгт 5 – д харуулав. Хоёр туйлт хэлхээний гүйдлийн ашиг 72.9% -оос хэтрэхгүй байсан боловч молибден болон ренийн уусалтын хурд нэг туйлт электрод хэрэглэсэнээс 6-8 дахин ихсэж байсан. ~ 90 ~

Хүснэгт 5 Энгийн болон хоёр туйлт элетрод ашиглан молибдений баяжмалыг уусгасан дүн pH=10, T= 313 K, t’ = 10 цаг №

Хэлхээний төрөл

Усан орчин пахь элементийн агуулга, моль/л Мо

Гүйдлийн ашиг, %

Хоёр туйлт

0.128

0.273

4.3710-5

68.7

Энгийн

0.019

0.044

2.1510-6

91.7

Хоёр туйлт

0.205

0.469

4.4410-5

72.9

Энгийн

0.038

0.087

1.1810-6

90.8

Молибдений баяжмалыг хоёр туйлт хэлхээ ашиглан уусгаж, Mo ба Re –ийг ялгасан туршилтын явцыг Зураг 5 –д үзүүлэв. Цахилгаан исэлдэлт pH 8-10, T =40oC Шингэн

МЕК:уусмал 1:2

Хатуу

Ренийг хандлах pH 8-10 органик үе

ХФ:МЕК:УС 2:2:1

баяжмалын уусмал

Ренийг буцаан хандлах

Халаах, 80-100 оС

органик үе усан Хүчиллэгжүүлэх рН 1

уусмал ХФ: МЕК:

HCl

Ууршуулах, 80 оС Халаах, 60-80 оС тунадас

(NH4)2S HCl+ (NH4)2SO4

H2O C2H5OH

Зураг 5

усан

Тундасжуулах рН 1

уусмал Шүүх, угаах

Шүүх, угаах

Ваакуум хатаалт 200 оС

Re2S7 Хар, нунтаг

МоО3 Цэнхэр, нунтаг

Молибдений баяжмалыг хоёр туйлт хэлхээ ашиглан уусгаж, Mo ба Re –ийг ялган авах туршилтын явц

~ 91 ~

H2O

Цахилгаан исэлдэлтийг хүчтэй шүлтлэг (pH~10) орчинд 10 цаг явуулсаны дараа, уусмалыг шилэн шүүлтүүр бүхий ваакуум шүүгчээр шүүн авсан. Шүүгдсийг органик үе ба усан уусмалын харьцаа 1:2 байхаар мэтил-этил-кетон (MEK) -той холин 1-2 минутын сэгсрэн ренийг органик үед шилжүүлэх хандлалт явуулсан. Цахилган исэлдэлтийн дараах хүдрийн уусмалын орчин pH<10 байх тохиолдолд хандлалт хийхээс өмнө 5М NaOH нэмэн уусмалын орчинг тохируулах шаардлагатай. Органик үедийг ялган авсаны дараа 5М NaOH -аар 2 удаа угаана. MEK, хлорформ, нэрсэн усны харьцаа 2:2:1 байхаар бодон бодисуудыг хольж, ренийг усан орчинд шилжүүлэх буцаах хандлалт хийсэн. Усан үеийг ялган авсаны дараа уусан хлорформыг бүрэн зайлтал зөөлөн халаана. Уусмалыг хөрсөний дараа 2М (NH4)2S – ын уусмал үүссэн байхаар тооцоолон химийн цэвэр давснаас нэмж уусгана. Дараа нь 6М HCl үүсэхээр тооцоолон авсан хүчлийн уусмалаас дусал дуслааар нэмэн буцалтал халааж өгнө. Тундасжилтын явцад дан хүхэр үүсэхээс сэргийлэх шаардлагатай бол 20-25 масс% -ийн уусмал үүссэн байхаар тооцоолон (NH4)2SО4 нэмж өгнө. Хутгалтын явцад үүсэх хар өнгийн ренийн гептасульфид (Re2S7) -ыг шүүж авсаны дараа этилийн спирт болон усаар угаан 200оС -аас ихгүй температурт ваакуум хатаагчид хатаасан. Арван цагийн цахилгаан исэлдэлтийн дараа шүүгдсийг MEK -оор хандлан органик үеийг ялган авсаны дараа усан үеийг молибденийг ялган авах туршилтанд ашигласан. Уусмалын буцалтал халаасаны дараа уусмалын орчныг pH 1.0 болтол концентрацтай давсны хүчлийн уусмалаас дусал дуслаар нэмнэ. Үүссэн цагаан цэнхэр тундсыг шилэн шүүлтүүр бүхий ваакум шүүлгчээр шүүн хүйтэн усаар угаасаны дараа ваакум орчинд хатаан цагаан цэнхэр тундас гарган авсан. Тундас үүсэх явцыг хянах зорилгоор дээжинд агуулагдах молибден, рени, хүхрийн агуулгатай ижил харьцаагаар элементүүдийг холин бэлтгэсэн тест уусмалын дээжинд тундасжуулалтыг зэрэг явуулсан. Молибден болон ренийн нэгдлийн тундсуудын химийн найрлагыг судалсан дүнг Хүснэгт 6 -д, Х-ray болон SEM анализын дүнг Зураг 6 -д үзүүлэв. Хүснэгт 6 Хүдрийн уусмал болон тест уусмалаас тундасжуулан ялгасан молибден ба ренийн нэгдлийн химийн найрлага. Элементийн агуулга, (масс%) 10 үет хэлхээ, Дээж 0.5 A, 10 цаг , 25 г дээж , 600 мл, 10%NaCl 1. Moлибдений тунадас Mo Cl Na 2. Ренийн тунадас Re S Mo Si Al Cl

10 үет хэлхээ, 1.0 A, 10 цаг, 50 г дээж, 750 мл, 10%NaCl

Тестийн уусмал Массын харьцаа Mo : Re : S : Na (2000:1:1500:3000)

73.0 1.6 4.5

75.0 1.1 3.1

77.0 1.3 3.6

9.0 87.7 1.3 1.0 1.5

17.0 81.4 1.0 0.4 0.2 -

47.0 52.0 0.11 0.89

~ 92 ~

А. Молибдений тундадас

Б.

Ренийн тундас

Зураг 6. Молибден болон ренийн тунадасны SEM анализын дүн. а). Молибденийн баяжмалын уусмалаас ялган авсан, b). Тест уусмалаас ялган авсан тунадас

Зураг 7 Молибдений тунадасны Х-ray анализын дүн. А). 10 цагийн цахилгаан исэлдэлтийн дараах уусмалаас B). 16 цагийн цахилгаан исэлдэлтийн дараах уусмалаас, C). Натрийн молибдатын уусмалаас , D). Молибдений хүчлийн уусмалаас ялган авсан тунадас.

Тундасжилтын явцад дан хүхэр үүсэхээс сэргийлэх шаардлагатай бол 20-25 масс% -ийн уусмал үүссэн байхаар тооцоолон (NH4)2SО4 нэмж өгнө. Хутгалтын явцад үүсэх хар өнгийн ренийн гептасульфид (Re2S7) -ыг шүүж авсаны дараа этилийн спирт болон усаар угаан 200оС -аас ихгүй температурт ваакуум хатаагчид хатаасан. Арван цагийн цахилгаан исэлдэлтийн дараа шүүгдсийг MEK -оор хандлан органик үеийг ялган авсаны дараа усан үеийг молибденийг ялган авах туршилтанд ~ 93 ~

ашигласан. Уусмалын буцалтал халаасаны дараа уусмалын орчныг pH 1.0 болтол концентрацтай давсны хүчлийн уусмалаас дусал дуслаар нэмнэ. Үүссэн цагаан цэнхэр тундсыг шилэн шүүлтүүр бүхий ваакум шүүлгчээр шүүн хүйтэн усаар угаасаны дараа ваакум орчинд хатаан цагаан цэнхэр тундас гарган авсан. Тундас үүсэх явцыг хянах зорилгоор дээжинд агуулагдах молибден, рени, хүхрийн агуулгатай ижил харьцаагаар элементүүдийг холин бэлтгэсэн тест уусмалын дээжинд тундасжуулалтыг зэрэг явуулсан. Молибден болон ренийн нэгдлийн тундсуудын химийн найрлагыг судалсан дүнг Хүснэгт 6 -д, Х-ray болон SEM анализын дүнг Зураг 6 -д үзүүлэв. Хүснэгт 6 Хүдрийн уусмал болон тест уусмалаас тундасжуулан ялгасан молибден ба ренийн нэгдлийн химийн найрлага. Элементийн агуулга, (масс%) 10 үет хэлхээ, 10 үет хэлхээ, Тестийн уусмал Дээж 0.5 A, 10 цаг , 1.0 A, 10 цаг, Массын харьцаа 25 г дээж , 50 г дээж, Mo : Re : S : Na 600 мл, 10%NaCl 750 мл, 10%NaCl (2000:1:1500:3000) 1. Moлибдений тунадас Mo 73.0 75.0 77.0 Cl 1.6 1.1 1.3 Na 4.5 3.1 3.6 2. Ренийн тунадас Re 9.0 17.0 47.0 S 87.7 81.4 52.0 Mo 1.3 1.0 Si 1.0 0.4 0.11 Al 0.2 Cl 1.5 0.89

А. Молибдений тундадас Б. Ренийн тундас Зураг 6. Молибден болон ренийн тунадасны SEM анализын дүн. а). Молибденийн баяжмалын уусмалаас ялган авсан, b). Тест уусмалаас ялган авсан тунадас

~ 94 ~

Химийн анализ болон SEM анализын дүнгээс харахад молибдений баяжмалын уусмал болон тест уусмалаас тундасжуулан ялгасан молибдений нэгдэл 73 масс% оос дээш молибдений агуулгатай, бага зэргийн хлор болон натрийн ионоор бохирдсон гексогнал тундас үүсэн болох нь харагдаж байна. Харин ренийн хувьд хүхрийн бохирдол өндөртэй аморф тундас үүссэн байна. Молибдений тундсуудад хийсэн X-ray анализын дүнгээр баяжмалын уусмал болон тест уусмалаас ялган авсан тундсуудын аль аль нь адилхан молибдений оксидын шугамууд өгч байгаа нь уусмалын орчинг шүлтлэгээс хүчтэй хүчиллэг болгоход молибден оксид хэлбэрээр тундасжсан болохыг баталж байна. Дээрх судалгааны дүнгүүд нь уусалт муутай молибдений хүхэрт эрдсийг бага температутрт өртөг багатай гарган авсан хүчтэй исэлдүүлэгчдээр, урвалжийн алдагдалгүй уусган авч, усан орчинд шижсэн үндсэн болон дагалдах элементүүдийн муу уусдаг нэгдлийн байдлаар гарган авах боломжтой болохыг харуулж байна. 4. Дүгнэлт Хүчиллэг ба шүлтлэг орчинд хоолны давсны 10 масс% -ын уусмлалын электролизын дүнд үүссэх хүчтэй исэлдүүлэгчдийн нөлөөгөөр 92% -оос багагүй гүйдлийн ашигтайгаар молибдений баяжмал уусч байна. Шүлтлэг орчинд уусмалд шилжсэн Fe, Cu эргэн тунадасжиж байга нь, усан орчноос эдгээр элементийн бохирдолгүй молибдений нэгдэл гарган авах боломж олгож байна. Хоёр туйлт хэлхээ ашиглан баяжмалыг уусгахад гүйдлийн гарц энгийн хэлхээ ашиглах уусалтаас дундчаар 1.2 дахин бага байгаа боловч сульфид эрдсийн уусалтын хурдыг 8 дахин ихсэн богино хугацаанд их хэмжээний баяжмал уусгах боломж олгож байна. ~ 95 ~

Шүлтлэг орчинд молибдений баяжмалыг цахилгаан исэлдэлтийн аргаар уусгасаны дараа уусмалын орчинг хүчтэй хүчиллэг болгох замаар хүхрийн өндөр өгуулга бүхий усан уусмалаас техникийн молибдений оксидыг гарган авах боломжтой байна. Уусмалд шилжсэн ренийг ялган авах сонгомол хандлагч, хандлалтын тохиромжтой нөхцлийг сонгох замаар молибденийн нэгдэл гарана авахаас өмнө бага агуулагтай ренийг усан орчноос ялган авах нь илүү тохиромжтой байна. Abstrct The purpose of this research was to investigate the dissolution behavior of molybdenum concentrate by electro-oxidation in both acidic and alkaline medium. For identifying the optimum conditions for the extraction and separation of molybdenum and rhenium from concentrate, influence of current density, leaching time, pulp density, pH and temperature etc. are investigated in detail. Molybdenum concentrate dispersed in 10 mass % NaCl solution is oxidized by electrochemically generated strong oxidizers with high (90-96%) current efficiency both in acidic and alkaline solution. In alkaline solution, Cu and Fe extracted during the leaching process, remain in the residue because of the low solubility of their hydroxide compounds. The isolation of molybdenum such as a pure molybdenum oxide from electrooxidation leach solution is feasible by changing pH from the 9-10 range to strong acidic about 1. High precipitation of molybdenum is occurred at 70-80oC. The large amount of sulfur such as molybdenum content in the leach solution, does not influenced on the molybdenum precipitation process. Separation of rhenium as a byproduct from leach solution is also investigated using a10 stack bipolar electro-oxidation cell. In the bipolar cell experiments, the production rate of elements (Mo, S and Re) is found to be 8 times higher than in the monopolar cell system. Rhenium is separated from leach solution as rhenium heptasulfide (Re 2S7) after extraction by methyl-ethyl-ketone (MEK) and stripping by chloroform (CF). The impurity of rhenium precipitate depends of the accuracy and succession of extraction and precipitation processes. Хэвлэл Barr, D. S., Lindstrom, R. E. and Hendrix, J. L. (1975): Control of the chlorate factor in electrooxidation leaching of molybdenum concentrate. International Journal of Mineral Processing, 2, pp. 303-320 Barr, D.S., Scheiner, B.J and Hendrix, J.L. (1977): Examination of chlorate factor in electro-oxidation leaching of molybdenum concentrates using flow-through cell. International Journal of Mineral Processing, 4, pp. 83-88 Bolshakova, K.E. (1976): Chemistry and Technology of Rare Elements. Part III, Visshaya shkola, Moscow, pp. 159-220 (in Russian) Darjaa, Ts., Yamada, K., Sati, N., Fujino, T. and Waswda, Y. (1998): Determination of sulfur in metal sulfides by bromine water-CCl4 oxidative dissolution and modified EDTA titration. Fresenius J. Anal. Chem., Vol. 361, pp. 442-444 Darjaa, T., Okabe, T. H., Waseda, Y., and Umetsu, Y. (1999): Electro-oxidation of molybdenum concentrate in solidum chloride solution, J. Mining and Materials Processing Inst. Japan, vol. 115, p. 755-761 Darjaa, T., Okabe, T. H., Waseda, Y., and Umetsu, Y. (2000(3)): Recovery of molybdenum of sulfide concentrate by electro-oxidation and precipitation, J. Mining and Materials Processing Inst. Japan, vol. 116, p. 203-210 ~ 96 ~

Darjaa, T., Okabe, T. H., Waseda, Y., and Umetsu, Y. (2000(6)): Recovery of molybdenum of sulfide concentrate by electro-oxidation and precipitation, J. Mining and Materials Processing Inst. Japan, vol. 116, p. 520-526 Eugene, S.A. (1979): Cymoly process. International Molybdenum Encyclopaedia, Volume 2, Ed. by Sutulov, A., Processing and Metallurgy, Intermet Publications, Santiago, Chile, p. 105. Gupta, C. K. (1992): Extractive Metallurgy of Molybdenum. CRP Press, Boca Raton, Chapter 1, 2 and 3. Kammer, J.T. (1979): Molybdenum. Bureau of Mines, U. S. Dept. of the Interior, Washington. Kerfood, D.G.E. and Stanley, R.W. (1976): Hydrometallurgical Production of Technical Grade Molybdic Oxide from Molybdenite. U. S. Patent 3988418, assigned to Noranda Mines Ltd., Canada. Lindstrom, R.E. and Scheiner, B.J. (1973): Extraction of molybdenum and rhenium from concentrates by elelctro-oxidation. U. S. Bureau of Mines, RI 7802. Parsons, G.J., Brimacombe, J.K., and Peters, E. (1987): Computer simulation of a molybdenite leaching process using dilute nitric acid, Hydrometallurgy, 17, pp. 133-154. Peters, E. (1976): Direct leaching of sulfides. Metallurgical Transactions B, 7B pp. 505517. Scheiner, B.J., Lindstrom, R.E. and Pool, D.L. (1976): Extraction and recovery of molybdenum and rhenium from molybdenite concentrates by electro-oxidation: Process demonstration. U. S. Bureau of Mines, Report of investigations, RI 8145. Scheiner, B.J., Lindstrom, R.E., and Henrei, T.A. (1971): Processing refractory carbonaceous ores for gold recovery. Journal of Metals, March, pp. 37-40. Scheiner, B.J., Pool D.L., and Lindstrom, R.E. (1972): Recovery of silver and mercury from mill tailings by electrooxidation. U. S. Bureau of Mines, Report of investigations, RI 7660. Scheiner, B.J., Pool, D.L., Lindstorm R.E. and McClelland, G.E. (1979): Prototype commercial electo-oxidation cell for the recovery of molybdenum and rhenium from molybdenite concentrates. U. S. Bureau of Mines, Report of investigations, RI 8357. Shedd, E.S., Scheiner, B.J., and Lindstrom, R.E. (1975): Recovery of mercury from Cinnabar ores by electrooxidation-extraction plant amenability tests. U. S. Bureau of Mines, Report of investigations, RI 8083. Steen, A., Fuentes, J.E., and Savo, C. (1977): Hydrometallurgical recovery of molybdenum from low-grade molybdenite. Annual Volume of Met. Soc. of Canadian Institute of Mining and Metallurgy, pp. 7-10 Vizsolvy, A. and Peters, E. (1980): Nitric acid leaching of molybdenite concentrate, Hydrometallurgy, 6, pp. 103-119 Warren, I. H., Ismay, A. and King, J. (1977): The leaching of molybdenite with sodium hypochlorite solutions. Metallurgical Society of CIM Annual Volume Featuring Molybdenum Symposium., pp. 11-20. Warren, I.H. and Mounsey, D.M. (1983): Factors influencing the celective leaching of molybdenum with sodium hypochlorite from copper/ molybdenum sulphide minerals. Hydrometallurgy, 10, pp. 343-357.

~ 97 ~

ЗЭСИЙН БАЯЖМАЛЫН МЕТАЛЛ АВАЛТЫГ БОЛОВСРУУЛЖ БУЙ ХҮДРИЙН ШИНЖ ЧАНАР, ХЭРЭГЛЭЖ БУЙ ЦУГЛУУЛАГЧИЙН ТӨРЛӨӨС ХАМААРУУЛАН ҮНЭЛЭХ НЬ С.Дэлгэрмаа Эрдэнэт УБҮ, Шинжилгээний Төв Лабораторийн инженер sdelgermaa@erdenetmc.mn

Зэсийн баяжмалын металл авалтыг боловсруулж буй хүдрийн шинж чанар, хэрэглэж буй цуглуулагчийн төрлөөс хамааруулан үнэлэх нь С.Дэлгэрмаа, Эрдэнэт УБҮ, Шинжилгээний Төв Лабораторийн инженер sdelgermaa@erdenetmc.mn Зах зээлийн эдийн засгийн харилцаанд аливаа байгууллага амжилттай байх үндсэн түлхүүр нь нэгэнт олж авсан амжилтаа бататгахын хирээр түүнийгээ улам гүнзгийрүүлэх асуудал юм. “Эрдэнэт” уулын үйлдвэрийн баяжуулах фабрикийн үр дүнг хэмжих нэг гол үзүүлэлт нь зэсийн баяжмал үйлдвэрлэл бөгөөд уг үзүүлэлтийг жилээс жилд дээшлүүлснээр цаашид зах зээл дээрх байр сууриа хадгалж, өргөжүүлж чадна. “Эрдэнэт” үйлдвэр үйл ажиллагаа явуулж эхэлснээс хойшхи 30 шахам жилийн хугацаанд “Эрдэнэтийн-Овоо” орд газрын зэс-молибдений хүдэр дэх зэсийн агуулга буурч, уурхайн ашиглалтын гүн рүү анхдагч зэсийн эрдсийн эзлэх хувь нэмэгдэх зүй тогтолцоотойг судлаачид тогтоосон. Иймээс хүдэр дэх зэсийн агуулгын бууралтад зэсийн баяжмал үйлдвэрлэлийн өмнөх түвшинг хадгалах, цаашид нэмэгдүүлэх боломжийг технологийн үзүүлэлтүүдийн статистик судалгаанд (металл авалт хүдрийн шинж чанар, хэрэглэж буй цуглуулагчийн төрлөөс хамаарах хамаарал) үндэслэн үнэлэх зорилгоор энэхүү ажлыг гүйцэтгэлээ. Хүдрийн шинж чанар гэдэгт хүдэр дэх зэсийн эрдсийн бүрдэл; зэсийн нийт агуулга; анхдагч, хоёрдогч мөн исэлдсэн эрдсийн эзлэх хувь; тэдгээрийн хоорондын харьцааг авч үзлээ. Манай үйлдвэрийн хувьд өнөөдөр зэсийн баяжмал гаргалтын түвшинг - боловсруулж буй хүдрийн хэмжээг нэмэгдүүлэх - зэсийн металл авалтыг өсгөх гэсэн хоёр аргаар барьж, цаашид өсгөх зорилготой ажиллаж байна. Үйлдвэрийн ашиглалтын хугацаанд боловсруулсан хүдэр ба зэсийн баяжмал гаргалтын өсөлтийг 1-р зурагт, үйлдвэрлэсэн баяжмалын чанар, хүдэр дэх зэсийн агуулгаас шууд хамаардаг зүй тогтолыг 2-р зурагт тус тус үзүүлэв. Зэсийн баяжмалын металл авалт нь хүдэр ба зэсийн баяжмал дах, анхдагч болон исэлдсэн зэсийн эрдсийн эзлэх хувиас хамаардаг нь пиритэд сонгомол үйлчилгээтэй цуглуулагч урвалжууд хэрэглэсэн лабораторийн болон үйлдвэрлэлийн туршилтын үр дүнгээс харагддаг[2].

~ 98 ~

603 000 503 000 403 000 18 000 303 000 13 000

203 000

8 000

103 000

3 000

1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Хүдэр боловсруулалт, мян.т

23 000

Хүдэр боловсруулалт,он мян.т

Зэсийн баяжмал гаргалт, %

28 000

Зэсийн баяжмал гаргалт, тн

0.9

0.85

0.8

0.75 28

0.7

0.65 0.6

0.55

0.5

он % Хүдэр дэх зэсийн агуулга,

Зэсийн баяжмалын чанар, %

0.95

1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Хүдэр дэх зэсийн агуулга, %

1-р зураг. Хүдэр боловсруулалт ба зэсийн баяжмал гаргалт

Зэсийн баяжмалын чанар,%

2-р зураг. Хүдэр дэх зэсийн агуулга ба зэсийн баяжмалын чанар

Зэсийн баяжмалын металл авалтын өөрчлөлт олон төрлийн хүчин зүйлсээс хамаарсан стохастик – магадлалтай байдаг тул олон хүчин зүйлсийн регрессийн шинжилгээний аргыг ашигласан. 1. Хүдрийн шинж чанараас хамаарсан зэсийн баяжмалын металл авалтын хамаарал: Жигд бус тархалттай хүдрийн биет бүхий орд газрыг ашиглах хугацаанд хүдэр дэх зэсийн эрдсийн бүрдэл, тэдгээрийн хоорондын харьцаанд ихээхэн өөрчлөлт гарч, түүнийг боловсруулах технологийн горим ч өөрчлөгдөж байгааг 1-р болон 2-р хүснэгтүүдээс харж болно. ~ 99 ~

1-р хүснэгт Эрдсүүд Хүдэр дэх зэсийн агуулга, % Үүнд: Халькозин Ковеллин Борнит Халькопирит Теннантит Зэсийн исэлдсэн эрдсүүд

Хүдэр дэх зэсийн эрдсийн бүрдэл Ашиглалтын жилүүд 1995он 2001он 0,731 0,676

0,29 0,20 0,02 0,17 0,022 0,029

0,20 0,13 0,025 0,28 0,025 0,016

2-р хүснэгт Уурхайн ашиглалтын түвшин дэх зэсийн эрдсийн харьцаа Ашиглалтын түвшин, м 1580146014301400137013351385 1355 1310 1265 1180 1040 зэсийн 0,87 0,79 0,66 0,51 0,47 0,45

эрдсүүд

Хүдэр дэх агуулга, % Үүнд: 1.Зэсийн хоёрдогч эрдсүүд (халькозин, 47,32 28,6 20,76 9,61 7,61 8,1 ковеллин, борнит) 2.Зэсийн анхдагч эрдсүүд (халькопирит, 46,47 66,55 75,28 88,51 90,89 90,98 теннантит) 3. Зэсийн исэлдсэн 6,21 4,85 3,96 1,88 1,50 0,92 эрдсүүд Нийт 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Хүдрийн шинж чанараас хамаарсан зэсийн баяжмалын металл авалтын регрессийн хамаарлыг 2000 оны эхнээс 2007 оны эхний 2 сарыг дуусталх хугацааны баяжуулах фабрикийн технологийн үзүүлэлтүүдийн өгөгдлүүдээс гарган авсан болно. Үүнд: Исэлдсэн хүдрийн хувьд

 ok  3.5%

Cu Cu  Cu  69.45  29.21* Cu  0.79 * ok  0.095 * I  0.284 * Cu

(1)

Анхдагч сульфидийн хүдрийн хувьд  I  50% Cu Cu  Cu  85.92  8.56 *  Cu  0.56 *  ok  0.014 *  I  0.198 *  Cu

(2)

Хоёрдогч сульфидийн хүдрийн хувьд  I  50% Cu Cu  Cu  74.59  18.07 * Cu  0.52 *  ok  0.004 * I  0.023 * Cu

Үүнд -  Cu - зэсийн баяжмалын металл авалт, Cu

агуулга,

 ok -

 Cu -

(3)

хүдэр дэх зэсийн нийт

хүдэр дэх зэсийн исэлдлийн зэрэг,  I - хүдэр дэх анхдагч зэсийн

эрдсийн эзлэх хувь,  Cu -зэсийн баяжмалын чанар болно. Cu

~ 100 ~

Хүдэр дэх зэсийн исэлдлийн зэрэг-  ok нь түүнийг баяжуулахад нөлөөлдөг тодорхойлогч хүчин зүйл юм. Исэлдсэн хүдэрт зэсийн ислүүд нь малахит, азурит зэргийг хүхэрт натрийгаар сульфиджуулсны дараа баяжигдах чанар нь сайжирдаг эрдсүүд орно. Зэсийн исэлдлийн зэргийн өсөлт нь түүн дээр сульфатууд (брошантит, антлерит, халькантит), силикатууд болон фосфатууд (хризокол, бирюза) харин холимог хүдэрт – куприт, тенорит, делофосситууд үүсдэг. [2] Түүнчлэн зэсийн исэлдлийн зэргийн өсөхөд хүдэр дэх баяжуулахад түвэгтэй эрдсүүдийн агуулга өсдөг. Түүнээс гадна, зэсийн исэлдлийн зэрэг өсөхөд тэдгээрийн шламлаг байдал өсч, мөн шаварлаг эрдсийн тоо хэмжээ өссөнөөс (хээрийн жонш болон гялтгануурын химийн задралын үр дүнд) металл авалт буурна. [2] Хүдэр дэх зэсийн нийт агуулга –  Cu хүдэр дэх зэсийн агуулга буурахад эрдсийн шигтгээлэг чанар илүү нарийсч түүний металл авалт буурдаг (3-р хүснэгт) [1]. 3-р хүснэгт Хүдрийн төрлөөс зэсийн эрдсийн дундаж хэмжээ хамаарах нь Хүдрийн хэлбэр

Шигтгээлэгийн дундаж хэмжээ, мм 0,025

Анхдагч хүдэр Хоёрдогч сульфидийн хүдрээс анхдагч сульфидийн хүдэрт шилжих бүс Хоёрдогч хүдэр

Анхдагч зэсийн эзлэх хувь , % 80

0,037

0,043

Хүдэр дэх анхдагч зэсийн эрдсийн эзлэх хувь-  I орд газрын ашиглалт гүнзгийрэх тутам боловсруулж буй хүдэр дэх анхдагч зэсийн эзлэх хувь өсч улмаар баяжуулах фабрикийг шохойлог орчинд өндөр температурт зэс-молибдений баяжмалыг чанах технологиос татгалзан пиритэд сонгомол үйлчилгээтэй чаналтгүй технологид шилжихэд хүргэсэн юм. Мөн анхдагч хүдэр дэх зэсийн эрдсийн нарийн шигтгээлэг чанар нь зэсийн баямалыг шүүх процессд сөргөөр нөлөөлдөг (3-р зураг)[1-2].

Хүдэр дэх анхдагч зэсийн хувь хэмжээ,%

60 50 40 30 20 10 0 65

Зэсийн баяжмал дах -0,044мм ангийн агуулга, %

3-р зураг. Зэсийн баяжмал дах -0,044мм бүхэллэгтэй ангийн агуулга хүдэр дэх анхдагч зэсийн хувь хэмжээнээс хамаарах нь

~ 101 ~

2. Цуглуулагчийн төрлөөс хамаарсан зэсийн баяжмалын металл авалтын хамаарал: Холимог хүдэрт ксантогенат хэрэглэсэн чаналттай технологийн үед 1993 онд баяжуулах фабрикийн технологийн үзүүлэлтүүдийн статистик боловсруулалтаар дараах регрессийн тэгшитгэлийг гарган авсан. Cu  Cu  77.4  2.17 * Cu  0.59 * ok

(4) Энэ үед 0,79% агуулгатай, 7% исэлдсэн зэс бүхий холимог хүдрээс 28% чанартай зэсийн баяжмалыг 75% металл авалттайгаар гаргаж байсан. 2002 оны 4-р сард буюу чаналтгүй шинэ технологи хэрэглэн холимог хүдрийг боловсруулсан үеийн баяжуулах фабрикийн технологийн үзүүлэлтүүдийн олон хүчин зүйлийн шинжилгээгээр дараах регрессийн тэгшитгэлийг гарган авсан. Cu  Cu  74.28  15.19 *  Cu  0.74 *  ok

(5) Ийм маягаар 0,64% агуулгатай холимог 4,7% исэлдсэн зэс бүхий хүдрээс 26,5% чанар бүхий зэсийн баяжмалыг 80,5% металл авалттайгаар гаргаж байсан. Ксантогенат ихэвчлэн хүхрийн, нэгдэл агуулсан эрдсийг баяжуулахад хэрэглэгддэг. Түүнийг этил, бутил амилын спиртэнд хүхэрт устөрөгчийг идэмхий натрий ба калийн уусмалтай харилцан үйлчлэлийн үр дүнд гарган авдаг. Ксантогенатын молекул нь хүчиллэг орчинд амархан задардаг. Цуглуулагч урвалжуудыг сульфид эрдэс, хам болон зэс-молибдений флотацийн дамжлагад сульфиджилагдсан исэлдсэн эрдсүүдийг гадаргын гидрофоб шинж чанарыг нэмэгдүүлэх (баяжигдах шинж чанарыг сайжруулах) зорилгоор хэрэглэдэг. Баяжуулах фабрикийн хувьд цуглуулагч болгон янз бүрийн улсын төрөл бүрийн фирмийн цуглуулагчдын ашигладаг. Үүнд: S-703G (АНУ), Берафлот-3026 (ОХУ), ВК-901 (Хятад), АэроМХ-3601 (ОХУ). Эхний хоёр урвалж нь хөөс үүсгэх чадвараар илүү. Технологийн процессд янз бүрийн цуглуулагчийг хэрэглэснээр зэсийн металл авалт хэрхэн өөрчлөгдөж байсан зүй тогтлыг мөн судлахад дараах тэгшитгэлүүд олдсон. Үүнд: Берафлот цуглуулагчийн хувьд[3]: Cu Cu  Cu  74.397  21.748 * Cu  0.337 *  ok  0.059 * I  0.086 * Cu

S-703G цуглуулагчийн хувьд



Cu Cu

[3]

(6)

Cu  76.226  18.043 * Cu  0.819 * ok  0.00059 * I  0.074 * Cu

(7)

ВК-901 цуглуулагчийн хувьд: Cu Cu  Cu  80.647  11.959 * Cu  0.538 * ok  0.0069 * I  0.011* Cu

(8)

Аэро-МХ цуглуулагчийн хувьд :



Cu Cu

Cu  81.581  4.799 *  Cu  0.675 *  ok  0.0067 *  I  0.108 *  Cu

(9)

ВК-901 ба АэроМХ цуглуулагчийн хольцын үед: Cu Cu  Cu  76.487  15.182 *  Cu  0.552 *  ok  0.014 *  I  0.101*  Cu

(10) Шинжилгээний төв лабораторид хийгдэж буй томоохон ажлын нэг технологийн зураглал хийх (технологическое картирование) ажлын хүрээнд баяжигдах чанарыг тодорхойлох лабораторийн туршилтуудын үр дүнг дээрх тэгшитгэлүүдээр (8)-(10) гарган авсан үр дүнтэй харьцуулж үзэв. Үүнд хүдрийн ил уурхайн тодорхой ашиглалтын түвшингүүдээс авсан дээжид баяжигдах шинж чанарыг тодорхойлсон туршилтын хэдэн жишээг ашиглалаа. Шинж чанараараа ялгаатай гурван хүдрийн дээжид цуглуулагч урвалжуудыг ашиглан тавьсан туршилтуудын үр дүнг 4-р хүснэгтд үзүүлэв. ~ 102 ~

(8) –(10) тэгшитгэлүүдээр цуглуулагч урвалжаас хамаарсан зэсийн металл авалтыг лабораторийн туршилтаар гарган авсан металл авалттай харьцуулан 5-р хүснэгтд үзүүллээ. 4-р хүснэгт Технологийн зураглал хийх зорилгоор тавьсан туршилтуудын үр дүн Туршил т

25098-1

Бүтээг дэхүүн Хам баяж. 1 Хам баяж. 2

3.87 1.20

Нийт баяж.

5.07

хаягдал хүдэр

25099-3

10056-2

Гарц %

Агуулга,% Си Мо Fe 11.93 17.5 0 0.495 5 2.830 0.065 6.67 14.9 9.780 0.393 8

94.93

0.058

0.007

1.44

100.00

0.027

2.13

0.251

20.1 11.4 4 18.1 5 1.28 2.07 17.0 1 8.01 14.9 0 2.09

Хам баяж. 1

3.63

0.551 10.86 0

Хам баяж. 2

1.06

4.310

0.096

Нийт баяж. хаягдал хүдэр

4.69 95.31 100.0

9.383 0.056 0.493

0.216 0.006 0.016

Хам баяж. 1 Хам баяж. 2

3.89 1.19

9.66 1.760

0.426 0.073

Нийт баяж. хаягдал

5.08 94.92

7.806 0.054

0.343 0.004

100.00

0.448 10.29 0 1.180

0.021

7.730 0.050 0.547 17.20 0 6.030 15.22 0 0.068 0.496

0.320 0.005 0.025

хүдэр Хам баяж. 1 Хам баяж. 2

4.65 1.82

Нийт баяж. хаягдал хүдэр

6.47 93.53 100.0

Хам баяж. 1 Хам баяж. 2

2.32 0.50

Нийт баяж. хаягдал хүдэр

2.82 97.18 100.0

0.424 0.055

25098-1

25099-3

0.444 0.045 0.373 0.005 0.015

2.74 17.6 7 4.75 14.0 4 1.15 1.98 21.0 1 9.91 19.0 4 1.4 1.90

~ 103 ~

Металл авалт,% Си Мо Fe

Туршилтын нөхцөл

83.86 6.15

72.09 2.93

31.97 3.76

Aero-MX -18 г/т МИБК-12 г/т

90.01

75.02

35.72

рН-10.6

9.99 100.0 0

24.98

64.28

СаО-4.0г

100.00

79.94

57.52

35.25

9.24

6.41

5.84

89.18 10.82 100.0

63.93 36.07 100.0

41.10 58.90 100.0

83.88 4.69

78.03 4.10

24.15 3.49

рН-10.7 СаО-2.8г tнунтаглалт=14' Aero-MX -3.6 г/т ВК-901В-8.4 г/т

88.56 11.44 100.0 0

82.13 17.87

27.63 72.37

МИБК-12 г/т рН-10.7

100.00

tнунтаглалт=12'

87.52 3.92

77.65 3.94

41.42 4.35

ВК-901В-11 г/т МИБК-12 г/т

91.45 8.55 100.0

81.58 18.42 100.0

45.77 54.23 100.0

рН-10.6 СаО-4.0г tнунтаглалт=14'

80.58 6.09

66.98 1.46

25.71 2.61

Aero-MX -12 г/т МИБК-12 г/т

86.67 13.33 100.0

68.44 31.56 100.0

28.32 71.68 100.0

рН-10.7 СаО-2.8г tнунтаглалт=14'

tнунтаглалт=14' BK-901B -11 г/т МИБК-12 г/т

5-р хүснэгт Туршилтаар болон тэгшитгэлээр гарган авсан металл авалтууд Хүдэр дэх агуулга, % Бүтээг дэхүүн

зэс

исэлд сэн

анх дагч

25098-1

0.540

1.3

83.3

25099-3

0.510

2.5

10056-2

0.450

25098-1 25099-3

Зэсийн баяжмалын чанар,%

Металл авалт

Хэрэглэсэн цуглуулагч

Тооцоолсон, селекцийн металл авалт, %

туршил таар

тэгшит гэлээр

23.5

85.51

86.39

АэроМХ-3601

95.0

76.5

23.5

84.72

84.61

ВК-901В

95.0

1.8

73.3

23.5

83.25

83.7

Аэро+ВК

94.0

0.540

1.3

83.3

23.5

85.96

85.57

ВК-901В

94.0

0.510

2.5

76.5

23.5

84.94

85.39

АэроМХ-3601

98.0

5-р хүснэгтээс туршилтын үр дүнгээр тооцсон болон тэгшитгэлээр бодсон зэсийн баяжмалын металл авалтын утгуудын хоорондын зөрөөнөөс статистик судалгааг цаашид ашиглаж боломжтой нь харагдаж байна.

Дүгнэлт: 1. Дээрх судалгаанаас гарсан харилцан хамаарлуудыг ашиглан тухайн хүдрийн дээжийн фазын шинжилгээнд (хүдэр дэх нийт зэсийн агуулга, исэлдлийн зэрэг, анхдагч зэсийн эрдсийн эзлэх хувь) үндэслэн хэрэглэх цуглуулагч урвалжуудын төрөл бүрд зэсийн металл авалтыг тооцох боломжтой болж байгаа нь технологийн зураглалаар баяжигдах шинж чанарыг тодорхойлдог нүсэр ажлыг хялбарчилж цаг хугацаа, хөдөлмөр, зардал хэмнэх ач холбогдолтой нь харагдаж байна. 2. Цаашид тогтоосон хамаарлуудад тулгуурласан хүдрийн шинж чанар ба цуглуулагч урвалжийн төрлөөс хамааруулан технологийн процессийг автомат системээр удирдах математик загварчлалыг зохион нэвтрүүлж болох юм. Ашигласан материал 1. Ж.Баатархүү “Изменение вещественного состава перерабатываемых руд на эволюцию технологии и оборудования обогащения на ОФ “Эрдэнэт” 2. Технологическая инструкция по обогащению медно-молибденовых руд на ОФ СП “Эрдэнэт” 2003г. 3. S.Delgermaa “Study of copper recovery depending on a type of the collector” Abstracts of ICOOC2002 -International conference on optimization and optimal control, Ulaanbaatar 2002.

~ 104 ~

БОРООГИЙН АЛТНЫ ҮНДСЭН ОРДЫН ХҮДРИЙГ БОЛОВСРУУЛАХ ТЕХНОЛОГИ Ц.Мөнхбаяр Бороогийн алтны үйлдвэрийн металлургич e-mail: Munkhbayar.ts@centerragold.mn

Хураангуй Бороогийн алтны үйлдвэр нь үндсэн ордын хүдрийг боловсруулан эцсийн бүтээгдхүүн болох алтан гулдмайг үйлдвэрлэх бөгөөд олон улсад өргөн хэрэглэгдд CIL буюу Carbon-in-Leach технологийг ашигладаг. Бороогийн алтны боловсруулах үйлдвэр нь Сэлэнгэ аймгийн Их Таширийн хөндийд 2003 оны 11-р сараас эхлэн үйл ажиллагаагаа явуулж байна. Үйлдвэрийн үйл ажиллагаа эхэлсэнээс хойш жил тутам 260 мянган унци алтыг хүндийн жингээр болон уусгалтаар боловсруулав. Түлхүүр үг Цианид натри, хацарт бутлуур, нунтаглах, хагас өөрөө нунтаглах тээрэм, ууссан хүчилтөрөгч, хоргүйжүүлэх, хаягдал хадгалах байгууламж. Хүдэр боловсруулах технологи Бороогийн алтны үйлдвэр нь үндсэн ордын хүдрийг боловсруулж эцсийн бүтээгдэхүүн болох алтан гулдмайг үйлдвэрлэх бөгөөд олон улсад өргөн хэрэглэгддэг CIL буюу Carbon-in-Leach (Нүүрстэй уусгах) технологиор алтыг ялгана. Гидрометаллургийн аргаар алт ялгаж авах энэхүү үйлдвэрт анхдагч бутлуур, хагас өөрөөр нь нунтаглах (ХӨН) тээрэм, бөөрөнцөгт тээрэм, ангилагч гидроциклонууд, CIL, десорбцийн болон хоргүйжүүлэх төхөөрөмжүүд, алт ялгах, урвалж бэлтгэх тоноглолуудыг суурилуулж ажиллуулж байна. Мөн гравитациар авах алтыг төвөөс зугатах хүчний аргаар ялган гарсан баяжмалыг цианжуулан боловсруулна. Үйлдвэрт хүдэр боловсруулах технологийн бүдүүвч Зураг 1-д, Үйлдвэрлэлийн үндсэн процессийн технологийн ерөнхий схемийг Зура 2-д тус тус үзүүлэв. Нарийвчилсан схемийг Хавсралт А-д үзүүлсэн болно. Боловсруулах үйлдвэр нь технологийн дараах үндсэн хэсгүүдээс бүрдэнэ. Үүнд: 1. Хүдэр бутлах, нөөцлөх 2. Нунтаглах болон гравитацийн 3. Алтыг уусгах, шингээх 4. Алт ялгах 5. Хоргүйжүүлэх 6. Хаягдал зайлуулах. Бутлалт Уурхайгаас ирсэн хүдрийг 140 тонн багтаамж бүхий хүдэр хүлээн авах бункерийн дээр байрлах үл хөдлөх шүүрэн дээр өөрөө буулгах автомашинаар буюу ачигчаар авчирч буулгана. Жижиг хэсэг нь доош бункерт орох ба шүүрний нүхээр багтахгүй том хэсгийг шүүрний дээрээс авч тусгай талбайд овоолж жижиглэнэ.Бункерээс хавтант тэжээгчээр дамжин ирсэн хүдрийг анхдагч бутлуураар бутлана. Энэхүү бутлуур нь 1219 мм x 1016 мм Kemco S7 маркийн нэг тэлэгч самбартай хацарт бутлуур юм. Бутласан хүдрийг 50 тоннын багтаамжтай ХӨН тээрмийн халих бункерт өгнө. Бутлаж байгаа хүдрийн хэмжээ ХӨН тээрмийн бүтээмжээс илүү гарах тохиолдолд хүдэр ХӨН тээрмийн бункерээс хальж гаран овоолгын конвейер дээр бууна. ~ 105 ~

Энэхүү конвейер нь илүүдэл хүдрийг нөөцийн ил агуулах руу тээвэрлэн овоолго байгуулах зориулалттай конвейер юм. Тоос барих төв төхөөрөмж бутлах цехийн хажууд байрлах ба бутлуурын гаралт болон конвейеруудын дамжуулах цэгүүд дээр суурилуулсан хоолойнуудаар дамжуулан тэнд үүсэх тоосыг сорж хуримтлуулна. Тоос барих төхөөрөмжинд хуримтлагдсан тоосыг анхдагч бутлуурын гаралтын конвейер дээр буулгана. Шохойг уусгах процессийн орчны рН-ыг тохируулах зорилгоор ХӨН тээрэмд орж байгаа хүдэрт нэмж өгнө.

Зураг 1 Үйлдвэрийн технологийн ерөнхий схем

~ - 106 - ~

Түүхий ус

УУРХАЙГААС ИРЭХ ХҮДЭР

БУТЛАЛТ Шохой

ХҮДРИЙН ИЛ АГУУЛАХ

Технологийн ус

Хаягдлын сангаас ирэх эргэлтийн ус

АНХДАГЧ НУНТАГЛАЛТ

АНГИЛАЛТ (-)

(+ )

ХОЁРДОГЧ НУНТАГЛАЛТ ТЭЭРЭМ

Тундасжуулагч

ӨТГӨРҮҮЛЭЛТ Халиа

Өтгөрсөн материал

ГРАВИТАЦИ

NaCN

УУСГАЛТ

Хаягдал

Идэвхжїїлэгч нїїрс

Баяжмал

АДСОРБЦИ

АКАСИА УУСГАЛТ

Хаягдал

Идэвхжүүлсэн шинэ нүүрс

Баяжсан уусмал

Баяжсан нүүрс

Хаягдал

ДЕСОРБЦИ Суларсан нүүрс

Баяжсан уусмал

НҮҮРС СЭРГЭЭЛТ

ЭЛЕКТРОЛИЗ

Сэргээсэн нүүрс

Катодын алт

ХАЙЛУУЛАЛТ

АЛТАН ГУЛДМАЙ

Агаар Метабисульфат натри Зэсийн сульфат Гидратжисан шохой Төмрийн сульфат Хүхрийн хүчил

ХОРГҮЙЖҮҮЛЭЛТ

Суларсан уусмал

(CNWAD <1 мг/л)

ХАЯГДАЛ ХАДГАЛАХ БАЙГУУЛАМЖ

Зураг 2. Бороогийн алт боловсруулах үйлдвэрийн технологийн бүдүүвч

~ - 107 - ~

Эргэлтийн ус

Нунтаглалт ба ангилалт Анхдагч шатны нунтаглалт 8,5 м диаметр бүхий өндөр бүтээлтэй ХӨН тээрэмд явагдана. Энэ тээрэм нь хийн авалцуулах холбоос бүхий редуктороор дамжуулан 3500 кВт чадалтай цахилгаан хөдөлгүүрээс эргэлтээ авна. ХӨН тээрмээс хальж гарсан нунтаглагдсан бүтээгдэхүүнийг тээрмийн гаралтын насосоор 375-15 XFB маркын 8 ширхэг гидроциклоноос бүрдэх ангилах багц циклон руу шахна. Гидроциклоны элс бөөрөнцөгт тээрэм ба гравитацийн циклд хуваагдаж орно. Гравитацийн циклийг шаардлагатай үед зогсоож элсийг бүгдийг тээрэмд өгч болно. Гидроциклоны халиа хог, хаягдал ялгах шигшүүрээр дамжин уусгах циклд очно. Хоёрдогч шатны нунтаглалт 4,8 м диаметр бүхий Allis фирмийн бөөрөнцөгт тээрэмд явагдана. Энэ тээрэм нь 3,3 кВ хүчдэлээр ажилладаг 3000 кВт чадалтай хөдөлгүүртэй. Бөөрөнцөгт тээрэм гидроциклонуудтай битүү хэлхээгээр холбогдох бөгөөд гидроциклоны элсийг бөөрөнцөгт тээрэмд дахин нунтаглах буюу гравитацийн цикл руу явуулна. Гравитацийн баяжуулалт Гидроциклоны элсний бөөрөнцөгт тээрэм рүү явж байгаа урсгалын 20%-ийг гравитацийн циклд тасалж өгнө. Энэ цикл нь 762 мм-ийн Нельсоны 2 баяжуулах төхөөрөмжөөс бүрдэнэ. Харьцангүй том ширхэгтэй алтыг эдгээр төхөөрөмжөөр ялгаж Акасиа реакторт оруулна. Энэхүү реакторт алтыг цианидад уусгах процесс явагдана. Алтаар баяжсан уусмалыг десорбцийн циклийн ганд насосоор шахаж өгөх ба уг уусмал тэндээсээ электролизод орно. Гравитацийн аргаар нийт алтны 0-70%-ыг авах ба дундач метал авалт 50-55% байна. Нельсоны баяжуулах төхөөрөмжөөс гарсан хаягдалыг гидроциклоны тэжээлийн хайрцаг руу насосоор шахна. Уусгах ба CIL (Нүүрсэнд шингээх) цикл Уусгалтын тэжээл болох зутанг 18 м-ийн диаметр бүхий уусгалтын өмнөх өтгөрүүлэгч рүү явуулна. Өтгөрүүлэгчид тундасжуулагч бодис нэмж өгснөөр эндээс гарч байгаа зутангийн нягт 55% хүрч уусгах гангуудад зутан байх хугацааг уртасгах нөхцлийг бүрдүүлдэг. Өтгөрүүлэгчээс гарсан халиаг технологийн усны ганд нэмэгдэл байдлаар өгөх ба өтгөрсөн зутанг уусгалтын гангууд руу насосоор шахна. Боловсруулах үйлдвэрт нарийн ширхэгтэй алтыг ялгаж авах хоёр үе шаттай уусгах, зургаан үе шаттай CIL (Нүүрсэнд шингээх) цикл ажилладаг. Уусгах ган тус бүр 1230 куб метр, CIL-ийн ган тус бүр 780 куб метр зутанг агуулах багтаамжтай. Уусгалт болон шингээлтийн байнгийн нийт эзлэхүүн 7140 куб метр ба энд уусгалт 20 цагийн турш явагдаж алт авалт хамгийн боломжтой хэмжээнд хүрэх нөхцөл бүрдсэн. Шахсан агаарыг уусгах хоёр ганд өгснөөр ууссан хүчилтөрөгчийг тодорхой түвшинд байлгана. Цианидын зарцуулалт дундчаар 1 тонн хүдэрт 0,2 кг байна. Идэвхжүүлсэн нүүрсийг CIL циклийн сүүлийн ганд өгч зутангийн урсгалын эсрэг чиглэлд гангаас ганд насосоор шахаж дамжуулах ба энэ үед нүүрсний гадаргуу дээр уусмал байдалтай алт аажим аажмаар шингэх процесс явагдана. CIL-ийн 6 ган тус бүрт байрлах ган хоорондын шүүр нүүрсийг зутантай хамт дараагийн ганд орохоос хамгаална. Нүүрс CIL-ийн эхний ганд хүрч ирэх үед алт шингэлт хамгийн дээд түвшиндээ хүрэх бөгөөд үүнийг “Баяжсан нүүрс” гэж нэрлэдэг. Баяжсан нүүрсийг алтыг десорбциор салгах цикл рүү дамжуулна. Гангууд дахь нүүрсний агууламж 18 г/л байна. Нүүрсний гадаргуу дээр алт суух тэнцэлийг тогтмол байдалд байлгахын тулд нүүрсийг өдөр тутам шилжүүлж байна. Хаягдал зутанг хоргүйжүүлэх цех рүү насосоор шахна.

~ - 108 - ~

Десорбци-Алтыг нүүрсний гадаргуугаас салгах цикл Алтыг нүүрсний гадаргуугаас салгах циклийн ажиллагаанд AARL (Anglo American Research Laboratories) десорбцийн процессийг хэрэглэдэг. CIL циклээс ирж буй баяжсан нүүрс нь саяны 2000-3000 хувь алт агуулсан байна. Баяжсан нүүрсийг 3 тонн багтаамжтай хүчлээр угаах колоннод давсны хүчлээр боловсруулж кальцийн төрлийн бохирдлыг зайлуулна. Хүчлээр угаасан нүүрсийг десорбцийн колоннод цианид, натрийн шүлтийн уусмалд 120oC хүртэл темпратурт халааж 150 кПа даралтын доор 6 цаг байлгана. Алтыг нүүрсний гадаргуугаас салгах процесс дуусахад нүүрсэн дэх алтны агуулга саяны 100 хувь болтол буурсан байна. Алтнаас суларсан нүүрсийг усан хөөргөөр сэргээлтийн зуух руу шахна. Энд шаардлагатай тохиолдолд нүүрсийг халаан идэвхжилийг 95% хүртэл сэргээнэ. Суларсан нүүрсийг CIL цикл рүү явуулна. Электролиз ба хайлуулалт Десорбцийн колонноос гарсан алтаар баяжсан уусмалыг хөргөсний дараа хадгалах ганд Акасиа реакторын уусгалтын уусмалын хамт хийнэ. Алт агуулсан уусмал дахь алтны агуулга саяны 300-400 хувь байна. Уусмалыг электролизын онгоцнуудад насосоор шахаж өгөх ба уусмал дахь алт ноосорхог ган катод дээр ялгарч сууна. Алт бүхий ноосорхог ганг 600-800oC темпратурт халааж боловсруулсны дараа хөмрөх зууханд хайлуулан алтан гулдмай гаргаж авна. Хоргүйжүүлэлт CIL циклээс гарсан хаягдал зутанг хоргүйжүүлэх цех рүү насосоор шахна. Хоргүйжүүлэх цехэд цианид задлах процесс 2 үе шаттай явагдана. Цианидыг “Агаар/SO2“ аргаар задлана. Үүнд метабисульфит натри хэрэглэх ба зэсийн сульфатыг катализатор болгон нэмж өгнө. Цианидыг задласны дараа 1 үе шат бүхий хүнцэл тундасжуулах процесс явагдана. Хүнцлийг тундасжуулахад төмрийн сульфат, хүнцлийн харьцааг 8:1 байхаар тооцож хэрэглэнэ. Тундасжуулах төхөөрөмжийг уурхайгаас ирж байгаа хүдэр дэх хүнцлийн агуулга зохих түвшингээс дээш гарсан тохиолдолд ажиллуулна. Хоргүйжүүлэлтээс гарсан зутан хаягдлын гангаар дамжин өөрийн урсгалаар хаягдалын далан руу явна. Хаягдал хадгалах байгууламжинд яндан хоолойгоор дамжин очиж байгаа хоргүйжсэн зутан дахь цианидын хэмжээ 1 мг/л-ээс бага байна. Хаягдал зайлуулах Хоргүйжсэн зутан боловсруулах үйлдвэрээс 5 км зайд 150 м-ийн доор байрлах хаягдал хадгалах байгууламж руу 355 мм-ийн диаметр бүхий HDPE (өндөр нягтралтай полиэтилен) яндан хоолойн шугамаар дамжин өөрийн урсгалаар очно. Хаягдал зутанг далангийн дээгүүр тойруулан байрлуулсан шугамаас салаалж гарсан хоолойнуудаар тал талаас нь жигд тарааж өгнө. Хаягдлын даланд хуримтлагдаж тунасан усыг хөвөгч насосны тусламжтайгаар үйлдвэрийн хэрэгцээнд буцааж шахна. Ашигласан ном, хэвлэл, материал 1. BOROO GOLD PROJECT MONGOLIAN MINING CONFERENCE September 2003, M. F. Lindsay, L. Adrian, and I.A. Kovarsky 2. Annual Mine Report 2005 Mill 3. SME Annual Meeting Feb. 25-Feb. 28, 2007, Denver, ASPECTS ON BOROO GOLD COMPANIES PROCESSING PLANT T. Orgodol, Boroo Gold Co., Ltd., Selenge Aimag, Mongolia P. Korpi, Boroo Gold Co., Ltd., Selenge Aimag, Mongolia

~ - 109 - ~

“METSIM” ПРОГРАММ ХАНГАМЖИЙН ХЭРЭГЛЭЭ ОВООЛГО УУСГАХ ҮЙЛДВЭРИЙН МОДЕЛЬ Г.Нацагдорж (B.S.) Уулын баяжуулах “Эрдэнэт” үйлдвэр, Хөгжлийн хэлтэс E-mail: natska@erdenetmc.mn ТОВЧХОН “METSIM” программ хангамж нь химийн болон металлургийн нарийн төвөгтэй технологийн схемүүдийг, өөртөө багтаасан төрөл бүрийн тоног төхөөрөмж, нэгж үйлдлүүдийн модуль, өгөгдлийн сан дээр үндэслэн загварчилдаг. Энэхүү нийтлэл нь тус программ хангамжийг хүдрийн баяжуулалт, хүдэр болон баяжмалын уусгалт, тэр дундаа хүдрийн овоолго уусгах үйлдвэрийг хэрхэн загварчилахыг шат шатаар тайлбарлан хүргэх болно. АГУУЛГА 1. Танилцуулга 2. Ерөнхий ойлголт 2.1 Зэс үйлдвэрлэл, зэс үйлдвэрлэх технологийн хөгжил 2.2 Зэсийн хүдрийн төрөл, уусгалтын муруй 3 METSIM программаар овоолгын уусгалтыг загварчилах 3.1 METSIM программ хангамжтай ажиллах алтан дүрэм 3.2 Загварын нэр, тайлбар 3.3 Уусгалтын муруйг байгуулж A, R коэффицентүүдийг олох 3.4 Процесст оролцож байгаа химийн нэгдлийг өгөгдлийн сангаас оруулах 3.5 Процессийн бүдүүвч схем зурах 3.6 Химийн урвалын тэгшитгэлийг оруулах 3.7 Тоног төхөөрөмж болон урсгалуудын өгөгдлийг оруулах 3.8 Моделийн тооцоо хийх 4 Дүгнэлт

~ - 110 - ~

1. ТАНИЛЦУУЛГА АНУ-ын Arizona мужийн Tucson хотод байрлах “Proware” компанийн захирал Ноён John Bartlet, металлургийн процессийн зарим үндсэн төхөөрөмжийн материалын балансыг тооцоолох жижиг модуль анх санаачилан эхэлж, сүүлийн 10 гаруй жил түүнийгээ өргөтгөн хөгжүүлж улам боловсронгуй болгосон нь одоогийн “METSIM” программ хангамж юм. Тус программ хангамж нь дэлхийн нэр хүндтэй инженерийн компаниудын химийн болон металлургийн үйлдвэрийн төслийн нарийн төвөгтэй технологийн схемүүдийг цогцоор нь тооцоолж загварчилахдаа нэн түрүүнд хэрэглэдэг чухал багаж нь болоод байгаа ба зарим их дээд сургуулиуд, судалгааны төвүүд ч сургалтын хөтөлбөртөө оруулах боллоо. Мөн түүнчлэн газрын тосны, нүүрсний, химийн, хүдэр боловсруулалтын, металлургийн зэрэг үйлдвэрүүд одоо ажиллаж байгаа технологийн схем, техникийн нөхцөлүүдээ өөрчилөхөд гарч болох нөлөө, үр дүнг урьдчилан харах зорилгоор үйлдвэрлэлд нэлээд хэрэглэж байна. “METSIM-14.12” программ хангамжийг ашиглан LEACH–SX/EW үйлдвэрийн техникийн нөхцөл, технологийн схем, химийн урвалыг хэрхэн сонгон оруулж, уг программ хангамжтай яаж ажиллах талаар “ЭРДМИН” ХХК-ны технологийн схемийг жишээ болгон байгуулж, зарим өгөгдлийг дараах хялбаршуулсан байдлаар хэрэглэе. Үүнд: Овоолго дахь нийт хүдрийн хэмжээ 15,000 тонн Хүдрийн төрөл исэлдсэн хүдэр Хүдрийн агуулга 0.7% Хүдрийн чийгшилт 4% Овоолго дахь хүдрийн нягт 1.6 т/м.куб Овоолгын өндөр 10 метр Уусгалтын эхлэл ба төгсгөлийн үе 7 хоног Уусгалт жигд явагдах хугацаа 100 хоног Раффинат уусмал өгөх хурд 0.15 л/мин/м.кв Раффинатын хүчиллэгийн хэмжээ 5 г/л Уусгалтын дараах чийгшилт 10% Шүүрэлтийн коэффицент 0.075 2. ЕРӨНХИЙ ОЙЛГОЛТ 2.1 Зэс үйлдвэрлэл, зэс үйлдвэрлэх технологийн хөгжил Зэсийн хүдрийг боловсруулан цэвэр зэс ялган авах аргуудыг хүн төрөлхтөн тухайн үеийн амьдралын хэв маяг, ШУ-ны ололт амжилтууд дээрээ тулгуурлан янз бүрээр хэрэглэж ирсэн билээ. Дэлхийн зэс үйлдвэрлэлийн түүхэнд хамгийн түгээмлээр хэрэглэгдэж байгаа хүдрийг баяжуулан хайлуулж цэвэр зэс гаргах уламжлалт аргуудаас гадна техник, технологийн нээлтүүд нэмэгдэхийн хэрээр өөр бусад аргууд бий болж үйлдвэрлэлд хэрэгжиж байна. Энэхүү шинээр гарч ирж байгаа аргуудын ихэнх нь хүдэр болон баяжмал дахь зэсийг уусмалд шилжүүлж, түүнээсээ цэвэр зэс ялган авах арга юм. Эдгээрийг дэлхийн олон орны эрдэмтэд амжилттай туршин судалж, зэс үйлдвэрлэлээрээ тэргүүлэгч Чили, АНУ, Австрали зэрэг улсуудын олон үйлдвэрүүд дээр нэвтрүүлээд байна. Үүний хамгийн тод жишээ бол хүдрээс зэс ялган авах “ЭРДМИН” ХХК үйлдвэр юм. Дэлхийд нэг жилд үйлдвэрлэгдэж байгаа нийт зэсийн 20 гаруй хувь нь энэ технологиор үйлдвэрлэгдэж байгаа ба энэ тоо цаашид эрс хурдацтай өсч байгааг дэлхийн судалгааны байгууллагууд мэдэгдээд байна. Тэдний судалгааны үр дүнг ч

~ - 111 - ~

бусад орнуудад шинээр баригдаж байгаа, баригдахаар төлөвлөгдөж байгаа гидрометаллургийн үйлдвэрүүдийн тоо, хүчин чадал баталж байгаа юм. Шинээр байгуулж байгаа үйлдвэрийн зураг зүйн болон инженерийн тооцоо нь маш олон хүний хөдөлмөр, оюун ухаан, цаг завыг шаарддаг учир төслийн тооцоо гүйцэтгэгч инженерийн компани, институтууд өөрсдийн гүйцэтгэж байгаа ажлыг алдаа мадаггүй, богино хугацаанд хийхийн тулд компьютер болон түүн дээр тулгуурласан программ хангамжуудыг өргөнөөр ашиглаж байна. Үүний нэг жишээ бол бидний энэ нийтлэлээр судлах METSIM программ хангамж юм. Зэсийн хүдрийн төрөл, уусгалтын муруй Зэс нь байгаль дээр S, Fe, O, С, As, Sb зэрэг элементүүдтэй тодорхой харьцаатайгаар янз бүрийн нэгдлүүд үүсгэн орших бөгөөд тэдгээрийг гарал үүсэл, оршин байгаа төлөв байдлаар нь исэлдсэн (Cu-O), хоёрдогч (Cu-S), анхдагч (Cu-SFe) гэсэн үндсэн 3 бүлэгт хуваан үздэг. Хэдийгээр исэлдсэн болон хоёрдогч сульфидын төрлийн хүдрийг уусгах туршлагыг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн ч, анхдагч сульфидын хүдрийг шууд уусгаж цэвэр зэс ялган авах туршлага хараахан гараагүй байна. Харин анхдагч зэсийн эрдсүүдийг баяжуулан авч уусган цэвэр зэс ялган авах туршилт судалгааны ажлууд амжилттай хийгдэж, тэдгээр дээр үндэслэсэн шинэ технологиуд үйлдвэрлэлд нэвтэрч эхлээд байна. Зэсийн хүдрүүдийг эрдсийн шинжлэх ухаанд дээрх байдлаар исэлдсэн, анхдагч, хоёрдогч сульфидууд гэсэн үндсэн гурван бүлэгт хуваан үздэгч, зэс уусгах үйлдвэрлэлд эрдсийн уусах хурд, урвалын кинетикээс нь хамаарч түргэн уусдаг, удаан уусдаг, маш удаан уусдаг гэсэн гурван бүлэгт тус тус харгалзуулан ойлгох явдал байдаг. Хүдрүүд нь төрлөөсөө хамаарч хэрхэн уусдагийг дараах зургаас тодорхой харж болох юм. 2.2

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1

исэлдсэн

121

151

хоёрдогч

181

211

холимог

241

271

анхдагч

Зураг 1. Төрөл бүрийн хүдрийн уусалтын муруй.

Зэсийн хүдрийн уусгалтын судалгаа нь эцсийн дүндээ тухайн хүдэр дэх зэс ямар хугацаанд уусмалд шилжиж байгааг судалж байгаа ба энэ нь температур, хүдрийн ширхэгийн хэмжээ, хүчиллэг, уусмал өгөх хурд, уусгаж байгаа хүдрийн үеийн өндөр зэрэг нь уусгалтад хэрхэн нөлөөлж байгааг ажиглахаас гадна дээрх үзүүлэлтүүд ямар үед хамгийн тохиромжтой болохыг судалж буй явдал юм. Харин

~ - 112 - ~

уусмалд шилжсэн зэсийн ионыг цементацийн болон электролизийн зэрэг аргаар ялган авдаг. Дээр өгүүлсэнчилэн зэсийн эрдсийн уусалтын хугацаанаас хамаарсан муруйг (EXTRACTION RATE E(%)) байгуулахдаа хүдрийг колонконд уусган туршиж гарган авах ба түргэн уусдаг, удаан уусдаг, маш удаан уусдаг хүдрүүдэд агуулагдах зэсийн, уусмалд шилжсэн хуримтлалыг хугацаанаас хамааруулан дараах томъёогоор илэрхийлнэ. E(%) = [A1*(1–(1–R1)T) + A2*(1–(1–R2)T) + A3*(1–(1–R3)T)]*100 Үүнд: A1 R1 A2 R2 A3 R3 T

- Түргэн уусдаг зэсийн хэмжээ - Түргэн уусдаг зэсийн эрдсийн урвалын хурдны коэффицент - Удаан уусдаг зэсийн хэмжээ - Удаан уусдаг зэсийн эрдсийн урвалын хурдны коэффицент - Маш удаан уусдаг зэсийн хэмжээ - Маш удаан уусдаг зэсийн эрдсийн урвалын хурдны коэффицент - Уусгалт үргэлжлэх хугацаа

Зураг 2. Түргэн болон удаан уусдаг хүдрүүдийн уусалтын муруй. Маш удаан уусдаг зэсийн уусалтын хэмжээ мэдэгдэхээргүй бага байдаг учир тооцоонд хэрэглэдэггүй буюу уусалтын муруйг дараах томъёогоор тооцоолно. E(%) = [A1*(1–(1–R1)T) + A2*(1–(1–R2)T)]*100

~ - 113 - ~

Зэсийн уусалт E (%)

100 80 60 40 20 0 0

100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 Хугацаа (өдөр)

METSIM-ийн тооцоогоор

Туршилтаар

Зураг 3. METSIM программаар байгуулсан уусалтын муруй.

Дээрх томъёонд хэрэглэгдэж байгаа A1, R1, A2, R2 коэффицентүүдийг METSIM программын тусламжтайгаар уусгалтын туршилтын хуримтлагдсан зэсийн уусалтын (E%) үр дүн дээр үндэслэн гаргах ба эдгээр коэффицентүүдийг ашиглан тухайн уусгалтын туршилтын үр дүнг урьдчилан таамаглах боломжтойгоос гадна тус туршилтанд хэрэглэсэнтэй ижил төрлийн хүдэр хэрхэн уусахыг METSIM программд загварчилахад хэрэглэдэг. А болон R коэффицентүүд юуг илэрхийлдэг болохыг дараах жишээгээр тайлбарлая. Жишээ нь: Зэсийн холимог хүдэр (0.7%-ийн зэсийн агуулгатай) – ийн, колонкийн уусгалтын туршилтын үр дүн дээр үндэслэн гаргаж авсан A болон R коэффицентүүд нь тус бүр A1=0.2087, A2=0.6636, R1=0.0916, R2=0.0116 гэж байсан гэж үзье. Тэгвэл эндээс хүдэрт агуулагдаж байгаа зэсийн хэдэн хувь нь (A) түргэн уусдаг, удаан уусдаг, маш удаан уусдаг зэсийн эрдсүүдэд агуулагдаж байгааг дараах байдлаар тооцоно: А1: 0.007 * 0.2087 = 0.001461 буюу 20.87% түргэн уусдаг хүдэр дэх зэс A2: 0.007 * 0.6636 = 0.004645 буюу 66.36% удаан уусдаг хүдэр дэх зэс A3: 0.007 * (1-A1-A2) = 0.000894 буюу 12.77% маш удаан уусдаг хүдэр дэх зэс 0.007 100.00% Харин урвалын хурдны коэффицент ( R ) нь хүдэрт агуулагдаж байгаа зэс нэгж хугацаанд ямар хурдтайгаар уусахыг илтгэнэ. Өөрөөр хэлбэл урвалын хурдны коэффицент R1=0.0916, уусгалтын хугацаа T=3 хоног үед A1*(1-(1-0.0916)* (1-0.0916)* (1-0.0916)) = А1* 0.25 буюу түргэн уусдаг зэсийн 25% нь эхний 3 хоногт уусна гэсэн үг юм. 3. “METSIM-14.12” ПРОГРАММААР ОВООЛГЫН УУСГАЛТЫГ ЗАГВАРЧИЛАХ 3.1 METSIM программ хангамжтай ажиллах алтан дүрэм METSIM программ хангамжийг хэрэглэж байгаа хүн юуны өмнө тухайн загварчилахаар төлөвлөж байгаа процессийн талаар маш өргөн мэдлэгтэй, түүнд хэрэглэгдэж байгаа тоног төхөөрөмж, технологийн талаар хангалттай мэдээллийг цуглуулсан байх хэрэгтэй ба МETSIM программ хангамжтай эхлэн ажиллахдаа дараах үндсэн шаардлагыг мөрдөл болгон ажиллана. Үүнд:

~ - 114 - ~

1. Загварчилахаар төлөвлөж байгаа процесстой холбоотой мэдэгдэж байгаа бүх мэдээллийг цуглуулах 2. Процессийн ерөнхий схемийг байгуулж тоног төхөөрөмжийн жагсаалтыг гаргах 3. Процесст оролцож байгаа бүх бодисын төлөв байдал (фаз) – уудыг тодорхой болгож тэдгээрт агуулагдаж байгаа химийн нэгдлүүдийн жагсаалтыг гаргах 4. METSIM программыг ачааллаж түр санах ой (RAM) – д хадгалагдаж байгаа мэдээллүүдийг хэрэглэгчийн цэсээс FILE > NEW... INITIALIZE MODEL – үйлдлийг ашиглан шинэчлэх 5. “МODEL PARAMETERS” товчийг ашиглан загварын тооцоо хийх аргууд болон ерөнхий мэдээллийг оруулах 6. “COMP > DBAS Component Database” – хэрэглэгчийн цэсээс процесст оролцож байгаа элементүүд болон нэгдлүүдийг сонгох 7. Ажиллах талбарын баруун гар талын хэсэгт байрлах нэгж үйлдлийн модулиас шаардлагатай модулиудаа сонгон процессийн схемийг байгуулах 8. Нэгж үйлдлүүд болон тэдгээрийн хоорондын урсгалын мэдээлэл, тоног төхөөрөмжийн хэмжээ, химийн урвалуудыг оруулах 9. Шаардлагатай мэдээллүүдийг оруулсны дараа файлыг хадгалах 10. Моделийг уншуулж тооцоог хийгээд шаардлагатай нэмэлт өөрчлөлтүүдийг хийх Хэрэглэгчийн цэс

Үйлдлийн модулиуд

Ажлын талбар

Зураг 4. METSIM-14.12 программын ерөнхий байдал

3.2 Загварын нэр, тайлбар МODEL PARAMETERS товчийг ашиглан тухайн загварчилж байгаа моделийн талаарх мэдээлэл, нэр, тайлбар, тооцоо хийх аргуудыг программд оруулах ба мэдээллийг дараах байдлаар оруулж бусдыг нь хэвээр нь үлдээе. Project-Title: DUMP LEACH DYNAMIC МODEL Calc. Option: Mass balance, Dynamic Simulation, Heap Leach Calc. Parameters: Unit of mass – metric tonne

~ - 115 - ~

Unit of time – day 3.3 Уусалтын муруйг байгуулж A, R коэффицентүүдийг олох Хүдрийн уусгалтын туршилтаас гарган авсан зэсийн уусалтын муруйн үр дүн дээр үндэслэн эдгээр коэффицентүүдийг тооцоолон олох ба дараах үйлдлийн дагуу хийнэ. 1. USER CREATED OBJECT товчны тусламжтайгаар колонкийн уусгалтын үр дүнг UMf <Matrix> талбарт оруулж тодорхой нэр өгөн хадгална 2. HEAP > Reaction Rate Data цэсийг сонгож өмнө хадгалсан нэрийг оруулна 3. HEAP > Estimate Reaction Rates цэсийг сонгож А, R коэффицентүүдийг тооцоолох ба тэдгээрийг HEAP > Reaction Rate Data цэсээс харах боломжтой.

Зураг 5. А болон R коэффицентүүдийг олох нь.

3.4 Процесст оролцож байгаа химийн нэгдлийг өгөгдлийн сангаас оруулах Comp > DBAS Component Database цэс рүү орж процесст оролцож байгаа бүх элементүүдийг сонгож “OK” товчийг дарснаар сонгосон элементүүдтэй холбоотой химийн нэгдлүүдийн өгөгдлийн санд нэвтэрнэ. Жишээлбэл, сангаас Cu, O, H, S, Si гэсэн элементүүдийг сонгож өгөгдлийн сангаас цахиур SiO2, цэвэр зэс Cu, зэсийн оксид CuO, ус H2O, хүхрийн хүчил H2SO4, зэсийн байван CuSO4, хүчилтөрөгч O2 зэрэг нэгдлүүдийг сонгоё. Энэ жишээнд уусгалтын процессийг хялбаршуулан хийж байгаа учраас зэсийн оксидыг түргэн уусдаг – fCuO, удаан уусдаг – sCuO, маш удаан уусдаг – iCuO гэсэн 3 төрөлд хуваан авч үзье.

~ - 116 - ~

Зураг 6. Химийн нэгдэл ба элементийг сонгон оруулах нь.

3.5 Процессийн бүдүүвч схем зурах Процессийн схемийг зурахдаа ажлын талбарын баруун гар талын хэсэгт байрлах нэгж үйлдлийн модулиудаас хүдрийн уусгалтын модуль – HPL, баян уусмалын цөөрмийн модуль – PNS, Фазаар ангилагч – SPP, ядуу уусмалын цөөрмийн модуль PNS зэргийг сонгож Stream – STR-модулийн тусламжтай хооронд нь холбож дараах байдлаар байгуулъя.

~ - 117 - ~

Зураг 7. Загварчилж буй процессийн ерөнхий байдал.

3.6 Химийн урвалын тэгшитгэлийг оруулах Дээр өгөгдсөн схем дэх нэгж үйлдлүүдээс химийн урвал явагдах үйлдлүүд нь овоолгын уусгалт, SX-EW хоёр юм. Иймд овоолгын уусгалтын урвалын тэгшитгэлийг хялбаршуулсан хэлбэрээр EDIT OBJECT DATA товчийг ашиглан овоолгын уусгалтын модулийн HEAP LEACH FACTORS > REACTIONS дотор дараах байдлаар оруулж өгнө. 1 fCuO + 1 H2SO4 = 1 H2O + 1 aCuSO4 1 sCuO + 1 H2SO4 = 1 H2O + 1 aCuSO4 Энэ тохиолдолд хүдрийн уусгалтын урвалын кинетикийг туршилтын үр дүн дээр тулгуурлан гаргасан тул урвалын тэгшитгэл бичигдэж буй ENTER REACTION цонхны PC Reaction extent гэсэн нүдэнд R коэффицентийн утгыг түргэн уусдаг хүдэрт 0.0916, удаан уусдаг хүдэрт 0.0116 байхаар тус тус оруулж өгнө.

~ - 118 - ~

Зураг 8. Химийн урвалын тэгшитгэлийг нэгж үйлдлийн модульд оруулах.

SX-EW үйлдвэрийн хэсгийг, түүн рүү орж ирж байгаа баян уусмалыг цэвэр зэсийн катод, ядуу уусмал, хүчилтөрөгчийн хий гэсэн гурван фазаар ялгана гэж үзээд фазаар ялгах модуль SPP-аар хялбаршуулан орлуулж, ENTER REACTION цонхны PC Reaction extent гэсэн нүдэнд 0.9 гэсэн утгыг оруулж өгнө. Энэ нь SX-EW үйлдвэрт орж ирж байгаа баян уусмал дахь нийт зэсийн 90%-ийг ялган авч байгааг илэрхийлж байгаа ба процесст болж байгаа урвалыг дараах байдлаар бичнэ. 2 aCuSO4 + 2 H2O = 2 Cu + 2 H2SO4 + 1 O2 3.7 Тоног төхөөрөмж болон урсгалуудын өгөгдлийг оруулах Загварчилж байгаа процесст хэрэглэгдэх тоног төхөөрөмж, тэдгээрийг холбосон урсгалуудын мэдэгдэж байгаа өгөгдөл, техникийн үзүүлэлтүүдийг EDIT OBJECT DATA товчийг ашиглан оруулна. EDIT OBJECT DATA товчийг заагчаар дарж

~ - 119 - ~

идэвхижүүлсний дараа тоног төхөөрөмж болон урсгалуудын дугаар дээр дарснаар тухайн нэгж үйлдлийн дэлгэрэнгүй мэдээллийн хуудас нээгдэж мэдээллийг оруулах буюу авах нөхцөл бүрдэнэ.

Зураг 9. Тоног төхөөрөмж болон урсгалуудын өгөгдлийг оруулах дэлгэц.

3.8 Моделийн тооцоо хийх Үйлдвэрлэлийн процессийг загварчилах энэхүү программын хамгийн сүүлийн үе шат бол байгуулсан моделийн тооцоог хийх явдал юм. Тооцоог нэг төхөөрөмжөөр, нэг хэсэг төхөөрөмжөөр эсвэл схемд байгаа бүх төхөөрөмжөөр хэсэгчилэн хийх боломжтой ба моделийг эхлэн ажиллуулахдаа дарааллын дагуу нэг нэгээр нь тооцоолоход илүү тохиромжтой байдаг. Учир нь моделийн тооцоог хийхэд өгөгдөл дутуу эсвэл буруу оруулсан тохиолдолд программаас алдаа өгөх ба алдаа нь аль модуль дээр байгааг мэдэхэд хялбар юм.

~ - 120 - ~

Зураг 10.

Моделийн тооцоо хийх үеийн мэдээлэл болон график.

4. ДҮГНЭЛТ МETSIM программ хангамж нь нарийн төвөгтэй процессийг хялбаршуулан загварчилж, процесст орж, гарч байгаа урсгалуудын болон тоног төхөөрөмжийн мэдээллийг модельд оруулсан нөхцөлийн дагуу тооцоолж өгдөг. Уул уурхай, химийн үйлдвэрлэл хөгжин эхэлж байгаа манай оронд энэ төрлийн программ хангамжуудыг эзэмшсэн нарийн мэргэжлийн боловсон хүчин бэлтгэх нь хими, металлурги, уул уурхайн үйлдвэрийн үсрэнгүй хөгжилд тус дэм болж, шинэ техник технологийг судлан бусад улсын мэргэжилтнүүдтэй хөл нийлүүлэн алхаж нэг хэлээр ярилцах өргөн боломжийг бүрдүүлэх юм.

~ - 121 - ~

УБҮ ЭРДЭНЭТ- ИЙН ПИРИТИЙН БАЯЖМАЛЫГ ГҮН БОЛОВСРУУЛАХ Нь Ц. Найдан ШУТИС-ийн харъяа , “Эрдэнэт” үйлдвэрийн дэргэдэх Ш. Отгонбилэгийн нэрэмжитТехнологийн сургууль E-mail:

naidants@yahoo.com

Хураангуй Эрдэнэтийн овооны хүдрийг баяжуулалтын флотацийн технологоор боловсруулах явцад дайвар бүтээгдэхүүн хэлбэрээр ялгардаг пиритийн баяжмалыг металлургийн технологоор гүн боловсруулж эдийн засгийн эргэлтэнд оруулах нь санхүүгийн нэмэлт эх үүсвэр байж болох ач холбогдолтой байж болох юм. Түлхүүр үг:

пиритийн баяжмал, боловсруулалт, үр ашиг

УБҮ Эрдэнэт - ийн пиритийн баяжмалыг металлургийн технологоор гүн боловсруулах нь Пирит хэмээх эрдсийн нэр нь Эртний Грекийн «pyros» буюу гал гэсэн утга бүхий үгнээс гаралтай бөгөөд энэ нь түүнийг төмөр зүйлээр цохиход оч үсэргэдэг чанартай нь холбоотой байна. Тиймээс ч пиритийг хүн төрөлхтний анхны шүдэнз хэмээн нэрийддэг ба алтлаг, гуулин шар өнгөтэй тул түүнийг алт хэмээн андуурах явдал бишгүй тохиолддог аж. Тиймдээ ч англосаксон хэлний улс гүрнүүдэд түүнийг «fool’s gold » буюу тэнэгүүдийн алт хэмээн нэрийддэг байна. Байгальд пирит нь бие даасан орд болон зэс, кобальт, никель зэрэг металлуудын гидротермаль орд газруулал дагалдагч эрдэс хэлбэрээр элбэг тохиолдоно.Сульфидүүд дотор байгальд хамгийн өргөн тархсан эрдэс бөгөөд түүнийг өнгөлөхөд толь адил болдог тул Колумбийн өмнөх Америкийн уугуул иргэд болох инкчүүд түүнийг тольний зориулалтаар ашигладаг байжээ. Эрдсийн химийн томъёо нь FeS2 бөгөөд түүнд 46,6%-ийн төмөр, 53,4%-ийн хүхэр агуулагддаг. Пиритийг дагалдаж алт, мөнгө, никель, кобальт зэрэг элементүүд хольц хэлбэрээр агуулагдах бөгөөд байгаль дахь газрын гүний геологийн процессын гол дулаан хангагч нь болдог. Энэ нь түүний исэлдэлтийн явцдаа ялгаруулдаг их хэмжээний дулаантай холбоотой байдаг байна. Эрдэнэт овооны пирит Пирит нь Эрдэнэтийн овооны орд газрын анхдагч болон хоёрдогч сульфидийн хүдэрт хамгийн өргөн тархсан эрдсүүдийн нэг бөгөөд хүдэр дэх түүний агуулга 0,1-11% хүртэл хэлбэлзэж, хүдэрт дунджаар 2-4% агуулагдаж байна. [1] Баяжуулалтын явцад пирит нь хамтын баяжмалд хялбархан шилжиж, түүнийг салгах процесст хүндрэл учруулдаг. Иймээс баяжуулагчдын өмнө пиритэд сонгомол үйлчилгээтэй цуглуулагч хэрэглэн түүнийг баяжигдах шатанд нь дарах шаардлага гардаг бөгөөд энэ зорилгоор өнөөдөр тус үйлдвэрт пиритэд сонгомол үйлчилгээтэй S-703J8 диалкилсульфид, дитиофосфат, МИБК-ийн хольц зэргийн цуглуулагч хэрэглэн зэсийн агуулгаараа чанарын шаардлага хангасан зэс-

~ - 122 - ~

молибдены баяжмал гарган авч, улмаар түүнийг салгах явцад камерын бүтээгдэхүүнээр зэсийн баяжмал үйлдвэрлэн гаргаж байна. [1] Хамтын баяжмалыг салгах явцад ялгагдсан пиритийн баяжмал нь δ -0,2 <10% ба δ -0,074 = 65-70% хүртэл нунтаглагдсан хоосон чулуулагын лагтай нийлж нийт хаягдлыг /отвальные хвосты/ бүрдүүлдэг ба энэ нь тус үйлдвэрийн хаягдлын аж ахуй руу булинга /пульпа/ хэлбэрээр хаягддаг билээ. Гэтэл хамтын баяжмалыг салгах явцад ялгарч буй энэхүү пиритийн баяжмал нь 40-55 хүртэл хувийн төмөр, 0,12-0,55 хувийн зэс, 30-45 хувийн хүхэр агуулсан байдаг. Хүснэгт-3-ийг үзнэ үү. Дээрхи үндсэн элементүүдээс гадна Эрдэнэтийн пиритийн баяжмалд 0,1 гр/тн хүртэл алт, 0,9-1,8 гр/тн хүртэл мөнгө, 2% орчмын теллур агуулагдаж байна [5] Ийнхүү тус үйлдвэрээс хаягдал хэмээх тодотголтой ялгарч буй пиритийн баяжмалд хар төмөрлөгийн үйлдвэрлэлийн шаардлагыг хангахуйц хэмжээний төмөр болон бусад үнэт металлууд агуулагдаж байгаа нь бэлэн байгаа зохиомол буюу үүсмэл орд гэдэг утгаараа металлургчдын сонирхлыг ихэд татдаг билээ. Тиймээс ч Хятад, Япон, зэрэг металлургийн үйлдвэрлэл өндөр хөгжсөн орнуудаас манай пиритийн баяжмалыг худалдан авах тухай асуудлыг хэд хэдэн удаа хөндөн тавьсан байдаг. Гэтэл өнөөдөр гаргаж буй пиритийн баяжмалаа бид өөрсдөө гүн боловсруулж эдийн засгийн эргэлтэнд оруулах бүх талын нөөц бололцоо бидэнд байгаа билээ. Нөгөө талаас пиритийн баяжмал дахь хүхэр нь түүнийг хар төмөрлөгийн үйлдвэрлэлд төмрийн баяжмалын зориулалтаар ашиглах тохиолдолд технологийн зарим нэг хүндрэлийг учруулах боловч өнөөдөр металлургчид төмрийн баяжмал дахь хүхрийн агуулгыг бууруулах найдвартай арга технологийг эзэмшээд байгаа билээ. Тодруулбал, төмрийн баяжмал дахь хүхрийн агуулгыг анхан шатны боловсруулалтын явцад шаардлагын төвшинд хүртэл бууруулдаг болсон байна. Энэ утгаараа Уулын баяжуулах “Эрдэнэт” үйлдвэрээс гарч буй пиритийн баяжмал нь төмрийн хүдрийг орлохуйц үүсмэл орд, бэлэн төмрийн баяжмал болж чадах бүрэн үндэстэй юм. Пиритийн баяжмалыг төмрийн хүдрийн үүсмэл орд хэмээн үзэж түүнээс төмөр болон хүхэр, алт, зэс зэрэг элементүүдийг ялган авах нь дэлхий нийтэд тогтсон, технологийн хувьд хүндрэлгүй асуудал бөгөөд манай орнй хувьд ч энэ асуудал шинэ биш, тухайлбал тус комбинатын анхны монгол захирал ШУ-ны доктор /Sc.D/ Ш. Отгонбилэг асан өөрийн “Эрдэс баялгийг иж бүрэн ашиглах нэгдсэн бодлого, зорилт” хэмээх бүтээлдээ «пиритийн баяжмал болон тус комбинатад хуримтлагдаад байгаа балансын бус болон исэлдсэн хүдрийн овоолго дахь уулын чулуулгыг эрдэс түүхий эдийн хоёрдогч эх үүсвэр, үүсмэл орд хэмээн үзэж ..» тэдгээрийг хэрхэн иж бүрэн ашиглах талаар өөрийн саналаа дэвшүүлэн тавьсан байдаг. [3] Ш Отгонбилэг агсны дээрхи санааны нэг хэсэг тухайн үедээ ашиглагдахгүй байсан зэсийн исэлдсэн хүдрийг SX-EW технологоор боловсруулах “Эрдмин” ХХК байгуулагдсанаар биелэлээ олсон байдаг. Тэрээр энэ бүтээлдээ асуудлыг «Газрын хэвлийгээс ашигт малтмал олборлох тоо хэмжээг нэмэгдүүлэх тутам улам их хөрөнгө зарцуулсаар байх уу ?, эсвэл нэгэнт зардал гарган олборлон гаргасан ашигт малтмалаас ашигт хольцыг (эрдэс, металл) ялган авах арга замыг хэрэгжүүлэх, хосолмол ба хаягдалгүй технологи нутагшуулах, өөрөөр хэлбэл экстенсив биш, эрчимжсэн интенсив хөгжилд стратегийн хөрөнгө оруулах уу гэсэн сонголтын өмнө тулгараад байна. Эдийн засгийн шинэ сонирхолын хүрээнд шинэ шинэ баялгийг аж ахуйн

~ - 123 - ~

эргэлтэнд оруулах боломж нээгдэх болно» [3] хэмээн үнэхээр алсын хараатай, зөгнөн хэлсэн байдаг. ... Өнөөдөр Ш. Отгонбилэг агсны зөгнөн хэлсэн эдийн засгийн шинэ сонирхол та бидний өмнө тулгараад байгаа юм биш үү??? Тэрээр цааш нь зэсийн хөвүүлэн баяжуулалтын лаг хаягдлаас алт мөнгө болон бусад үнэт хольцыг ялган авах технологи АНУ-ын 3 уурхайд, Австралийн 2, Чили болон бусад орнуудад нэвтэрсэн тухай дурдсан байдаг. Түүнчлэн Техникийн ухааны доктор /Ph.D/ Ш. Батсайхан асан “Мон Мет технологи” ХХК-ийн захиралаар ажиллаж байх үедээ пиритийн баяжмалаас улаан хүрэн өнгийн сайн чанарын барилгын будаг гарган авах туршилт судалгааны ажил гүйцэтгэж байсныг эс тооцвол пиритийн баяжмалыг гүн боловсруулж түүн дахь төмөр, зэс, хүхэр болон бусад үнэт металуудыг ялган авах тухай асуудал ам ярианаас цааш хэтрээгүй өнөөдрийг хүрчээ. Иймээс ч тус улсын хувьд төдийгүй хөрш хоёр орны зах зээлд төмрийн эрэлт хэрэгцээ өсөн нэмэгдэх хандлагатай байгааг харгалзан “Эрдэнэт” үйлдвэрийн пиритийн баяжмалыг гүн боловсруулан түүнээс төмрийн баяжмал гарган ширэм, ган үйлдвэрлэх, түүнчлэн зэс болон бусад үнэт металлуудыг ялган авах асуудлыг зохих түвшинд хэлэлцүүлэн тус үйлдвэрийг 2015 он хүртэл хөгжүүлэх концепцид тусгах саналыг оруулж байна. Металлургийн үйлдвэрлэлийн практикт пиритийн баяжмалыг гүн боловсруулдаг хэд хэдэн технологи байна. Хүснэгт-1. Анхдагч сульфидийн хүдрийн эрдсийн найрлага № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17

Наименование минералов

Содержание, Размер выделений минералов, мм от-до % Индивиды Зерна Агрегаты

Халькопирит CuFeS2 Борнит Блеклая руда

1-1,5

Халькозин, ковеллин, Энаргит Окисленные минералы меди Молибденит Сфалерит, галенит Пирит

Ед.зерна

0,002-0,4 редко до 1,6 0,005-0,12

Ед.зерна

<0,05

Ред,зерна Ред.зерна 3

0,006-0,5 0,001-3,0

Магнетит, гематит, гидроокись железа Кварц, халцедон, опал Плагиоклаз, калиевый полевой шпат Слюда (сердицит, мусковит, биотит, гидрослюда, иллит) Хлорит

<0,4

0,002-0,25

0,001-2,5

0,02-4,0

20-30 1,5-2

0,002-0,3

Карбонаты (кальцит, доломит, сидерит) Гипс Ангидрит Глинистые минералы

2-2,5

0,001-1,0

0,01-1 редко до 4 0,02-2,5

<0,01

0,02-4,0 0,02-4,0 0,02-0,4

До 0,2-0,3 <0,10

25-30 20-25 5-10

2-3 0,5-1,5 0,5-2,0

0,001-0,16 редко до 0,9 0,005-0,16

Прожилки

0,25-2,0 редко до 4,0 0,01-1,5

0,02-2,5 0,002-0,4 редко до 1,5

0,02-0,20 редко до 5,0

0,005-3 0,01-4,0

0,01-3 0,01-6,0 0,01-6,0

Пиритийн баяжмалыг боловсруулдаг хамгийн энгийн загвар нь түүнээс 6062%-ийн агуулгатай төмрийн хүдрийн бөөнцөг /окатыши/ юм уу агломерат, ялгарч

~ - 124 - ~

буй хийнээс хүхрийн хүчил, эсвэл дан хүхэр гарган авах технологи байна. Өөрөөр хэлбэл, зэс болон бусад элементүүдийг бас л хаяж байна гэсэн хэрэг. Энэ ч эхний шатанд манай нөхцөлд хангалтай байж болох юм. Хөндөгдөж буй энэхүү асуудал нь миний эрдмийн ажлын үндсэн сэдэв бөгөөд энэ талын техник-технологи, судалгаа шинжилгээний ажлын эрэл хайгуул хийгдэж байгаа болно. Цаашдаа сонгож авсан тодорхой хэд хэдэн технологийн түвшинд туршилт судалгааны ажил хийгдэх юм. Харин өнөөдрийн илтгэлийн төвшинд Эрдэнэтийн овооны зэс-порфирийн орд газрын одоо ашиглагдаж буй горизонт дахь хүдрийн үндсэн эрдсүүдийн болон элементүүдийн хэдэн хувь нь пиритийн баяжмалд шилжиж буйг тодруулах, ингэснээр ялган авч болох элементүүдийн тоо хэмжээг тодорхойлохыг зорилоо. Хүснэгт-2. УБҮ “Эрдэнэт”-ийн зэсийн баяжмал дахь хүдрийн үндсэн эрдсүүдийн найрлагын олон жилийн дундаж, % Эрдсийн нэрс

Бүгд

Си

Мо

SiO2

Бусад

Пирит FeS2 Халькопирит СиFeS2 Борнит Си5FeS4 Халькозин Cu2S Молибденит МоS2 Кварцит Бусад серицит, карбонатууд гэх мэт Дүн

41,6 25,7 16,0 9,4 0,01 14,1

8,94 10,15 7,52 -

19,41 7,82 1,7 -

22,18 8,94 4,15 1,88 0,004 -

0,006 -

14,1

7,59 100

26,61

28,93

37,15

0,006

14,1

7,59 7,59

Үүний тулд хүдрийн биет дахь үндсэн эрдсүүдийн дундаж агуулгыг [1], хамтын болон зэс, молибден, пиритийн баяжмал дахь үндсэн эрдсүүдийн агуулгыг [5] ашиглан тодорхойлсон. Харин хүдэр, хамтын болон зэс, молибден, пиритийн баяжмал дахь үндсэн элементүүдийн агуулгыг тус комбинатын Химийн төв лабораториас гаргаж буй сүүлийн гурван жилийн тайлангийн дүнг нэгтгэн дундачлаж гаргалаа. Тооцооны дүнгээс Эрдэнэтийн овооны хүдэр дахь төмрийн 51-65%, хүхрийн 5061%, зэсийн 7-12%, цинкийн 8-15%, алтны 35-40%, мөнгөний 30-35% нь пиритийн баяжмалд шилждэг гэсэн тооцоо байдаг бөгөөд энэ нь ч бидний хийсэн тооцоогоор нотлогдож байна. Тооцооны дүнг хүснэгт - 4-ээр нэгтгэн харууллаа. Илтгэлд дээрхи тооцооноос гадна пиритийн баяжмалын эрдсийн найрлага болон түүн дахь үндсэн элементүүдийн өнөөгийн зах зээлийн үнэд тулгуурлан боловсруулалтын үр дүнд гарч болох борлуулатын дүн, эдийн засгийн үр ашгийг тоймлон гаргав. Тухайлбал тус комбинат нь жилдээ дунджаар 25,5 сая тонн хүдэр олборлож, түүний 6% орчим буюу 1,3-1,5 сая тн зэс-молибден-пиритийн хамтын баяжмал, түүний 2% орчмыг буюу 0,31сая тн зэс молибдений баяжмал, 4% орчим буюу 0,61,2 сая тн пиритийн баяжмал үйлдвэрлэж /зураг-1/ 430 орчим Ам. долларын борлуулалт хийж байна. Үндсэн бүтээгдэхүүнүүдийг дагалдан жилдээ хамгийн багаар 0,4 сая тн пиритийн баяжмал гаргана хэмээн тооцож, түүнээс төмрийг 80%, зэсийг 60%-ийн металл авалттай ялган авна хэмээн үзвэл 140 мянган тн

~ - 125 - ~

төмөр, 2 мянга орчим тн зэс гарган авах боломжтой гэсэн урьдчилсан тооцоо гарч байна. Хүснэгт-3. УБҮ “Эрдэнэт”-ийн пиритийн баяжмал дахь үндсэн эрдсүүдийн найрлагын дундаж, % Эрдсийн нэрс

Бүгд,

Си

Пирит FeS2 Халькопирит СиFeS2 Борнит Си5FeS4 Ковелин CuS Молибденит МоS2 Кварцит Бусад серицит, карбонатууд гэх мэт Дүн

81,6 0,82 0,12 0,16 0,09 10,1

0,28 0,07 0,1 -

38,08 0,25 0,01 -

43,52 0,28 0,04 0,06 0,04 -

7,11 100

0,45

38,34

43,95

Мо

SiO2

бусад

10,1

7,11 7,11

0,05 0,05

Үүнийг мөнгөн дүнд шилжүүлбэл, нийлбэр дүнгээрээ 45 сая орчим ам долларын борлуулалт хийгдэх болно гэсэн урьдчилсан тооцоо гарч байна. Пиритийн баяжмалыг гүн боловсруулснаар дээрхи эдийн засгийн үр өгөөжөөс гадна тус комбинатаас гарч буй эрдсийн баялагыг илүү үр өгөөжтэй цогцоор ашиглах боломж бүрдэх, комбинатаас байгаль орчинд үзүүлж буй сөрөг нөлөөлөлийг бууруулах зэрэг олон талын ач холбогдолтой байж болох юм. Хавсралт - 1 УБҮ "Эрдэнэт"-ийн хүдрийн биетийн урсгал Зэс-порфирийн хүдэр

100 % Хам баяжмал 6%

Зэс молибдены баяжмал

94 %

Пиритийн баяжмал

1.96 % 0.04 % Зэс баяжмал

Молибдены баяжмал

Нийт хаягдал

Зураг -1 Эрдэнэтийн овооны зэс-порфирийн хүдрийг хөвүүлэн баяжуулалиын технологиор боловсруулах үеийн материалын урсгалын бүтэц

~ - 126 - ~

Хоосон чулуулагийн лаг

Хүснэгт – 4. УБҮ “Эрдэнэт” –ийн баяжмалууд дахь үндсэн эрдэс, элементүүдийн агуулгын нэгдсэн дүн Зэс-порфирийн хүдэр Эрдэсийн нэр

Бүгд

Зэсийн баяжмал

кг

Халькопирит 1.1

1.1

Борнит

0.2

Халькозин

0.003

28.5

Бусад

66.7

Дүн

100

Бусад

Бүгд

кг

0,38 73

0,38

0,33 16,8 -

20,7

7,2 33,2 7,2

23,4 6,3

26,4

0,12 23

0,05

0,03 1,6

6,8

4,3 19,8 1,74

5,6 0,76

3,2

0,02 4

0,01

0,4

12,8

10,2 47

8,4

0,01 36,1

28,5 30

12,8

66,7 70

10,79 10,79

0,0007 0,02 1,9 81,4 1,6 81,6

0,52 100 2,34

100 1,96 100 95,2 100 100

Бүгд

кг

Халькопирит 0,9 0,9

кг

Бусад

кг

0,8

91,5

кг

Борнит

2,6

100

Бүгд

кг

0,25

0,6

0,12 0,12 0,07 15,5 0,04

0,1

0,01

0,02

кг

4,2 4,2 4,2 4,2

Бусад

5,1 5,1

Дүн

100 100 51 100 0,78 100 36,67 100 22,96 100 9,3 100 100 100 0,45 100 38,5

0,3

0,16 0,16 0,1 22,3 0,06

0,14

92,7

0,09 0,09

0,1

2,24

6,2

1,96

8,5

81,6 81,6 4,2 45,2 10,1 10,1

0,04

[5]

10,1 58,7

5,1 54,8 7,11 7,11

7,11 41,2 100

43,78

С. Давааням. Сонгомол үйлчилгээтэй цуглуулагч хэрэглэн зэсмолибдений хүдэр баяжуулах технологи Эрдэнэт. 2000. 88х Тезисы докладов научно-практической конференций СП “Эрдэнэт” 18-19 июня 1998 г, Эрдэнэт, 1998. 114 х Эрдсийн баялгийн салбарын эрдэмтдийн шилдэг бүтээлийн эмхэтгэл. Ер. ред. Я. Гомбосүрэн. УБ. 2002. 316х Новые решение в технике и технологии добычи и переработки медно-молибденовых руд Под ред. И.Ш. Сатаева Отчеты ЦИЛ-а за 1998-1999 год

~ - 127 - ~

кг

38,08 98,96 43,52 99,38

Ашигласан материал

[4]

54,3

Бусад

0,7

Пирит Кварцит

[3]

12,8

70,4

0,82 0,82 0,28 62,2 0,28

[2]

100 23,86 100 23,59 100

0,6 0,6

[1]

кг

10,79 45,7 21,7 100 30,8

Молибденит

0,48 60,3 0,12

0,004 0,1 19,3 62,5 16,8

Халькозин

85 51 100

кг

Пиритийн баяжмал

0,31 39,7 0,31

кг

Молибдены баяжмал Эрдэсийн нэр

Бусад

кг

Молибденит 0.0017 0.0017 Пирит 3.5 3.5 Кварцит

100

17,21 100

“ЭРДЭНЭТ” ҮЙЛДВЭРИЙН БАЯЖУУЛАЛТЫН ЗАВСРЫН БҮТЭЭГДЭХҮҮНИЙ ФЛОТАЦИЙН ХАЯГДЛЫГ БИОГИДРОМЕТАЛЛУРГИЙН АРГААР БОЛОВСРУУЛАХ СУДАЛГАА С. Хандмаа ШУТИС-ийн харъяа, “Эрдэнэт” үйлдвэрийн дэргэдэх, Ш.Отгонбилэгийн нэрэмжит Технологийн сургууль E-mail: Hanka_s999@yahoo.com

Хураангуй Манай оронд өнгөт металлын хүдэр болон түүнээс гарган авсан баяжмалыг биоуусгалтаар баяжуулах арга эрчимтэй хөгжиж эрдэс, түүхий эдийг иж бүрэн ашиглах явдал гүнзгийрч буй өнөө үед зэс үйлдвэрлэлийн техник технологийг тухайн ордын хүдрийн шинж чанартай уялдуулан сонгох, үйлдвэрлэлд шинэ техник технологийг туршин металл авалтыг дээшлүүлэх, ордыг бүрэн гүйцэд хаягдал багатай ашиглах нь тулгамдсан асуудлуудын нэг болоод байна. Мөн орд газрын өнөөгийн онцлогтой холбоотой “Эрдэнэт” үйлдвэрийн баяжуулалтын завсрын бүтээгдэхүүний хаягдал дахь зэсийн исэлдсэн эрдэс, шлам хэлбэрээр хаягдаж байгаа сульфидын эрдсүүдийг гүйцээн баяжуулах асуудлыг шийдвэрлэхэд тус судалгааны ажил чиглэгдсэн болно. “Эрдэнэт” үйлдвэрийн Баяжуулах фабрикийн хаягдаж буй уламжлалт аргаар боловсруулах боломжгүй зэсийн исэлдсэн эрдэс, шлам хэлбэрээр хаягдаж байгаа сульфидын эрдсүүдийг биогидроуусгалтын аргаар боловсруулах нь металл авалтыг ихэсгэх, хүхрийн хүчлийн зарцуулалтыг хэмнэх, завсрын бүтээгдэхүүний хаягдлыг хам баяжуулалтын хаягдалтай нийлүүлэлгүй тусад нь хураан техникийн гарал үүсэлтэй (техногенный) шинэ орд үүсэх үндэслэлтэй бөгөөд баян уусмал авч цаашид Leaching SX/EW технологи хэрэглэн цэвэр катодын зэс авах боломжтой юм. Түлхүүр үг: Баяжуулах үйлдвэрийн баяжуулалтын завсрын бүтээгдэхүүний хаягдал +Биоуусгалт = Баян уусмал + SX/EW

~ - 128 - ~

Оршил Орчин үед дэлхий даяар эрдэс түүхий эдийн нөөцийн агуулга ядуу болсонтой холбогдож, тэдгээрийг иж бүрэн ашиглахын зэрэгцээ байгаль орчинд сөрөг нөлөө үзүүлэхгүй байх технологи боловсруулж үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх асуудал чухлаар тавигдаж байгаа билээ. 2003 онд Leaching SX/EW технологийн тусламжтай үйлдвэрлэсэн зэсийн хэмжээ дэлхийн нийт зэс үйлдвэрлэлийн 20%-д хүрчээ. XXI зууны өнгөт металлын боловсруулалтад биогидрометаллургийн арга зонхилох байр суурь эзлэх нь нэгэнт тодорхой болсон учир орчин үед дэлхийд биогидрометаллургийн үйлдвэрийг эрчимтэй хөгжүүлэн түүний үр ашиг нь үйлдвэрлэлийн эдийн засгийн үзүүлэлтэд эерэгээр нөлөөлж байна. Манай орон өнгөт металлын ашигт малтмалаар нилээд баялаг улсын тоонд ордог бөгөөд ялангуяа олборлолт явуулах хэмжээний нөөц бүхий зэсийн орд газрууд байгаа нь геологи хайгуулын ажлын үр дүнд тогтоогдсон байна. Эдгээр ордуудын хүдрийн бүтэц нь баяжуулалтын уламжлалт аргыг хэрэглэхийн зэрэгцээ биогидрометаллургийн SX/EW технологийг хэрэглэх боломжтой нь тодорхой байна. Иймд энэ аргыг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлж зэс гаргах нь нэг талаас эдийн засгийн үр ашиг өндөр, нөгөө талаас байгалийн баялгийг иж бүрнээр нь ашиглах орчин үеийн шинжлэх ухаан технологийн дэвшилтэй мөр зэрэгцэн алхах олон талын ашигтай. “Эрдэнэт” үйлдвэрийн хүдрийн баяжуулалтын үед гардаг хаягдал бүтээгдэхүүнтэй хамт зэсийн болон бусад ашигт хольцын агуулгыг багасгах асуудал өнөөдөр чухал тулгамдсан асуудлын нэг болоод байна. 1. Судалгаа Уламжлалт технологиор боловсруулах боломжгүй химийн найрлагаараа нилээд нарийн, исэлдсэн ядуу хүдэрт металлын биотехнологийг хэрэглэснээр эдийн засгийн хувьд үр ашигтай, энгийн хямд аргаар хүдэр, баяжмал цаашилбал хаягдлаас өнгөт, үнэт металл, ховор элементийг иж бүрнээр гарган авах боломжтой болдог. Өнөөдөр Чили, Болгар, Югослав, Канад, АНУ зэрэг улсад уран, зэс, алт зэрэг металлыг биотехнологийн аргаар ялгаж байна. Манайд хэрэглэгдэж буй Cleaner-Scavanger” – схем нь хамтарсан “Эрдэнэт” үйлдвэрийн хувьд эерэг үр дүн үзүүлж завсрын бүтээгдэхүүнийг ашигтай горимд (гарц ойролцоогоор 10%) булингын нягтаар, гүйцээн нунтаглалтын зэргээр нь (боловсруулж буй хүдэр дэх металлын агуулга багасах тусам гүйцээн нунтаглалтын зэрэг ихэсдэг) флотаци явуулах боломж бий болгож бүх хэсгийн 85% нь суларсан шламлаг ба пиритээр баяжигдсан завсрын бүтээгдэхүүнийг үндсэн флотаци руу буцаахгүй байх боломж олгосон. Ингэснээр флотацийн процессыг идэвхжүүлэхээс гадна цуглуулагч урвалжийг үр дүнтэй ашиглах, хөөсрүүлэгчийн зарцуулалтыг нэмэгдүүлж том ба жижиг мөхлөгүүдийн баяжигдах боломжийг олгосон хэдий ч карьерын гүн нэмэгдэх үед Эрдэнэтийн – Овоо орд газрын хүдрийн бодис зүйн найрлагын зарчмын өөрчлөлттэй холбоотой завсрын бүтээгдэхүүний хаягдлаар их хэмжээний суларсан зэсийн сульфидын эрдсүүд (халькопирит, ковеллин, калькозин нь судалгааны дүнгээр 80%-иас илүү 44 мкм бүхэллэгийн ангид) хаягддаг нь батлагдсанаар гидрометаллургийн судалгааны сонирхолыг татах болсон юм. Хамтын баяжуулалтын завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдал дээр хийсэн үйлдвэрлэлийн сорьцлолтын дүнгээр завсрын хаягдал булингын нягт 10-16% байх үед түүн дэх зэсийн агуулга 0,4–0,8% хооронд хэлбэлзэж байв. Гэвч зэсийн бага агуулгатай их хэмжээний хаягдлыг уусгахад хүндрэл гарах учир флотацийн технологийн тохирсон горим боловсруулан нэвтрүүлж хаягдлаас баян бүтээгдэхүүн яаж гаргаж авах вэ? гэдэг шийдвэрлэх асуудал гарч байна.

~ - 129 - ~

Хүснэгт 1. 1

Бүхэллэгийн анги, мм -0.2+0.10 -0.10+0.08 -0.08+0.044 -0.044 Орж байгаа бүтээгдэхүүн

д/д 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Бүтээгдэхүү ний гарц

Завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлын ширхэгийн шинжилгээний үр дүн ба түүн дэх металлын тархалт Агуулга, %

Тархалт, %

8.03 7.19 11.83 72.95

0.36 0.12 0.08 0.37

0.011 0.018 0.030 0.106

2.06 11.65 15.79 13.72

9.12 2.71 3.0 85.17

1.08 1.57 4.22 93.13

1.29 6.5 14.5 77.71

100

0.32

0.083

12.88

100.0

Хүснэгт 1. 2 Завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдал дахь эрдэс, элементийн химийннайрлагын шинжилгээний дүн Хаягдлын эрдсийн найрлага Хаягдлын химийн найрлага Эрдсүүд Агуулга,% элемент Агуулга,% Халькозин 0.02 SiO2(общ) 60.77 Ковеллин 0.01 SiO2(своб) 41.69 Халькопирит 0.07 Al2O3 14.70 Борнит 0.01 Fe(общ) 2.26 Теннантит 0.008 S(общ) 2.39 Зэсийн исэлдсэн эрдсүүд 0.046 CaO 0.27 Молибденит 0.015 MgO 0.75 Пирит 4.35 K2O 2.38 Төмрийн исэлдсэн 0.3 Na2O 1.75 эрдсүүд Кварц 24.5 MnO 0.048 Хээрийн жонш 55.54 Zn 0.011 Серицит 15.0 Pb 0.0024 Mo 0.009 Cu 0.15 Нийт 99.92

Флотацийн туршилтаар завсрын бүтээгдэхүүнээс зэсийг 47.02% авалттайгаар ялгаж авсан боловч уг технологи нь урвалжийн зарцуулалт өндөр, орон зай, нэмэлт тоног төхөөрөмж ихээр шаарддаг,”Эрдэнэт” үйлдвэрийн Шүүн хатаах хэсгийн ачааллыг нэмэгдүүлдэг зэрэг дутагдалтай талуудтай учраас зэс авалт өндөр, зардал багатай технологийг энэ циклд ашиглах нь зайлшгүй шаардлагатай юм. Иймд уламжлалт технологиор боловсруулахад төдийлөн үр дүнгүй 0,15-0,50% зэс агуулсан хам флотацийн циклийн завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг биогидрометаллургийн аргаар боловсруулах боломжтой болохыг Ш.Отгонбилэгийн нэрэмжит Технологийн сургуулийн дэргэдэх Гидрометаллургийн шинжилгээний лабораторид туршилт явуулж тогтоов.

~ - 130 - ~

2. Эрдэнэт үйлдвэрийн баяжуулах фабрикт завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг биогидрометаллургийн аргаар боловсруулсан туршилтын үр дүн Эрдэнэтийн–Овоо ордын хоёрдогч ба анхдагч баяжилтын бүсээс олборлосон хүдрийг хам флотацаар баяжуулж түүний завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлаас авсан сорьц нь 15%-ийн хатуулаг агуулсан булинга хэлбэртэй байгаа тул түүнийг урьдчилан өтгөрүүлж, шүүсний дараа янз бүрийн уусгагчууд ашиглан уусгалаа. Өөрөөр хэлбэл баяжуулалтын завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлын сорьцыг бактериар исэлдүүлэн, дан хүхрийн хүчлээр, бактери + хүхрийн хүчлээр уусгах 3–н хувилбараар туршилтыг тавилаа. Судалгааны үр дүнг товч байдлаар үзүүлье. Завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдал нь их хэмжээний шингэн агуулдаг учир оновчтой хатуу шингэний харьцаа үүсгэж биоуусгалт явуулах нөхцлийг бүрдүүлэх шаардлага гарч ирнэ. Иймд өтгөрүүлэгч ашиглан хатуу шингэний харьцааг 1:1,5, 1:1 болтол тохируулж тусгай хүчилд тэсвэртэй материалаар доторлосон зориулалтын холих ганд (чанд) уусгалт явуулах шаардлагатай юм. Өтгөрүүлсний дараа биоуусгалт явуулж 0.14-0.52% зэсийн агуулгатай баяжуулалтын хаягдлаас 51.9-65.4% -ийн металл авалттай баян уусмал гарган авч цаашид SX/EW технологиор боловсруулах боломжтой гэж үзлээ. Баяжуулалтын хаягдал дахь анхдагч эрдсийг Tiobаcillus fеrrooxidans бактериар исэлдүүлэн уусгах явцыг уусмал дахь зэс ба төмөр(III) –ийн агуулгыг тооцох замаар судлан үзэхэд хугацаа өнгөрөх тусам уусмал дахь зэс ба төмөр (III) –ийн агуулга ихэсч байлаа.





Cu 2S  Fe2 SO 4  CuSO 4  2FeSO 4  CuS; 3

ΔG 0298  32.06 кдж/моль;



E a  41,8

кдж/моль;



CuS  Fe SO  CuSO  2FeSO  S; 4 3 4 4 2

ΔG 0298  50,87 кдж/моль;



E a  83,6

кдж/моль;



CuFeS2  2Fe2 SO 4  CuSO 4  5FeSO 4  2S; 3

ΔG 0298  109,44 кдж/моль;

Ea  71

кдж/моль

Энд Гиббсийн болон идэвхжлийн энергийн утгууд нь эдгээр урвалжуудын дагуу зэсийн сульфидууд задрах боломжтойг харуулж байна. Биоуусгалтын дараа уусмал дахь зэсийн металл авалт 34.6-65.4 % болж байгаа нь сульфидын эрдсийг Tiobacillus ferrooxidans бактериар исэлдүүлэн уусгах замаар ядуу хаягдлаас зэсээр баяжсан уусмал гарган авах боломжтой юм. Цаашид 65.4 % ийн металл авалттай баян уусмалыг SX/EW технологи ашиглан 99.9% - ийн агуулгатай катодын зэс гарган авах боломжтой байна гэж үзлээ. Туршилтын булинга дээр 0.2N хүхрийн хүчлийн нөлөөгөөр уусмалын зохистой орчинг pH 2.0-2.5 хүртэл барьж баян агуулгатай зэсийн уусмал гарган авах боломжийг судалсан юм. Уусмал дахь хатуу шингэний харьцааг 1:1 –ээр авч 24–168 цаг уусган зэсийн баян уусмал гаргах туршилтыг явуулж зэсийн баяжмалд анализ хийж үзэхэд 63.5-65.4% зэс агуулсан байв. Туршилтын нэгтгэсэн дүнг хүснэгт 1.1; 1 дүгээр зурагт үзүүлэв.

~ - 131 - ~

65,4

63,5

60,9

60 51,3

48,5

55.7

54,8 48,6

39,7

36,8

32,5

30 20

26,2

19,8

19,5

12,7

10 0

Áàêòåð + õ¿÷èë

Áàêòåð

Õ¿õðèéí õ¿÷èë

Зураг 1. Уусмал дах зэсийн агуулга

Хүснэгт 1.1 Завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг 3-н хувилбараар уусгасан туршилтын үр дүн Хатуу Хатуу шингэний +уусгагч харьцаа

Анхдагч сорьц дахь зэсийн агуулга %

окисл

1:1

Бактер 0.11 0.37 0.043 +H2SO4 5

1:1

H 2SO4 0.37

0.11 0.043 5

1:1

Бактер 0.37

0.11 0.043 5

Уусмалын pH

Уусгалт явуулсан хугацаа

Уусгалтын Уусгалты Хоногоор өмнө н дараа pH=1.19 7 pH=1.19 14 pH=2 pH=1.15 21 pH=1.12 28 pH=1.10 35 pH=4.6 7 pH=4.9 14 pH=2 pH=5.45 21 pH=7.86 28 pH=7.96 35 pH=2.92 7 pH=2.89 14 pH=2 pH=2.85 21 pH=2.60 28 pH=2.55 35

~ - 132 - ~

Уусмал дахь агуулга

19.5 32.5 48.05 54.8 65.4. 12.5 26.2 36.8 48.6 55.77 19.8 39.7 51.3 60.9 63.5

1.4 1.06 1.0 0.5 0.2 1.15 0.92 0.66 0.23 0.0 1.4 0.88 0.62 0.48 0.25

0.35 0.29 0.11 0.05 0.0 0.2 0.15 0.12 0.08 0.0 0.35 0.29 0.22 0.19 0.16

225 218 190 119 96 248 227 221 220 118 326 319 212 204 198

Уусгалтын дараах Зэсийн хаягдал металл дахь авалт зэсийн агуулга %

0.19

65.4

0.23

55.77

0.18

63.5

2.1 Туршилтын үр дүн Баяжуулах фабрикийн завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдал дахь исэлдсэн зэс, суларсан сульфидын эрдсүүдийг уусгах 3 хувилбар тус бүрд математик загварчлалын аргаар туршилтын үр дүнг тодорхойлвол : Баяжуулалтын завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг бактери болон хүхрийн хүчлээр уусгасан туршилтын үр дүнг 2, 3, 4 дүгээр зурагт үзүүлэв. Áàêòåðè + Õ¿õðèéí õ¿÷èë

Çýñèéí àâàëò, %

y = -475,61x + 588,62 70 60 50 40 30 20 10 0 1,09

1,1

1,11

1,12

1,13

1,14

1,15

1,16

1,17

1,18

1,19

1,2

Óóñãàëòûí îð÷èí

Зураг 2. Бактер ба хүхрийн хүчил хэрэглэх үеийн металл авалт pH - аас хамаарах хамаарал

Áàêòåðè

Çýñèéí àâàëò, %

y = -91,505x + 300,16 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2,5

2,55

2,6

2,65

2,7

2,75

2,8

2,85

2,9

Óóñãàëòûí îð÷èí

Зураг 3. Цэвэр бактерийн өсгөвөр хэрэглэх үеийн металл авалт pH - аас хамаарах хамаарал

~ - 133 - ~

2,95

Õ¿õðèéí õ¿÷èë y = 9,867x - 24,708

Çýñèéí àâàëò, %

60 50 40 30 20 10 0 4

Óóñãàëòûí îð÷èí

Зураг 4. Дан хүхрийн хүчил хэрэглэх үеийн металл авалт pH - аас хамаарах хамаарал

Эндээс үзэхэд: Булинга дахь гурван валенттай төмөр хэдий чинээ их байна исэлдэн ангижрах потенциал төдий чинээ өсөж байна. Дээрх судалгааны үр дүнг исэлдсэн зэсийн эрдэс, 44мкм-оос доош анги дахь сульфидын эрдсүүд их хэмжээгээр агуулсан завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг биогидрометаллургийн аргаар боловсруулах нь оновчтой гэдэг дүгнэлтэд хүргэж байна. Иймд үйлдвэрлэлийн нөхцөлд завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг боловсруулах хялбар энгийн хямд төсөр дараах схемийг зөвлөмж болгож байна. Б.Ф-ийн завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдал Өтгөрүүлэлт Бактери+Н2SO4 Холих ган

Халиа (эргэлтийн ус)

Хаягдал Баян уусмал

SX/EW Зураг 4. Завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг биоуусгалтын аргаар боловсруулах бүдүүвч

~ - 134 - ~

3. Эдийн засгийн тойм тооцоо Баяжуулах үйлдвэрийн цагийн хүчин чадал Qцаг=2739.7т/цаг, сул зогсолтыг тооцвол 2300т/цаг болно. Баяжуулах үйлдвэрийн завсрын бүтээгдэхүүний хаягдлын дундаж гарц  З.б=3.65%, баяжуулах үйлдвэр жилд 24 сая тонн хүдэр боловсруулах тохиолдолд Q з.б =83.95-98.6т/цаг хаягдаж байна. Дундаж агуулга 0.35% Эндээс m=0.29 - 0.35 т/цаг цэвэр зэс хаягдаж байна. Тэгвэл жилд 2540.4 т/ц цэвэр металл болно. 1т Cu= 1500$ гэвэл жилд 3.8 сая$ ашигт эрдэс сул хаядаг гэсэн тойм тооцоо судалгааны үр дүнд гарлаа. Гарсан үр дүнг хүснэгт 3.1–д үзүүлэв. Иймд ДАМО компанийн төрөл бүрийн цуглуулагч хэрэглэсэн гүйцээн баяжуулах технологийн биогидроуусгалтын технологитой харьцуулахад цэвэр ашиг 2 дахин илүү байх урьдчилсан тооцоо гарч байна. Хүснэгт 3.1 Эдийн засгийн тойм тооцоо 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Үзүүлэлт Жилд боловсруулах хүдрийн хэмжээ Баяжуулалтын завсрын бүтээгдэхүүний хэмжээ Дундаж агуулга Завсрын бүтээгдэхүүний хаягдал дахь металлын хэмжээ Жилд завсрын бүтээгдэхүүний хаягдалд гарах зэсийн хэмжээ Хэрэглэх боломжтой баяжуулалтын хувилбар Нэг тонн зэсийн үнэ Борлуулалтын орлого Ашиглалтын зардал Татвар Татвар ноогдох орлого Ашгийн татвар Цэвэр ашиг Санал болгож буй технологиудаас гарах зөрүү ашиг 1 тонн зэс гарган авахад шаардагдах зардал

Хэмжих нэгж мян тонн т/цаг % т/цаг т/жил $ сая $ сая $ сая $ сая $ сая $ сая $ сая $ $

Бактер +хүчил 24000,00 83,95 0,35 0,29

Гүйцээх флотаци 24000,00 83,95 0,35 0,29

1930,43 75,00 1500,00 2895,65 1134,86 41,12 989,35 395,74 593,61

1096,48 42,60 1500,00 1644,73 1833,91 72,39 468,75 187,50 281,25 312,36 1035

950

Ерөнхий дүгнэлт 1. Баяжуулах үйлдвэрийн завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлын эрдсийн найрлагыг судлах зорилгоор стереолог – минералогийн шинжилгээ хийж үзэхэд хаягдал дахь зэсийн эрдсүүдийн дийлэнх хэсэг нь -0,044мм ангид исэлдсэн зэс, суларсан сульфидын эрдсүүд 73.14 – 85 % хүртэл хаягдаж байгаа учир биогидрометаллургийн аргаар металл авалтыг 65,4%-д хүргэх боломжтой. 2. Баяжуулах үйлдвэрийн завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг TIOBACILLUS FERROOXDANS болон хүхрийн хүчлээр 30 хоног уусган баяжуулахад металл авалт бактерийн уусгалтад 65.4%, хүхрийн хүчлээр уусгахад 55.77 % байлаа. Үүнээс үзэхэд бактерын нөлөөгөөр явуулах уусгалт нь хүхрийн хүчлийн уусгалттай харьцуулахад 10% илүү металл авах бөгөөд хүхрийн хүчлийн зарцуулалтыг 70 мл/л хэмнэх давуу талтай. 3. Мөн завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдлыг хам флотацийн хаягдалтай нийлүүлэлгүй тусад нь хураавал техникийн гарал үүсэлтэй (техногенный) шинэ орд үүсэх боломжтой юм. баяжуулах фабрикийн завсрын бүтээгдэхүүний флотацийн хаягдал 4. Нэгэнт болсон /0.14 – 0.52 % агуулгатай / бүтээгдэхүүнийг биогидрометаллургийн аргаар баян уусмал ялган авч цаашид SX/EW технологи хэрэглэн катодын цэвэр зэс авах боломжтой.

~ - 135 - ~

ФАЗУУДЫН ТЕМПЕРАТУР ШИМТ УУСМАЛААС ЗЭС ЭКСТРАКЦЛАХАД ХЭРХЭН НӨЛӨӨЛДГИЙГ СУДЛАХ НЬ, “ЭРДМИН” ҮЙЛДВЭРИЙН ЭКСТРАКЦИЙН ЦИКЛИЙН ҮР АШГИЙГ ДЭЭШЛҮҮЛЭХ БОЛОМЖ Ж.Золбоо Монгол-Америкийн хамтарсан “Эрдмин” үйлдвэр. Ээлжийн мастер zolboojigjidsuren@yahoo.com

Хураангуй Энэхүү илтгэлээр “Эрдмин” үйлдвэрийн экстракцийн циклд температур хэрхэн нөлөөлж байгааг тогтоох, температурыг оновчтой утганд хадгалснаар үр ашгийг хэр дээшлүүлж болохыг тогтоохыг зорьсон юм. Оршил Гидрометаллургийн технологи сүүлийн үед эрдсийн боловсруулалтын салбарт эрчимтэй хөгжиж, нэлээд амжилттай хэрэглэгдэж байгаагийн шалтгаан нь түүний өөрийн онцлог болох экологийн сөрөг үзүүлэлт багатай, хөрөнгө оруулалтын болон технологийн ашиглалтын зардал бага шаарддаг, чанартай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэгтэй холбоотой юм. Энэхүү судалгааны ажлаар гидрометаллургийн технологийн нэг үндсэн цикл болох экстракцийн процессийн үр ашгийг дээшлүүлэх боломж, технологи ажиллагааг зөв хянах асуудлыг хөндлөө. Уусгалтын арга нэлээд эрт үед үүсэн хэрэглэгдэж байсан түүхэн баримт багагүй байдаг боловч гидрометаллургийн биеэ даасан технологи бий болох нөхцөл цаг хугацааны хувьд 1842 онд Германы химич Пелигот уусгагчийг салгах технологийн зорилгоор нитрат уранилыг этилийн эфирт амжилттай экстракцласнаар бүрэлдэж эхэлсэн бөгөөд Пелиготын ажилд үндэслэн цэвэр уран үйлдвэрлэх анхны том төсөл болох “Манхаттаны төсөл” хэрэгжиж байжээ. 1970-аад оноос үйлдвэрлэлийн ач холбогдол өндөртэй зэс экстракцлах экстрагентуудыг синтезлэж эхэлсэн нь гидрометаллургийн технологийн үндсэн чиглэл зэс үйлдвэрлэл болж хувирсан бөгөөд энэ нь өнөөгийн байдлаар дэлхийн зэс үйлдвэрлэлийн 20 хувийг эзэлэхэд хүрээд байна. Ер нь экстракц, электролизийн процесс уусгалтын бусад технологиудтай харьцуулахад харьцангуй илүү хөгжиж загварчлах, автоматжуулах боломжтой болсон боловч үр ашгийг тогтмол өндөр барихад түүний онолын зарчмууд, өмнөх болон дараах циклүүдтэй холбогдох зүй тогтолуудыг нарийн судалсан, ойлгосон байх шаардлагатай байдаг. Эрдмин үйлдвэрийн шимт уусмал эксракцлах циклийг энэ ажлын судалгааны объект болгож туршилтаа гүйцэтгэсэн болно. Онолын хэсэг Solvent extraction буюу уусгагчийг салгах ажилбар гэж харилцан үл уусах хоёр өөр фазыг өөр хооронд нь жигд тархаан холиход нэгэнд нь агуулагдах анион, катион, комплекс нэгдэл зэрэг химийн хольц нөгөө фазад шилжих үзэгдлийг нэрлэжээ. Гидрометаллургид усан ба органик фазууд хэрэглэгддэг бөгөөд хольцоос металлыг цэвэршүүлэх (тухайн металлыг хольцоос сонгож экстракцлах эсвэл хольцыг нь сонгож экстракцлах замаар), металлын агуулгыг нэмэгдүүлэх (Ингэснээр тухайн металл агуулах уусмалыг боловсруулах зардал хэмнэдэг. Жишээлбэл катодын зэс үйлдвэрлэх үйлдвэр SX дамжлагаар 0.5-4%-ийн зэс агуулсан шимт уусмалаас 40-

~ - 136 - ~

45%-ийн зэс агуулсан уусмал гарган авч байна.) гэх мэт зорилгоор ашиглагдаж байна. Экстракцийн процессыг шилжүүлж байгаа гомоген фазаар нь анионы, катионы, комплекс нэгдлийн, саармаг металлгены (жишээ нь UO2(NO3)2); урвалын чиглэлээр нь шууд ба урвуу экстракци гэж ангилах бөгөөд хэрэглэгдэх аппаратурыг пульсацын, баганан, хутгагч-тунаагч бүхий экстрактор; экстрагентыг хелатууд, органик хүчлийн, легандууд, саармаг-сольватууд, хос ионы, аминууд гэж ангилдаг бол экстрагентын шингэлэгч болгон янз бүрийн нүүрсустөрөгчит нэгдлүүд ашигладаг байна. Сүүлийн үед зэсийн экстракцийг хутгагч-тунаагч бүхий экстракторт хелатын экстрагентуудыг хэрэглэн явуулж байна. Шулуун ба урвуу экстракцийн урвал нь катоин солилцооны зарчмаар явагдана (1). Экстрагентийн шингэлэгч болгон 2002200С-д буцалдаг керосинууд хэрэглэдэг. 2 2 2RH org  [Cu 2 SO4 ]aq  R2 Cu org  [2H  SO4 ]aq (1)

R  Экстрагентийн радикал Зэс экстракцлах процессийн үр ашигт нөлөөлөх үндсэн гурван хүчин зүйл байдаг. Үүнд: 1. Тоног төхөөрөмжийн техник үзүүлэлтүүд (бүтээмж, АҮК гэх мэт) 2. Сонгосон экстрагентийн технологийн үзүүлэлтүүд (сонгомол үйлчилгээ, хялбар салдаг чанар (strippable into solution), олон дахин ашиглахад тогтвортой байдлаа хадгалах чанар, хоргүй, галын аюулгүй, тухайн ялгаж байгаа металлтай харьцах урвалын кинетик өндөр, эмульс үүсгэхгүй байх, боломжийн үнэтэй байх гэх мэт) 3. Үйлдвэрийн технологийн ажиллагаа зэрэг болно. Нэгэнт сонгосон горимоор ажиллаж байгаа үйлдвэрийн хувьд экстракцийн үр ашгийг нэмэх илүү боломж дээр дурдснаас 3-р хүчин зүйл нь байдаг. Экстракцийн процессийн технологи ажиллагааны тохиромжтой горимыг барихад анхаарах шаардлагатай, хянах боломжтой үзүүлэлтүүдэд экстракцад оролцож байгаа усан ба органик фазуудын 4 үндсэн шинж чанарыг дурдаж болно. 1. Орчны pH Зэсийг экстракцлахад явагддаг үндсэн урвал устөрөгчийн ион шилжүүлэн явагддагаас (1) гадна хүхрийн хүчил ба усны гидролизын оролцоотойгоор устөрөгчийн ионы концентраци тодорхойлогддог тул орчны рН-ийг нарийн хянах хэрэгтэй байдаг. 2. Исэлдэн ангижрах потенциал Металлын катионуудын электрон өгч авах потенциалын зөрөөнд үндэслэн тухайн металлыг бусдаас нь сонгомлоор ялган экстракцлах боломж бүрддэг билээ. Тэгвэл орчны RedOx потенциалыг зөв удирдсанаар зэсийг бусад металлуудаас сонгомлоор ялгах ажиллагааг сайжруулж болдог. 3. Зарим анионы концентраци Металлын экстракцийн үр ашгийг эрс муутгадаг хүчин зүйл бол шимт уусмалд агуулагдах хлорид, сульфат гэх мэт анионуудын агуулагдах хэмжээ юм. Жишээлбэл хлоридын анионтой зэс, төмөр (ll) төмөр (lll)-ийн катоинууд комплекс нэгдэл үүсгэх бөгөөд энэ нь экстрагентийн сонгомол үйлчилгээг алдагдуулж, эктракцлагдах металлын хувь хэмжээг бууруулна.

~ - 137 - ~

4. Температур Температур экстракцийн процессийн метал шилжих кинетик, тэнцвэрийн төлөв, фаз салгалт, бохирдолд нөлөөлдөг. Ерөнхий химийн зарчмаар урвалын температурыг 100С-аар нэмэхэд урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг ( Вант-Гоффийн дүрэм ) учраас экстракцийн кинетик эрс нэмэгдэхийн зэрэгцээ урвалын тэнцвэр органикт металл ачааллах чиглэлд шилждэг (экстрагентийн хувийн багтаамж нэмэгдэнэ.). Ер нь ихэнх үйлдвэрүүд өвлийн цагт шимт уусмалаа халааж фаз салгалтын хугацааг багасгах, бохирдлыг бууруулах, экстракцийн кинетикийг нэмэгдүүлдэг байна. Эрдмин үйлдвэрийн хувьд ч хүйтний улиралуудад шимт уусмалаа халааж экстракцад оруулдаг ( Зураг 1,2 ) бөгөөд уусмалын температур нь фаз салах хугацаа, бохирдол буюу крад үүсэхэд мөн экстракцийн кинетикт шууд нөлөөлдөг болох нь тодорхой ажиглагддаг юм. Мөн зарим тохиолдолд экстракцийн циклд эргэж байгаа органикийн урсгалыг нэмэгдүүлж экстрацлах металлын хувь хэмжээг нэмэгдүүлдэг байна.

Зураг 1. Шимт уусмалын цөөрөм дэх уурын халаагуур

Зураг 2. Шимт уусмалын шугаман дахь уурын халаагуур

~ - 138 - ~

Эрдмин үйлдвэрийн шимт уусмалаа халаалгүй ажилласан хугацааны үзүүлэлтээр график байгуулж харвал (Зураг 3) экстракцийн үр ашиг өвлийн улиралд 80-90%-аас 40-50% хүртэл буурсан байна. Нөгөө талаас шимт уусмал өндөр агуулгатай үед температур нэмэгдүүлснээр тоног төхөөрөмжийн нэвтрүүлэх чадварыг дээшлүүлж органикийн урсгалыг нэмэх боломжтой юм. Энэхүү онолын дүгнэлтийг батлах зорилгоор “Эрдмин” үйлдвэрийн лабораторит туршилт гүйцэтгэлээ.

Зураг 3. Шимт уусмал халаагаагүй үеийн экстракцийн процессийн үр ашиг

Туршилтын хэсэг а. Туршилтын зорилго - Температурын янз бүрийн утганд “Эрдмин” үйлдвэрийн технологийн үзүүлэлтийг хадгалсан экстракцийн фазуудаар экстракци явуулж зэсийн тархалтын коэффициент (D) олж, изотерм байгуулж харьцуулж харах. Төмөртэй харьцангуй зэсийн салгалтын коэффициентийн (S) шилжилтийг тооцох - Температурын янз бүрийн утганд экстракцийн кинетикийг тодорхойлох, фаз салах хугацааг тогтоох б. Туршилт Үйлдвэрийн технологийн урсгалаас шууд авсан дээжийг 30С, 120С ба 200С-д лабораторын нөхцөлд экстракцалж тархалтын коэффициентыг харьцуулж үзсэн дүнг доорх хүснэгтэнд харуулав.

~ - 139 - ~

Хүснэгт 1 2007 оны 2-р сард технологийн шугамаас авсан дээжинд явуулсан туршилтын дүн

Температур, 0С 12 2.95 1.49 1.11 3.28 2.955

3 2.95 1.49 1.30 3.18 2.446

Шимт уусмал Ядуу органик Зэсийн агуулга, г/л Рафинат Ачаалсан органик Тархалтын коэффициент D

20 2.95 1.49 0.83 3.35 4.036

Дээрх туршилтаас харахад тархалтын коэффициент өндөр температурын үед их байгаа нь температур ихээхэн нөлөөлж байгааг харуулж байна. Энэ зүй тогтолыг нарийвчлан шалгахын тулд үйлдвэрийн нөхцлөөр лабораторит экстракцийн изотерм байгуулах туршилт гүйцэтгэсэн. Туршилтанд хэрэглэсэн LIX984-ийн хувийн багтаамж (1 л, 1%-ийн экстрагент агуулсан органикт экстракцалж авах боломжтой зэсийн граммын хэмжээ) “Эрдмин” үйлдвэрийн технологийн нөхцөлд 0,26 г байдаг тул туршилтанд хэрэглэх органик фазын экстрагентийн концентрацийг дараах байдлаар тооцож авав. Органик фаз:Усан фаз=1:1,1 Шимт уусмалын зэсийн агуулга: 3 г/л Экстракцийн металл авалт: 85% 85 3g / l  100  1  8.9% Өөрөөр хэлбэл онолын хувьд 85%-ийн металл авалттай C 0.26 1.1 органикт экстрагентийн эзлэх хэмжээ. Хүснэгт 2 Туршилтын нөхцөл, үр дүнг доорх хүснэгтээр харуулав.

харьцаа, О/У 10 5 2 1.5 1.1 0.5 0.2 Шимт уусмал Я.Органик

200C Усан фаз Cu Fe 0.06 3.34 0.07 3.3 0.34 3.37 0.51 3.33 0.65 3.35 1.32 3.28 2.15 3.33

30C Органик Cu 1.68 1.88 2.6 3 3.44 4.5 4.7

Усан фаз Cu Fe 0.19 3.55 0.221 3.73 0.507 3.57 0.66 3.98 0.846 3.7 1.4 3.75 2.21 3.34

Органик Cu 1.5 1.91 2.6 2.7 3.2 4.1 4.56

2.85

3.59

2.85

3.59

1.42

~ - 140 - ~

в. Туршилтын үр дүн боловсруулалт Хоёр өөр температурт явуулсан туршилтын дүнгээр экстракцийн изотерм байгуулж харьцуулж харахад дараах зүй тогтол ажиглагдав (Зураг 4).

Органик фазын зэсийн агуулга, г/л

Баян ор. хүйтэн Баян ор. халуун

Ядуу ор.

Раф. халуун Раф. хүйтэн

Шимт уус. Усан фазын зэсийн агуулга, г/л

Зураг 4. Температурын өөр өөр утганд явуулсан экстракцийн изотерм, McCabe-Theile-ийн диаграмм

Диаграммаас харахад экстракцад орж байгаа фазуудын температурыг 20 градус хүртэл нэмэгдүүлснээр рафинатын зэсийн агуулгыг 0,5гр/л-ээр бууруулах боломжтой байна. Энэ нь экстрагентийн хувийн багтаамж нэмэгдсэнтэй холбоотой шимт уусмалын агуулга 3 г/л үед экстракцийн металл авалтыг 16 хувиар нэмэгдүүлэх боломжтой гэсэн үг юм. Нөгөө талаас температур нэмэгдсэнээр урвалын кинетик дагаж өсөх учир хутгалт, фаз салалтын хугацаа багасч, органикийн урсгал нэмэгдүүлэх боломж олгоно. Энэ нь шимт уусмалын агуулга өндөр байх тохиолдолд ч өндөр металл авалттай экстракцлах боломжийг бүрдүүлэх юм. Фаз салалтын хугацааг туршилтын явцад хэмжихэд температур 3-аас 20 градус болж нэмэгдэхэд 1.05-аас 0.9 минут болж багасаж байв. Үйлдвэрийн одоогийн технологийн нөхцөл болох О/У харьцаа 1:1.1 үед хэмжсэн [Cu ]org зэсийн тархалтын коэффициент ( D  ) 3.78-аас 5.29 болж нэмэгдсэн ба [Cu ] aq төмрийн тархалтын коэффициент дагаж бага зэрэг (шилжилт 0.2г/л) өсөж байгаа

~ - 141 - ~

боловч төмөртэй харьцангуй салгалтын коэффициент ( S 

DCu ) өсөж байгаа нь эерэг DFe

үзүүлэлт юм. Дүгнэлт, хэлэлцүүлэг 1. Онолын хувьд тодорхойлогдсон экстракцийн процесст нөлөөлөх температурын нөлөөллийг лабораторын туршилтаар батлаж “Эрдмин” үйлдвэрийн технологийн үзүүлэлтээр харьцуулав. 2. Туршилтын дүнд “Эрдмин” үйлдвэрийн экстракцийн циклийн металл авалтыг дээшлүүлэх боломжтой нь харагдлаа. Энэ нь овоолгоруу буцаж орж байгаа рафинатад агуулагдах их хэмжээний зэсийн эргэлтийг багасгах, үйлдвэрийн эдийн засгийн үр ашигт нөлөөлөх боломжтой юм. 3. Онолын судалгаа болон лабораторын туршилтаар баталсан экстракцийн кинетик, фаз салатын хугацааны өөрчлөлт, металл авалт зэргийг үйлдвэрийн нөхцөлд турших шаардлагатай. Ашигласан материал 1. Solvent extraction of metals. Gary A.Kordosky; 2004 2. Практикум гидрометаллургия ... 3. Органик биш хими. С. Дондог

ЗЭСИЙН ЭРДСҮҮДИЙГ БҮРЭЛДЭХҮҮНЭЭС ХАМААРУУЛАН

~ - 142 - ~

УУСГАХ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЙН АРГУУДЫН ХАРЬЦУУЛАЛТ Ц. Баярмаа ШУТИС-ийн харъяа, “Эрдэнэт” үйлдвэрийн дэргэдэх, Ш. Отгонбилэгийн нэрэмжит Технологийн сургууль, бакалавр Е-mail: bayarmaa8383@yahoo.com

Хураангуй Өнгөрсөн зууны эрдсийн боловсруулалтын салбарт гарсан нэгэн амжилт бол гидрометаллургийн технологийн хөгжил юм. Өнгөт металлын, тэр дундаа зэсийн үйлдвэрлэлд эдийн засаг, байгаль орчны хувьд давуутай нь батлагдсан энэ технологиор исэлдсэн, хоёрдогч сульфидын эрдсээс үйлдвэрлэлийн хэмжээнд зэс үйлдвэрлэх боломжтой болсон боловч анхдагч сульфид, ялангуяа зэс үйлдвэрлэлийн үндсэн түүхий эд халькопирит давамгайлсан хүдрийг боловсруулахад тохиромж муутай хэвээр байна. Өөрөөр хэлбэл гидрометаллургийн аргаар халькопиритийн хүдэр зэсийн баяжмал боловсруулж зэс үйлдвэрлэх ажиллагаа үйлдвэрлэлийн хэмжээнд нэвтрээгүй байна. Гидрометаллургийн аргаар 20-50 мянган тн катодын зэс жилд үйлдвэрлэх боломжтой үйлдвэрийн хэмжээнд ажиллаж байгаа технологиудын хөгжлийн түвшин өнөөдрийн зэсийн гидрометаллургийн хөгжлийг тодорхойлохоор байна. Энэ чиглэлийн олон технологи туршилтын шатанд өөр өөрийн хөгжлийнхээ түвшинд явж байна. Эдгээрээс харахад туршилт, үйлдвэрлэлийн хэмжээнд онолд суурилсан буюу процессын цахилгаан хими, термодинамикийн ойлголтоос гадна дулаан ба массын балансын тооцоонд үндэслэсэн судалгаа чухал үүрэгтэй нь тодорхой юм. Түлхүүр үг: Зэсийн исэлдсэн хүдэр, гидрометаллурги, бактери

~ - 143 - ~

Оршил Исэлдсэн хүдрээс овоолон уусгаж, хандлан элекролизоор зэс гаргах гидрометаллургийн арга нь үйлдвэрлэлд бүрэн нэвтэрсэн хямд зардалтай технологи юм. Энэ технологиор саяхнаас хоёрдогч сульфидийн хүдэр боловсруулж эхэлсэн ба ялангуяа Өмнөд Америкт илүү нэвтэрсэн байна. Харин уламжлалт аргаар боловсруулахад эдийн засгийн үр ашиггүй зэсийн үндсэн нөөц болж байгаа ядуу агуулгатай анхдагч сульфидийн хүдрийг гидрометаллургийн аргаар боловсруулах технологийн судалгаа ихээхэн хийгдсэн боловч тодорхой үр дүнд хүрээгүй байна. Гидрометаллургийн аргаар зэсийн баяжмал боловсруулж зэс үйлдвэрлэх технологи үйлдвэрлэлийн хэмжээнд нэвтэрч эхэлж байна. Зэсийн сульфидийн (халькопиритийн) баяжмалыг уусгах онолын судалгаа, туршилт, үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх ажил 1960-аад оны дундаас хойш тасралтгүй хийгдэж тодорхой хэмжээний туршлага хуримтлагдсаар байна. Баяжмалын эрдсийн найрлагаас хамааран уусгалтыг янз бүрийн технологийн горимд, голдуу хлорт болон аммоний нэгдэл, хааяа азот, фторт цахиур, хүхрийн хүчил зэрэг уусгагч ашиглан уусгалтыг явуулж байна. 1970-аад оноос олон тооны технологиуд бий болсоны дотор үндсэн чиг хандлагууд нь 1980 оны эхэн хүртэл аммоны нэгдлүүдэд уусгах арга анхаарал татаж, уг технологиор 6 жил үйлдвэрлэлийн хэмжээнд зэс гаргаж байгаад зогссон байна. Тодорхой жишээ нь уусмал нөхөн сэргээх боломж муутай байснаас зогссон Аnocondaгийн Duval процесс юм. 1990-ээд оны эхэн үеэс сульфатын орчинд уусгалт явуулж, энэ үед бактерийн оролцоотой исэлдүүлэх процесс ихээхэн сонирхол татаж эхэлсэн байна. Сүүлийн үед хлорын орчинд уусгалт явуулах процесс судлаачид, хөрөнгө оруулагчидын сонирхолыг ихээхэн татаж байна. Гэвч ямар орчинд ямар аргаар уусгаж байгаагаас үл хамааран (овоолгын, чанын, автоклавын г.м) процессууд нь зөвхөн үйлдвэрлэлд нэвтрэх чадамжаараа үнэлэгддэг юм. Өнөөдрийн байдлаар даралтаар исэлдүүлэх Phelps Dodge & Placer Dome-ийн технологи, Alliance Copper-ийн Biocop process, Cominco-гийн CESL, BHP BillitonBateman-UBC-ийн Seapon зэрэг 4 технологиор 12-50 тн зэс жилд боловсруулах хүчин чадалтай үйлдвэр барьж зэс гаргаж эхлээд байна. Эдгээр технологиуд нь уусгагч болон түүхий эдийн өвөрмөц шинж чанар дээр үндэслэн бий болсон. 1. Үйлдвэрлэлд нэвтэрсэн технологийн онцлог Дээр дурдсан 4 технологиос гадна гидрометаллургийн катодын зэс үйлдвэрлэлд овоолон уусгалтын арга тодорхой байр эзэлдэг. Статистик тоо баримтаар 2005 оны эхний хагас хүртлэх 1 жилийн хугацаанд 14,9 сая.т зэс үйлдвэрлэсэний 18,7%-ийг L-SX-EW аргаар гаргасан ба үүний 15%-ийг исэлдсэн ба халькозиний хүдрээс үйлдвэрлэсэн байна. Овоолгын энгийн хүчлийн уусгалтын оронд бактерийн исэлдүүлэлттэй уусгалт явуулахад процесс эрчимждэг боловч сульфидын эрдсийн уусгалтын хурд харьцангуй бага байдаг. Жишээлбэл исэлдсэн хүдрээс хүчлийн уусгалтаар 50-100 өдөрт 75-80%-ийн металл авалттай байдаг бол хоёрдогч сульфидийн хүдрийг агааржуулан бактериар исэлдүүлэн уусгах үед дээрх металл авалтанд хүрэхэд 250600 хоног шаардагддаг байна. Titan Resources нь ядуу агуулгатай анхдагч сульфидийн хүдрийг бактерийн оролцоотой исэлдүүлэн уусгах технологи судалдаг тэргүүлэх судалгааны хэсэг

~ - 144 - ~

бөгөөд өөрсдийн технологийг хэрэглэх орд газар, түүхий эд хайж байгаа (Эрдэнэтийн-Овоог оролцуулаад) боловч үйлдвэрлэлийн хэмжээнд хөгжүүлж чадаагүй байна. Зэсийн эрдсээс гадна алтны хүнд баяжигдах пирит давамгайлсан хүдрээс термофиль бактериар алт ялгах Newmont технологи бий болж амжилттай хэрэглэгдэж байгаа практик нь хэвлэлд хангалттай нийтлэгдсэн боловч бусад орд, түүхий эдэд төдийлөн тохиромж муутай байна. Сүүлийн үед хлорын орчинд уусгалт явуулах процесс судлаачид хөрөнгө оруулагчдын сонирхолыг ихээхэн татаж байна. Үүний сонгодог жишээ нь Antofagasta Minerals патенттай "Cuprochlor" процессоор Minera Michilla-гийн Estefania ордын сульфид хүдрээс 100 хоногийн хугацаанд 80-90%-ийн металл авалттай амжилттай уусгалт явуулж байна. Гэхдээ хлорын технологи нь тоног төхөөрөмжийн материалыг исэлдүүлэх гол хүндрэлтэй боловч энэ үйлдвэр нь ерөнхийдөө өндөр хлор ба нитратын агуулга бүхий далайн усаар үйлдвэрлэлийн хэрэглээгээ хангаж энэ хүндрэлтэй тулгарсангүй. Одоогоор энэ технологи нь хоёрдогч сульфидийг бактериар уусгах технологийг орлох ганц хувилбар болж байгаа ч халькопирит зонхилсон хүдрийг боловсруулах тийм тохиромжтой технологи хараахан болоогүй байна. Гэхдээ халькопиритийн овоолгон уусгалтын төгс технологи бий болох нь зөвхөн цаг хугацааны асуудал юм. Энэ дүгнэлт хэзээ нэгэн цагт бий болно гэсэн сайхан мэдээ боловч муу мэдээ нь 0,5%-аас бага агуулгатай хүдрийг эдийн засгийн үр ашигтай боловсруулах боломж муутай байна гэсэн дүгнэлт юм. Дэлхий дахины гидрометаллургийн технологийн хөгжлийн салхиар Монгол улс сүүлийн жилүүдэд амьсгалж эхэллээ. Манай орны хувьд зэсийн гидрометаллургийн судалгаа 1980-аад оноос эхлэн хийгдэж ирсэн бөгөөд 2002 онд Эрдэнэт үйлдвэрийн дэргэдэх Технологийн сургуульд анхны гидрометаллургийн судалгааны лаборатори байгуулагдсан нь хөгжлийн нэгэн том алхамыг хийсэн юм. Үүний дараа уул уурхайн үйлдвэрүүдэд технологи судалж өөрийн үйл ажиллагаандаа нэвтрүүлэх зорилгоор хэд хэдэн лабораториуд байгуулагдсан бөгөөд эдгээр нь Монголын гидрометаллургийн технологийн хөгжлийн түвшинг харуулж байна. Технологийн сургуулийн гидрометаллургийн судалгааны лаборатори үйл ажиллагааныхаа чиглэлийг тухайн үед дэлхий дахинаа анхаарал татаж, хоёрдогч сульфидийн хүдрийг уусгаж эхлэж байсан биоуусгалтын технологи руу түлхүү явуулж, Монгол орны ордууд, уурхайн ус, халуун рашаан зэрэг эх үүсвэрүүдээс автотроф төрлийн бактер гаргах зорилгоор МУИС-ийн Хими, Биологийн факультеттай хамтран ажиллаж байна. Нутгийн омгийн бактер гарган хэрэглэх нь илүү үр дүнтэй байдаг бөгөөд энэ технологи илүү хөгжсөн дулаан бүсийн орны практикийг нэвтрүүлэхэд илүү дөхөмтэй болох үндэстэй юм. 2. Халькопиритийн баяжмал боловсруулах гидрометаллургийн технологийн өнөөгийн байдал Хэдийгээр 1970-аад оноос гидрометаллургийн аргаар зэсийн баяжмал боловсруулах боломжийг судалж ирсэн боловч 1990 оны үеэс дараагийн шатны боловсруулалтанд SX-EW технологи нэвтэрч эхэлснээс хойш эдийн засгийн үр ашигтай байх боломж нээгджээ. Бүх технологиудыг уусгалтын орчноор нь сульфат, сульфат-хлорид, хлоридын гэж ангилж болох бөгөөд хөгжлийн түвшин, үйлдвэрлэлд нэвтэрсэн ач холбогдлоор нь Phelps Dodge & Placer Dome-ийн технологи, Alliance Copper-ийн Biocop, Comincoгийн CESL, BHP Billiton-Bateman-UBC-ийн Seapon зэрэг 4 технологийг нэрлэж болно.

~ - 145 - ~

Phelps Dodge & Placer Dome: Өндөр даралтанд баяжмал исэлдүүлэн уусгах технологийг 2001 онд Placer Dome and Phelps Dodge хэлэлцээрийн дагуу бий болгожээ. Өндөр даралтанд уусгах технологи хагас зууны өмнө бий болж цайр, алтны баяжмал боловсруулахад хэрэглэж эхэлсэн ба урт хугацааны практик үйл ажиллагаа уг технологийн эрсдэл багатайг харуулдаг. Анх 1994 онд Placer Dome 0 арсенопирит, пиритийг 200P С-д хүчилтөрөгчийн оролцоотой исэлдүүлэх туршилт хийж эхэлсэн бөгөөд Phelps Dodge 1998 оноос энэ чиглэлийн судалгааны ажил эхэлжээ. 1999-2000 онуудад лабораторийн ба хагас үйлдвэрлэлийн туршилт эхэлж 2001 онд Phelps Dodge ба Placer Dome хамтын зөвшилцөлөөр Багдадад баяжмал уусгах үйлдвэр байгуулж эхэлжээ. Phelps Dodge 150т/хоногийн хүчин чадалтай жилд 16000 т зэс үйлдвэрлэх жижиг хэмжээний үйлдвэр барьж ашиглалтанд оруулсан нь Багдадын нийт зэс үйлдвэрлэлийн 15% байв. Үйлдвэрлэлийн явцад гардаг 140т/хоног хэмжээтэй хүхрийн хүчлийг овоолон уусгалтанд хэрэглэснээр зэсийн үйлдвэрлэлээ 10000 т/жилээр нэмсэн байна. Багдадын үйлдвэрийн технологи нь автоклав дахь температураа 140-180°C-д буулгах нэмэлт төхөөрөмжтэй тул хүхрийн хүчлийн гарцыг бууруулах боломжтой юм. Хүснэгт 1 Багдадын үйлдвэрийн технологийн үзүүлэлтүүд Параметр Хэмжээ ~ 28%, 91%-ээс дээш Баяжмалын агуулга, халькопиритийн CuFeSB2B агууламж Даралтанд уусгах үеийн зэс авалт 99.0% Зэс авалт 98.0% 0P 0P Ажлын температур 225P C (235P C max.) Ажлын даралт 32 at (40 at max.) Хүчилтөрөгчийн даралт 6.8 at Автоклавын тоо, хэсэг, хэмжээ 1, (5 хэсэг), 3.35m*16.15m Автоклавын эхний хэсэгт байх булингын нягт 10 % (жингийн) Автоклавын гаргалт дахь нягт 5 % (жингийн) Уусгалтын хугацаа 70 мин Энэ процессийн явцад зэсийн эрдсүүд өндөр температуртай исэлдүүлэх орчинд бүрэн задрах ба гематит ба бусад дагалдах хольц тунадасжиж үлддэг. Процессын онцлог: - Нарийн нунтаглалт шаардахгүйгээр богино хугацаанд өндөр металл авалтад хүрэх боломж, - Үнэт металлуудыг үлдэгдлээс нь цианжуулан ялгаж авах боломжтой, - Хүчилтөрөгчийн зарцуулалт өндөр, - Хэдийгээр овоолгын уусгалтанд хэрэглэгдэх боловч бий болсон их хэмжээний хүхрийн хүчлийг саармагжуулахад их хэмжээний шохой зарцуулдаг. Багдадын энэхүү амжилттай эхлэлийг Peru, Chile-д үргэлжлүүлэхээр төлөвлөж байна. BHP Billiton: Codelco хутгалттай чанын био уусгалтын технологи. BHP Billiton and Codelco зэсийн холимог сульфид эрдэс агуулсан баяжмалыг хутгалттай чанын биоуусгалтаар боловсруулах боломжийг судалж Codelco-гийн баяжмалд хийгдсэн урьдчилсан туршилтын үр дүнд үндэслэн 1997 оны 9 сард туршилтын үйлдвэрээ Chuquicamata-д 50 кг/хоног хүчин чадалтайгаар байгуулжээ. Үүнээс хойш 4 жилийн

~ - 146 - ~

хугацаанд 40P С-д амьдардаг термофилийн төрлийн бактер хэрэглэсэн бөгөөд 0P кинетикийн судалгаагаар бактерийн амьдрах чадварыг 10P С-аар нэмэгдүүлэхэд задарлын хурд ойролцоогоор 2 дахин нэмэгдэж болохыг тогтоосноос хойш технологийн үр ашиг дээшилсэн байна. Гэвч зарим хүнд задардаг, жишээлбэл 0P халькопиритийн хувьд 70P С-д эдийн засгийн үр ашигтай байхаар задралын кинетиктэй байна. Температурын ийм орчин задарлын явцад бий болох их хэмжээний дан хүхэр болон исэлдэлтийн бүтээгдэхүүнүүд зэсийн эрдсийн гадаргуугаас амархан салах нөхцлийг давхар бүрдүүлдэг. Туршилт амжилттай явагдсны дараа BHP Billiton and Codelco тэнцүү хөрөнгө оруулж технологио үйлдвэрлэлийн хэмжээнд хүргэх зорилгоор судалгааны Alliance Copper нэртэй компаниа байгуулжээ. Alliance Copper анх Codelco-гийн баяжмал боловсруулж жилд 20000т катодын зэс үйлдвэрлэх туршилтын үйлдвэр байгуулах зорилго тавин ажиллаж 2002 оны 5 сард үйлдвэрийн барилгын ажил эхэлж 2003 оны 4-р улиралд үйлдвэр ажиллаж эхэлсэн байна. Alliance Copper-ийн энэ үйлдвэр 18 сарын хугацаанд ажиллахаар төлөвлөгдсөн бөгөөд энэ хугацаанд гидрометаллургийн үндсэн процессуудад үйлдвэрлэлийн хэмжээнд туршилт дүгнэлт хийх зорилготой байсны дээр дараах асуултанд хариулах боломж олгосон. • Халькопиритийн баяжмал дахь зэсийн тохиромжтой агуулга, ширхэглэл, чанд уусгах хугацаа, хүчил, нүүрсхүчлийн хий, хүчилтөрөгчийн зарцуулалт, температур • Бактерийн амьдралын оновчтой орчин ямар байх (тэжээлийн бодис, хүчилтөрөгч, температур г.м) • Мөн тухайн сонгосон температурт ажиллах тоног төхөөрөмжийн материалын тэсвэржилтийг тогтоох. Үйлдвэрлэлийн технологи дараах үе шатуудтай байна. 1. Дахин нунтаглах 2. Урьдчилан уусгалтын 2 чан 3. Биоуусгалтын 6 чан 4. Эсрэг урсгалаар угаах ба шүүх ажиллагаа 5. Хандлах 6. Электролиз 2005 оны эхний улирал хүртэл үйлдвэр 18 сар ажилласан хугацааны зардалтай нийлээд нийт зарцуулсан хөрөнгийн хэмжээ $60 сая USD болсон байна. 0P CESL процесс: Зэсийн сульфат ба хлоридийн орчинд 150 P C-аас дээш температур, 13.6 ат даралтанд исэлдүүлэн задлах технологийг Teck-Cominco бий болгосон бөгөөд уг процессын явцад төмөр гематит хэлбэрээр тундасжиж, нийт хүхрийн 10-25% хүхрийн хүчилд шилжин үлдсэн хэсэг нь дан хүхэрт шилждэг байна. Мөн боловсруулах баяжмалаа урьдчилан нарийн нунтаглах шаардлагатай. Даралтанд исэлдүүлсэний дараа булингыг шүүн өндөр зэсийн агуулгатай уусмалаа ялгаж авдаг. Үүнийгээ дараагийн шатанд SX-EW циклээр боловсруулж катодын зэс гаргана. Тунадасжсан зэсийн сульфатыг уусгах, хатуу үлдэгдлийг угаах ажиллагаа энгийн нөхцөлд явагдана. Хэрэв хатуу үлдэгдэлд агуулагдаж буй үнэт металл ялган авахад эдийн засгийн ач холбогдолтой бол үнэт металл ялгах циклд шилжүүлнэ. Даралтанд исэлдүүлэн ялгасан уусмал болон энгийн агаарт уусгасан уусмал хольц ихтэй байдаг тул эцсийн бүтээгдэхүүний чанарыг бууруулдаг. Иймд хандлах үед маш өндөр сонгох чадвар бүхий экстрагентийг хэрэглэх хэрэгтэй болдог. Энэ технологийг хоёр үндсэн хэлбэрээр явуулдаг.

~ - 147 - ~

1-т өндөр агуулгатай (>35% Cu) зэсийн баяжмал боловсруулах: Энэ тохиолдолд хүхрийн автоклавт хүхрийн хүчил нэмж өгдөг. Баяжмалд агуулагдах бүх зэс тунадасжиж хүхрийн хүчлээр pH 1.2-2.0 болтол шингэрүүлэхэд уусмалд шилждэг. 2-т ядуу агуулгатай баяжмал боловсруулах: Энэ үед нийт зэсийн 15-40 хувь нь антлерит хэлбэрээр тунадасжих ба уусмал нь 50-55г/л зэсийн агуулгатай гарах бөгөөд хүхрийн хүчлийн нэмэлт шаардлаггүй. CESL технологиор хэд хэдэн төрлийн зэсийн баяжмал боловсруулах туршилтын үйлдвэр барьж амжилттай ажиллаж байгаа бөгөөд саяхнаас үйлдвэрлэлийн хэмжээнд шилжих шатандаа ороод байна. Саяхан Бразилын Sossego уурхайн дэргэд CVRD-ийн 58 сая долларын хөрөнгө оруулалтаар зэсийн баяжмал боловсруулах хагас үйлдвэрлэлийн хэмжээний туршилтын үйлдвэрийг барих гэрээ батлагдсан ба 2007 оны 2-р улирлаас жилд 10,000 т катодын зэс үйлдвэрлэх хүчин чадалтайгаар эхэлэхээр төлөвлөгдөөд байна. Хэрэв энэ үйлдвэрийн эхний 2 жилийн ажиллагаа нь амжилттай болбол цаашид энэхүү технологиор бүрэн хүчин чадалтай үйлдвэр тодорхой болох ажээ. Sepon процесс: Laos-ийн хязгаарт халькозин давамгайлсан 2.59%-ийн агуулгатай 1,5 сая тонн зэсийн нөөцтэй ордоос 60,000 t катодын зэс жилд үйлдвэрлэх хүчин чадалтай үйлдвэрийг Sepon технологиор байгуулжээ. Хэдийгээр өндөр агуулгатай, хялбар боловсруулагдах эрдэс агуулсан боловч хоосон чулуулаг нь хүчил ихээр зарцуулах шаварлаг эрдэс байдаг. 0P Хүдрээ 106 микроны агуулга 80% хүртэл нунтаглан задгай чанд 80 P С-д хүчиллэг орчин дахь 3 валенттай төмрөөр уусгадаг. Уусгалтын дараа булингаа өтгөрүүлж уламжлалт SX-EW аргаар катодын зэс үйлдвэрлэдэг бөгөөд уусаагүй үлдсэн зэсийн эрдэс, пиритийг флотацалж баяжмал гарган авдаг. Дараа нь автоклавт исэлдүүлэн задалж хүхрийн хүчил, төмрийн сульфат гарган процессдоо эргүүлэн хэрэглэнэ. Энэ нь мөн зэсийн нийт металл авалтыг нэмэгдүүлэх үндэс болох бөгөөд нөгөө талаар Sepon процессийн эдийн засгийн нийт үр ашгийг нэмэгдүүлдэг. Туршилтын шатанд пиритийн исэлдэлтийн хурд, хүчил ба гурван валенттай 0P 0P төмрийн нөхөн сэргээлтийг тогтоох зорилгоор 150P C-аас 220P C–ийн хооронд автоклавын процессийг явуулахад пиритийн исэлдэлтийн түвшингээс хүчлийн хэмжээ хамаарч, харин уусмал дахь төмрийн хэмжээ тасралтгүй буурч байжээ. 0P Туршилтын зорилго 190Р С-ээс дээш температурт ажиллах өөрөөр хэлбэл хүхрийн хүчлийн эх үүсвэр гаргах, атмосферийн нөхцөлд уусгалт явуулахад шаардлагатай гурван валенттай төмөр гаргахад оршиж байсан тул өндөр температурт хүчиллэг уусмалаас: FeSB2 B+ 15/4OB2 B+3/2HB2BO = FeSOB4BOH + HB2BSOB4 B 0P

урвалаар тунадасжиж байсан төмрийг автоклавын уусгалтын үлдэгдлээс 80-100P Cд 2Fe(SOB4B)(OH) + HB2BSOB4 B= FeB2B(SOB4B)B3 B+ 2HB2BO урвалаар уусмалд шилжүүлэх боломжтойг тогтоосон байна. Энэ зүй тогтол Sepon процессийн үндэс болсон бөгөөд үүнийг онолын хувьд хялбар тайлбарлаж чадснаар уг процесс үйлдвэрийн түвшинд хөгжөөд байна. Мөн дээрх 4 технологиос гадна туршилтын болон хагас үйлдвэрлэлийн туршилтаар хэрэгжүүлж байсан технологиуд байдаг. Үүнд:

~ - 148 - ~

Арвитер процесс: Энэ процессын үед баяжмалыг бага зэргийн даралтанд 7580 С-д аммонигоор уусган цаашид уусмал ба тунадас хоёрыг салгаж, уусгалтын шимт уусмалыг хандлаж, электролизлэнэ. 1974 онд АНУ-ын Монтанад Аноконда корпорацийн байгуулсан энэ үйлдвэр хэдхэн жил ажиллаад хаагдсан байна. Гол хүндрэл нь рафинатыг шохойлог орчинд буцалгаж аммонийг сэргээх циклд байсан бөгөөд процессыг халькопиритийн баяжмал уусгахад ашиглах боломжтой ч үйлдвэрлэлд баттай нэвтэрч чадсангүй. ВКN процесс: Хиксон Керлийн BKN процесс нь молибдены баяжмал дахь халькопирит, ковеллинийг исэлдүүлэн уусгахад хэрэглэнэ. Эдгээр эрдсүүдийг уусгахад анхдагч исэлдүүлэгчээр хүчилтөрөгч, уусмалд шилжүүлэгчээр аммоний сульфатыг хэрэглэнэ. Баяжмалын булингыг тогоонд хийж 4 атмосферын даралттай хүчилтөрөгчөөр агитацилан, уусгалтыг 6-24 цагийн турш явуулна. Эскондида процесс: Эскондида маш түргэн хурдацтай хөгжсөн уул металлургийн үйлдвэр юм. Эскондида баяжуулах үйлдвэр өдөрт 35000тн хүдэр боловсруулж жилд 350000тн баяжмал гаргах хүчин чадалтайгаар 1990 онд ашиглалтанд орж цаашид хүдэр боловсруулах хүчин чадлаа 1993 оны 8-р сар гэхэд 110000тн/өдөр хүртэл өсгөжээ. Одоогийн байдлаар энэ үйлдвэр 2,64% зэстэй 4 сая тн хүдэр боловсруулж 89,8% -ийн зэс авалттайгаар 45,5% чанартай 880000тн баяжмал гаргаж байна. Эскондидагийн зэсийн баяжмалыг атмосферийн даралт, тасалгааны температурт аммонигоор уусгаж зохих хэмжээний зэс ялгах боломжтойг ВНР компани 1990-1991 онуудад Калифорний эрдсийн лабораторид туршин тогтоожээ. Цаашид 1991 оны 12р сард хагас үйлдвэрлэлийн туршилт эхэлж 1992 оны 7-р сард дуусган, үйлдвэрийн төслийг 1993 оны 4 сар хүртэл хийж, 1994 оны 9-р сар гэхэд Колузад үйлдвэрийг ашиглалтанд өгчээ. Баяжмал уусгах Эскондида процессоор жилд 450000тн баяжмал боловсруулж 80000 тн катодын зэс үйлдвэрлэж, 32% чанартай үлдэгдлийг нь дахин флотацлаж 44-45% чанартай баяжмал, 80000тн хаягдал гаргаж байна. Уусгалтын үйлдвэр Эскондидагаас ирж байгаа 50%-ийн хатуулагтай баяжмалыг 52мм-ийн диаметртэй өтгөрүүлэгчид хүлээн авч түүнийгээ 70%-ийн хатуулагтай болтол өтгөрүүлж шүүнэ. Шүүгдсэн материал туузан конвейрээр тээвэрлэгдэн уусгагчид орж ирэх ба энд 24%ийн хатуулагтай болтол шингэлнэ. Уусалт 7,5м өндөртэй торхонд ердийн температур, даралтанд явагдана. Эскондида процессын эх болсон Арвитер, BKN процессууд 4 хүртэл атмосфер даралтанд, 75-800С температурт явагддаг. Уусгах торх руу уусгагч уусмалаас гадна, компрессороор хүчилтөрөгч шахна. Уусгалт экзотермик процесс учир торхонд температур 270С хүртэл өснө. Температурыг хандлагчаас эргэж ирсэн хүйтэн рафинатаар бууруулна. Уусгалтын хатуу үлдэгдлийг 35мм-ийн диаметртэй өтгөрүүлэгчид 2 шаттайгаар өтгөрүүлж туузан конвейерээр давтан флотацлах цехэд өгнө. Эрдэсжсэн шимт уусмал 30-40 г/л хүртэл зэс болон аммоний комплекс агуулна. Хандлагч LIX-54-ийг Escaid 103 маркийн шингэлэгчтэй холих ба энэхүү органик уусгагч нь 30г/л хүртэл зэс өөртөө шингээнэ. Хандлагч ба шингэлэгч хоёрыг 1:1 харьцаагаар хольж органик уусгагчийг бэлдэнэ. Хандлалтаар зэсээ алдсан рафинатаас суларсан аммонийг /NH3/ сэргээх дамжлагад ялгаж авна. Цэвэрлэгдсэн рафинатыг уусгалтанд эргүүлж өгөхдөө аммонийг зохих хэмжээнд хүртэл нь нэмнэ. Зэсээр баяжсан органик уусгагчаас зэсийг ядуу электролитоор (35 г/л Cu) давтан хандлаж 65 г/л хүртэл зэс агуулсан баян электролит гарган авч электролизын цехэд өгнө. Органик уусгагчаар зэсийг 2 шаттайгаар хандалж шимт уусмал дахь зэсийн 99%-ийг шингээж дараа нь салгалтыг нэг удаа явуулна. Электролизын дамжлага 2 хэсэгтэй, хэсэг бүр нь 4 секцтэй, 99,999%-ийн чанартай катодын зэс гарган авна. 0

~ - 149 - ~

Клийр процесс: Эхний шатанд хлорт зэсийн халуун уусмалаар атмосферын даралтанд, 2-р шатанд автоклавнд даралтанд хлорт төмрөөр уусгадаг. 1976-1982 онуудад АНУ-ын Аризонад Дувал корпораци энэ процессоор халькопиритийн баяжмалыг боловсруулж өдөрт 100 тн зэс үйлдвэрлэж байв. Халькопиритийн баяжмалыг уусгахад найдвар төрүүлж байсан энэ процесс цаашид өргөжин тэлж чадсангүй. Капрекс процесс: Хлорт төмрөөр атмосферийн даралтанд 950С-д явагдана. Энэ процессыг 1993 оноос Technicas Reunidas, Nerco Minerals, ICI хамтарсан үйлдвэрлэлийн хэмжээнд нэвтрүүлсэн. Intec процесс: Галеген комплекс (BrCI2, CuCl2 гэх мэт) бүхий хлорт натрийн хатуу усан уусмалын орчимд 80-850С-д атмосферийн даралтанд явагдана. Уусмал дахь алтыг идэвхжүүлсэн нүүрсээр салгаж авна. Австралийн Интек корпораци энэ процессыг Чатвууд, NSW-д үйлдвэрлэлд нэвтрүүлжээ. Үйлдвэрлэлд баттай нэвтэрсэн хлорт ба аммонийн нэгдлүүдээр уусгадаг процессуудаас бусад процессууд:  Азот – хүхрийн хүчлээр уусгах кеннекот (Kennecott);  Цууны хүчил – зэсийн сульфатаар уусгах паркер (Parker);  Фторт цахиурын хүчлээр уусгах USBM;  Шохой – баяжмалын холимогийг шатааж үргэлжлүүлэн уусгах LPCR; Placer процесс: Автоклавны гүнзгий исэлдүүлэлт. Алтны хүнд баяжигдах хүдрийг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд боловсруулахад үндсэндээ нэвтэрсэн. Баяжмалыг булингажуулан 210-2200С температуртай, 700кПа буюу 7 атмосферийн даралттай хүчилтөрөгч шахаж байгаа автоклавны 1-р камер луу өгөхөд халькопирит ба пирит дараах урвалаар исэлдэнэ: 2CuFeS2 +2H2O +2O2 = 2CuSO4 ag +Fe2O3 +2H2SO4 2FeS2 +2,5O2+H2O = Fe2O3 +2H2SO4 Дүгнэлт, хэлэлцүүлэг Өнөөгийн байдлаар олон тооны технологи, санаа гарснаас цөөн хэдэн гидрометаллургийн процесс үйлдвэрлэлийн хэмжээнд хүрч эхэлж байна. Placer Dome, BioCop процессууд 2003 оноос хойш хөгжлийнхөө түвшингээр тэргүүлж байгаа бөгөөд CESL, Sepon процессууд ирээдүйтэй технолгиудад тооцогдож байна. Гидрометаллурги онолын мэдлэг, түүнд тулгуурлан зав оновчтой хэрэглээ, эмх цэгцтэй туршилт ирээдүйн үр ашигтай үйлдвэрлэлийн үндэс болно.

ШИНЭ ТЕХНОЛОГИ НЭВТРҮҮЛЖ ”ЭРДМИН” ҮЙЛДВЭРИЙН ХҮЧИН ЧАДЛЫГ НЭМЭГДҮҮЛЭХ БОЛОМЖИЙН СУДАЛГАА

~ - 150 - ~

Ц.Мөнхбат , Я.Гонмбосүрэн

ШУТИС – УУИС –н АМУУБТ - 4 курс оюутан Техникийн ухааны док (Ph.D) проф

E-mail: mg_1030@yahoo.com

Агуулга Дэлхийн практикаас үзэхэд овоолгын болон далангийн шүлтгүйжүүлэлт үндсэндээ 50-90%-ийн исэлдэлтэй исэлдсэн болон сульфидын гэсэн хоёр бүлэг хүдэр дээр төвлөрч байгаа бөгөөд бага хэмжээний холимог болон халькозины баян хүдэр дээр явагдаж байна. Ер нь энэ чиглэлээр эрт дээр үед уул уурхай өндөр хөгжсөн улсуудад судалгаа шинжилгээ болон туршилт үйлдвэрлэл явагдаж эхэлсэн бөгөөд анхны том хэмжээний уусгалтыг АНУ-ын Rio-Tinto мужид 1752 онд хийгджээ. Овоолгод шүлтгүйжүүлэлтийн чиглэлээр үйл ажиллагаа явуулж байгаа үйлдвэрүүд нь шүлтгүйжүүлэлтийг явуулах үед уусмал хүдрийн мөхлөгтэй харилцан үйлчлэлцэх нөхцлийг мөн агааржуулалтыг хамгийн оновчтой байлгахад гол анхаарлаа хандуулж байдаг. Харин энэ салбар нь манай орны хувьд нилээд залууд тооцогддог тиймээс энэ чиглэлээр гүнзгий судалж улам боловсронгуй болгох талаар уг ажлын агуулга оршиж байгаа юм. Оршил Уулын баяжуулах Эрдэнэт үйлдвэрийн балансын бус хүдрийн овоолгын асар их нөөц байгаа үүнийг хамгийн боловсронгуй аргаар боловсруулж үйлдвэрийн болоод эдийн засгийн өндөр ач холбогдолтойгоор хамгийн гол нь бүрэн гүйцэд боловсруулахад чиглэгдэж байна. Үүний тулд тухайн хүдрийг байранд уусгах , тусгай зассан талбайд зөөвөрлөж уусгах , налуу талбайд уусгах зэрэг аргуудаар уусгах бүрэн боломжтой юм. Эдгээр аргууд нь тухайн хүдрийн шинж чанар, байршил зэрэг маш олон зүйлүүдээс хамаардаг гэвч металл авалтын хувьд янз бүр байдаг.Сүүлийн үед энэ чиглэлээр үйлдвэрлэл явуулдаг улсуудад өргөн хэрэглэх болсон шинэлэг гэж хэлж болох арга бол тусгай бэлдсэн талбайд далангийн аргаар уусгах юм. Энэ аргын онцлог нь овоолгоос хүдэр зөөвөрлөх явцад тухайн хүдрийг уусгалтын процесст хамгийн тохиромжтой нөхцөлөөр бэлтгэх явдал юм. Зөөвөрлөлтийн явцад хүдрийг шигших , бутлах , бөөнцөглөх , ангилах зэрэг процессуудыг хийж ингэснээрээ металл авалт дээшлэх , уусгалт явагдах хугацаа багасах гол нь бүрэн боловсруулалт хийгдэх боломж тодорхой хэмжээгээр нэмэгдэх юм. Үүний тулд одоогийн “Эрдмин” үйлдвэрийн уусгалтын боловсруулж байгаа аргыг улам нарийн боловсронгуй болгох уул уурхай өндөр хөгжсөн АНУ, Канад , Швед , ОХУ зэрэн олон орнуудад маш өргөн хэрэглэж байгаа олон процессуудыг нэгэн зэрэг хийх боломжтой (ангилах , бутлах , шигших , сийрэгжүүлэх , ширхэглэлийг жигдлэх ) , хүчин чадал сайтай , өртөг зардал хямд , ямар ч төрлийн тээвэрлэгчтэй хосолмол ажиллагаа хийх боломжтой , найдвартай ажиллагаатай , өөрөө явагч эд ангитай ,бүрэн автоматчилагдсан зэрэг олон давуу талуудтай Metso Minerals , Caterfiller , зэрэг дэлхийн олон нэртэй уул уурхайн үйлдвэрлэгчид янз бүрийн төрөл маркаар үйлдвэрлэдэг стаккерын төрлийн төхөөрөмжийг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх юм. 1.Балансын бус хүдрийн шүлтгүйжүүлэлтийн олон улсын жишиг :

~ - 151 - ~

Хүдрийн овоолгыг байгуулахдаа үйлдвэрүүдийн нилээд хувь нь автосамосвалын тусламжтай үйлдвэрийн үлдсэн хэсэг нь овоолго үүсгэгч стаккерын (конвейерын системт) тусламжтай гүйцэтгэж байна . Сүүлийн үед үйлдвэрүүдийн бараг 50 гаруй % нь гаргасан овоолгоо шүлтгүйжүүлсэний дараа шүлтгүйжүүлсэн хүдрийнхээ оронд шинэ хүдрийн овоолго байгуулж байна харин үлдсэн 50%-д нь шүлтгүйжүүлсэн хүдрийнхээ үен дээрээс дахин хураалга хийж шүлтгүйжүүлэлтийг үргэлжлүүлж байна.Энэ тохиолдолд уусмалдаа зэсээ бараг бүрэн авахад хүрнэ. Харин уусмал нь хүдрийн үеэр өнгөрч байхдаа үен дотор лагшилт үүсэх сөрөг нөлөөтэй мөн хугацааны хувьд маш их удаашралтай зэрэг олон сул талуудтай байдаг. Хүдрээс шүлтгүйжүүлэлтийн ханасан уусмалд авах зэс авалт нь үйлдвэрлэлийн 46%-д нь 7080%, 36%-д нь 80-100% ба үлдсэн 18%-д нь 70%-аас доош байна. Чили , Мексик , АНУ-ын үйлдвэрүүдийн мэргэжилтэнүүд хамтран нарийвчилсан үзүүлэлтүүдийг гаргасан байна Энэ технологиор боловсруулж байгаа үйлдвэрүүдийн ихэнх хэсэг болох 57 % нь исэлдсэн ба сульфидын хүдэр, 29 % нь зөвхөн исэлдсэн , харин 14 % нь зөвхөн сульфидын хүдэр боловсруулж байна. 60 50 40 30 20 10 0 Èñýëäñýí õ¿äýð

Ñóëüôèäíû õ¿äýð

Èñýëäñýí áà ñóëüôèäíû õ¿äýð Äýëõèéä îëáîðëîæ áàéãàà õ¿äðèéí òºðºë

Зураг 1 Дэлхий дээр нийт олборлож байгаа хүдрийн төрлийг харуулсан диаграмм

Үйлдвэрүүдийн 42 % нь овоолон шүлтгүйжүүлэхдээ урьдчилан бөөнцөглөж, 17 % д нь хүчлийн уусмал ба SX хэсгийн эргэлтийн рафинатаар норгож шүлтгүйжүүлэлтийг явуулж байна. 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Õ¿äýð áººíöºãëºõ

Õ¿÷ëýýð íîðãîõ

Áýëòãýë àæèëãààã¿é

Õ¿äýð áýëòãýë,% Зураг 2 : Овоолгод шүлтгүйжүүлэхэд хүдрийн бэлтгэл ажил хэрхэн хийгдэж байгааг харуулсан диаграмм

~ - 152 - ~

1.1 Leaching- SX/EW процессын шинэчилсэн технологийн схем : Хоосон чулуулаг

Балансын хїдэр

Ил уурхай

Овоолго

Баяжуулах фабрик

Балансын бус хїдрийн овоолго Хүдэр бэлтгэх процесс “Стаккер“ Нарийн ширхэглэлтэй нунтаг хүдэр

Жигд ширхэглэлтэй хүдэр

Бєєнцєглєн, бутлах

Овоолго їїсгэх

Шїлтгїйжїїлэх

SX-EW технологи

Катодын зэс

2.Хүдэр бэлтгэх процессыг гүйцэтгэх төхөөрөмжийн давуу талууд :

~ - 153 - ~

2.1Нуруулдан уусгалтын процесст хүдэр дэх шавар, нунтаг нь нүх сүвийг таглах (кольматацлах), урвалжийн нэвчицийн процессыг хүндрүүлэх, уусмалыг овоолгод жигд бус тархахад нөлөөлж, агааршилыг доройтуулна. Овоолгын нэвчицийн бууралт металл авалтад шууд нөлөөлдөг.

Зураг 1 :

Төхөөрөмжийн ажиллаж буй байдал.

Судалгаагаар хүдэр дэх -1.5мм – ийн ангилал 60% хүрэхэд овоолгын нэвчиц 60 дахин буурч, уусгалтын хугацаа 8 – 9 дахин өснө. Өөрөөр хэлбэл 15 хоног байснаа 120 хоног болж уусгалтын хугацаа уртсах жишээтэй. Үүнийг тус төхөөрөмжийн шигших процесс шийднэ.

Зураг 2 : Нэгэн зэрэг 4-н өөр ширхэглэлтэй бүтээгдэхүүн гаргаж байгаа байдал

2.2. Мөн нуруулдан уусгалтын процессын металл авалтанд сөргөөр нөлөөлдөг гол зүйл бол ширхэглэлийн жигд бус байдал мөн оновчгүй ширхэглэл зэрэг юм. Овоолго дахь зэсийн уусгалтын хамгийн зохистой бүхэллэг нь дунджаар 15 мм орчим гэж үздэг. Хүснэгт 1 Ширхэглэлээс уусгалт хэрхэн хамаарахыг харуулсан химийн шинжилгээний үр дүн. №

Ширхэглэл (мм)

Хүдрийн агуулга, %

Cu %

Тархалт %

1 2 3 4 5 6

-7 -7+5 -5+2.2 -2.2+1.7 -1.7+0.6 -0.6 Бүгд

69.06 5.92 3.03 2.56 10.64 8.77 100.0

0.31 0.36 0.27 0.31 0.34 0.53 0.33

96.110 0.907 0356 0.356 0.162 2.074 100

~ - 154 - ~

ãàðö

80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

0,6

1,7

2,2

d (ìì) Хүдрийн ширхэглэлээс хамаарах хамаарлын муруй.

Байгуулсан муруйгаас харахад байна.

ширхэглэл уусгалтанд хэрхэн нөлөөтэйг харуулж

2.3.Далан үүсгэх байрлалын хувьд : - овоолгоос далан байгуулах талбай холгүй байх нь ашигтай - талбай нь газар хөдлөлийн идэвхижил бага ба уусгах талбай нь хөндлөн хагаралгүй байх. - усны хангамжинд ойр байх - уусгах дэвсгэрийн доорх хөрс байгалийн хөрсийг бодвол шаварын агуулга өндөр байх. Дээрх үзүүлэлтүүдэд тохирсон байршил нь цөөхөн тохиолддог ба уусгах дэвсгэрийн дизайн газар орны байршил нь өөр олон шинж чанараас хамаардаг.

Зураг 3 : Зурагт тухайн төхөөрөмж хүдрийг хэрхэн жигдлэж буйг харж болно.

2.4. Иймээс нэгэнт шигшигдсэн нунтаг, шаварлаг хүдрийг урьдчилан бөөнцөглөнө. Ингэж бөөнцөглөсний дараагаар уг далан дахь уусмал нэвчиц хэдэн зуу, мянга дахин нэмэгдэнэ. Жишээлбэл 0.005 – аас 25 м3/м2.ц болж нэмэгдэнэ. Бөөнцөглөх гол шалтгаан нь овоолгын нэвчицийн бууралт металл авалтад шууд нөлөөлдөгтэй холбоотой юм.Уг техникийн хүчин чадал нь сонголтоос хамаарч хүдрийг 100-1000 т/ц хүртэл хэмжээтэй бутлаж , шигших боломжтой юм.

~ - 155 - ~

Бөөнцөглөх техникийн нөхцөл: - Хүдрийн мөхлөгийн бүтэц; - Хүдэр дэх -0.071 мм – ийн ангийн нийт хувь; - Хүдрийн чийгшил; - Бутлагдсан хүдрийн бүхэллэг; - Бөөнцөглөгдсөн материалын бэхжилтийн хугацаа зэрэг болно. 3.Бөөнцөглөлтийн технологийн процесс. Хүдрийг 5 – 15 мм ширхэглэлээр шатлан бутлан шигшүүрээр ангилна. (<12-16мм) хаягдал. болон нунтаг хольцыг усаар угааж ялгах аппарат. Дунд зэрэг ба хүндрэлтэй угаагдах хүдрийг угаах дамарт шигшүүр нь хүдэр ачаалах (25% хүртэл) ба юүлэх цорготой бөгөөд түүнийг цахилгаан хөдөлгүүрээр эргүүлнэ. Скрубберийг хэвтээ буюу 7о налуу өнцгөөр ажиллуулна. Материалыг угаах ба шигших зориулалттай шувтан хэлбэрийн нүхжүүлсэн конусыг дамарт залгаж ус ба нунтагийг салгана (тийм дамарт шигшүүрийг скруббер-бутар гэнэ). Скрубберийн хэмжээс: урт 3-10м,  1.5-4м, ус зарцуулалт 3-6м3/т; угаах хугацаа бохирдлын зэргээс хамаарч 2-12 минутанд хэлбэлзэнэ; бүтээмж 25-200 т/ц болно. Баяжуулалтанд шлам нь саад болдог учраас урьдчилан гидроциклон буюу агилуураар зайлуулах шаардлага бий. Флотацийн хаягдал хураагуураас (хвосры оф) үлдэгдэл металл агуулсан нунтаг (лаг)-ийг нуруулдан шүлтгүйжүүлэлтэд бэлтгэх ажилбарт бөөнцөглөх уламжлалт арга хэрэглэж болно. 3.1. Металл агуулсан хүдрийг бөөнцөглөлд бэлтгэх жор: зэсийн хүдрийнх - хүчилд тэсвэртэй цемент, H2SO4 , зарим тохиолдолд шингэн шил гэсэн холбоос материал зэргийг хэрэглэнэ. Бөөнцөгийг зориулалтын холиурт бэлдэнэ. Орц хэмжээ: 1т хүдэр бөөнцөглөхөд 2 – 5 кг цемент холино. Хүдрийг бүрэн хольсоны дараагаар түүн дээр ус, эсвэл уусгалтын урвалжийн уусмалыг хийж өгнө. Халиа (шихт)-ны чийгшлийг туршилтаар тодорхойлно. Ихэнхдээ чийгшил 14-20% байна. Хүдэр бөөнцөглөлийг дамар, эсвэл тавагт бөөнцөглүүрт гүйцэтгэнэ. Бас хүдрийн бөөнцөглөлийг шууд 30-45о налуу конвейер дээр явуулж болно. Хүдрийг бөөнцөглөсөний дараагаар нунтагралыг шигшүүрээр тогтооно. Нунтгийг бөөнцөглүүрт эргүүлж өгөх ба хүдрийн бөөнцөгийг агуулахад 8-12 цаг байлгана.

Зураг 4 Бөөнцөглөлийн технологийн схем: 1 дамар холиур; 2 холбогч бодис доозлуур дамар; 3- ус, эсвэл шингэн урвалж өгөх хоолой; 4 дамарт бөөнцөглүүр; 5 – нунтгийг салгах доргиур шигшүүр; 6-бөөнцөглөсөн хүдрийн агуулах; 7-коневерууд.

~ - 156 - ~

4.Налуу талбай дээр нуруулдан шүлтгүйжүүлэх технологи:

Зураг 5 . Налуу талбай дээрх хүдрийн овоолго 1-уурхай , 2- хүдэр , 3- овоолго, 4 тулц далан, 5- үйл явц,6- металлгүйжсэн уусмалын цөөрөм.

Хүдрийн овоолгын байгуулалт ба овоолгод нуруулдан шүлтгүйжүүлэлтийн загвар – схемийг 5- р ба 6- р зурагт үзүүлэв.

Зураг 6. Налуу талбай дээр байгуулсан хүдрийн нуруулдсан овоолгуудын хийцийн онцлог Овоолго нуруулдан байгуулалт: 1-хүдрийн нуруу; 2-бороожуулалтын систем; 3-шаврын үе; 4-нийлэг бүрхэвч; 5-шүүрүүлэлтийн үе; 6-шүүрүүлэлтийн яндангууд; 7-шүүрүүлэлтийн суваг; 8-шимт уусмалын хоолой; 9-хаягдал цуглуулах шүүрүүлэлтийн хоолой; 10гадагшлуулах хоолой; 11-хяналтын цооногууд; 12-хураагуур цөөрөм; 13-хязгаарлах далан.

Зураг 7. Балансын бус хүдрийг нуруулдан шүлтгүйжүүлэлтийн загвар-схем: 1-хүдрийн нуруу; 2-бороожуулалтын систем; 3-шүүрүүлэлтийн хоолойнууд; 4-шүүрүүлэлтийн үе; 5шүүрүүлэлтийн суваг; 6-далан; 7-шимт уусмалын хоолой; 8, 9-шимт уусмалын ажлын ба бэлтгэл сав (цөөрөм); 10, 11-ажлын уусмалын ба бэлтгэл сав (цөөрөм)д 12бороожуулалтын системийн төв хоолой; 13-бороожуулалтын системийн түгээгүүр хоолой; 14-бороожуулалтын системийн зайлуулах яндан хоолой; 15-илүүдэл (кондицийн бус) уусмалын хоолой; 16-илүүдэл уусмалын бэлтгэл цөөрөм; 17-шимт уусмал боловсруулах хэсэг (салбар); 18-шимт уусмалыг боловсруулалтад илгээх хоолой, 19хаягдал уусмалын хоолойнууд; 20-эргэлтийн уусмалын яндан хоолой; 21, 22, 23-тус бүр ажлын, шимт ба эргэлтийн уусмалуудын хоолойнууд.

~ - 157 - ~

Зураг 8 а, б Жишээ : Тусгай талбайд далан байгуулж уусгалт явуулж буй байдал

5.Байгаль орчны хамгаалалтын арга хэмжээнүүд: 1. Нуруулдан овоолгын суурь ба хуримтлуур цөөрмийн ёроол нь найдвартай шингэн тусгаарлалтай байна. 2. шимт уусмал хуримтлуур цөөрөм (сав) – ийн эзэлхүүн нь эрэлтэд байгаа уусмалын 2 – 3 хоногоос доошгүй хэмжээтэй байна. 3. шимт ба илүүдэл уусмалан халиаг урьдчилан сэргийлэх зориулалт бүхий бэлтгэл цөөрөм ба шимт уусмалан хэсгийг тойруулах хоосон шуудуу байгуулна. 4. гүний усны хорт бодисыг тодорхойлох сорьц авах хяналтын цооногуудыг төхөөрөмжийн хүрээний дагууд, эсвэл байгалийн налуу бэлийн чиглэлд байгуулна. 5. нуруулдан шүлтгүйжүүлэлтийн хэсэгт циант уусмалыг хлорын төмөр, хлор, итохлоридоор хоргүйжүүлэх ба цэвэршүүлэх зангилгааг зохион байгуулна. 6. овоолгод шүлтгүйжүүлэх явцад хөрс, агаар мандал, хөрсний ба гүний усанд хорт бодис болон хүчилийн нөлөөллийг тодорхойлох хүрээлэн буй орчны монитроринг хэрэгжүүлнэ. Дүгнэлт Өнгөрсөн хугацаанд ашигт малтмалыг ил ба далд тэдгээрийн хослолоор ашиглаж байсан бол шинэ XXI-р зуунд тусгай аргаар буюу геотехнологийн арга ирээдүйтэй. Уг аргууд ашигт малтмалын физик шинж, төрөл ба химийг өөрчлөх замаар тухайлбал зэс, цайр, алт болон ураныг уусган боловсруулах арга үйлдвэрлэлд өргөн нэвтрээд байна. Энэ аргын онцлог нь:  Таваарын бүтээгдэхүүн хүдэр, баяжмалаар биш, уусмалд шилжүүлсэн металл болно.  Уламжлалт технологиор баяжуулах боломжгүй хүдрийг эдийн засгийн эргэлтэнд оруулах;  Улмаар эрдэс түүхий эдийн баазыг өргөжүүлэх;  Баяжуулах ба хайлуулахгүйгээр шууд катодын зэс үйлдвэрлэх зэрэг олон онцлог болоод давуу талуудтай юм. технологийн боловсронгуй болгох асуудал үнэхээр хоцрогдож байна.Өнөөдөр дэлхий дээр өнгөт болон газрын ховор металлын үнэ урьд байгаагүйгээр өссөн байгаа билээ энэ үнийн өсөлт нь ойрын 20-30 жилийн турш үргэлжилэх хандлагатай байна гэж дүгнэгдээд байна. Иймээс манай орны хувьд энэ боломжийг ашиглан хүдэр боловсруулалтын чиглэлээр үйлдвэрлэл явуулж байгаа үйлдвэрүүдийн хүчин чадлыг нэмэгдүүлэх мөн

~ - 158 - ~

тэдгээрийн техник технологийг улам бүр боловсронгуй болгох хамгийн гол нь эцсийн бүтээгдэхүүн гаргах тал дээр илүү түлхүү анхаарах шаардлага чухал болоод байна.Манай улсын хувьд энэ чиглэлээр монголдоо ганц гэж хэлж болох “Эрдмин” үйлдвэрийн улам нарийн боловсронгуй болгох нь бидний нэн тэргүүний асуудал юм. Ном зүй 1. Copper Heap Leach. Sme short course February 21-23 1997 Denver, Colorado 2. ”Copper Heap Leach“ Sme short course February 21-23 1993. 3. ”Copper Heap Leach“Sme short course March 6-8 1998 Orlando, Florida 4. ”Mining engineering“ February 1996. 34-40p 5. “Mining engineering” March 1996. 25-30p 6. Engineering design final report of The commercial plant for copper recovery by SX/EW at Erdenet mine mongolia. June 30,1995 BKS Job No. 95-501 7. ”Copper Hydromen Roundtable “95 8. Набоиченко С.С., Лобанов В.Г., “Практикум по гидрометаллургий” “Металлургия” 1992. 336с 9. Copper leaching 8 Solvent Extraction & Electrowining Technology.Edited Gerald. Jergensen., Copyright 1999

~ - 159 - ~

“ЭРДЭНЭТИЙН ОВОО” ОРД ГАЗРЫН БАЛАНСЫН БУС ХҮДРИЙН УУСМАЛААС АДСОРБЦ – ЭЛЕКТРОЛИЗИЙН АРГААР ЗЭС ЯЛГАХ СУДАЛГАА 1

С. Ням-Осор , А. Ганпүрэв , А. Доржготов 1

ШУТИС, Материалын Технологийн Сургууль, оюутан Е-mail: Surenhorloo_nymosor@yahoo.com

Түлхүүр үгс: ионитын давирхай, модны нүүрс-керамик композит материал, элюент Оршил Орчин үед эрдэс, түүхий эдийн нөөцийн агуулга багассантай холбоотой тэдгээрийг хаягдалгүй иж бүрэн ашиглан, байгаль орчны тэнцвэрт байдалд сөрөг нөлөө үзүүлдэггүй, өөрийн өртөг бага, өндөр цэвэршил бүхий эцсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг олон төрлийн арга, технологи боловсруулж үйлдвэрлэлд нэвтрүүлээд байгаа билээ. Уламжлалт технологиор олборлох боломжгүй ядуу хүдрийг баяжуулах, үнэт металлыг ялгахад “Leaching SX-EW” технологийг ашигласан анхны үйлдвэр нь 1968 оны 3 сард АНУ-ын Arizona мужид жилд 6000 тн катодын цэвэр зэс үйлдвэрлэх хүчин чадалтайгаар ашиглалтанд орж байсан бол дэлхийн нийт арилжааны 20 гаруй хувийг буюу 2 сая тн зэсийг үйлдвэрлээд байгаа билээ. Эрдэнэтийн овооны орд газрыг эзэмшихэд орчин үеийн технологид түшиглэн хүдрийг хаягдалгүй бүрэн ашиглах арга зам эрж хайсаар байна. Газрын гүнд байгаа хүдрийн 82 хувийг уламжлалт хөвүүлэн баяжуулах аргаар олборлодог. Үлдсэн балансын бус хүдрийг орчин үеийн уусган баяжуулах “Leaching SX-EW” технологиор боловсруулж байна. Эрдэнэтийн УБҮ-ийн технологиор боловсруулах боломжгүй бага агуулгатай балансын бус хаягдал болон исэлдсэн хүдрийг “leaching SX-EW” дэвшилтэд технологиор боловсруулах “ Эрдмин” зэсийн үйлдвэр нь 1997 оны 2 сарын 13 нд 99,99% агуулгатай катодын анхны цэвэр зэс гаргаснаас хойш нийт 6200 тн зэс үйлдвэрлээд байгаа билээ. Судалгааны үндэслэл Хүчлээр ангижруулах аргаар катодын зэсийн үйлдвэр байгуулах нь хэд хэдэн учир шалтгаантай аж. 1-рт: Эрдэнэтийн УБҮ дээр зэсийн 0,4 орчим хувийн дундаж агуулгатай 40 сая тн исэлдсэн болон балансын бус хүдрийн бэлэн хаягдал гарч байна. Эдгээрт тус бүр 150 мян.тноос 280 мян.тн зэс байгаа гэсэн үг юм. 2-рт: Хүчлээр ангижруулах аргаар катодын зэс гаргах нь дэлхийд нилээд ирээдүйтэй технологи гэж нэгэнт хүлээн зөшөөрөгдсөн байна. Хүчлээр ангижруулах аргаар цэвэр зэс гарган авах технологийн зардал нь уламжлалт аргынхаас 2-4 дахин бага байдаг. Өөрөөр хэлбэл хүдрийн хаягдлыг эргэлтэнд оруулж, олборлолтын үед алдагдаж байгаа зэсийг салгаж авна гэсэн үг юм. Эрдмин үйлдвэрийн одоогийн ашиглаж байгаа овоолго нь 0,85% зэсийн агуулгатай 3 сая орчим тн хүдэр бөгөөд энэ нь харцангуй өндөр агуулгатайд тооцогдоно. Манай орны хувьд эрдэс, түүхий эдийн нөөц багасч байгаа тул түүнийг иж бүрэн хаягдалгүй ашиглах, мөн технологийн горим тогтоох, шинж чанарын судалгаа хийх нь үндэслэлтэй гэж үзлээ.

~ - 160 - ~

Судалгааны зорилго Энэхүү судалгааны ажлын гол зорилго нь үйлдвэрлэлийн технологийг шинэчлэх боломж, түүнтэй уялдан эдийн засгийн ач холбогдол өндөр байж чадах эсэхийг зорьж байна. Зорилт Энэхүү судалгааны ажилд дараах зорилт тавин ажиллалаа.Үүнд: 1-рт : Эрдмин үйлдвэрийн одоогийн ашиглаж байгаа “ Leaching SX-EW” технологийн горимыг өөрчлөх боломж, өөрөөр хэлбэл хандлалтын процессын үед ашиглаж байгаа экстрагент буюу “органик фаз” гэж нэрлэгдэх хольцыг ион солилцлолын давирхайгаар орлуулан катодын зэс гаргах боломжийг судлах 2-рт: Эрдэнэтийн УБҮ-н хаягдал болох цагаан тоосыг ашиглан цахилгаан дамжуулах шинж чанартай модны нүүрс-керамик композит материал гарган авч, гальванопластикийн аргаар зэс эдлэл үйлдвэрлэх боломжийг судлах зорилт тавьж ажиллалаа. 1. Хэвлэлийн тойм 1.1. Зэс, түүний нэгдлүүдийг гарган авах технологийн үндэс Зэсийн исэлдсэн болон холимог хүдрийг гидрометаллурги, флотацигидрометаллургийн аргаар 0,5-3%-ийн хүхрийн хүчлээр хандлан, хүчилд ууссан зэсийг ихэвчлэн цементацийн буюу электролизийн аргаар гарган авдаг. Орчин үед зэсийн гидрометаллургийн аргаар боловсруулахад анхаарах болсон. Америк, Чили, Замби, Португали, Мексик зэрэг орны 60 гаруй үйлдвэр овоолголт, газрын доорхи болон нэвчүүлэх уусгалтын аргаар хүдэрт, түүний боловсруулалтын хаягдлаас жилд 650 гаруй мян.тонн зэсийг гарган авч байна. Үйлдвэрлэлд ихэвчлэн бүтээгдэхүүний гарцыг нэмэгдүүлэхийн тулд зэс агуулах байгалийн түүхий эдээс зэсийг урьдчилан баяжуулж, түүний баяжмалыг гарган авсны дараа боловсруулалт хийдэг. Зарим тохиолдолд үндсэн түүхий эдийг шууд боловсруулалтанд оруулдаг. Практикт зэсийн баяжмал болон бусад түүхий эдээс үйлдвэр текникийн болон ахуйн хэрэгцээний олон тооны бүтээгдэхүүнийг гарган авдаг. 1.2. Металлыг электролизээр ялган авах Металлыг электролизээр ялган авах технологийн үндэс нь элекролитын уусмал дундуур тогтмол цахилгаан гүйдэл гүйлгэхэд исэлдэн ангижрах процесс явагдсаны дүнд металлын ион катодын гадаргуу дээр талсжин өндөр цэвэршилтээр металлын давхрааг үүсгэдэг. Электролитын усан уусмал дотор тогтмол гүйдэл үүсгэгчтэй холбосон электродуудыг оруулбал уусмал дотрохи ионуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөн нь тодорхой чиглэлтэй болж нэмэх цэнэгтэй катионууд катод руу шилжих ба хасах цэнэгтэй анионууд анод руу чиглэн шилжиж эхэлнэ. Цахилгаан электролизын процессийн үр дүнд катод дээр элекроны илүүдэл анод дээр электроны дутагдал бий болно. Катодоос электронууд нэмэх цэнэгтэй ионууд руу шилжиж тэдгээрийг цахилгаан саармаг атомууд болгоно. Хасах цэнэгтэй ионууд анод руу очиж электроноо анодод өгөөд цэнэггүй болж цахилгаан саармаг атом буюу молекул болж хувирна. Анод болон катод дээр явагддаг процесс нь электролит ба анод, катодыг хийсэн материалаас шууд хамаарна. Зэсийн катионы стандарт электродын потенциалын ялгаа нь 0,34в байна. Иймд зэсийн ион нь түрүүлж цэнэггүйждэг тул катодын зэсний цэвэршил 99, 998% байдаг. Мөн анодын процесс буюу анионы исэлдэх чадвар нь ионуудын шинж чанараас хамаардаг.

~ - 161 - ~

S2- L- Br- Cl- F- OH- NO3- SO4- PO43-

Исэлдэх потенциал ихэснэ Энэ дарааллаас үзэхэд хүчилтөрөгчтэй хүчлийн анионууд хялбархан цэнэггүйжин исэлддэг ба хүчилтөрөгчтэй хүчлүүдийн цэнэггүйжих нь муу байна. Иймээс хүчилтөрөгчтэй хүчлүүд буюу тэдгээрийн давсуудын усан уусмалд электролиз явагдахад анод дээр усны гидроксилын ион цэнэггүйжин исэлддэг бөгөөд анод дээр хий байдалтай хүчилтөрөгч ялгарна. 1.3 Үл уусах анодтой электролиз Электроэкстракцын үе дэх катодын процесс нь электролизээр зэсийг цэвэршүүлэх арга гэсэн үг бөгөөд энэ үед дараах процесс явагдана. Cu 2   2e  Cu 0

Гэхдээ катодын процессийн онцлог нь элекролит дахь зэсийн ионы агуулга бага байдаг учраас түүнээс болж катодын туйлшрал их болдог. Тиймээс катод дээр зэс ялгарахын зэрэгцээ устөрөгч ялгарч болно. Энэ нь катодын чанарыг муутгаж сэвсгэр болгоно. Үүнээс үүдэн катод дээр зэс бүрэн ялгардаггүй бөгөөд катод орчмын уусмалыг хүчтэй хутгах хэрэгтэй. Электроэкстракцын үе дэх анодын процесс нь үл уусах анодын тусламжтайгаар явагдана. Хар тугалган анод дээр дараах урвалууд явагдах боломжтой. Үүнд: Pb  2e  Pb 2 2 H 2 O  4e  4 H   O2

Хар тугалганы уусах урвал явуулахад сөрөг потенциал ихтэй байх хэрэгтэй. Хар тугалганы уусах стандарт потенциал



= -0,13B байна. Энэ процесс нь шинэ хар

тугалага нь анодын электролизын процессын эхний үед явагдна. Процесс явагдах тусам хар тугалганы ион уусмалд байгаа SO42- ионтой харилцан үйлчлэлцэж үл уусдаг хар тугалганы сульфат үүсгэн анодын гадаргууг ионит хучна. Энэ хар тугалганы хучилт нь хартугалган анодыг цааш уусахаас хамгаалдаг. Анодын потенциалын өсөлт болон анод орчмын уусмал дахь Pb2+ ион нь дахин исэлдэх урвал явагдах боломж олгоно. Тиймээс хар тугалганы ионы исэлдсэн урвал нь болно. Pb 2  2e  Pb 4 Үүссэн Pb(SO4)2 нь гидролиз орж PbO2 – г үүсгэнэ. PbO2 анод дахь PbSO4 хамгаалалтын плёнк дээр хуримтлагдаж бат бөх давхрага үүсгэж анодын цаашдын уусалтыг бууруулдаг. Иймээс анодын потенциал дахин өсөх ба эцэст нь хүчилтөрөгч ялгарах потенциалд хүрнэ. Энэ үеэс эхлэн хүчилтөрөгч үүсэх процесс явагдана. Үүний дүнд дараах элекроэкстракцын урвал явагдана.

CuSO4  H 2O  Cu 0  H 2 SO4  0.5O2 Энэхүү урвалын хувьд онолын задралын хүчдэл нь 0,89 В, практикт 1,8-2В задралын хүчдэлтэй байна. Электролиз явуулах уусмалд агуулагдах зэсийн хэмжээ 20г/л, хүхрийн хүчлийн хэмжээ 25-35г/л-ээс багагүй байна. Харин уусмалд зэсийн хэмжээ бага бол зэсийг цементацийн аргаар гарган авах нь тохиромжтой.

~ - 162 - ~

Электролизийн банныг гол төлөв төмрийн бетоноор хийх ба хүчилд тэсвэртэй асбестаар эсвэл хар тугалгаар доторлоно. 1.4. Ион солилцлын процессын онолын үндэс Ион солилцолын процесс нь ион солилцох урвалууд дээр үндэслэгдэнэ. Ион солилцох урвалууд нь гомоген уусмалд электролитуудын харилцан үйлчлэлийн дүнд явагдах бөгөөд эдгээр урвалууд нь тэнцвэр тогтох үе хүртэл муу уусдаг эсвэл дэгдэмхий компонентууд болон муу диссоциацлагддаг бодис үүсэх чиглэл рүү явагдана. Ийм урвалын жишээнд дараах урвалууд орно.

NH 4 NO3  KCl  NH 4Cl  KNO3

Ca( NO3 ) 2  ( NH 4 ) 2 CO3  2 NH 4 NO3  CaCO3 NaCl  H 2 SO4  NaHSO4  HCl Дээрхи урвалуудыг солилцолын задралын урвал гэнэ. Ион солилцолын урвалууд нь шингэн–хатуу гетероген системд явагдах ба уусмалаас хатуу фаз руу, эсвэл эсрэгээр ионууд харилцан солигддог. Ийм ион солилцох чадвар бүхий ионыг агуулсан бодисуудыг ионит гэнэ. Ионит нь уусмалаас ионуудыг өөртөө шингээх ба оронд нь өөрийн ионыг уусмалд шингээнэ. Ийм харилцан ионуудыг солилцох процессыг ион солилцолын процесс гэнэ. Байгаль дээр идэвхтэй катионууд ба анионуудыг агуулсан электролит уусмалууд байдаг ба эдгээр нь химийн бодисын үйлдвэрлэл, лабораторт өргөн хэрэглэгддэг. Ургамал ба амьтны эд эсүүд, зарим нэг эрдэс давсууд мөн нийлэг бодисууд ион солилцох шинж чанартай байдаг. Ион солилцох процесс нь байгалийн давст ба намагт нуур, рашааны усны эх булаг болдог. Химийн шинжилгээнд ион солилцолын процесс нь өөр хоорондоо шинж чанараараа төсөөтэй бодисуудыг ялгахад ихээхэн чухал үүрэгтэй. Үйлдвэрт ион солилцолын процессыг дулаан ба цахилгаан станцууд, мөн хүнсний үйлдвэрт усыг зөөлрүүлэх урсгал усыг цэвэрлэх, далайн ус ба зарим сулруулсан уусмалаас үнэт компонентуудийг ялгах, хүнсний бүтээгдэхүүнийг боловсруулах химийн үйлдвэрт зарим хүчил ба шүлтийг синтезлэхэд ашигладаг. Ион солилцолын процесст хэрэглэгддэг ионитууд ба сорбентууд нь ионуудтай холбогдсон хөдөлгөөнгүй функциональ бүлэг ба эдгээр ионуудтай эсрэг цэнэгтэй хэсгүүдээс тогтоно. Ионитуудыг дотор нь 2 ангилна. 1. Катионитууд буюу катион солилцогч 2. Анионитууд буюу анион солилцогч Катионитууд нь хүчлийн (устөрөгчийн ба металлын идэвхтэй ионууд), анионитууд нь суурийн (гидроксилын ион ба хүчлийн үлдэгдлийн ионууд) шинж чанарыг тус тус үзүүлнэ. Катион солилцогч нь: 2R  X  CaCl 2  R2  Ca  2 XCl хэлбэрээр урвалд орно. Катион солилцогч нь R- SO3H, R – COOH, анион солилцогч нь R – Cl, R – OH, R – NH3+OH- гэх мэт хэлбэртэй байна. 2. Туршилт судалгааны хэсэг 2.1. Судалгааны объект Уг судалгааны ажлын хүрээнд бид Эрдэнэтийн УБҮ-н балансын бус хүдрийн 3-р овоолгын уусгалтын дээж, мөн хаягдал болох цагаан тоосыг сонгон авсан болно. 2.2. Судалгааны арга зүй Судалгаанд авсан дээжүүдэд Cu2+, Fe3+ ионуудын агуулгыг фотоэлектроколориметрийн арга, хаягдал цагаан тоос болон Тасганы овооны

~ - 163 - ~

шаврын найрлагыг рентгенфлуоресценцийн аргаар, шаврын эрдсийн бүтцийг рентген-дифрактометрийн аргаар тус тус тодорхойлов. 3-р овоолгын дээжинд Cu-4.15 г/л, Fe-3.07г/л агуулгатай, уусмалын pH=2.18 байв. Уг дээжинд зэсийн агуулга бага, төмрийн агуулга өндөр байгаа учир электролизийг шууд явуулах боломжгүй юм. Иймд төмрийн агуулгыг бууруулах, зэсийн агуулгыг ихэсгэх шаардлагатай байна. Үүний тулд Cu2+ , Fe3+ ионуудын комплекс үүсгэх шинж чанарын ялгаан дээр үндэслэн хандлалтын дараах уусмалд аммиак болон лимоны хүчлийн хольц (элюент) уусмал нэмж өгнө. Энэ үед уусмалд буй зэсийн ион нь аммиактай харилцан үйлчилж нэмэх цэнэг бүхий комплекс катион (зэсийн аммиакат) үүсгэнэ. Харин уусмал дахь төмрийн ион нь лимоны хүчилтэй харилцан үйлчилж цэнэггүй төмрийн цитратын комплекс үүсгэнэ. Уг хольц уусмалыг катион солилцлын давирхай дундуур нэвтрүүлэхэд зэсийн аммиакатын цэнэгтэй ион нь катионит дээр сууж, төмөр нь цэнэггүй комплекс байдлаар ионитод шингээгдэлгүйгээр гадагшилна. Үүнийг тэгшитгэл байдлаар үзүүлбэл дараах байдалтай болно.

 2CuSO4  2 NH 4 OH  Cu 2 OH 2 SO4  2 NH 4  SO4

2

b. [Cu 2 (OH ) 2 ]SO4  8 NH 3  2[Cu ( NH 3 ) 4 ]2  SO4  2OH  pH  9

Ионитод шингээгдэж үлдсэн комплексийг рН-ийн бага утга бүхий хүхрийн хүчлээр үйлчлэхэд зэс нь CuSO4 байдлаар десорбцид орж баян электролит уусмал үүсгэнэ. Туршилтанд 20%-ийн аммиакийн уусмал , 20%-ийн лимоны хүчлийн уусмалуудыг элюент болгож ашигласан болно. Лабораторийн цуврал туршилтууд гүйцэтгэсний дүнд 1л уусмалаас зэс ба төмрийг салгахад хамгийн багаар бодоход 150мл аммиак (20%), 100мл лимоны хүчлийн (20%) уусмал зарцуулагдахыг тогтоов. 1л уусмалд 150мл аммиак (20%), 100мл лимоны хүчлийн (20%) уусмал нэмээд үүссэн хольцыг КУ-2 маркын (R-H) катионит дундуур нэвтрүүлж катионит дээр суусан зэсийг H2SO4 -ийн 28%-ийн уусмалаар десорбцид оруулж 30-35г/л Cu2+ агуулсан CuSO4-ийн уусмал гарч байлаа. өмнө хийгдэж байсан судалгааны ажлуудаас үзэхэд гарган авсан уусмал дахь зэсийн агуулга нь электролиз явуулах бүрэн боломжтой хэмжээнд хүрсэн байна. Электролизийг Хартугалган үл уусах анодтойгоор, 150-200А/м2 гүйдлийн нягттай явуулав. Туршилт явуулсан схемийг 1-р зурагт харуулав.

~ - 164 - ~

H2SO4

H2SO4 Дээж (CuO , халькопирит, халькозин) Аммиак:Лимоны хїчил (1.5:1) CuSO4, Fe2 (SO4)3, Cu-4.15г/л, Fe-3.07 г/л, pH=2.18

H2SO4

28% H2SO4

KУ-2 катионит (R-H)

CuSO4 (30-35г/л)

Хаягдал уусмал (Fe3.05г/л)

Электролиз 99,99% зэс

1-р зураг. Туршилтын ерөнхий схем.

Энэхүү судалгааны ажлын дараагийн бүлэгт гарган авсан зэсийг ашиглан гоёл чимэглэл болон бэлэг дурсгалын зориулалттай зэс эдлэл хийх шинэ технологийг боловсруулж, гальванопластикийн аргаар зэсээр хучсан юм. Зэсээр бүрэх эдлэл нь цахилгаан дамжуулдаг байх шаардлагатай. Бидний боловсруулсан цахилгаан дамжуулдаг биет нь модны нүүрс болон керамик хольцоос тогтсон композит материал юм. Энд буй модны нүүрс нь цахилгааныг дамжуулах үүрэгтэй бол керамик хольц нь материалын бат бөх чанарыг хангах зорилготой болно. Композитийн ерөнхий найрлагыг доор үзүүлэв. Модны нүүрс 40-45% Тасганы овоо шавар 20-25% Эрдэнэтийн УБҮ цагаан тоос 30-35% Энэхүү материалын гол шинж чанар нь цахилгаан дамжуулагч учир янз бүрийн үнэт металлаар бүрэх боломтой.

~ - 165 - ~

Хүснэгт 1 Эрдэнэтийн хаягдал цагаан тоосны химийн болон рентгенфлуоресценцийн шинжилгээний дүн Үзүүлэлтүүд

Агуулга (%) Химийн шинжилгээ 67.16 16.25 0.56 3.6 3.29 1.23 2.54 -

SiO2 AL2O3 MgO Na2O K2O CaO P2O5 Fe2O3 CuO ZrO2 MoO3 Ш.а

Рентгенфлуоресценци 67.19 18.40 1.07 2.63 3.17 0.68 0.208 2.24 0.26 0.021 0.011 4.10

Хаягдлын эрдсийн найрлагыг тодорхойлох зорилгоор хийсэн рентгендифрактометрийн бичлэгээс (1-р зураг) үзэхэд уг хаягдалд иллит-Al2Si3AlO10(OH), монтмориллонит-NaO3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2, альбит-NaAlSiO8, кварц-SiO2 зэрэг силикатын түүхий эдийн үндсэн найрлагыг бүрдүүлдэг эрдсүүд илэрсэн болно.

2-р зураг. Хаягдал цагаан тоосны рентгендифрактограмм

Хүснэгт 2 SiO2

Al2O3

Тасганы овооны шаврын химийн найрлага Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O

Ш.а

58.7 5

21.6

3.27

2.51

0.30

4.50

0.4 0

6.9 0

Тасганы овооны шаврын найрлаганд хийсэн рентгенграммаас харахад SiO2цахиурлаг нь 40-70%, Al2O3-глинозем нь 15-35%-ийн хооронд байх ёстой гэсэн онолын үндэслэлд таарч байна.

~ - 166 - ~

3-р зураг. Тасганы овооны шаврын рентгендифрактометрийн бичлэг.

Судалгааны ажлын эдийн засгийн ач холбогдол Энэхүү судалгааны ажилд ашиглагдаж буй ионитын давирхай болон гарган авсан модны нүүрс- керамик композит материалын давуу талууд нь : - Зах зээлд шууд борлогдох өндөр зэрэглэлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэнэ. - Хаягдалгүй байгаль орчинд сөрөг нөлөөгүй - Тээвэрлэлтийн зардал бага - Харьцангуй энгийн ажиллагаа болон хяналттай - Бага агуулгатай буюу эдийн засгийн ашиггүй гэж нэрлэгдэх нөөцийг ашиглах боломжтой - Ионит нь харцангуй хямд - Солилцлолын багтаамж ихтэй - Нөхөн сэргээдэх чадвартай - Үйлдвэрт цикл байдлаар ашиглах боломжтой - Модны нүүрс- керамик композит материал нь электролит уусмалд тэсвэртэй - Мөн хаягдал болох цагаан тоос болон бусад хямд төсөр түүхий эдийг ашиглах зэрэг давуу талуудтай болно. Судалгааны ажлын үр дүн Энэхүү судалгааны ажлын хүрээнд 1. 3-р овоолгын уусмал дахь Cu2+ -4,15 ,Fe3+-3.07 -ийн агуулагдах хэмжээ болон уусмалын pH=2.18 болохыг тогтоов. 2. 1л уусмал дахь Cu2+ , Fe3+ -ийг ион солилцлолын давирхайгаар салгахад зарцуулагдах лимоны хүчлийн -20%, аммиакын 20%-ийн уусмалын хамгийн бага хэмжээг харгалзан 150 мл, 100 мл гэж тогтоов.

~ - 167 - ~

3. Катионитод шингээгдсэн Cu2+ ионыг десорбцид оруулахад үүсэх уусмал 30-35г/л Cu2+ -ийг агуулж байгаа нь уг уусмалд электролиз явуулах бүрэн боломжтой болох нь харагдаж байна. 4. Электролизийн үед катодын гүйдлийн гарц нь 97% орчимд байлаа. 5. Катионитын динамик солилцолын багтаамж зэсийн ионоор тооцоход 1,23г Cu+2 /г байсан. 6. Бэлтгэсэн модны нүүрс-керамик композитийн цахилгаан дамжуулах чадвар нь 2.19 ом-1*см-1 байсан нь уг материалыг электролизын арга ашиглан Үнэт металлаар бүрэх бүрэн боломжтойг харуулж байгаа билээ. Мөн уг материал нь хүчлийн уусмалд тэсвэртэй байж чадах сайн талтай. 7. Уг материалыг зэсээр бүрэхэд ашиглагдах электролит уусмалын найрлагыг доор үзүүлэв. - Зэсийн сульфат CuSO4* 5H2O 225-240г/л -Хүхрийн хүчил, H2SO4 45-75 г/л -Элекролитын хэм 25-450C -Катодын гүйдлийн нягт 3-15А/дм2 байхад тохиромжтой байв. Дүгнэлт 1. Ионитын давирхай ашигласаны дүнд зэсийн ядуу уусмал дахь зэсийн агуулгыг 8 дахин (4.15 –(30-35г/л) ) нэмэгдүүлсэн. Үүнээс илүү өсгөх, мөн давирхайг үйлдвэрлэлд ашиглах бүрэн боломжтой. 2. Модны нүүрс-керамик композит материалыг янз бүрийн хэлбэртэйгээр хэвлэж, зэс эдлэл гаргах боломжтой юм. 3. Лимоны хүчил болон аммиакын зарцуулалтыг багасгах, электролитын концентрацийг өсгөх шаардлагатай. 4. Модны нүүрс-керамик композит материалын шинж чанарыг улам боловсронгуй болгож үнэт металлаар бүрэх шинэ технологи бий болгох. Ашигласан ном, хэвлэл [1] Смирнов С.С. Зона окисления сульфидных месторождений. -М.: 1995. [2] Коростелев П.П. Приготоление растворов для химико аналитических работ. Наука,-М.: 1964. [3] Даваасамбуу Д., Лхамсүрэн Ж., Дуламжав Ж. Эрдэс-элементийн олборлолт үйлдвэрлэл хэрэглээ. -УБ.: 2000. [4] Крешков А.П. Основы аналитической химии. -М.: 1970. [5] Аналитическая химия полупроводников. -М.: 1975. [6] Намбайченко С.С. Гидрометаллургия меди. Металлургия -М.: 1986. [7] Марченко. З. Фотометрическое определение элементов. МИР, – М.: 1971. Зохиогчийн тухай: 1. С. Ням-Осор. ШУТИС-ийн Материалын Технологийн Сургуулийн Химийн Технологийн III курсын оюутан. 2. А. Ганпүрэв. ШУТИС-ийн Материалын Технологийн Сургуулийн Аналитик химийн профессорын багийн багш. Техникийн ухааны магистр. 3. А. Доржготов. ШУТИС-ийн Материалын Технологийн Сургуулийн Органик бус Технологийн багийн багш. Керамик, хагас дамжуулагч материалын чиглэлээр судалгаа хийдэг. Техникийн ухааны магистр, ШУТИС-ийн докторант.

~ - 168 - ~

ЗЭСИЙН ЭРДСИЙГ БОЛОВСРУУЛАХ АММОНЫ УУСГАЛТЫН ПРОЦЕССТ НӨЛӨӨЛӨХ ЗАРИМ ХҮЧИН ЗҮЙЛҮҮДИЙН СУДАЛГАА Г.Ренчинсамбуу Эрдэнэт үйлдвэр баяжуулах фабрикт шүүлтүүрийн машинист. бакалавер E-mail: sgs_friend2005@yahoo.com

Товчлол Зэсийн эрдэсийг шүлтийн орчинд уусгах технологи нь лабороторийн болон үйлдвэрлэлийн шатанд хөгжиж ирсэн бөгөөд манай үйлдвэрт тулгамдсан асуудлын нэг бол зэсийн анхдагч эрдэс болон түүний баяжмалыг гүн боловсруулах юм. Энэ технологид аммоны технологийг ашиглах боломж түүнд нөлөөлөх хүчин зүйлсийг онолын болон туршилтын аргаар судлан үзсэн болно. Оршил Зэсийн эрдсийг боловсруулах гидрометаллургийн технологи нь 1970 аад оноос хөгжиж ирсэн бөгөөд орчин үед маш өргөн хүрээнд хэрэглэгдэж , судлагдаж байна. Зэсийн эрдэс нь үүсэл гарлаасаа хамаараад анхдагч, хоёрдогч , исэлдсэн хэлбэрт оршдог бөгөөд энэ нь өөр өөр шинж чанартай байдаг. Эрдсийн найрлага ялгаатай шинж чанараас хамаараад доорх гидрометаллургийн технологиудыг судалгааны болон практикийн түвшинд хэрэглэж байна. Үүнд:      

Овоолгын болон далангийн уусгалт Газар доор нь уусгах технологи Перколяторт уусгах технологи Чанд уусгах технологи Автеклавт уусгах технологи Бактерийн оролцоотой уусгах технологи зэрэг юм

Мөн технологиудыг хэрэглэж буй уусмалаас нь хамааруулаад  

Аммоноор уусгах технологи / шүлтийн орчинд уусгах технологи/ Хүчлээр уусгах технологи / хүчиллэг орчинд хүхрийн хүчлээр исэлдүүлэгчийн оролцоотой уусгах / гэж ангилж болдог Давсаар уусгах технологи



Одоогийн байдлаар исэлдсэн хүдэрт овоолгын болон далангийн уусгалтыг өргөн хэрэглэж байгаа. Өнөөдөр эрдэс боловсруулалтын салбарт тулгамдаж байгаа гол асуудал нь халькопиритийн эрдэс болон баяжмалыг энгийн хямд аргаар боловсруулахад оршино. Судлаачид энэ чиглэлээр олоэ ажил хийж байгаа бөгөөд тэдний дүгнэлт нь доорх гидрометаллургийн технологийн хэлбэрүүдийг ашиглах нь одоогоор зэсийн анхдагч болон баяжмалыг боловсруулах боломжтой байна гэж тайлбарлаж байна. Үүнд :   

Өндөр даралт температурт исэлдүүлэн баяжуулах Бактерийн оролцоотой исэлдүүлэн уусгах Шүлт ийн орчинд уусгах

~ - 169 - ~

Эдгээр дотроос шүлтийн технологи болох аммоны уусгалтын технооги нь нилэд сонгомол үйлчилгээтэй гэж үздэг. Уусах процессын онолын үндэс Уусах процесс нь уусгагч урвалж болон уусч буй эрдэс хоёрын харилцан үйлчлэлийн үр дүнд явагддаг нийлмэл процесс байдаг. Энэ процессын явагдахад нөлөөлж буй дотоод болон гадаад нөлөөллүүдийг нөлөөлөх хүчин зүйлүүд гэх бөгөөд тэдгээрийг судалж оптималжуулах нь зайлшгүй чухал байдаг. Ихэнх тохиолдолд уусгалтын химийн задралын урвалыг нэмэгдүүдэхийн тулд удвалын хурдны тогтмол , фазуудын харилцан үйлчлэлийн гадаргуу болон процессын хөдөлгөгч хүчийг нэмэгдүүлэх аргуудыг хэрэглэнэ. Урвалын хурдны тогтмолыг катализатор хэрэглэх , булингийн хутгалтыг нэмэгдүүлэх болон температур нэмэгдүүлэх замаар ихэсгэдэг. Урвалын гадаргуу нь эрдсийн нунтаглалтын ширхэглэл багасч хутгалтын эрчим нэмэгдэхэд ихэсдэг. Процессын хөдөлгөгч хүч нь уусгагчийн концентрацийг нэмэгдүүлэхэд болон автоклавдах температур нэмэгдэхэд ихэсдэг. Нарийн нуниагласан хатуу биед эрчимтэй хутгалт нь химийн идэвхийг нэмэгдүүлдэг Уусалтын гетероген процессын хурд нь заримдаа 1015 дахин нэмэгдэнэ. Аммоны уусгах технологи нь зэсийн баяжмалд илүү сонгомол технологи бөгөөд дээрх нөлөөлөх хүчин зүйлүүдийг судлахад нилээд оновчтой юм. Аммоны процессыг анх 1958 онд Пелигот нээсэн. Аммоны уусгалтын хүчлийн уусгалттай харьцуулахад : металл авалт нь өндөр, сонгомол чанартай, үүсгэж буй бат бэх аммоны комплексууд нь тугалга, цайр, төмрийн нэгдлүүдтэй харьцуулахад матералууд нь илүү эрчимтэй задрах , уусгагчийн зардал бага , бэлтгэх тоног төхөөрөмжид хэрэгтэй материал хялбар хямд,, уусгаж буй уусмалаас металл авах олон янзын арга байдаг. Энэ арга нь карбонат агуулсан чулуулагийн зэсийг авахад тохиромжтой. Энэ нь хүчлээр уусгахад хүчлийн зарцуулалт өндөр байдагтай холбоотой үр ашиггүй байдаг. ЅCu2S+1ЅO2+4NH2+ЅH2O=Cu(NH)4+ЅSO4+OHCuO+2O2+4NH2+H2O=Cu(NH2)2++SO4+H2O Cu2AsS4+13NH2+8 ѕO2+2ЅH2O=3Cu(NH4)4+NH4H2AsO2+4SO4+2H CuFeS2+4ЅO2+4NH3+H2O=Cu(NH3)4+ЅFe2O3+2SO4+2H+ Cu5FeS2+9јO2+2ONH3+H2O=5Cu(NH3)4+ЅFe2O3+4SO4+2OHCuCO3*Cu(OH)2+6NH3+(NH)4CO3->2[Cu(NH3)4]CO3+H2O Аммоноор уусгах технологид нөлөөлөх хүчин зүйлийн онол Аммиакаар уусгах процесст судлаачидын тогтоосноор уусгагчийн концентраци, хутгалтын эрчим , болон хүчилтөрөгчийн зарцуулалт нь ихээхэн нөлөөлдөг бөгөөд даралт температур харцангүй бага шаарддаг. Зэсийн уусалтын хурд нь аммиакын өндөр концентрацтай үед хүчилтөрөгчийн парциал даралтаас хамаардаг. Эргээд уусалтын хурд нь аммиакын концентраци бага үед хүчилтөрөгчийн парциал даралтаас хамаарахгүй ба зөвхөн аммиакын концентратаар тодорхойлогддог. NH4+ нь зөвхөн өөрөө сайн зэсийн уусгагч биш харин аммиакыг байхад зэсийн уусалтыг хурдасгагч болж өгдөг. Зур 1. Иймээс зэс уусгахад аммоны

~ - 170 - ~

карбонат/ сульфатын уусмалын нэмэлттэй хамт аммиакын уусмалыг хэрэглэдэг. Зэсийн сульфид эрдсийн хувьд сульфат нь тохиромжтой.

уусалтын хурд 300 200 уусалтын хурд

100 0 0

0,05

0,1

0,15

Зураг 1

Операцийг механик хутгалттай чанд явуулдаг энэ нь аммиакын зарцуулалтыг багасгах болон авч буй металлын уусдаггүй бүтээгдэхүүнийг багасгах /үхмэл зоноос хамгаалах / зорилготой. Мөн агаар дулаан уусгагчийн булингаар жигд тарааж өгөх болон хатууг суспензлэхэд хамгийн их нөлөөлдөг. Хутгалтыг хамгийн оновчтой сонгож металл авалтандаа өндөр үзүүлэлт гаргасан аммоны процесс нь Анаконда корпарацийн Арбитер процесс юм. Энэ процесст хутгалтыг флотмашины имфеллерийг ашиглан маш үр дүнтэй үзүүлэлтийг гарган авч чадсан. Хутгах механизм болон түүний оптематжуулалтын талаар хийсэн судалгаанд мухардуулалтгүй танканд бүх урсгал нь тангенциал байдаг. Энэ нь имфеллерийн хөдөлгөөний чиглэлд шингэн эргэлдэх чиглэлээр урсах ба мэдэгдэхүйц эргүүлэг бий болдог. Танк мухардалттай бол урсгалын хэлбэрүүд нь хэвтээ болон радиал / цацраг/ чиглэлд урсгал үүсгэдэг. Энэ үед эргүүлгийн гадаргуу далд байдаг. Радиал болон хэвтээ урсгалын чиглэлүүд нь хоюулаа ашигтай холих хэлбэр гэж тотоодог. Зураг 3,4 үүнтэй флотмашины имфеллер нь зарчимын хувьд адил бөгөөд агаар тараадгаараа давуу талтай зураг 5

Зураг-3 халькопиритийн концентрацаас уусмалд зэс авах книтект хутгалтын эрчимийн нөлөөлөл 1 — 1500; 2 —850; 3-550; 4— 400 эрг/мин

~ - 171 - ~

зураг 4

зураг 5

Аммоны процессыг хэрэглэсэн практик Арбитер процесс 1977 онд Анаконда корпараци нь арбитерийн боловсруулсан процессоор зэсийн концентрацийг боловсруулах гидрометаллургийн тоног төхөөрөмжийг суурилуулсан . эхлээд Анакондад боловсруулсан процесс нь SX-EW тай технологиор аммоний хүчлийн сулфитаар шүлтгүйжүүлж туршсан. Энэ процессыг нэвтрүүлэх үед эрчим хүчний хямрал давхцаж байсан. Иймээс электрон банны электролизгүйгээр болон бага капитал өртөгтэйгээр зэсийг гарган авах нэмэлт судалгааны ажил явуулсан. Зэсийн аммоний сульфат агуулсан уусмалаас SO 2 ийн тусламжтайгаар зэс ялган авах боломжтойг тогтоосон. NH3/(NH4 )2SO4 -аар зэсийн концентратыг шүлтгүйжүүлэх үед агаар болон хүчилтөрөгчийг өгөхдөө шинэ бус зарчим хэрэглэсэн. Агаар болон хүчилтөрөгчийг даралт болон хүчилтөрөгчийг нэмэгдүүлэх зорилгоор хэрэглэсэн. Энэ процесс нь хэвийн даралтанд 650С-850С ийн температурт явуулсан Халькозин , ковелин болон борнитын концентрацыг туршилтын үйлдвэрт судлахад энгийн схемээр 4-6 цаг уусч металл авалт нь 98-99% байсан , харин халькопиритын концентрацыг 8 цаг уусгаад уусалтын бүтээгдэхүүнийг дахин нунтаглаад шүлтгүйжүүлэлтийн эхний циклд нэмж өгсөн. Ингээд бага хугацаанд давтан шүлтгүйжүүлэлт явуулсан. Туршилтын үйлдвэр : туршилтын үйлдвэт бүтээгдэхүүний шүлтгүйжүүлэлтийг 3 13,5м багтаамжтай чанд явуулсан.эрчимтэй хутгалтыг бий болгохын тулд 1м3 уусмалд 857вт цахилгаан энерги зарцуулсан бүгд тасралтгүй процесс байсан. Нэг

~ - 172 - ~

өтгөрүүзэгч болон шүлтгүйжүүлэлтийн чаны бүтцийн резинэн бүрхүүлтэй нүүрстөрөгжүүлсэн гангаар хийсэн . бусад 3 өтгөрүүлэгчийг модоор хийсэн . чаны мешалкыг WEMCO-144 флотмашины имфеллерээр хийсэн , даралт нь 500кПа , температур 65-700С Шүлтгүйжүүлсэний дараа шүүсэн уусмалыг чанд өрч ь халаагаад түүнээсээ тунаалтын 1-р шатанд өгдөг тунаагч нь хосолсон имфеллер- мешалктай 2 ханатай , лопатка болон сэнсээр хангагдсан цилиндер чана юм .мешалкны эргэлтийн давтамж 1725мин-1 тунаалтанд 10% ийн SO2 хий хэрэглэсэн. Арбитер процессын давуу тал  Том хэмжэний үйлдвэр олон жил ажилласан  Уян харимхай процесс нь ямарч эрдэст тохирох боломжтой  Халькопирит , энергит зэргийг дахин нунтаглалттайгаар өндөр авалттай боловсруулдаг, халькозин коведин зэргийн баяжмалыг маш бага 3-4 цаг уусгаад металл авалт нь 98% хүрсэн.  Халькопиритийн уусалтын үед эрчимтэй хутгалтын тусламжтайгаар Fe 2O3 –ийн үүсэлтийг багасгасан.  Молибдены агуулга бага байхад боломжит молибдены бүтээгдэхүүн гарган авах боломжтой.  Полиметаллын баяжмалаас Ni , Zn ийг гарган авах боломжтой.  As , Bi агуулсан баяжмалыг боловсруулах боломжтой  Уусгалтын хэсэг хялбар бөгөөд үнэтэй биш  SX т орж буй уусмал зэсийн агуулга маш өндөр төмрийн агуула бага  Аммиак нь байгал орчинд хөнөөл бага.  Өндөр цэвэршиллтэй катод  SO2 ялгарахгүй  Дайвар бүтээгдэхүүн болох аммоны сульфат гарган авч эдийн засгийг сайжруулах боломжтой.  Флотацтай хосолж болдог.  Хутгалтын эрчимийг оновчтой нэмэгдүүлсэн. Эскондида процесс Баяжмал уусгах Эскондида процессоор жилд 450000 тн баяжмал боловсруулж 80000 тн катодын зэс үйлдвэрлэж, 32% чанартай үлдэгдэлийг нь дахин флотацлаж 44-45%-ын чанартай баяжмал,80000 тн хаягдал гаргаж байна. Уусгалтын үйлдвэр Эскондидагаас ирж байгаа 50%-ын хатуулагтай баяжмалыг 52 мм-ийн диаметртэй өтгөрүүлэгчид хүлээн авч түүнийгээ 70% хатуулагтай болтол өтгөрүүлж шүүнэ. Шүүгдсэн материал туузан конвейерээр тээвэрлэгдэн уусгагчил орж ирэх ба энд 24%-ын хатуулагтай хатуулагтай болтол шингэлнэ. Уусгалт 7,5 м өндөртэй торхонд ердийн температур, даралтанд, 75-80 градуст явагддаг. Уусах торх руу уусгагч уусмалаас гадна компрессороор хүчилтөрөгч шахна. Уусгалт экзотермик процесс учир торхонд температур 270 С хүртэл өснө. Температурыг хандлагчаас эргэж ирсэн хүйтэн райфинтаар бууруулна. Уусгалтын хатуу үлдэгдэлийг 35 мм-ийн диаметртэй өтгөрүүлэгчид 2 шаттайгаар өтгөрүүлж туузан конвейерээр давтан флотацлах цехэд өгнө. Эрдэсжсэн шимт уусмал 30-40 г/л хүртэл зэс болон аммионийн комплекс агуулна. Хандлагч LIX-54-ийг Escaid-103 шингэлэгчтэй холих ба энэхүү органик уусгагч нь 30 г/л хүртэл зэс өөртөө шингээнэ. Хандлагч ба шингэлэгч хоёрыг 1:1 харьцаагаар хольж органик уусгагчийг бэлдэнэ. Хандлалтаар зэсээ алдсан

~ - 173 - ~

рафинатаас суларсан аммионийг /NH3/ сэргээх дамжлагад ялгаж авна. Цэвэрлэгдсэн рафинатыг уусгалтанд эргүүлж өгөхдөө аммионийг зохих хэмжээнлд хүртэл нь нэмнэ. Зэсээр баяжсан органик уусгагчаас зэсийг ядуу электролитоор (35 г/л Cu) давтан хандалж 65г/л хүртэл зэс агуулсан баян электролит гарган авч электролизийн цехэд өгнө. Органик уусгагчаар зэсийг 2 шаттайгаар хандалж шимт уусмал дахь зэсийн 99 % нь автдаг. Аммоноор зэс уусгах туршилт Туршилт явуулсан хүчин зүйлүүдийн сонголтын үндэс Туршилтанд сэгсрэгч , агаар шахагч , аммоны уусмал 10% , аммоны сульфатын уусмал 10%, цахилгаан жин, сорох шүүгээ, РН метр , термометр , хэмжээст колбууд ашиглан явуулав Уусмалын концентрацийг урвалын тэгшитгэл , аммоны уусгалтын Eh-PH диаграмыг ашиглан тогтоосон. Аммоны уусмал болон аммоны сульфатын харцааг доорх диаграмын дагуу авч туршилтанд хэрэглэсэн.

Туршилтын үр дүн Туршилт1 Анхны туршилтыг 10% ийн NH4OH болон 10% ийн (NH4) 2SO4 уусмалаар 3 цагийн турш явуулсан. Тус бүр 50г 0,92% ийн зэсийн агуулгатай хоёрдогч сульфидын эрдэс зонхилох /2 догч сульфид 0,78% анхдагч хоёр дээжийг цахилгаан жин дээр хэмжээд, 3 нойморын колбонд 15% болон 20% ийн булинга бэлтгэв. 20% хатуулагтай дээжинд 15мл аммоны уусмал болон 25 мл аммоны сульфатын уусмал холиж хийв булингад эрчимтэй агааржуулалт өгөн 1 ийн хурдтайгаар маш бага сэгсрэлттэй явуулсан уусалт эхэлсэний дараа уусмалын РН ийг РН хэмжигчээр хэмжихэд 9,6 байсан. Туршилтын явцад 1 цаг 2,0цаг 3 цаг хугацаатайгаар 3цаг явуулахад 1 цаг орчимийн дараагаас уусмалын өнгө бүдэг хөх өнгөтэй болсон. 1 нойморийн колбонд 10% ийн 15мл аммон нэмсэн бөгөөд удаан сэгсрэлт нам агааржуулалтанд хутгасан. Уусалт бараг явагдсангүй. РН=10,55

~ - 174 - ~

35 металл авалт

30 25 20

East

15 10 5 0 1

3 хугацаа

Туршилт 2 Туршилтыг 50г зэсийн концентрацад 150 эр /мин хутгалттай сэгсрэгчин дээр 2 колбонд уусгасан. Уусгагчаар NH4OH 10% ийн 15 мл болон (NH4)2SO4 10% 25 мл уусмалын холимогийг хэрэглэсэн. Эхний колбонд /5/ эхний 1 цагт 150 эрг/ минутаар эрчимтэй агаартай явуулсан дараагийн 1 цагт 200эрг/мин аар эрчимтэй агаараар явуулсан. Сүүлийн цагт 250эрг/мин нам агаараар явуулсан. Туршилтын дүнг графикаар харуулав. РН=9,4 агаар болон хутгалт нь жигд нэмэгдэхэд металл авалт эрчим нэмэгдэж байна

металл авалт

40,00% 35,00% 30,00% 25,00% 20,00% 15,00% 10,00% 5,00% 0,00%

металл…

1цаг

2цаг

3цаг

хугацаа

2-р колбонд эхний 1 цагт 150эрг/мин аар нам агаараар уусгасан 2-р цагт 200эрг/мин аар нам агаарааг. Сүүлийн цагт 250эрг / мин хутгалтаар эрчимтэй агаараар явуулсан. Туршилтын үр дүнг графикаар харуулав. РН=9,6

металл авалт

50 40

металл авалт

20 10 0 1цаг

2цаг

3цаг

хугацаа

Туршилт 3 Энэ туршилтыг 2 колбонд 150 эрг / мин тогтмол хурдтай сэгсрэгчид 3 цаг тасралтгүй явуулсан. Эхний колбонд 25 мл 10% ийн (NH4)2SO4 болон NH4OH 10% ийн 15 мл –ийн холимгоор уусгав. Агаар эрчимтэй 2-р колбонд (NH4)2SO4 10% ийн 40 мл уусмалаар уусгасан. Эхний уусалтын металл авалт 16% РН=8,78. 2-р уусалтанд

~ - 175 - ~

металл авалт 5% РН=8,23 хутгалт бага бол агаар их байсанч уусалт эрчимтэй байж чадахгүй. 20 15 металл авалт 10

(NH4)2SO4

(NH4)2SO4, NH4OH

0 3 хугацаа

Дүгнэлт Аммоны процесс нь гаргасан технологи болон практикийн үзүүлэлтүүдээс харахад хоёрдогч түүхий эдийг боловсруулахад тохиромжтой байж болох талтай. Хийсэн судалгааны ажилын зорилго нь аммоны процесст хамгийн их нөлөөлөл үзүүлэх чадвар бүхий хутгалтын эрчим , агаар болон нэмэлт болгон /каталикатор / хэрэглэдэг аммоны сульфатын нөлөөлөлийг тогтооход оршино. 1-р туршилтын үр дүнгээс аммоны сульфатын нөлөөллийг харж болох байна. 2-р туршилтаас агаар болон хутгалтын эрчимийн нөлөөлөл харагдана. 3-р туршилтанд аммоны сульфатын зарцуулалтыг ажиглаж болох юм. Энэхүү судалгаанаас харахад зэсийн баяжмал уусгах Арбитер процессын хутгах процессын хувилбар нь хамгийн үр дүнтэй байгааг онолын болон туршилтын түвшинд батлаж байна. Энэ загварыг бүх автоклавын технологид хэрэглэж болно.

Ашигласан ном зүй 1. Комбинирование процессы переработки руд цветный металл М.Недра 1984 он /130-140/ 2. Химической обогащение руд А.С.Черняк /25-27/, /48-49/ 3. Hydrometallurgy court course handbook Erdenet 2005 /7-8/ ,17 4. Практикум по гидрометаллурги С.С.Набойченко , В.Г. Лобанов /105-108/ 5. Mixing Optimization of High Pressure Oxidation of Gold and Copper Ore Slurries Mike Giraliso, Thomas Post , Carlos Sanchez 6. A textbook of Hydrometallurgy /87-88/ Habashi.F 1993 7. Зэс уусгах биотехнологийн судалгаа дипломын төсөл. Г.Ренчинсамбуу Г.Батамхатан (Ph.D)2005 8. Гидрометаллургическые методы

~ - 176 - ~

ЦАГААН-СУВАРГЫН ЗЭСИЙН БАЯЖМАЛД CESL БОЛОН PLATSOL ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЙН ПРОЦЕССУУДЫГ АШИГЛАН ХИЙСЭН ЛАБОРАТОРИЙН СУДАЛГАА Ю.Хэрлэнбаяр МАК компанийн СХГ-ын ахлах мэргэжилтэн Е-mail: bayaraaa2007@yahoo.com

Цагаан-Суваргын ордын хүдэр дээр хийгдсэн технологийн туршилтууд - 1967 онд хуучнаар ЗХУ-ын Ленинград хотын “Механобр” хүрээлэнд ЦагаанСуваргын ордын 1 т орчим дээжин дээр технологийн туршилтыг гүйцэтгэсэн. Уг туршилтаар 0.46 % Си, 0.008% Мо агуулгатай хүдрээс 85-87% зэс авалттай зэсмолибдены хам баяжмал гаргаж авсан. 1978 онд уг ордын дээжин дээр мөн флотацийн туршилтыг явуулсан бөгөөд туршилтаар 30.37% чанартай зэсийн баяжмалыг 88.18% зэс авалттайгаар гаргах боломжтойг тогтоосон байна. - 1983 оны 4 сард Эрдэнэт үйлдвэрийн Шинжилгээний төв лабораторийн туршилтын цехэд Цагаан –Суваргын зэс – профирын ордын хүдэр дээр технологийн хагас үйлдвэрлэлийн туршилтыг (нийт 500 т дээж) хийсэн бөгөөд туршилтын нэгтгэсэн дүнг дараах хүснэгтэд өгөв: Хүснэгт 1. Агуулга,% Металл авалт,% Баяжмалын Баяжмал гарц,% Си Мо Си Мо Зэсийн

2.01

26.3

0.18

Молибдений

0.034

<0.4

50.0

86.6 65.4

- 1996 онд тус ордын төв хэсгээс авсан дээжин дээр технологийн туршилтуудыг Монголын “Монмет” компанид, мөн Австралид хийсэн бөгөөд эдгээр баганын туршилтуудаар дараах үр дүн гарсан: Хүснэгт 2. “Монмет” Австрали Уусгалтын металл авалт, %

90.3%

95%

Уусгалтын хугацаа

60 хоног

40 хоног

Хүчлийн зарцуулалт г/г Си

3.1 г/г зэсэнд

2.4 г/г зэсэнд

- 1996-1997 онд тус ордын Сэрвэн-Сухайтын хүдрийн биетээс хоёр хэсэг дээж авч (нэг нь 0-7 м –д , дээжний жин 39.5 кг, нөгөө нь 7 м –ээс доош авсан , дээжний жин 46.6 кг) мөн баганан туршилтыг Австралид гүйцэтгэсэн. Туршилтуудыг 201 ,194 өдөр тус тус үргэлжлүүлж зэсийн металл авалтыг 86.6% (1-р дээж , 0 – 7 м гүн), 81.9% (2-р дээж >7 м дээш гүн) гэж тогтоосон байна. - 2001-2002 онуудад Монгол Улсын их Сургууль дээр Цагаан – Суваргын зэсмолибдены ордын сульфидын хүдрийг тионы бактериудаар уусган баяжуулах туршилтуудыг гүйцэтгэсэн. Туршилтаар Цагаан - суваргын сульфидын хүдрийг тионы бактериудын тусламжтайгаар харьцангуй өндөр металл авалттайгаар уусгаж болох нь тогтоогдсон. - 2001-2002 онд Эрдэнэт хотын Монгол-Америкийн хамтарсан Эрдмин үйлдвэрийн туршилтын баазад Цагаан-Суваргын ордын 3.5 т дээжин дээр баганын уусгалтын өргөтгөсөн туршилтуудыг гүйцэтгэсэн. Туршилтыг хоёр үндсэн

~ - 177 - ~

нөхцөлтэйгээр явуулсан үүнд: 1- урьдчилсан хүчлийн боловсруулалттай, 2- хүчлийн боловсруулалтгүй. Туршилтын үр дүнгээр 167-204 хоног уусгасаны дараа нийт зэсийн 78.7% (1-р туршилт), 66.4% (2-р туршилт) тус тус уусмалд шилжиж байгааг тогтоосон байна. - 2005 онд цаашдын гидрометаллургийн туршилтанд шаардлагатай зэсийн баяжмал гаргаж авах зорилгоор Цагаан суваргын зэс-молибдений хүдрийг баяжуулах туршилтыг Эрдэнэт үйлдвэрийн хагас үйлдвэрийн туршилтын баазад гүйцэтгэсэн. Лабораторийн туршилтын үр дүнд боловсруулсан зохистой горимын дагуу хагас үйлдвэрийн туршилтыг цагт 25 кг-ийн хүчин чадалтай, мушгиат ангилагчтай битүү хэлхээнд ажилладаг МШР 40х40 маркийн тээрмийг хэрэглэн , 25 л эзэлхүүнтэй үндсэн болон хяналтын флотацийн схемээр гүйцэтгэсэн. Байгалийн гидрофоб шинж чанартай халькопирит нь үндсэн флотацийн шатанд өндөр чанар, металл авалттай баяжмалыг гарган авах бололцоотой. Хагас үйлдвэрийн төхөөрөмжинд гарган авсан бохир баяжмалыг лабораторийн 3 л-ийн флотацийн машинаар 2 удаа цэвэрлэн 27,42%-ийн чанартай баяжмалыг 85,08%-ийн зэс авалттайгаар гаргаж авсан болно. Хүснэгт 3. Зэсийн баяжмалын химийн найрлагыг хүснэгтэд харуулав. Бүтээгдэхүүн

Cuнийт,%

CuI,%

CuII,%

Cuис.,%

Mo,%

Au,г/т

Ag, г/т

Си баяжмал

27,49

86,29

13,31

0,4

1,62

1,4

39,1

Си баяжмал

27,5

85,56

13,96

0,47

1,49

1,2

42,5

Си баяжмал

27,28

86,8

12,68

0,51

1,62

1,3

41,6

CESL процесс Энэхүү процессыг Канад улсын Банкуверын Cominco Инженеринг Сервис боловсруулсан юм. CESL процесс нь зэсийн баяжмалыг дахин нэмэлт нунтаглалт хийж 650 – 700 кПа даралтын доор урвалыг явуулдаг. CESL процессын технологийн схемийг зургаас харна уу.

Зураг 1. CESL процессын технологийн схем

CESL зэсийн процесс нь дээр дурьдсанаар баяжмалыг 45 микрон хүртэл нунтаглалт хийж (зурагт үзүүлээгүй) эргэлтэд, даралтын исэлдүүлэгчид оруулдаг(1).

~ - 178 - ~

Даралтад исэлдүүлэлтэнд хүчилтөрөгч болон хүчлийг тэжээгчээр нэмж автоклавын даралт болон температурыг нэмж өгнө. Энэ нөхцөлд зэс болон бусад өнгөт металлууд хурдан исэлдэх ба зэсийн сульфат хатуу хэлбэрээр, гематит мөн элементийн хүхэр ялгарна. Ийм нөхцөлд баяжмал дах зэс ер нь хайлдаггүй. Эндээс гарсан пульп нь шүүлтийн өмнө даралт ба температурыг багасгахад суурь болж өгнө(2). Фильтрат нь процессын явцад цөөрөмд орох ба хатуу биет нь агаарын уусгалтын үед эргэлтээр орж ирсэн хүчлээр уусгагдана (анхдагч рафинат). Битүү угаагчаас гарсан зэсийн уусмал нь саармагжуулалтын дараагаар экстракцаас гарсан хоёрдогч рафинаттай нэгдэнэ. Үнэт металлгүй угаагдсан үлдэгдэл нь үйлвэрийн хаядал болно. Агаарын уусгалтаас гарсан хольцтой зэсийн уусмал нь экстракци руу явна. Экстракцид өндөр зэрэглэлийн экстрагентээр ялгалт явуулдаг. Үүний үр дүнд зэс нь хүхрийн хүчлийн оролцоотойгоор органик нэгдлээс ангижирна. Үүний дараагаар электролизд оруулж А зэрэглэлийн зэсийг гаргаж авна(9). Алт болон бусад үнэт металлуудыг тусгай схемийн дагуу гарган авдаг. Цагаан Суваргын зэсийн баяжмалд CESL компаний хийсэн лабораторийн туршилтын үр дүн Монголын Алт ХХК-аас ирсэн 27,6% зэсийн агуулгатай Цагаан Суваргын ордын баяжмал дээр уусгалтын туршилт хийж гүйцэтгэв. Туршилтын зорилго нь эдийн засгийн нөхцөл байдалтай уялдуулан CESL Process –ийг ашиглан Цагаан Суваргын баяжмалаас зэс ялгалтын оновчтой хэмжээг тодорхойлох байв. Урьдчилсан туршилтууд нь хамгийн оновчтой нөхцөл нь зэс авалт 96,7%, хаягдал дахь зэсийн агуулга 1,19% байх нөхцөл байна. Хүхрийг исэлдэн сульфат болох хэмжээ нь зөвхөн 10%, хүчил төрөгчийн нийт хэрэгцээ 1т баяжмалд - 0,22т/т байгаа нь бага ба үүнээс хамааралтайгаар баяжуулалтын процессийн зардал байнга байна гэсэн үг юм. Туршилтын оновчтой параметрүүд Хүснэгт 4. Параметр Дараалал Оновчтой хэмжээ Бүхэллэгийн хэмжээ (+325mesh) 2,1-61,1% 2-5% Чөлөөт хүчил /H2SO4 гэх мэт/ 10-40 г/литр 25-30 гр/литр Лигнозол 0-1,0 г/литр 0 Тунгаалтын хугацаа 60-120 мин 60 мин Хүснэгт 5. Цагаан Суваргын баяжмалд хийсэн туршилтаас гарсан оновчтой үр дүн. Чөлөөт хүчил

Зэс уусалт

Зэсийн хаягдал

Дельта Cu, PO

Дельта Cu, AL

г/литр 25

% 96,7

% 1,19

г/литр 14,2

г/литр 44

Цэвэр Хүчилтөрөгчийн харьцаа Гр/гр 0,22

Хүхрийн исэлдэлт % 9,8

CESL Процессын дэлгэрэнгүй тайлбар CESL зэсийн процесс 650 – 700 кПа даралтын доор урвалыг явуулдаг ба баяжмалд 45 микрон хүртэл нунтаглалт хийн эргэлтэд, даралтын исэлдүүлэгчид (автоклав) оруулдаг. Даралтад исэлдүүлэлтэнд хүчилтөрөгч болон хүчлийг нэмж автоклавын даралт болон температурыг нэмж өгнө. Энэ нөхцөлд зэс болон бусад өнгөт металлууд хурдан исэлдэх ба зэсийн сульфат (хатуу хэлбэрээр), гематит,

~ - 179 - ~

элементийн хүхэр ялгарна. Ийм нөхцөлд баяжмал дах зэс ер нь хайлдаггүй. Эндээс гарсан пульп нь шүүлтийн өмнө даралт ба температурыг багасгахад суурь болж өгнө. Фильтрат нь процессын явцад цөөрөмд орох ба хатуу биет нь агаарын уусгалтын үед эргэлтээр орж ирсэн хүчлээр уусгагдана (анхдагч рафинат). Битүү угаагчаас гарсан зэсийн уусмал нь саармагжуулалтын дараагаар экстракцаас гарсан хоёрдогч рафинаттай нэгдэнэ. Үнэт металлгүй угаагдсан үлдэгдэл нь үйлвэрлэлийн хаядал болно. Агаарын уусгалтаас гарсан хольцтой зэсийн уусмал нь экстракцруу шилжинэ. Экстракцид өндөр зэрэглэлийн экстрагентээр хандлалт явуулдаг. Үүний үр дүнд зэс нь хүхрийн хүчлийн оролцоотойгоор органик нэгдлээс ангижирна. Үүний дараагаар электролизд оруулж А зэрэглэлийн зэсийг гаргаж авна. - Автоклав дахь халькопиритийн исэлдүүлэх урвал дараахь байдлаар явагдана:

6CuFeS 2  7.5O2  2 H 2O  H 2 SO4  CuSO4  2Cu OH 2  3Fe2O3  12 S 0 -

Үүнээс гадна сульфидын минералд элементийн хүхэр автоклавт дараах байдлаар исэлдэнэ: S 0  2O2  SO42  Пирит дараах урвалаар исэлдэж хүхрийн хүчил үүсгэнэ: 2 FeS 2  7.5O2  4 H 2 O  Fe2 O3  4 H 2 SO4 Хатуу биетийн болон бусад процессууд дахь уусгалтын чөлөөт сульфатын зэргийг дараах байдлаар бичнэ: CuSO4  2Cu OH 2  2 H 2 SO4  3CuSO4  4 H 2O

Титан автоклавт 150 С градусын орчинд процесс явагдана. Процессын явцад дараах зүйлүүдэд шинжилгээ хийж тодорхойлно. - Мөхлөгийн нөлөөлөл - Тэжээгч уусмалын чөлөөт хүчлийн нөлөөлөл - Лигнозолын нөлөөлөл (ГИП) - Автоклавт байлгах хугацаа - Ууршилтын хэмжээн дэх исэлдлийн найрлага. Процесс нь дараах зарчмуудын дагуу явагдана. Даралтаар исэлдүүлэх зарчим Агаарын уусгалтын зарчим Зэсийн экстракц Сульфидын исэл Баяжмалын болон эрдэсийн найрлага Цагаан-Суваргын баяжмалын дээжүүдэд Harris Exploration – д хяналт хийгдсэн. CESL процессын Цагаан-Суваргын баяжмалыг шалгасан дүнгээр халькопиритийн баяжмал нь ойролцоогоор 74% агуулгатай, борнит нэлээн бага хэмжээтэй буюу 2%, мөн түүнчлэн ковеллин, дигенит бага байна. Пирит болон молибденитүүдийн хэмжээ тус тус 1,6% ба 1,7 байна. Хүснэгт 6. Harris Exploration-д хийсэн шалгалтын хариу -

ХалькопиритБорнит Ковеллин Дигенит Молибденит Пирит 87.5% 3.0% 0.8% 0.75% 2.0% 3.0% 74.0% 2.0% 0.5% 0.5% 1.7% 1.6%

Harris Exploration

Хэмжигдсэн ЭлементХянагдахШалгагдсан 25.60% Cu 27.6% 27.6% 25.83% S 28.2% 28.2% 25.50% Fe 25.0% 23.5% Mo

1.0%

1.27% 0.51% 0.22%

0.33% 0.17%

1.0%

0.39% 0.11%

0.67% 1.01%

~ - 180 - ~

0.87% 0.76%

Хатуу биет 8.8% 19.7%

Хүснэгт 7. Цагаан-Суваргын зэсийн баяжмалын агуулга Элемент

Агуулга

Элемент

Агуулга

Элемент

Агуулга

27.6%

0.455%

<0.002%

25.0%

0.104%

<0.002%

28.2%

0.018%

<0.002%

2.10%

0.009%

<0.002%

1.47%

0.009%

1.34%

0.008%

34 г/т

1.01%

0.007%

1.20 г/т

Шинжилгээний үр дүн ба хэлэлцүүлэг Мөхлөгийн хэмжээ Металл /Зэс/ авалтыг нэмэгдүүлэхийн тулд баяжмалыг бага зэрэг дахин нунтаглалтад оруулах хэрэгтэй байдаг. Мөхлөгийн хэмжээг ерөнхийдөө 35%+325Mesh (+45µm) байлгахыг зорьдог боловч, баяжмал дахь эрдсийн төрөл мөн автоклав доторхи нөхцөлөөс хамааран хэлбэлзэж болно. (Доорхи хүснэгтийг харна уу) Мөхлөгийн хэмжээ багасах тусам зэс уусалт нэмэгдэж байна. Энэхүү туршилтыг хамгийн түрүүнд хийдэг ба үүгээр нунтаглалтын оновчтой мөхлөгийг тодорхойлдог тул оновчлогдоогүй нөхцөлд явагддаг. Тиймээс оновчилсон нөхцөлд хийсэн туршилттай харьцуулахад металл /зэс/ авалт нь доогуур байдаг. Энэхүү үр дүнгээс харахад баяжмалыг 8.1%+45 µm –ээс бага хэмжээтэйгээр нунтаглах шаардлагатай нь харагдаж байна. Хүснэгт 8. Мөхлөгийн хэмжээний нэгтгэл Үргэлжлэх хугацаа

Зэсийн уусалт

Зэсийг тундасжилт

Дельта Cu, РО

Дельта Сu, AL

Цэвэр Хүчилтөрөгчийн харьцаа

Хүхрийн исэл

% +45мн

г/л

г/г

77.7

6.94

0.72

46.3

0.17

5.1

8,1

87.9

4.23

5.56

45.7

0.20

8.9

2.1

92.3

2.35

4.71

49.7

0.20

9.5

Нарийн нунтаглалт нь мөн хүхрийн исэлдлийг нэмэгдүүлдэг ба боловсруулалтанд нөлөөлж болох талтай тул /нэвчилт болон туналтын зэргийг бууруулдаг/ хэт нунтаглахаас бас зайлсхийх естой. Энэхүү байжмалын хувьд, нарийн нунтагласан хэсэгт хүхрийн исэлдэлт нь 6.9% - 9.5% болтлоо өссөн байна.

~ - 181 - ~

Мөхлөгийн хэмжээ зэсийн экстракцид нөлөөлөх үзэгдэл

Мөхлөгийн хэмжээ хүхэрийн ислдэлтэд нөлөөлөх үзэгдэл.

Гадаргын идэвхит бодисын концентрац /Лигнозол/ 1500С –д энгийн хүхэр нь шингэн фазад байх буюу, зэсийн сульфидын эрдсүүдийг “бүрхсэн” буюу тэдгээрт “нэвчсэн” хүхэрийн шинж чанарыг илэрхийлдэг. Лигнозол нэмсэнээр энгийн хүхрийн гадаргын таталцлыг сулруулж дисперсант хэлбэрээр үйлчлэн хүхэрийн бүрхэх чадварыг сулруулж зэсийн эрдсийг урвалд оруулан түүний уусгалтад нөлөөлдөг. Лигнозол нэмэх асуудал нь реагентын үнэтэй холбоотой учир аль болох бага хэмжээгээр нэмэхийг зорино. Хүснэгт 9. Цагаан Суврагын баяжмалд лигнозол ашиглан уусгалт явуулсан туршилтын үр дүн Лигнозол

Зэсийн уусалт

Зэсийн тундасжилт

Дельта Cu, РО

Дельта Cu, AL

Цэвэр хүчилтөрөгчийн харьцаа

Хүхрийн исэл

г/л 0.0 0.5

% 96.2 93.7

% 1.41 2.15

г/л 11.7 14.3

г/л 28.5 42.5

г/г 0.20 0.21

% 8.4 1.0

Дээрхи туршилтуудаас харахад зэсийн уусгалт нь лигнозолгүй үед илүү сайн явагдаж байна. Лигнозолыг хэрэглэхгүй үед реагентын үнэ ч бас дагаад буурах юм. Автоклавын процесс үргэлжлэх хугацаа Автоклавын процессын үргэлжлэх хугацаа нь чухал хувьсагч юм. Энэ хугацаа нь нэг талаас зэсийн исэлдэлт явагдахад хүрэлцээтэй байх естой, нөгөө талаас хугацаанаас хамааран автоклавын овор хэмжээ нэмэгдэж эдийн засгийн хувьд алдагдалтай байдаг тул хэт удаан явагдах есгүй. Автоклав дахь уусгалтын

~ - 182 - ~

кинетикээс хамааран хамгийн оновчтой зэс ялгалт ихэвчлэн автоклавын процесс 60 минут үргэлжилэх үед байдаг. Хүснэгт 10. Зэс ялгалт автоклавын хугацаанаас хамаарах хамаарал. Үргэлжлэх хугацаа

Зэсийн уусалт

Зэсийг тундасжилт

Дельта Cu, РО

Дельта Сu, AL

Минут 60 120

% 95.1 94.9

% 1.76 1.85

г/л 20.4 24.8

г/л 33.3 29.4

Цэвэр хүчилтөрөгчийн харьцаа г/г 0.22 0.22

Хүхрийн исэл % 7.4 9.6

Автоклавын хугацаа 60 минут байх үед зэс ялгалт 95.1% байсан ба дээрхи хугацааг 120 минут болтол сунгахад цааш нэмэгдээгүй болно. 120 минут дээр зэс ялгалт бага зэрэг буурч 94.9% болов. Автоклавын хугацааг 60-аас 120 минут хүртэл сунгахад хүхрийн исэлдэлт 7.4% байснаа 9.6% хүртэл нэмэгдсэн байна. Автоклавд байлгах хугацааг 120 минутаас дээш байлгах нь зохимжгүй юм. Тэжээлийн уусмал дахь чөлөөт хүчил /H2SO4 гэх мэт/ Автоклав дахь хүчлийн хэмжээ нь /тэжээлийн уусмал эсвэл хүхрийн исэлдлээс ялгарсан/ автоклавд уусаж байгаа зэсийн хэмжээг тодорхойлдог ба үлдэж байгаа зэсийн уусгалт нь дараачийн шатанд атмосферийн даралтанд явагдана. Автоклав дахь хүчлийн хэмжээ нь баяжмалын эрдсийн бүрдлээс ихээхэн хамаардаг ба CESLийн стандарт нөхцөлд пиритийн хүхрийн 60-аас 80% нь сульфат болтлоо исэлддэг. Пиритийн исэлдлээс гарсан сульфатын хэмжээ зэсийн исэлдэл явагдахад шаардагдах хэмжээнээс давсан тохиолдолд үлдсэн сульфат нь уусмал дахь зэсийг уусгахад хэрэглэгддэг. Пирит өндөртэй баяжмал нь автоклавт бүрэн уусах хандлагатай байдаг бол пирит багатай баяжмалын зэс нь автоклавын тунадаст үлдэх хандлагатай байна. Гэвч тэжээлийн уусмал дахь чөлөөт хүчлийн концентрацийг өөрчлөх замаар нарийн тохируулга хийдэг. Цагаан Суваргын баяжмалын хувьд пирит маш багатай тул зэсийн үндсэн хэсгийг атмосферийн даралтанд /агаарт/ уусгана. Хүснэгт 11. Чөлөөт хүчлийн туршилтын дүн Чөлөөт хүчил

Зэсийн уусалт

Зэсийг тунадасжилт

Дельта Cu, РО

Дельта Сu, AL

Хүхрийн исэл

г/л

Цэвэр хүчилтөрөгчийн харьцаа г/г

г/л

94.3

2.03

2.56

0.22

8.5

94.2

2.18

3.46

0.21

8.0

96.7

1.19

14.2

0.22

9.8

96.2

1.41

11.7

0.20

8.4

95.1

1.76

20.4

0.22

7.4

Зэс ялгалт нь чөлөөт хүчлийн хэмжээ 25г/л байх үед хамгийн өндөр байна. Энэхүү концентрацийн үед зэс ялгалт 96,7% буюу тунадаст зөвхөн 1,19% үлдсэн байв. Хүхрийн исэлдэлт 9,8% байсан ба хүчилтөрөгчийн зарцуулалт 0,22г/г байв.

~ - 183 - ~

Зэс ялгалтанд чөлөөт хүчлийн нөлөөлөх байдал.

Чөлөөт хүчлийн концентраци 25-аас 30 г/л хооронд байх шаардлагатай. Хольцууд – Уусмал ба хатуу хэсгийн найрлага Бүх баяжмалд ямарваа нэг хольцууд агуулагдаж байдаг. CESL –ийн автоклавд зарим хольцууд уусдаг /Ni, Co, Zn, Cd/ ба зарим нь уусдаггүй /Pb, Al, Mo, Ca, Si г.м/, харин зарим нь эрдсийн бүтэц ба автоклавын нөхцлөөс хамааран хэсэгчлэн уусдаг /ж:нь- Mg, Mn, Fe, U/. Лабораторийн туршилт нь хольц тус бүрийг тусад нь аль болох бүрэн хэмжээгээр уусгах санаа өгсөн юм. Автоклавын тэжээлийн уусмал дахь тухайн хольцийн концентраци нэмэгдэхийн хирээр тэрхүү хольцийн уусгалт багасна /эсвэл бүрэн зогсоно/. Мөн CESL процессийн схемд хольцуудыг уусмалаас ялган гаргах хэсэг байдаг. Энэхүү ялгах хэлхээний овор хэмжээг хольцийн шаардлагатай концентрацийн хамгийн их хэмжээнээс хамааруулан тодорхойлдог. Хүснэгтэд даралтын исэлдэлт болон атмосферийн даралт дахь уусгалтын дараах уусмалын найрлагыг харуулсан болно. Хүснэгт 12 Уусмалын найрлага. РО Тэжээгч AL Филтрат Филтрат

Cu g/l 13.0 25.8 39.2

Cl g/l 12.0 11.1 4.6

FA g/l 25.6 0.3 8.5

Al ppm 47 42

Ca ppm 735 20

Cd ppm <1 <1

Co Fe Ppm ppm 3 20 <1 3372

Mg Mn Mo Na Ni Zn Ppm ppm ppm ppm ppm ppm 115 35 <1 26 33 42 5 1 <1 5 <1 <

Даралтын исэлдлийн уусмалын гол хольцууд нь кальций ба магний юм. Атмосферийн уусгалтын явцад 3гр/л төмөр уусдаг. Цайр, магний, төмөр ба бусад хольцууд нь урвалын тэцвэр тогттол нэмэгдсээр байна /уусах чанар болон даралтын алдагдлын зэргээс хамаарна/. Энэхүү тэнцвэр тогтоход металлын уусгалт зогсоно. Хүснэгт 13. Атмосферийн уусгалтын нэг туршилтын тунадасны найрлага. Элемент

Агуулга

Элемент

Агуулга

Элемент

Агуулга

Элемент

Агуулга

1.19%

2.28%

0.061%

<0.002%

28.0%

1.40%

0.050%

<0.002%

28.7%

1.31%

0.010%

<0.002%

Нийт хүхэр

31.6%

1.28%

<0.002%

~ - 184 - ~

Дүгнэлт Дээрхи лабораторийн туршилтыг дараахь байдлаар дүгнэн нэгтгэж болох байна: - Нунтаглалтын зэрэг 2.1%+325 меш (45µm) байхад зэсийн ялгалт хамгийн өндөр байна, гэвч үйлдвэрлэлийн нөхцөлд мөхлөгийн хэмжээ 3-5% байх нь илүү тохиромжтой. - Автоклавын тэжээлийн уусмал дахь H2SO4 мэтийн чөлөөт хүчлийн хэмжээ 2530 г/л байхад зэсийн ялгалт /уусалт/ хамгийн сайн явагдана. - Зэсийн уусгалт нь гадаргын идэвхит бодис /Лигнозол/ нэмээгүй байхад сайн явагдаж байгаа нь реагентын үнийг бууруулж байна. - Автоклавд уусгах хугацаа 60 минут байхад зэс ялгалт хамгийн сайн явагдана. Дээрхи оновчтой нөхцөлд уусгалт явуулахад зэс авалт 96.7%, хүхрийн исэлдэлт 9.8% тус тус байна. PLATSOL процесс Platsol технологи нь манай компанийн Цагаан-Суваргын зэсийн хүдрийн баяжмал дээр туршилт хийж байгаа хоёр дахь технолог юм. Энэ туршилт, шинжилгээний урьдчилсан хариу нь ирсэн билээ. Platsol процесс нь өмнөх процессынхоо мөн адилаар сульфидын баяжмалд нэмэлт нунтаглалт хийж, өндөр даралтын дор уусгалтыг явуулдаг. Cu – Au баяжмал

Platsol

Үйлдвэр

Алт Au гарган авах

Зэс Cu SX/EW/

Хаягдал Platsol процессын технологийн схем

~ - 185 - ~

Хүснэгт 14. Цагаан – Суваргын зэсийн баяжмалын агуулга Элемент Cu Fe S CO3 MgO Ag Au Pt Pd

Агуулга 28.2 % 23.8 % 26.8 % 0.63 % 0.17 % 34.3 г/т 0.94 г/т <0.02 г/т 0.11 г/т

PLATSOL туршилтын нөхцөл Гурван үе шаттай судалгааг Цагаан суваргын баяжмалд Platsol хариуцаж хийсэн. Туршилтын өгөгдөл болон шинжилгээний үр дүнг хүснэгт 2 –т үзүүлсэн. Өөрчилсөн параметрүүд:  Нунтаглалтын хэмжээ: Р80=136 m - аас 26 m  Уусгалтын үлгэлжлэх хугацаа: 120 – 180 минут  Хатуугийн агуулга: 5.6 – аас 6.5 % Туршилтын тогтмол параметрүүд::  Температур: 225оС  Нэмэгдэл давс: 10 г/л NaCl  Нэмэгдэл хүчил: 10 г/л H2SO4  Хүчилтөрөгчийн даралт(үлээлгэх): 100 psi O2 POX PLS POX алдагдал Тэ- Пульпын НунтагТемпеХугаЧөлөөт Эзлэх Туршилт NaCl Хүчил* О2 Үнэлгээ млг/л EMF Үнэлгээ, % жээл нягт лалт ратур цаа хүчил хувь %,хатуу K80 № (гр) г/л г/л С psi минут Cu Fe Fe+2 г/л (mv) гр Cu S St S0 биет мик 26 10 POX 1* 60 5.6 10 225 100 120 17600 230 <5 32 538 28.7 0.33 0.87 1.03 <0.5 136 10 10 POX 2R* 70 6.5 225 100 120 21700 325 5 38 585 34.1 0.48 0.59 0.83 <0.5 10 POX 3* 70 6.5 136 10 225 100 180 19000 315 <5 36 605 34.3 0.77 0.62 1.01 <0.5 Хүчил* - урьдчилан нэмсэн хүчил

POX 1* – Р80=26 микрон хүртэл баяжмалыг нунтагласан, уусгалтын хугацаа-120мин POX 2R* – нунтаглалт хийгээгүй үеийн туршилт, уусгалтын хугацаа -120 мин POX 3* – уусгалтын хугацааг 180 минут болгосон үеийн туршилт, нунтаглалт хийгээгүй Туршилт №

POX PLS

POX алдагдал

Үнэлгээ мгр/л

Үнэлгээ гр/т

Балансын агуулга гр/т Au Pd

0.01

0.27

0.06

86.3

76.9

0.90

0.04 0.01

0.76 3.83

0.07 0.34

60.6 18.0

69.0 45.2

1.30 2.29

POX 1 POX 2R POX 3

0.07 0.03

Уусгалт, %

Туршилт № POX 1 POX 2R POX 3

Уусалт, % Зэс 99.4 99.2 98.7

~ - 186 - ~

Тогтмол Au

0.19

0.90

0.11

0.56 0.30

0.90

0.11

Үр дүн ба зөвлөмж - Цагаан – Суваргын баяжмал дахь зэсийн уусалт нь 99.4 % байгаа нь маш сайн ба энэ нь 2 цагийн хугацаанд, 225оС – т POX-1 P80=26мик нөхцөлд явагдсан туршилтын үр дүн. Ийм нөхцөлд зэсийн алдагдал нь 0.33% байна. Харин баяжмалыг дахин нунтаглалт хийхгүйгээр (POX 2R, P80=136 мик), туршилтыг явуулахад зэсийн уусалт бага зэрэг буурсан (99.2%) ба зэсийн алдагдал нь 0.48% - тай байна. Уусгалтын хугацааг уртасгаж (180 мин. РОХ 3) туршилтыг явуулсан боловч энэ тохиолдолд зэсийн алдагдал ихэссэн (0.77%) ба зэсийн уусалт нь 98.7% болж буурсан. Ерөнхийдөө Цагаан – Суваргын зэсийн баяжмалын уусалт нь маш сайн байсан ба 99% буюу түүнээс ч дээш байх боломжтой байна. - Алтны уусгалт: Хэдийгээр баяжмал дахь алтны хэмжээ бага боловч Platsol – ын POX1 шинжилгээний үед алтны уусгалт сайн, 86.3% -тай байсан ба алдагдал нь 0.27 г/т байна. Мөн түүнчлэн баяжмал дахь пладинум (цагаан алт) маш бага агуулгатай (0.11%) ч гэсэн сайн уусч байсан (76.9%). Нунтаглалт хийсэн тохиолдолд алтны уусгалт тийм ч сайн биш байсан, гэхдээ урьдахь 2 шинжилгээн дээр мөн адил “шижир алтны” нөлөөлөл эсвэл өөр төрлийн бохирдлоос шалтгаалаад алтны балансын ялгаа байсан ба энэ тал дээр “шижир алтны” нөлөөлийг бататгахын тулд илүү их ажил шаардагдана. PLATSOL – ын туршлагаас харахад алт болон үнэт металлын уусгалт нь ерөнхийдөө нарийн нунтаглагдсан баяжмалыг шаарддаг. Эцэст нь Цагаан – Суваргын баяжмал нь PLATSOL процессоор боловсруулахад тохиромжтой гэж үзэж байна.

~ - 187 - ~

ОЮУ ТОЛГОЙН ЗЭС-АЛТНЫ ХҮДРИЙН БИО-УУСАЛТЫН СУДАЛГАА О.Энхзаяа1, Б.Үнэнхүү2, А.Алтангэрэл3, А.Пэрлээ-Ойдов4 1

МУИС, Химийн Факультет, Хими-технологи-III курс МУИС, Химийн Факультет, Байгалийн нэгдлийн хими-II курс 3 МУИС, Химийн Факультет 4 МУБИС, Байгалийн Ухааны Сургууль 2

E-mail: Unen_shuu@ayhoo.com

Товч агуулга Металлын биогеотехнологийг үйлдвэрт нэвтрүүлсэнээр түүхий эдийн нөөцийг нэмэгдүүлэх, нүсэр тоног төхөөрөмжтэй уулын баяжуулах үйлдвэрийг байгуулах шаардлагагүй, эдийн засгийн хувьд ашигтай, үр өгөөжтэй, энгийн хямд аргаар хүдэр баяжмал бусад түүхий эдээс өнгөт, үнэт металл, ховор элементийг иж бүрнээр гаргах боломжтой болдог [1]. Иймд лабораторийн нөхцөлд Оюу толгойн зэс-алтны орд газрын хүдэрт био-уусалт явуулж, металл авалт болон эсийн тоог тодорхойлж, хүдрийн эрдсүүдийн биоуусалтын үеийн зарим параметрийн өөрчлөлтийг тогтоох зорилгоор энэхүү ажлыг гүйцэтгэлээ. Оюу толгойн зэс-алтны хүдрийн эрдсийн найрлагыг рентген фазын аргаар шинжлэхэд клиноклазит, псевдомалахит, тенантит, алт теллурын иодид, пирит зэрэг эрдсүүд байгаа нь тогтоогдож, хүдрийн эрдэст зэс нь төмөр мышьяктай сульфидын холимог хэлбэрээр байгаа нь Thiobacillus ferrooxidans-аар уусгахад тохиромжтой нөхцлийг бий болгож байна. Харин алт нь хүхэртэй адил төстэй шинж чанартай элемент болох теллуртай хамт эрдсийн хэлбэрээр байгаа нь био-уусалтын үр дүнд үүсдэг чөлөөт хүхрийн хүчлийн нөлөөгөөр зэсийн дараа биоисэлдэлтэнд орох боломжтой гэж үзэж туршилтыг явууллаа. Хүдрийн химийн шинжилгээний нэгдсэн дүнгээс харахад Оюу толгойн зэс-алтны хүдэрт Thiobacillus ferrooxidans-аар исэлдүүлэлт явуулж уусмалд шилжүүлэхийг зорьж буй үндсэн металлууд болох зэсийн агуулга 0.162%, алтны агуулга 0.0174% байлаа. Хүдрийн био-уусалтыг 9K тэжээлийн орчинд өсгөвөрлөсөн, Thiobacillus ferrooxidans-ын био-уусмалаар хатуу шингэн фазын харьцааг дөрвөн янзаар авч 100 хоног туршилт явуулсан дүнгээс харахад 1:4 гэсэн харьцаатай дээжийн хувьд зэс авалт 75.15%, алт авалт 39.25% гэсэн металл авалттай байгаа нь био-уусалт явуулахад хамгийн тохиромжтой харьцаа гэж үзлээ. Био-уусалт сайн явагдах тохиромжтой нөхцөл бол биоуусмалын хүчиллэг чанар 1.49-3.25, биоуусмалын исэлдэн ангижрах потенциал 515-678 мВ, нэгж уусмал дахь эсийн тоо 105-106-ийн хооронд байгаа нь био-уусалт сайн явагдаж тэрчлэн бусад орны эрдэмтдийн хийсэн судалгааны өгөгдөлтэй тохирч байгаа нь Оюу толгойн зэс-алтны хүдрийг нутгийн омог Thiobacillus ferrooxidans-ын оролцоотой био-уусалтыг хатуу шингэн фазын харьцаа 1:4 байх нөхцөлд явуулах нь илүү тохиромжтой болохыг харуулж байна Түлхүүр үг: Оюу толгой, зэс-алтны хүдэр, биоуусалт, Thiobacillus ferrooxidans

~ - 188 - ~

Оршил Оюу толгойн орд газар нь Өмнөговь аймгийн Ханбогд сумын нутагт, Улаанбаатар хотоос зүүн урагш 560 км-т, Монгол-Хятад улсын хилээс 80-аад км-т орших зэс-алтны үлэмж их нөөцтэй орд газар юм.

Оюу толгой Зураг.1 Оюу толгойн орд газрын газарзүйн байршил

2000 оноос энэ орд газар дээр Канадын “Ivanhoe Mines” компани ажиллаж эхлэсэн. Энэ орд газар дээр хийгдсэн геологи хайгуулын ажлын дүнд 2003 оны 7-р сарын байдлаар 0.61% зэс, 0.14г/т алттай 2.45 тэрбум тонн боломжит хүдрийн баялагтай, 0.3%-ийн агуулагтай зэсийн эквивалентаар тооцоолоход барагцаалбал 15.1 сая тонн зэс, 11.4 сая унц алтны нөөц илрээд байна. Оюу толгойн хүдрийн дөрвөн биетийн зөвхөн нэгд хийгдсэн өрөмдлөгийн дүнд үндэслэн тооцоход 0.4% зэс болон 0.59г/т алт агуулсан 509 сая тонн хүдрийн бодит баялаг байгааг тогтоожээ [2]. Иймээс дээрх орд газрыг гидрометаллургийн аргаар олборлох боломжтой болохыг дараах орд газруудтай харьцуулан 1-р хүснэгтээс харж болох юм. Хүснэгт.1 Гидрометаллургийн аргаар алт олборлож байгаа улсууд, орд газрын төрөл № 1 2 3 4 5 6

Орд газар болон улсын нэр Просперити (Канад) Тантауатай (Перу) Кейдо-Хиял (Австрали) Минас-Конга (Перу) Сьерро-Касале (Чили) Ок-Теди (Шинэ Гвиней)

Дафан (Хятад)

Венадеро (Аргентин)

Апготура (Колумби)

Долорес (Мексик)

Паскуа (Чили)

Оюу толгой (Монгол)

18.5

Ашигт компонентын агуулга, г/т,% Au - 0.464 Cu -0.254 Au – 0.26 Cu – 1.75 Au – 0.73 Cu – 0.17 Au – 0.9 Cu – 0.3 Au – 0.5 Cu – 0.75 Au – 0.86 Cu – 0.9 Au – 1.23 Ag – 46

192

Au - 2.47 Ag – 30.7

141

Au – 1.75 Ag – 6.86

Au - 1.0

Ag – 57.9

435

Au - 1.8

Ag - 75

343

Au – 0.14 Cu – 0.61

Орд газрын хэлбэр Алт-зэс профир Алт-зэс профир Алт-зэс профир Алт-зэс профир Алт-зэс профир

Алтны нөөц, тонн 293 30 147 143 270

Алт-зэс профир

349

Алт-мөнгө профир Алт-мөнгө профир Алт-мөнгө профир Алт-мөнгө профир Алт-мөнгө профир Алт-зэс профир

~ - 189 - ~

Мөн дэлхийн хэмжээгээр алт олборлолт болон алтны үнийн өөрчлөлтийг 2-р зургаар харуулав. 3000

3000

Àëò îëáîðëîëò, òîíí

2000 2000 1500 1500 1000 1000

Àëò îëáîðëîëò

Àëòíû ¿íý, äîëëàð/ã

2500

500

Àëòíû ¿íý 500 1970

1980

1990

2000

0 2010

Îí

Зураг.2 Дэлхийн хэмжээнд алт олборлолт, үнийн өөрчлөлт

Ийнхүү говийн бүсэд зэс-алтны томоохон нөөц илрээд байгаа нь түүнийг зүй зохистой боловсруулах орчин үеийн техник, технологийн хөгжлийн хандлагатай уялдсан арга технологийг нэвтрүүлэх явдал манай орны эрдэмтэн судлаачдын анхаарлыг татаж байна. Металлын биогеотехнологийг үйлдвэрт нэвтрүүлснээр түүхий эдийн нөөцийг ихэсгэх, нүсэр тоног төхөөрөмжтэй уулын баяжуулах үйлдвэрийг байгуулах шаардлагагүй, эдийн засгийн хувьд ашигтай, үр өгөөжтэй, энгийн хямд аргаар хүдэр баяжмал бусад түүхий эдээс өнгөт, үнэт металл, ховор элементийн иж бүрнээр гарган авах боломжтой болдог [1]. Биогидрометаллургийн үйлдвэрлэлд хамгийн их хэрэглэгддэг микроорганизм бол тионы төрлийн бактериуд бөгөөд эдгээр нь хүчилтөрөгчөөр амьсгалдаг, хүчиллэг орчинд амьдрах чадвартай хөндий биетнүүд юм. Энэ төрлийн бактериудаас МУИСийн Химийн Факультетийн Өнгөт Металл Ховор Элементийн Химийн Эрдэм шинжилгээний Лабораторид Эрдэнэтийн зэс-молибдены орд газрын хүдрийн гүний уснаас хүчтэй исэлдүүлэгч бактериуд Thiobacillus ferrooxidans (1987), Thiobacillus thiooxidans, Leptospirillum ferrooxidans (1992)-ыг цэврээр ялган авсан нь өнгөт металлын үйлдвэрлэлд биогеотехнологийг нэвтрүүлэхэд анхны асуудлыг шийдвэрлээд зогсохгүй манай улсын микроорганизмын генофондыг баяжуулсан гэж үзэх бүрэн үндэслэлтэй юм [1]. Иймд лабораторийн нөхцөлд Оюу толгойн зэс-алтны орд газрын хүдэрт 100 хоног био-уусалт явуулж зэс, алт авалт болон эсийн тоог тодорхойлж, хүдрийн эрдсүүдийн био-уусалтын үеийн өөрчлөлтийг тогтоох зорилготойгоор энэхүү ажлыг хийж гүйцэтгэлээ. 2. Туршилтын хэсэг Оюу толгойн зэс алтны орд газрын хүдрийн дээжийг Геологийн Төв Лабораторит стандарт загвар зохион бүтээх дээжнээс дундаж сорьцыг авсан болно. Туршилтанд авсан хүдрийн жижиглэлтийн хэмжээ 0.087 мкм, улаан саарал, өнгөтэй байлаа. Эрдэс хүдрийг баяжуулах аливаа боловсруулалтын аргыг сонгохдоо тухайн хүдрийн химийн найрлага болон эрдсийн найрлагыг тогтоож дараа нь судалгааны аргаа сонгодог. Туршилт явуулсан бүх явцыг нэгтгэн 3-р зургаар харуулав.

~ - 190 - ~

Оюу толгойн зэсалтны хїдрийн дээж

Хїдрийн химийн анализ

Биоуусмал дахь эсийн тоо

Хїдрийн эрдсийн анализ

Биоуусмалын химийн анализ

Зэс авалт Cu%

Thiobacillus ferrooxidans-ын єсгєвєр

Хїдрийн биоисэлдїїлэлт (биоуусалт)

Хуурай їлдэгдлийн эрдсийн анализ Биоуусалтын процессыг хянасан їндсэн їзїїлэлтїїд

Алт авалт Au%

t0C

E,mV

Au, мг/л

Cu, мг/л

Зураг.3 Биоуусалт явуулсан туршилтын бүдүүвч

2.1. Хүдрийн эрдсийн найрлага Оюу толгойн зэс-алтны хүдэрт ямар эрдэс байгааг тогтоохын тулд рентген фазын шинжилгээгээр тодорхойллоо. Рентген фазын шинжилгээг МУИС-ийн ФЭСийн физикийн салбарын рентген бүтцийн лабораторид X-ray defractometer D500 багажин дээр хийж, гарсан үр дүнг 2-р хүснэгтээр харуулав. Хүснэгтээс харахад хүдрийн эрдэст зэс нь төмөр мышьяктай сульфидын холимог хэлбэрээр байгаа нь Thiobacillus ferrooxidans-аар уусгахад тохиромжтой нөхцлийг бий болгож байгаа юм. Харин алт нь хүхэртэй адил төстэй шинж чанартай элемент болох теллуртай хамт эрдсийн хэлбэрээр байгаа нь био-уусалтын үр дүнд үүсдэг чөлөөт хүхрийн хүчлийн нөлөөгөөр зэсийн дараа био-исэлдүүлэлтэнд орох боломжтой гэж үзэж Оюу толгойн хүдрийг Эрдэнэтийн хүдрийн гүний уснаас ялгасан нутгийн омог Thiobacillus ferrooxidans-аар уусгах-исэлдүүлэх энэхүү туршилт судалгааны ажлыг хийж гүйцэтгэсэн юм. Хүснэгт.2 Оюу толгойн зэс-алтны орд газрын сульфидын хүдрийн эрдсийн бүрэлдэхүүн № Ангилал

Хүдрийн эрдэс

Хүдрийн бус эрдэс

Эрдсийн нэр Клиноклазит Псевдомалахит Тенатит Алт теллурын иодид Пирит Кварц Бернессит Корунд Жисмондин Мусковит-ЗТ

~ - 191 - ~

Химийн томьёо Cu3[AsO4][OH]3 Cu5[PO4]2[OH]4 [Cu,Fe]12As4S13 AuTeI FeS2 SiO2 Na0.55Mn2O41.5H2O Al2O3 (Ca,K2)(Al2Si2O8)4H2O (K,Na)(Al,Mg,Fe)2(Si3.1Al0.9)O10(OH)2

2.2. Хүдрийн химийн шинжилгээний дүн Эрдэс түүхий эдийг иж бүрэн олборлохдоо тэдгээрийн химийн найрлага, эрдсийн найрлага, геологийн тогтоц зэргээс хамааруулан хүдэр баяжмалыг боловсруулах технологийг сонгодог. Иймээс Оюу толгойн зэс-алтны орд газрын хүдрийг хими биологийн аргаар уусгах боломжийг судлахын тулд хүдрийн төлөөлөх дээжинд химийн шинжилгээ хийж үр дүнг 3-р хүснэгтээр харуулав. Хүснэгт.3 Хүдрийн химийн шинжилгээний дүн Тодорхойлсон № Агуулга (%) Тодорхойлсон арга элементүүд 1. SiO2 59.75 Жингийн 2. CaO 1.12 Комплексонометр 3. MgO 0.29 Комплексонометр 4. Na2O 5.25 Дөлөнфотометр 5. K2O 0.97 Дөлөнфотометр 6. Fe2O3 7.60 Трилонометр 7. Al2O3 6.71 Трилонометр 8. SO420.57 Жингийн 9. Au 0.0174 Индукцын холбоот плазмын арга 10. Fe 5.9 AAС 11. Cu 0.162 AAS Химийн шинжилгээний нэгдсэн дүнгээс харахад Оюу толгойн зэс-алтны хүдэрт Thiobacillus ferrooxidans-аар исэлдүүлэлт явуулж уусмалд шилжүүлэхийг зорьж буй үндсэн металлууд болох зэсийн агуулга 0.162%, алтны агуулга 0.0174% байгаа нь биогидрометаллургийн аргаар уусгах боломжтой хэмжээнд байна. 2.3. Оюу толгойн зэс-алтны хүдрийн биоуусалтын явц Хүдрийн биоуусалтыг, 9K тэжээлийн орчинд өсгөвөрлөж, 25 хонуулсан, нэгж эзэлхүүндээ 103--104 ширхэг Thiobacillus ferrooxidans агуулсан био-уусмалаар явууллаа. Био-уусалтанд хүдрээс био-уусалтын нөхцлийг сонгох зорилгоор 50-100гр-ийг хэмжин авч, хатуу шингэн фазын харьцааг 1:1, 1:2, 1:4, 1:6 гэсэн харьцаатайгаар, уусмалын pH 1.49-3.25 үед тасалгааны температур, тогтмол агааржуулалтанд Эрленмейрийн колбонд, KL-2 маркийн агааржуулагч аппаратын тусламжтайгаар 100 хоног хийж гүйцэтгэв. Туршилт явуулсан нөхцлийг 4-р хүснэгтээр харуулав. Хүснэгт.4 Биоуусалт явуулсан нөхцөл Дээжний Хатуу шингэн Хүдрийн жин, Температур Агааржуулалт 0 дугаар фазын харьцаа (гр) ( C) 1 1:1 100 Тогтмол 19-23 2 1:2 100 3 1:4 50 4 1:6 50 Туршилтын явцыг 4-р зурагт харуулсан багажаар хянаж явуулсан.

~ - 192 - ~

Зураг.4 KL-2 маркийн сэгсрэгч, pH-метр, потенциометр

Thiobacillus ferrooxidans нь хүчиллэг орчинд амьдрах чадвартай тул уусмалын pH, исэлдэх процессын хурд, чиглэлийг тодорхойлохдоо ихэвчлэн эрдсийн электродын потенциал ба электролит уусмалын исэлдэн ангижрах потенциалаар тодорхойлдог. Иймд био-уусалтын явц болон Thiobacillus ferrooxidans-ын идэвхийг уусмалын pH болон исэлдэн ангижрах потенциал зэрэг үзүүлэлтээр хянаж байлаа. Био-уусалт явуулсан туршилтын үед авсан хэмжилтийн дүнгээр уусмалын орчны pH хугацаанаас хамаарсан хамаарлаар байгуулж 5-р зургаар харуулав. 3.0 2.8 2.6 2.4

ðÍ

2.2 2.0 1.8 1-ð 2-ð 3-ð 4-ð

1.6 1.4

äýýæ äýýæ äýýæ äýýæ

1.2 0

20 95

100

Õóãàöàà, õîíîã

Зураг.5 Уусмалын орчны рН хугацааны хамаарал

5-р зургаас харахад орчны pH нь хугацаанаас хамааран буурч байсан ба энэ нь био-уусалтын дүнд уусмалд байнга чөлөөт хүхрийн хүчил үүсэж байгааг нотолж байгаа юм. Үүнийг дээж тус бүрд авч үзвэл 1-р дээжийн хувьд pH= 2.76-2.43, 2-р дээж pH= 2.89-1.49, 3-р дээж pH= 2.90-1.45, 4-р дээжийн хувьд pH=2.78-1.51 болж буурсан байна. Иймд био-уусалтын явцад гаднаас хүхрийн хүчлийг ямар нэгэн хэмжээгээр нэмэх шаардлагагүй энэ нь уусмалд исэлдэн- ангижрах урвал явагдаж байгааг баталж байна. Туршилтын төгсгөлд зэс авалт, алт авалтыг тооцож, түүнээс хамааруулан био-уусалтын ерөнхий үндсэн үзүүлэлтүүдийн хамгийн зохистой утгыг тооцоогоор болон хэмжилтээр тогтоож нэгтгэн 5-р хүснэгтээр харуулж, хүдрийн биоисэлдэх процессын үед дараах химийн урвалууд явагдана гэж үзлээ.

~ - 193 - ~

[Cu,Fe]12As4S13  36.5O2  5H2SO4  6FeSO4  2Fe3(AsO4)2  12CuSO4  5H2O (бактери) 4FeSO4  O2  2H2SO4  2Fe2(SO4)3  2H2O (бактери) [Cu,Fe]12As4S13  Fe2(SO4)3  S S  1.5O2  H2O  H2SO4 (бактери) 4AuTeI  7O2  6H2O  2[AuI2]-  4H2TeO4  2[Au(OH)2]- (бактери) Хүснэгт.5

1 2 3 4 5 6

Оюу толгойн зэс- алтны хүдэрт биоуусалт явуулах процессын үндсэн үзүүлэлтүүдийн зохистой утга Хугацаа, (хоног) 100 Температур, (0C) 19-23 Уусмалын pH 1.49-3.25 Уусмалын исэлдэн ангижрах потенциал, (мB) 515-678 Эсийн тоо, (ширхэг/мл) 103-107 Хатуу шингэн фазын харьцаа 1:4

2.3. Оюу толгойн хүдрийн биоуусалтын дүн Оюу толгойн хүдэрт био-уусалт явуулахын өмнө болон био-уусалт явуулсны дараах уусмалд зэс, алт авалтыг өндөр нарийвчлалтай тодорхойлох зорилгоор ХФын эрдэм шинжилгээний лабораторит хүдрийн дээжийг задлан бэлтгэж, хэмжилтийг Геологийн Төв Лабораторийн багажит анализын лабораторит Атом шингээлтийн спектрометр–AAС, Индукцын холбоот плазмын спектрометрээр тодорхойлов. Үр дүнг 6-р хүснэгтээр мөн 5, 6-р зургаар харуулав. 6-р хүснэгт Оюу толгойн зэс-алтны хүдрийн био-уусалтын дүн № Хатуу шингэн фазын харьцаа Зэс авалт,  % Алт авалт, % 1 1:1 63.20 9.21 2 1:2 60.81 12.57 3 1:4 75.15 39.25 4 1:6 68.59 32.04

100

Çýñ àâàëò,%

1-ð 2-ð 3-ð 4-ð

äýýæ äýýæ äýýæ äýýæ

1:1

1:2

1:4

Õàòóó øèíãýí ôàçûí õàðüöàà

1:6

Зураг.5 Зэс авалтын хэмжээ хатуу шингэн фазын харьцааны хамаарал

~ - 194 - ~

100

1-ð 2-ð 3-ð 4-ð

Àëò àâàëò, %

äýýæ äýýæ äýýæ äýýæ

1:1 6

1:2

1:4

Õàòóó øèíãýí ôàçûí õàðüöàà

Зураг.6 Алт авалтын хэмжээ хатуу шингэн фазын харьцааны хамаарал

Аливаа баяжуулалт - биоуусалтын хамгийн гол үзүүлэлт бол металл авалт байдаг. Туршилтын эцсийн дүн металл авалтыг илэрхийлсэн хүснэгтээс харахад хатуу шингэн фазын харьцааг дөрвөн янзаар авч хийхэд 100 хоногийн дараа 1:4 гэсэн харьцаатай байхад зэс авалт- 75.15%, алт авалт 39.25% байгаа нь биопроцесс хэвийн явагдсаныг харуулж байна. Зэс болоод алт авалтын агуулга харьцангуй өндөр байх нөхцөл бол био-уусмалын хүчиллэг чанар 1.49-3.25 хооронд мөн биоуусмалын исэлдэн ангижрах потенциал 515-678 мв –ийн хооронд байхад био-уусалт хэвийн тэрчлэн бусад орны эрдэмтэдийн хийсэн судалгааны өгөгдөлтэй тохирч байгаа нь Оюу толгойн зэс-алтны хүдрийг нутгийн омог Thiobacillus ferrooxidans-ын оролцоотой уусгах боломжтой болохыг харуулж байна. Био-исэлдэлтийн процессыг үнэлдэг бас нэг үндсэн үзүүлэлт бол нэгж эзэлхүүн уусмал дахь эсийн тоо юм. Хэрэв био-исэлдэлт идэвхитэй явагдсан бол эсийн тоо өссөн байх бөгөөд энэ нь исэлдэлт хир явагдсан зэргээс хамаараад янз бүр байдаг. Туршилтын өмнөх цэвэр өсгөвөрийн уусмалд мөн био-уусалтын дараа эсийн тоог шингэрүүлэлтийн аргаар тодорхойлсон бөгөөд үр дүнг 7-р зургаар харуулав.

2.5

Ýñèéí òîî

2.0

Áèîóóñàëòûí ºìíº Áèîóóñàëòûí äàðàà

1.5

1.0

0.5

0.0

1:1

1:2

1:4

Õàòóó øèíãýí ôàçûí õàðüöàà

1:6

Зураг.7 Био-уусмал дахь эсийн тооны өөрчлөлт

~ - 195 - ~

Эсийн тоог тодорхойлсон дүнгээс харахад хатуу шингэн фазын харьцааны бүх тохиолдолд хамгийн багадаа нэг эрэмбээр ч гэсэн өссөн байгаа ч зэс болоод алт авалт нилээд өндөр гарсан хатуу шингэн фазын харьцаа 1:4 тохиолдолд 10 5-106 хүртэл бүтэн хоёр эрэмбээр өссөн байгаа нь мөн л био-исэлдүүлэлт идэвхитэй явагдсаныг харуулж байна. Ер нь дэлхийн практикт нэгж эзэлхүүн уусмал дахь эсийн тоог 105-108 байхад үйлдвэрийн ач холбогдолтой гэж үздэг юм. 2.4. Оюу толгойн зэс-алтны хүдрийн рентген бүтцийн шинжилгээний дүн Химийн шинжилгээгээр гарсан үр дүнг баталгаажуулах зорилгоор МУИС-ийн ФЭС-ийн физикийн салбарын X-ray defractometer D500 багажин дээр хүдрийн бүтцийн анализыг био-уусалт явуулахаас өмнө болон дараах био-уусалтын дээжинд хийж гүйцэтгэсэн. Анализын үр дүнд AuTeI, (Cu,Fe)12As4S13, FeS2, Cu3[AsO4][OH]3, Cu3[PO4][OH]4 зэрэг эрдсүүд илэрсэн болохыг дээр өгүүлсөн билээ. Рентген бичлэгийг 8-р зургаар харуулав. 1700 1600 1500 1400 1300 1200

Lin (Counts)

1100

Алтны нэгдэл

1000 900

AuTeI

800 700

Зэсийн нэгдэл (Cu,Fe)12As4S13

600 500 400 300 200 100 0 11

2-Theta - Scale Oyu tolgoi - File: anh.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.050 ° - Step time: 3. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 20 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0 Operations: Smooth 0.141 | X Offset 0.000 | X Offset 0.000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 0.214,1.000 | Import 23-1092 (I) - Gold Tellurium Iodide - AuTeI - Y: 5.83 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 7.317 - b 7.626 - c 7.249 - alpha 90.000 - beta 106.33 - gamma 90.000 - Primitive - P21/c (14) - 4 - 388.172 - F30= 15(0.0400, 37-0447 (*) - Clinoclase - Cu3(AsO4)(OH)3 - Y: 5.30 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 12.401 - b 6.4599 - c 7.2663 - alpha 90.000 - beta 99.46 - gamma 90.000 - Primitive - P21/a (14) - 4 - 574.181 - F30= 37(0.0 46-1045 (*) - Quartz, syn - SiO2 - Y: 49.40 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.91344 - b 4.91344 - c 5.40524 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - 3 - 113.010 - I/Ic PDF 3.4 - F 43-1478 (*) - Tennantite - (Cu,Fe)12As4S13 - Y: 2.82 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 10.2211 - b 10.22110 - c 10.22110 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Body-centred - I-43m (217) - 2 - 1067.81 - F30

Зураг.8 Оюу толгойн хүдрийн рентген бичлэг

Иймд биогидрометаллургийн технологийг хэрэглэснээр үйлдвэрийн нүсэр тоног төхөөрөмж бүхий үйлдвэр байгуулах шаардлагагүй, эдийн засгийн хувьд үр ашигтай өөрийн өртөг бага, технологийн бүдүүвч битүү учир байгаль орчинд сөрөг нөлөө багатай, ядуу хүдрээс ч металлыг ялгах энэхүү технологийг нутгийн омгийг ашиглан үйлдвэрт нэвтрүүлэх боломжтой гэж үзэж байна.

~ - 196 - ~

Дүгнэлт Оюу толгойн зэс-алтны орд газрын хүдэрт 100 хоног био-уусалт явуулсан туршилтын дүнг үндэслэн дараах дүгнэлтийг гаргалаа. 1. Зэс-алтны хүдэрт Cu3[AsO4][OH]3, Cu5[PO4]2[OH]3, [Cu,Fe]12As4S13, AuTeI, FeS2 зэрэг эрдсүүд байгааг тогтоож зэсийн агуулгыг 0.162%, алтны агуулгыг 0.0174% байгааг тодорхойлов. 2. Хүдрийн уусмалд дахь Thiobacillus ferrooxidans-ын тоог шингэрүүлэлтийн аргаар тодорхойлоход 1:1 харьцаатай дээжинд 103-104, 1:2 харьцаатай дээжинд 103-105, 1:4 харьцаатай дээжинд 105-106, 1:6 харьцаатай дээжинд 104-105 ширхэг/мл байв. 3. Зэс болоод алт авалтын агуулга харьцангуй өндөр байх нөхцөл бол биоуусмалын хүчиллэг чанар 1.49-3.25, био-уусмалын исэлдэн ангижрах потенциал 515-678 мв, эсийн тоо 105-106–ийн хооронд байх бөгөөд хатуу шингэн фазын харьцааг дөрвөн янзаар авч туршилт явуулахад 100 хоногийн дараа 1:4 гэсэн харьцаатай дээжийн хувьд зэс авалт- 75.15%, алт авалт 39.25% байгаа нь био-уусалт сайн явагдсаныг харуулж байна. Энэ нь биоуусалт хэвийн явагдаж тэрчлэн бусад орны эрдэмтдийн хийсэн судалгааны өгөгдөлтэй тохирч байгаа нь Оюу толгойн зэс-алтны хүдрийг нутгийн омог Thiobacillus ferrooxidans-ын оролцоотой уусгах боломжтой гэж үзлээ. Ном зүй [1] С.Даваасүрэн, Д.Дорж, Б.Алтаннавч, Эрдэнэтийн хүдрийн гүний уснаас ялгасан Thiobacillus ferrooxidans-ыг үйлдвэрлэлд ашиглах боломжийн судалгааны дүнгээс, Биотехнологи-95, Шинжлэх Ухаан Үйлдвэрлэлийн бага хурал, УБ, 1995 [2] “Өнөөдөр” сонины 2003.09.09 [3] А.Г.Родина, Методы водной микробиологии, Издат, Наука, Москва, 1965 [4] Karavaiko.G.I., Rossi.G., Agate.A.D., Biogeotechnology of metals, Moskow, 1988 [5] Каравайко.Г.И., Росси.Дж.., Агате.А., Грудев.С., Авахян.З.А., Биогеотехнология металлов, Центр Международных проектов ГКНТ, 1989 [6] А.С.Черняк, Химическое обогащение руды, Москва, Недра, 1977

~ - 197 - ~

ЗЭСИЙН ТОМООХОН ОРДУУДЫН БҮТЭЭГДЭХҮҮНИЙГ ЭЦСИЙН БҮТЭЭГДЭХҮҮН БОЛГОН ЭКСПОРТЛОХ АСУУДАЛ Ч.Энхбат*, Б.Бямбадагва* Магистр, АМГТХЭГ Ашиглалтын технологи-3, оюутан

Е-mail: ch_enhbat2005@yahoo.com

Оршил Монгол улсын уул уурхайн салбар нь улсынхаа хөгжлийг тодорхойлогч гол хүчин зүйлийн нэг иймдээ ч бид уг салбартаа шинийг ирэлхийлж техник технологийн ололт амжилтыг нэвтрүүлснээр улсынхаа хөгжлийн олон арван жилийн цаадхыг харсан дэвшилтэт алхам болох юм. Манай улсад сүүлийн үед зэс болон бусад бусад ашигт малтмалын илэрц нөөц харьцангуй ихсэж байгаатай холбогдуулан салбарын ашигтай ажиллагааг дээшлүүлэх нь нэн чухал асуудал мөн юм. Миний дээр зэс болон бусад ашигт малтмал гэж зэсийг тодотгон дурьдсан нь уг эрдэм шинжилгээний бүтээлийн маань үндсэн гол чиглэл буюу уг ашигт малтмалын өнөөгийн байдлыг хөгжлийн төлөвт нь хэрхэн илүү ашиг олох бүтээгдэхүүн болгох талаар шинэлэг санаан дээр тулгуурлан судалгаа шинжилгээ хийж тодорхой шийдэлд хүрч шинэ технологийг улсдаа нэвтрүүлж болох үүнд гарах зардлыг хэрхэн барагдуулж болохыг судалж үзлээ. Эрдэм шинжилгээний ажлын зорилго: Монгол орны өнгөт металлургийн ордууд тэр дундаас зэсийн томоохон ордуудын бүтээгдэхүүнийг эцсийн бүтээгдэхүүн болгон экспортлох аргад санал болгох. Эрдэм шинжилгээний ажлын зорилтууд. Дээрхи зорилгыг хэрэгжүүлэхийн тулд үүсэх бүхий л зорилтуудыг хөндөж судалсан. Үүнд:  Зэсийн баяжмалыг хайлуулах, уусгах технологийг судлаж харьцуулан үзэх  Манай орны хувьд тохирох боломжит технологийг сонгох Эрдэм шинжилгээний ажлын объект. Монгол орны томоохон зэсийн ордууд, эцсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх технологи Эрдэм шинжилгээний ажлын шинэлэг тал. Улсын хэмжээгээр нэгдсэн нэг зэсийн баяжмалыг боловсруулах үйлдвэрийг хамгийн тохиоромжтой сонголтыг хийх Практик ач холбогдол: Технологийн дэвшлийн дүнд бий болсон үр дүнг томоохон ордуудад нэвтрүүлэн хэрэгжүүлэх

~ - 198 - ~

Монгол улсын зэсийн томоохон ордуудын судалгаа Орд газрын нөөцийг тооцож үзвэл манай улсын хэмжээгээр дэлхийд дээгүүр орох зэсийн хүдрийн нөөцтэй байгаа нь харагдаж байна. Хүснэгт:1 Ордын нэр Оюу толгой Эрдэнэт Цагаан суварга Хөх адар

Нөөц /сая тн/ 30 5.8 4.6 2.88

Эрдэнэт үйлдвэрийн хувьд зэсийн агуулга анх уйлдвэр ашиглалтад орж байх vед буюу 1978 онд 0.87 хувийн агуулгатай байсан бол өнгөрсөн жил 0.58-0.59 хувь болтлоо буурсан байна. Арван жилийн өмнө буюу 1995 онд 29 хувийн агуулгатай байсан бол өнөөдөр 24.5 хувь хvртлээ буурсан байна. Уулын баяжуулах “Эрдэнэт” үйлдвэрийн тогтвортой үйл ажиллагаа нь бүс нутгийн төдийгүй МУ-н хөгжилд ихээхэн нөлөөтэй юм. Зэсийн үнийн өсөлт нь үйлдвэрийн эдийн засгийн үзүүлэлтэнд эерэг нөлөө үзүүлж байна. Үүнд балансын ашгийн хувьд:  2003 онд – 31,65 сая доллар  2004 онд – 180,14 сая доллар  2005 онд – 240,46сая долларын цэвэр ашигтай ажиллаж мөн төмөр замын үйлчилгээнд 11,14 тэрбум, цахилгаан эрчим хүчинд 37,53 тэрбуман төгрөгний зардал гаргаж улсын төсөвт 76,78 тэрбуман төгрөгний ашиг орлогын татвар төлжээ1. Ер нь дан ганц Эрдэнэт гэлтгүй ойрын үед ашиглагдах үйлдвэрүүдийн үр ашгийг улам нэмэгдүүлэхийн тулд хүдрийн баяжмалаас гадна нэмүү өртөг шингэсэн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэж зах зээлд гаргах зорилт дэвшүүлж эрдэм шинжилгээ, судалгаа туршилтын ажлыг гадаад дотоодын байгууллагуудтай хамтран эрчимтэй хийж Зэс гулдмай, Зэс хавтан зэрэг өндөр үнэд хүрэх бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх нь нэн чухал асуудал юм. Эрдэнэт уулын баяжуулах үйлдвэрийн ерөнхий захирал Т. Наранхүү, Ерөнхий захирлын хөгжлийн асуудал эрхэлсэн орлогч захирал П.Эрдэнэцогт, Ерөнхий захирлын нийгмийийн асуудал эрхэлсэн орлогч захирал С.Баярсайхан, Засвар механикийн заводын дарга н. Цогтсайхан нартай уулзалт. Зэс хайлуулах, уусгах технологийг Монголд нэвтрүүлэх: Зэсийг хайлуулж, цэвэршvvлэх уламжлалт технологийн дэлхийн зах зээлд өрсөлдөх чадвар нь буурсаар байгаа нь зэсийг уусган боловсруулж, эцсийн бvтээгдэхvvнийг хямд төсөр геотехнологийн аргаар vйлдвэрлэх хэмжээ өсөж байгаатай шууд холбоотой. Анхдагч хvдрээс геотехнологийн аргаар зэс эдлэл vйлдвэрлэх нь: нэгд, хvдрийг баяжуулах нvсэр дамжлага хэмнэгдэх; хоёрт, уламжлалт технологиор зэс, цувимал хавтан буюу эдлэл vйлдвэрлэхэд бэлдмэлийг халаах, цувих буюу хавтгайлах, хөдөлмөр зарцуулалт ихтэй илvv дамжлагуудыг халах; гуравт, дотоодод зэс эдлэлийг гидрометаллургийн электролизороос шууд гаргаж авдаг нь vйлдвэрлэлийн дамжлагын тоог цөөрvvлэн, эрvvл ахуй, экологийн нөхцлийг эрс сайжруулах давуу талтай. Эрдсийн үр ашгийг дээшлvvлэх цорын ганц арга зам бол эцсийн бvтээгдэхvvн, цэвэр зэс vйлдвэрлэх. Vvнийг ч Монгол-Америкийн хамтарсан "Эрдмин" ХХК харуулж байгаа. Эднийх шиг овоолгын уусгалтын аргаар баяжмалаа цэвэршvvлж, 20 хvртэл мянган тонн катодын буюу цэвэр зэс гаргах хvчин чадалтай vйлдвэр байгуулах судалгааг хийгээд байгаа юм байна. Одоогоор "Эрдмин" жилд 3000 тн зэс гаргах

~ - 199 - ~

чадалтай vйлдвэр. Тэгвэл Эрдэнэт эхний ээлжинд 50-70 мянган тн цэвэр зэс vйлдвэрлэх талаар сvvлийн таван жилд vйлдвэрлэлийн судалгааны ажлыг эрчимтэй хийж байгаа ажээ. Мөн энэ судалгааны хvрээнд Канад, Австрали, Финланд зэрэг дэлхийн уул уурхайн vйлдвэрлэл, технологи өндөр хөгжсөн орнуудтай хамтарч байна. Тус компани нь Лондонгийн Металлын Биржээс катодын цэвэр зэсний “А” зэрэглэлд тавих шаардлагыг хангаж 99,99 хувийн цэвэршилттэй зэс vйлдвэрлэдэг. Компани нь “Эрдэнэтийн Овоо” уурхайгаас гарч байгаа исэлдсэн буюу зэсийн бага агуулгатай хvдрээс уусган хандлах буюу SX-EW аргаар катодын зэс гаргаж байна. Сvvлийн 3 жилд нийт 11мянган тн зэс vйлдвэрлээд байна. Металл зэс vйлдвэрлэвэл одоогийн анхан шатны боловсруулалтын бvтээгдэхvvн болох зэсийн баяжмалын vнээс 6-7 дахин vнэтэйгээр зах зээлд нийлvvлнэ гэж уул уурхайн мэргэжилтнvvд vзэж байна. Цэвэр зэс дэлхийн зах зээлд хэзээд эрэлттэй байгаа бөгөөд цаашдаа эцсийн бvтээгдэхvvн буюу тусгаарлагдсан зэс дамжуулагч vйлдвэрлэх боломжтой гэж эдийн засагчид тооцож байна. Металл боловсруулах технологи Зэсийн баяжмалын агуулга 28%-иас дээш байвал зэс хайлах үйлдвэр байгуулдаг олон улсын жишиг байдаг. Эрдэнэтийн хувьд зэсийн баяжмалын агуулга нь 20-30% /дунджаар 25%/ байдаг ба энэ үзүүлэлт цаашид буурах юм. Металл боловсруулах vйлдвэр химийн vйлдвэрийн нэг салбарт тооцогддог. Тvvнийг боловсруулах технологийн онцлог, шат дамжлагаас хамааруулж дараахь байдлаар ангилж болно. Yvнд: • Олборлох буюу баяжуулах Пирометаллурги, гидрометаллурги, электрометаллурги • Тухайн нэг цэвэр металл боловсруулах зориулалттай vйлдвэр. Тухайлбал, зэс, алт, мөнгө, хөнгөн цагаан, цайрын металлургийн vйлдвэр гэх мэт • Биометаллурги /шинэ технологи/ Эрдэнэтийн уулын vйлдвэр технологийн хувьд баяжуулах vйлдвэрийн тоонд ордог. Харин тvvний боловсруулсан баяжмалаас цэвэр зэс, молибден гарган авахын тулд пиро эсвэл гидрометаллургийн технологиор баяжмалыг боловсруулах шаардлагатай болдог. Пирометаллурги гэдэг нь өндөр температурт баяжмалыг шатаах замаар хайлш бий болгон металлыг ялган авах арга юм. Харин гидрометаллурги гэдэг нь баяжмалыг усанд уусгасны дараа экстракц, ион солилцоо, тунадасжих зэрэг химийн аргаар цэвэр металл гарган авахад чиглэдэг. Ийм технологид электрометаллургийн аргыг хамт ашиглах тохиолдол тvгээмэл байдаг. Баяжмал агуулсан усан уусмалд тогтмол цахилгаан цэнэг бvхий анод, катод дvрж цэвэр металл гарган авч болдог. Уг технологи электрометаллургийн аргад тооцогддог. Цэвэр зэсийн дэлхийн зах зээлийн vнэ

(Лондонгийн металлын бирж дээр худалдсан нэг тонн “А” зэрэглэлийн цэвэр зэсийн vнэ (ам.доллар/ тонн) болон сүүлийн нэг жилийн үнийн үзүүлэлтүүд)

~ - 200 - ~

Цутгах болон хайлуулан боловсруулах Хайлуулан боловсруулах, цутгах найдварт ажилгаа нь материалыг тасралтгүй ажилгаагаар хайлуулагчруу өгч байдаг. Оутто Кумпу-ийн цутгах ажиллагаа аюулгүйг баталгаажуулсан, хамгийн алдаршсан технологи юм. Цутгах үйл ажилгаа нь хэрэглэгчийн хүссэн байдлаар стандарт хэмжигдэхүүн дээр үндэслэсэн нарийн хийцтэй хийгддэг. Оутто Кумпу-ийн цутгах ажилгаа нь өсөлт, солигдох чухал онцлогуудтай ба алийг нь ч хурдан шуурхай өргөжүүлэн суурилуулах боломжтой. Уг хайлуулан цутгах ажиллагаа нь хүчин чадлын хувьд 20-120 тонн метр хэмжээгээр олон давтамжтайгаар цутгах хүчин чадалтай. Оутто Кумпу-ийн олон төрлийн хөндий цувималыг тодорхой хэмжээтэй цувидаг. Цутгах ажиллагаа нь харьцангуй хялбар явагддаг. Мөн давуу тал нь ажиллагааны үр дүн нь хяналтын дэлгэц дээр цувих материалын эргэн тойрондоо тодорхой өнцгөөр харагдаж байдагт оршиж байгаа юм. Уг төхөөрөмж нь бүтээгдэхүүн дуусах хүртэлх таны ажилыг маш сайнаар автоматжуулж өгсөн байдаг. Гэвч уг технологи нь 100 мян.тн зэс хайлуулахад 400 мян.тн хүхрийн хүчлийг ашиглах эсвэл саармагжуулах асууудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай энэ нь байгальд их хэмжээний хортой нөлөөлөл үзүүлэх сөрөг талтай. Цутгах төхөөрөмжийн бүтээгдэхүүн гаргах хэмжээсүүд    

Хайлах зуух Ганц болон хос цутгах машинтай М24 цутгах бул М16 цутгах бул

   

М28 цутгах бул Хос М16 цутгах бул Хос М18 цутгах бул Хос М20 цутгах бул

Зураг:1 (Технологийн бүдүүвч схем ба ажиллагааны үр дүнд гарах бүтээгдэхүүн)

Оутто Кумпу технологийн товч танилцуулга Оутто Кумпу технологи нь дэлхийн тэргүүлэгч уусмал боловсруулах технологи ба уул уурхай ба металлын үйлдвэрлэлийн төхөөрөмж юм. Энэ технологийг хэрхэн дэвшилттэйгээр ашиглах талаар арвин туршлагатай. Бид хэрэглэгч, пүүс нөхөрлөлийн хоорондын холбоог тэдний бизнест ашигтай ажиллаж өрсөлдөх талаар туслалцаа үзүүлэх болно. Бид бизнес дээрх тасралтгүй үйл ажилгааны хөгжлийн үр дүнд үнэ өртөгөө тогтоодог.Технологи бол эрчим хүчийг нөөцлөх чадвартай, байгалийн баялаг буюу олон удаагийн хөрөнгө оруулалт зэргийг дөрвөн улиралын алинд ч ашиглах боломжтой. Уг технологийг европын холбооноос хүрээлэн буй орчинд хорт нөлөөгүй технологи гэж сайнаар дүгнэсэн. ~ 201 ~

Зураг:2 (Технологийн ажиллагааны төрөл болон гадаад байдлыг харуулсан зураг)

Технологийн процесс Зэсийн баяжмал Уусгалтын үлдэгдэл

Зэсийн баяжмалын уусгалт • уусгалт • уусмалын цэвэрлэгээ • тунадасжуулалт NaCl Cu O

NaOH

Химийн урвалжын нөхөн сэргээлт

• Хоолны давсны электролиз H (хий)

Зэсийн үйлдвэрлэл • ангижруулалт • хайлуулалт • цутгалт

Зэсийн бүтээгдэхүүн

~ 202 ~

Мөнгө Дагалдах бүтээгдэхүүн C (хий)

Технологийн өөрийн өртөг болон нийлүүлэгч талаас үзүүлэх боломж Хүснэгт:2 Технологийн өөрийн өртөг 2005 оны байдлаар Худалдах үнэ Ашиглалтанд оруулахад гарах зардал 2005 оны сүүлчээр захиалахад Ажиллах хүч

556 сая евро 24 сая евор 594 сая евро 1802 хүн

Нийлүүлэгч талаас үзүүлэх боломж: Уг нийлүүлэгч тал зээлээр санхүүжүүлэх боломжтой бөгөөд зээлийн баталгааг Финландын Засгийн газар технологийн баталгаа болгож гаргахаар болжээ. Энэ нь төхөөрөмжийг ашиглалтанд орох хүртэлх бүхий л зардлыг нийлүүлэгч тал хариуцаж үйлдвэр байгуулсны дараах эхний 3 жилд төлбөрийг эргүүлэн барагдуулах нөхцөлтэй. Уг технологийг хэрхэн оруулж ирэх вэ? Оутто Кумпу фирмийн салбаруудаар дамжуулан төвтэй нь холбоо тогтоож болох бөгөөд манай улстай газарзүйн хувьд хамгийн тохиромжтой нь Азийн орнууд гэж үзэн доорхи салбарыг сонгож болох юм.

(Финландын Оутто Кумпу фирмийн салбар төвүүд)

(Pacific Asia-дахь салбар төвүүд)

~ 203 ~

Ази тивд Beijing, Shanghai зэрэг салбартай ба эдгээр төвүүдтэй доорхи хаягаар холбогдон харилцах боломжтой. Хүснэгт:3 Outokumpu Technology (Shanghai) Contact: Karen Xie E-mail: karen.xie(at)outokumputechnology.com Phone: +86 21 6249 3946/7 Fax: +86 21 6249 4009 Address: Outokumpu Shanghai Co. Ltd. Equatorial Office Building, Room 301A 65 Yan An Road West CN-200040 Shanghai Outokumpu Technology (Beijing) Contact: Molly Li E-mail: molly.li(at)outokumputechnology.com Phone: +86 10 6506 5951/2/3 Fax: +86 10 6500 6512 Address: Outokumpu Beijing office Citic Building 24-01 Jianguomenwai Dajie 19 CN-100004 Beijing Боловсруулах үйлдвэр байгуулах зардлыг хэрхэн барагдуулах талаар тооцъя. Доорхи уурхайнуудаас жишээ болгож Эрдэнэт үйлдвэрийг авч үзье: Учир нь үлдсэн . Оюу толгой, Цагаан суварга, Хөх Адар зэрэг уурхайнууд нь хараахан ашиглаж эхлээгүй байна. Эрдэнэт үйлдвэр жилдээ 450-480 мян.тн баяжмал үйлдвэрлэдэг уг технологийг нэвтрүүлснээр 130 мянган тн цэвэр зэс үйдвэрлэнэ. Баяжмалаас жилд олох орлого 585сая.ам.$, цэвэр зэснээс жилд (2007 оны 0,3сарын 27ны байдлаарх зэсийн үнээр) тооцвол 748.14сая.ам$ олно эндээс гарах зөрүү 163,14сая.ам$ уг технологийг нэвтрүүлэхэд гарах зардлаа 3 жилийн дотор барагдуулах боломжтой байгаа энэ судалгаанаас харагдаж байгааг бусад ордуудад ч орлуулан дүгнэж болно. 1990-ээд оны эхээр манай улсын эрдэмтэд Эрдэнэтийн зэсийн баяжмалд 40 гаруй элемент байгааг тогтоожээ. Тэдгээрээс алт, мөнгө, рени зэрэг металлыг ялган авах бvрэн боломж бий. Эдгээр баяжмалаас цэвэр зэс, молибден гарган авахын тулд дараагийн шат дамжлага буюу металлургийн vйлдвэрт аваачин нэлээд олон шат дамжлагаар оруулсны эцэст цэвэр металл гарган авдаг байна. Өөрөөр хэлбэл Эрдэнэтийн зэс, молибдений баяжмалыг худалдан авсан vйлдвэр цэвэр зэс, молибден гарган авахын тулд дараагийн шат дамжлагын боловсруулалтад оруулдаг. Гарсан цэвэр зэсийг төрөл бvрийн цахилгаан дамжуулах утас хийхэд ашигладаг, харин молибденийг дээд зэргийн хатуу хайлш гарган авахад нэмэлт болгон хэрэглэдэг байна.

~ 204 ~

Дүгнэлт Эцсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх үйлдвэр байгуулсанаар МУ-ын эдийн засагт (Одоогоор Эрдэнэт жилдээ 130 мянган тн зэс олборлож байна. Yvн дээр Оюутолгой, Цагаан суварга ашиглалтад орох юм бол жилдээ нэг сая тн зэс гаргах боломжтой. Зэсээр бvтээгдэхvvн vйлдвэрлээд, тухайлбал нэг тонн цахилгааны кабель хийхэд 10 мянга, холбооны утас хийхэд 30 мянга, компьютерийн эд анги хийхэд нэг сая ам.доллар олно. Эндээс vзэхэд Монгол Улс зэсээс жилд 2.5 тэрбум долларын ашиг олно) Үйлдвэрүүдийг 40 жил тогтмол ажиллана гэж үзвэл 100 тэрбум доллар оруулж эдийн засгийн хөгжлийн маш чухал хөшүүрэг болно.  Технологийн өртөг хэдий өндөр боловч үйлдвэрлэлийн цөөхөн хэдэн жилийн дотор нөхөн олох боломжтой  Дагаладах элемент болох алт, мөнгө бусад элементийг гарган авч үйлдвэрлэх боломжтой болно.  Гэнэтийн ашгийн татвараас зайлсхийхийн тулд орд ашиглаж буй компаниуд эцсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх үйлдвэрт баяжмалаа нийлүүлэхээс өөр аргагүй. Ашигласан ном зүй. www.Outokumputehnology.com www.Google.com www.Google.mn www.Yahoo.com www.Yandex.com зэрэг интернет сайтууд Эрдэнэтийн хүнд үйлдвэрийн цогцолбор байгуулах төслүүд.

~ 205 ~

“ЭРДМИН” ХХК-ний 10 жилийн ойд зориулсан “Зэсийн эрдсийн боловсруулалт – Гидрометаллурги” сэдэвт эрдэм шигжилгээний бага хурлын эмхтгэл Хэвлэлд бэлтгэсэн: Хянасан: Цаасны хэмжээ: Хэвлэлийн хуудас:

Ж.Баярсайхан Н.Нэргүй П.Оюунсүрэн

bayarsaikhan@erdmin.mn

210х297, 1/8 27,3ХХ “Хөх дэл түшиг” ХХК-ийн хэвлэх үйлдвэрт 200 ширхэг хэвлэв

Хэвлэгдсэн материалын үнэн зөвийг зохиогч нь хариуцна.

~ 206 ~