BOROO GOLD SKILLS ACQUISITION PROGRAM

БОРОО ГОУЛД УУРХАЙД МЭРГЭШИЛ  ЭЗЭМШҮҮЛЭХ ПРОГРАММ

BASIC THICKENER/CIL THEORY

ӨТГӨРҮҮЛЭГЧ/ НШО-ЫН ЕРӨНХИЙ ОНОЛ 

TRAINEE’S HANDOUT

СУРАГЧИЙН ГАРЫН АВЛАГА

1. THE THICKENING PROCESS ӨТГӨРҮҮЛЭХ ПРОЦЕСС

The process that occurs in the thickener involves to two main forces being applied to each ore particle:

1.                  The agglomeration of the ore particle through the use of flocculent.

2.                  The force of gravity to cause the agglomerated ore particles to settle.

Өтгөрүүлэгч дотор явагдаж буй процесс хүдрийн ширхэг бүрт үйлчлэх дараах үндсэн хоёр хүчний үйлчлэлээр явагдана:

1.     Флокулянтын үйлчлэлээр хүдрийн ширхэгүүд бөөгнөрөх.

2.      Бөөгнөрсөн хүдэр хүндийн хүчний үйлчлэлээр доош суух.

THE AGGLOMERATION OF ORE PARTICLES ХҮДРИЙН ШИРХЭГҮҮД БАРЬЦАЛДАН БӨӨГНӨРӨХ  

The product of the Grinding Circuit is a pulp containing small amounts of gold, perhaps 2-3 grams per tonne of solid material. This product is the feed to the Thickener. The product must satisfy certain criteria or operating parameters for the Thickening/Leach Circuit to work efficiently. The Thickener feed must have the correct:

1.       Sizing

2.       Density

3.       pH

Нунтаглах циклээс гарч буй бүтээгдэхүүн нь алтны маш жижиг ширхэгүүдийг агуулсан зутан байдаг ба ойролцоогоор 1 тонн хатуу материал 2-3 грамм агуулгатай байна. Энэ бүтээгдэхүүн өтгөрүүлэгчийн тэжээл болдог. Өтгөрүүлэлт/НШО-г үр бүтээмжтэй ажиллуулахын тулд бүтээгдхүүн дараах үзүүлэлтийг хангаж байх ёстой. Өтгөрүүлэгчийн тэжээл нь зөв

1.     Ширхэглэлийн хэмжээ

2.     Нягт

3.     рН – тэй байх шаардлагатай.

Flocculent is the single most important factor in the operation of a high rate thickener and is chemically designed to increase particle settling rate. Flocculent causes a number of small individual particles to join together to form an agglomerate which settles much faster.

Өндөр хүчин чадалтай Флокулянт нь өтгөрүүлэгчийн ажиллагаанд хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг ба хүдрийн ширхэгүүдийг хүндрүүлэн доош суулгах зориулалттай химийн  бодис. Флокулянтын тусламжтайгаар олон жижиг хэсгүүдийг хооронд нь барьцалдуулан бөөгнөрүүлснээр маш хурдан өтгөрч доош суух процесс явагдана.    

The amount of flocculent added to the thickener is dependent on the ore.

1.       Hard ore with a coarser size distribution will need less flocculent (ie. individual particles are heavier and settle faster on their own).

2.       Soft clays with a very fine size distribution will require large flocculent additions (ie. fine particles settle very slowly).

Өтгөрүүлэгчид нэмэх флокулянтын хэмжээ нь хүдрээс хамаарна.

1.     Нунтаглалтын ширхэглэл бүдүүнтэй хатуу чанарын хүдэрт флокулянт бага шаардагдана ( ширхэгүүд нь хүнд учир өөрөө хурдан доошоо сууна).

2.     Маш нарийн ширхэгтэй нунтаглагдсан зөөлөн шавран хүдэрт флокулянтыг их хэмжээгээр  нэмж өгнө (нарийн ширхэгүүд маш удаан суудаг)

 Flocculation performance is usually increased with dilute slurry. Feed to thickener may be further diluted in the feed box. Flocculent is an easily destroyed molecule. Care must be taken not to subject flocculent or flocculated slurries to excessive agitation or turbulence. Flocculent being a large molecule will not interfere with leaching or absorb onto carbon.

Шингэн зутанд флокулянт үүргээ сайн гүйцэтгэдэг.  Өтгөрүүлэгч рүү орж буй тэжээл нь тэжээлийн хайрцагт шингэлэгдсэн байж болно. Флокулянт бол амархан устгагддаг молекул тул флокулянт буюу флокулянт нэмсэн зутанг хэт их хутгах, хуйлруулахаас болгоомжил. Флокулянтын том молекул нь нүүрсэнд алт шингээх процесст ямарваа  саад учруулахгүй. 

OPERATION АЖИЛЛАГАА

• Flocculated solids are injected deep into pulp bed by the feedwell and angled by the distributor cone.

Флокулянтжсан хатуу материалыг зутангийн ул/суулт руу тусгай шахуурга болон хувиарлах  конусын өнцгийн тусламжтай  гүнзгий шахаж оруулна.  

• Solids are trapped in bed. Excess liquid rises through the bed (buoyancy force).

Хатуу материал нь ул зутанд баригдаж сууна, харин илүүдэл шингэн нь зутангийн улаар  дээш өргөгдөж  гарна (хөвөх хүч).  

           Top of bed kept fluidized.

Зутангийн улны дээд хэсэг байнга шингэлэгдэж норгогдож  байна.

   

• Compaction occurs in lower section of bed as agglomerates settle by gravity.

Зутангийн улны доод хэсэгт бөөгнөрлүүд хүндийн хүчний нөлөөллөөр доош  сууснаас нягтралт үүснэ.

• Rotating rakes gradually carry the settled slurry toward the centre cone and also assist in compaction.

Эргэж буй хутгуур нь суусан зутанг аажмаар конус  хэлбэрийн суурины төв рүү  хөөж өгөхөөс гадна мөн нягтрахад нь  тусална.

 Thickened solids and some water are removed via the underflow pipe.

Өтгөрсөн хатуу материал нь бага зэрэг  устай хамт өтгөрүүлэгчийн доод урсгал/зутангийн  хоолойгоор дамжин гарна. 

Cyanide Usage

Top of Form

Industrial Cyanide Usage

Although the quantity varies from year to year and from source to source, the range of global hydrogen cyanide production is about 1-3 million tonnes with an average of 1 million tonnes produced annually in the Western world, with about 750,000 tonnes produced in the US. Exact numbers are unknown due to poor reporting of data from some countries. All of the cyanide is produced as HCN gas, the most dangerous form, at chemical plants worldwide. Of the total and depending upon the year, about 6-15% is converted to solid sodium cyanide (NaCN). In the most recent year about 6% was converted to solid NaCN, 90% of it used by the mining industry (Figure 1).

Cyanide Usage - Figure 1

Figure 1. Percentage of cyanide used by the mining industry and other industries.

About 40% of HCN is converted into adiponitrile which in turn is converted into nylon. About 28% or so is used in the synthesis of various plastics while about 9% is converted into various chelating reagents such as EDTA.

Interestingly, many opponents of gold mining have used cyanide as the issue to stop this industry claiming it is too dangerous, when in reality many more worker and environmental incidents occur due to other industrial accidents and natural disasters. Elimination of gold mining does not eliminate the use of cyanide or its risks.

The photos in the Figure 1 show proper methods for transporting liquid and solid cyanide. Liquid cyanide is transported in multiple hull tanker trucks certified along with the drivers for hazardous waste materials, the shipment of which are tracked with GPS systems. Solid sodium cyanide is transported as briquettes in steel containers. Transportation accidents are one of the three most common with respect to cyanide incidents and spills in the environment.

Reported Cyanide Bans

There has been considerable discussion related to banning the use of cyanide in the world. Often NGOs and the news media report these so-called bans to suggest there is a widespread negative view of cyanide by the public throughout the world and their resistance to gold mining.

After an extensive review of the alleged bans this graphic was prepared (Figure 2). One or two municipalities in Argentina have banned either the use or transport of cyanide through them.

Cyanide Usage - Figure 2

Figure 2. Actual and reported cyanide bans.

In Australia in the State of New South Wales there was an effort to ban cyanide but it failed. Although reported otherwise there are no country-wide bans in either Greece, Turkey or Germany but there is one in the Czech Republic.

There is a short term moratorium on open pit mining in Costa Rica pending an environmental impact assessment (EIA) and another one in one municipality in Ecuador. These temporary bans are directed more toward mining in general than cyanide specifically.

In the U.S., there is a partial ban on cyanide use in Montana based on an environmental group's attempt to stop one heap leach project. There is no ban on underground mines using tailings impoundments and conventional cyanidation. Interestingly, the most serious environmental incidents, about 2/3 to 3/4 of them, occur due to tailings mishaps.

In Wisconsin there is a ban on mines processing sulfide-containing ores, not cyanide, due to concerns related to acid mine drainage and acid rock drainage. As many gold ore bodies contain sulfide, the ban on gold mining is often inappropriately associated with a ban on cyanide use.

Microscopic Miners

    

In a process that is well established in copper and gold mining, naturally occurring bacteria separate a metal from its ore in a process that requires almost no energy. Such bacteria could soon be helping to recycle industrial waste.

Axel Schippers hoards his treasures in Germany’s Federal Institute for Geosciences and Natural Resources in Hanover. There, some 1,500 strains of bacteria are frozen at -140° Celsius. When required, Schippers, a geomicrobiologist, can retrieve these organisms from their icy repose. They include the species Acidimicrobium, Acidithiobacillus, Leptospirillum and Sulfobacillus. “These bacteria are all acidophilic – i.e., they like an acidic environment – and can oxidize metal sulfides,” Schippers explains. “That’s why they all play a key role in biomining.”

Biomining is a metal extraction method that is based on the use of bacteria. “This technology now accounts for around 15 percent of all copper mining worldwide,” says Schippers. “It accounts for around three percent of all gold mining and is used to a lesser degree in nickel, cobalt, and zinc mining.” Centers of biomining are in the copper mines of Chile and the gold mines of Ghana, South Africa, Central Asia, and Australia.

Colonizing Ores and Oxidizing Metal Sulfides

The metalliferous ores containing copper, zinc, and nickel are largely made up of metal-sulfur compounds (metal sulfides). As these compounds are insoluble, the only way to extract their metal content is to heat the ore in a smelting furnace, a process requiring huge amounts of energy. “Bacteria, on the other hand, dissolve these metals, but without the need for high temperatures, as in a smelting plant,” Schippers explains.

One particularly effective biomining method is known as bioleaching. “Here, crushed ore is sprayed with dilute sulfuric acid. This stimulates the growth of acidophilic bacteria that occur naturally in the rock. The bacteria colonize the ores and oxidize the insoluble metal sulfides, thereby converting them into soluble metal sulfates,” says Schippers. The liquid that runs out of the bottom of the heap contains the dissolved metals. By subjecting this solution to an electrolytic process, the metal is extracted in its pure and solid form.

Schippers knows of over 30 strains of bacteria that are suitable for biomining, and this figure is growing steadily. “Obviously, this extends the range of applications. Today we know which bacteria are suitable for specific minerals and, most importantly, what conditions they need to work most effectively.” For a long time, biomining was viewed as a green alternative to traditional smelting, which not only requires a lot of energy but also produces sulfur dioxide, which in turn leads to acid rain. “But that’s not a problem in modern smelting plants, where over 99 percent of sulfur dioxide is converted into sulfuric acid, which is now an important byproduct of copper extraction,” Schippers explains.

Enlarge image

Biomining: An energy-saving alternative to smelting.

Nevertheless, biomining makes sense because of its low energy requirements, particularly in the case of ores characterized by low metal content. “Biomining is not about to replace traditional smelting methods,” says Schippers. “Despite their high energy demand, these methods are still much more efficient for metal-rich ores. But when commodity prices are high and it becomes economical to exploit low-grade reserves, biomining can be a genuine alternative.”

Biomining has also been introduced in nickel, cobalt, and zinc extraction. Operators using such techniques include Finland’s Talvivaara Mining Company, which has developed its own bioleaching process with bacteria that can simultaneously extract several different metals from the same mineral deposit. This process is used at the company’s mine in the Finnish town of Sotkamo, where deposits were long regarded as too low-grade to be commercially viable. Thanks to biomining, Talvivaara has become Europe’s largest nickel producer. According to Schippers, there is one area where a lot of research is still required: “Biomining for rare earths is very much at the experimental stage,” he says. However, in industrial waste reprocessing and recycling, the use of bacteria could well make sound commercial sense. “Lab and pilot studies have shown that bacteria can be used to reprocess slag that would otherwise end up as landfill because of its high heavy-metal content,” says Schippers. Given the concentration of residual metals in such slag, this could even turn out to be financially attractive. At present, as Schippers explains, the processes piloted in the lab are not yet commercially viable. But this might quickly change, should commodity prices rise steeply enough. In that case, it could well become profitable to bio-leach slag and electronic scrap for the valuable metals they contain.

Nils Ehrenberg

Picture credits: Talvivaara Mining Company

1. Домен зуухны зохион байгуулалт

Домен зуух нь цооног маягийн босоо зуух юм. Түүний өндөр 35 м хүрэх бөгөөд энэ нь голчоосоо 2.5-3 дахин их байдаг. Домен зуухыг галд тэсвэрлэх материалар доторлож гадуур нь 40 мм зузаан гангаар бүрсэн байна. Домен үйлдвэрлэлийн техникийн дэвшил нь юуны өмнө домен зуухны эзлэхүүний өсөлттэй холбоотой. Орчин үеийн том домен зуухнууд 5000-5200 м³ эзлэхүүнтэй байна. Домен зуухны ажлын зай нь хяс/горно/, мөрлүүр/заплечик/, цооног/шахт/-ын хэсгээс бүрддэг. Цооногийн хэсэг нь доод бортого/распар/ ба хүхээний/колошникийн/ дунд орших цооног/конус/-оос бүрдэнэ. Хүхээ нь үйцийн материалыг хүлээн авах ба хийг гаргахад зориулагдах учраас хамгаалах ширмэн бамбайтай байдаг. Цооногийн хэсэг нь доошлох тутам хөндлөн огтлолоороо бүдүүрч хайлуулах материал доошлох, хий дээшлэх хөдөлгөөнийг хангана.

 Хүдэр, флюс хайлж ширэм, шаар үүсгэх ба түлш шатаж хий болоход үйцний эзлэхүүн багасдагаас мөрлүүрийн хөндлөн огтлол тутам нарийсна. Хясны дээд хэсэгт 14-36 ширхэг агаарын үлээгүүр байрладаг. Цагираг хоолойгоор дамжин агаар үлээгүүрүүд уруу орно. Усаар хөргөдөг зэс хөргүүртэй үлээгүүрийн үзүүр хясны хананаас дотогш 150-200 мм илүү гарсан байна. Үлээгүүрийн агаар гаргах амны диаметр 150-160 мм байдаг. Хясны доод хэсгийг ёроол гэнэ. Ширмийн цорго ёроолоос 600-1700 мм өндөрт байрлах тул шингэн ширэм үргэлж ёроолыг эвдрэлээс хамгаална. Энэ цорго нь суваг хэлбэртэйгээр хясны доод хэсгийн галд тэсвэрлэх ёроол дундуур гардаг. Ийм цорго 3200 м³-ээс  том эзлэхүүнтэй зууханд 2, жижиг зууханд ганц байна. Ширэм гаргахгүй нөхцөлд түүнийг галд тэсвэрлэх зуурмагаар бөглөдөг. Шаарны цорго нь ширмийн цоргоны тэнхлэгээс дээш 1.4-1.9 м өндөрт байрлана. Шаарны цорго нь усаар хөөргөгдөх зэс конусан хөргүүртэй байдаг. Түүний нарийн үзүүр нь дотогш, бүдүүн үзүүр нь гадагш шаар гаргах зүг чиглэнэ. Шаарны цоргыг метал бөглөөгөөр бөглөдөг.Домен зуух төмөр бетон суурь дээр байрлана. Суурийг тойрч ган багана бэхлэгдэнэ. Домен зуухны өндрийн дөрөвний гуравт нь метал хөргүүр байрлан ус шахаж хөргөдөг. Том зуухуудад ус зарцуулалт хоногт 70000 м³ хүрдэг ба усны зарцуулалтыг багасгахаар уурших хөргөгчийг хэрэглэнэ.

1. Домен зуухны ажиллагаа

.Зуухыг 5-10 жилийн турш тасралтгүй ажиллуулахаар бэлтгэдэг. Зуухны галд тэсвэрлэх дотрыг 5-6 хоногийн турш алгуур аажим үлээж хатаадаг. Зуухны дотрыг хатаагаад, халаахад түүнд зөвхөн кокс хийж, үлээгүүрээр агаар үлээн хатаасны дараагаар флюс, хүдрийг бага багаар ачаалж коксны шаталт ихсэхийн хэрээр үйцний хүдэр, флюсыг алгуур ихэсгэн тооцоот хэмжээнд хүргэнэ. Домен зуухны үлээлт хийснээс хойш 15-20 цагийн дараа анхны шаар, хоногийн дараа ширэм гаргана. Шаталтаар үүссэн хийг эхлээд агаар уруу гаргах ба дараагаар нь хийнээс тоос шүүх шүүлтүүр уруу шилжүүлнэ.Домен цехийн ажлыг бүдүүвчийг үзүүлэв. /Зураг/Үйцний материалыг агуулахаас вагоноор /1/ зөөвөрлөн тосгуурт/2/ буулгана. Түүнээс үйцийг тэргэнцэрээр домен зуухны ачаалах аппаратын жижиг /4а/ конустай тосгуурт /4/ хөмөрсний дараагаар том /5а/ конустай тосгуураар /5/ дамжин зуухны ажлын зайд ордог. Жижиг хүлээн авах тосгуурт зохих хэмжээний үйцийг ачаалсны дараа уг тосгуурыг 60⁰ эргүүлэхэд том конус дээр үйцийг /7/ жигд хуваарилж ачаална.  Ачих аппаратын том, жижиг  конус элжлэн онгойж домен зуханд ачих тул түүгээр шатсан бүтээгдэхүүн хий алддаггүй. Өндөр температур үүсгэж үйцний хайлуулалтыг идэвхжүүлэхийн тулд зууханд халуун агаар /6/ үлээнэ. 1000-1200⁰С халсан агаар халаах зуухны /12/ сараалжин дундуур агаар үлээгүүрээр хүйтэн агаарыг үлээж өнгөрүүлэхэд 780-950⁰С хүртэл хална. Агаар халаах зуухны /12/ сараалж дулаанаа хүйтэн агаар халаахад өгч өөрөө хөрч байх мөчид тоосны шүүлтүүрээр /14/ -тоосноос урьдчилан цэвэрлэгдсэн домены хийн шаталтаар 2 дахь халаах зуух /13/ 1200⁰С хүртэл халах бөгөөд түүнээс шатсан бүтээгдэхүүн нь утааны яндангаар гадагш хаягдана. Агаар халаах зуухны /12/  сараалж хөрөхөд халаах зуухны /13/ сараалж уруу  хүйтэн агаар оруулах хаалтыг онгойлгож халаана. Энэ үед агаар халаах зуух /12/ өөрөө халаагдаж эхэлдэг. Агаар халаах зуух 1 цагийн турш хүйтэн агаар халаах ба галд тэсвэрлэх сараалжийг халаахад 2 цаг зарцууулах учир нэг домен зууханд агаар халаах гурван зуух ээлжлэн ажилладаг байна. Шаарны цооргоор /10/ шаар, ширэмний цоргоор /11/ ширэм зайлуулан гаргана.

1. Домен зууханд явагдах физик химийн процесс

1. Түлшний шаталт

Үлээгдсэн агаар хүчилтөрөгчийн үйлчилгээгээр кокс дараах урвалаар шатна.C + O₂ = CO₂Үүссэн нүүрсхүчлийн хий коксны нүүрстөрөгчтэй үйлчлэлцэж угаарын хий болтлоо сэлбэгдэнэ.CO₂ + C_коксын  = 2COУгаарын хий СО нь домен зууханд төмрийн ислээс хүчилтөрөгчийг ангижруулах үүрэг гүйцэтгэнэ. 900-1000⁰С-т шохойн чулуу дараах урвалаар задарч шохой болно.СаСО₃  = СаО + СО₂400-550⁰С-ийн харьцангуй нам температурт доорх урвалаар сидерит задарч магнетитийг үүсгэдэг.3FeCO₃ = Fe₃O₄ + 2CO₂ + CO

1. Төмрийн сэлбэлт

Энэ процесс нь дээд ислээс доод исэлд, цаашилбал цэвэр метал болтол /А.А.Байковын зарчмаар/ явагдана.Fe₂O₃ - Fe₃O₄ - FeO - FeУгаарын хийгээр сэлбэх сэлбэлтийг тойруу сэлбэлт гэнэ. Үүнд:3 Fe₂O₃ + CO = Fe₃O₄ + CO₂Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂FeO  + CO = Fe + CO₂Хатуу нүүрстөрөгчөөр сэлбэхийг шууд сэлбэлт гэнэ. 950-1000⁰С-ээс дээш температурт зуухны распарын дээд хэсэгт доорхи урвалаар явагдана.FeO + C = Fe + CO

1. Төмрийн нүүрстөрөгчжүүлэлт

Төмрийн сэлбэлт 400-500⁰С-т эхэлж 1300-1400⁰С-т дуусдаг юм. Төмрийн хайлах температур 1539⁰С байх учир распарт төмөр нүхэрхэг сэвсгэр хатуу байдалтай болно. Домен зуухны цооногт 400-500⁰С-ээс дээш температурт төмөр сэлбэгдэхийн зэрэгцээ угаарын хийгээр нүүрстөрөгчждөг.3Fe + 2CO = Fe₃C + CO₂Fe₃С - төмрийн карбид хатуу төмөрт сайн уусаж, аажмаар төмөр- нүүрстөрөгчийн хайлшийг үүсгэнэ. Нүүрстөрөгчийн агуулга ихсэх тутам хайлшны хайлах температур ихээр доошилж 4.3% C болоход хайлах температур 1147⁰С-т доод утгад хүрдэг. Цооногийн доод хэсгийн өндөр температурт хайлш хайлж эхэлнэ. Шингэн хайлш ширэм доош гоожиж улайссан кокс дундуур өнгөрөхдөө идэвхтэйгээр нэмж нүүрстөрөгчждөг. Мөн түүнчлэн сэлбэгдсэн манган, цахиур, хүхэр зэрэг хольцууд хайлшид уусна.Зуухны чадал нь нэг өдөрт 500тн ширэм гарган авахад 1400 тн хүдэр, 1000 тн кокс, 5100 м³ хөргөлтийн ус, 1.4 сая м³ агаар хэрэглэдэг.

1. Домен үйлдвэрлэлийн бүтээгдэхүүн

1. Гангийн үйлдвэрлэлийн түүхий эд болох цагаан ширэм/үйлдвэрлэдэг бүх ширмийн 80-90%-ийг эзэлдэг./
2. М-1, М-2, М-3 маркийн ширэм. Эдгээр ширмийг мартен, хүчилтөрөгчид конверторын аргаар хайлуулан ган гаргаж авахад хэрэглэнэ.

Мөн Б-1, Б-2 маркийн бессемерийн ширэм, Т-1 маркийн томасын ширэм, ПВК-1, ПВК-3 маркийн сайн чанартай ширэм зэргийг гарган авна.

 ЛКО-ЛК5 маркийн цутгагдах ширэм. Үйлдвэрлэдэг бүх  ширмийн 8-17%-ийг эзэлнэ.

1. Тусгай ширэм буюу домены төмөрт хайлшууд. Үйлдвэрлэдэг бүх ширмийн 2-3%-ийг эзэлдэг.
2. Домены шаар:1 тн ширэм гарган авахад ойролцоогоор 0.6 тн шаар гардаг.
3. Домены хий: 300 м³ эзлэхүүнтэй домен зуухнаас 15-17 сая м³ хий  гардаг.

Металлургийн үйлдвэр

Металлургийн үйлдвэрлэлийн түүхий эд

Төмөрлөгийн үйлдвэрлэлийн үндсэн түүхий эд нь хүдэр бөгөөд хүдэр нь тухайн үеийн техник, технологийн түвшинд олборлох үйл ажиллагаа явуулах боломжтой, ашигтай байх ашигт малтмалын зохих агуулгатай уулын чулуулгийг хэлнэ.Дэлхийн царцдасын 16 км хүртэлх гүнд ойролцоогоор  дараах найман элемент үндсэн хэсгийг эзэлж байдаг. Үүнд: хүчилтөрөгч 46,59%, цахиур 27,72%, хөнгөнцагаан 8,13%, төмөр 5,01%, кальций 3,63%, натрий 2,85%, калий 2,60%, магний 2,09%Өнгөт төмөрлөгтийн эзлэх агуулга: зэс 0,01%, никель 0,01%, хартугалга 0,0016%, цагаантугалга 0,004%, цайр 0,005%, алт 0,0000005% байна.Эрдэс гэдэг нь хүдэр болон уулын чулуулгуудын хоорондын химийн бүтэц, физик шинж чанаруудаараа ялгагдах хэсгийг хэлнэ. Хүдэр нь эрдсүүдийг цогц байдлаар агуулж байдаг. Метал агуулагч эрдсүүдийг хүдрийн гэх бөгөөд бусдыг нь хоосон чулуулаг гэнэ. Хүдэр нь нэг болон хэд хэдэн элементүүдийн бөөгнөрлийг үүсгэдэг. Металуудын бөөгнөрөл үүсгэх шинж чанар нь харилцан адилгүй байх бөгөөд зарим элементүүд хүдрийн ордыг үүсгэж чаддаггүй. Тэдгээрийг тархмал метал гэж нэрлэнэ. Металлургийн үйлдвэрлэлийн гол зорилт нь хүдрээс түүнд агуулагдаж байгаа ашигт малтмалыг аль болохоор бүгдийг нь олборлож авах явдал юм. Хүдрийн эрдсүүдийн найрлагаас хамаарч хүхэржсэн, цуллаг, исэлдсэн гэх ба исэлдсэн хүдэрт зөвхөн ислүүдийг бус хүчилтөрөгч агуулсан эрдсүүдийг ч хамааруулж үздэг.Тухайлбал: силикатууд, карбонатууд гэх мэт Металургийн түлш Кокс, мазут, байгалийн хий, домен зуухны ба коксын үйлдвэрлэлд үүсэх хий зэрэг металургийн үндсэн түлшүүд байдаг.

КоксШирэм хайлуулан гаргах домен зуух, цутгах хэсгийн ширмийг хайлуулах зуух-вагранкад гол түлш болдог. Битүү агаар орохгүй тусгай зууханд нунтагласан чулуун нүүрсийг хийж, 950-110°С температурт 15-18 цагийн туршид хайрахад дэгдэмхий бодисууд дэгдэн ялгарснаас сэвсийж үлдсэн хатуу үлдэгдлийг кокс гэнэ.Кокс дунджаар 82-90% С, 0.5-2% S, 0.2% P, 1% дэгдэмхий бодис, 10-15%  үнс, 5%  чийг агуулагдах 6500-7500 ккал/кг дулаан ялгаруулах чадвартай.
МазутГан хайлуулан гаргах мартен зуухны ба цувих хэсгийн халаах зуухыг галлахад мазутыг өргөн хэрэглэнэ. Нефтийг нэрж бензин, керосин зэрэг хөнгөн хэсгүүдэд ялгаруулан авсны дараах шингэн үлдэгдлийг мазут гэнэ. Мазут нь 80-87% C, 12-14% H₂, 1% O₂ + N₂-оос бүрдэх бөгөөд 8500-10500 ккал/кг дулаан ялгаруулна. Шатахдаа үнс үүсгэдэггүй, шаталтыг хялбар тохируулах давуу талтай.Байгалийн хийИх илчтэй хямд түлш юм. 92-95% CH₄ -метан, 0.3% CO₂; 1% N; 1% H₂; 3% C_mH_n агуулдаг. Нунтагласан кварцаар тоосго бэлтгэж мартен, цахилгаан ба бусад төрөл бүрийн зуухны хана, ёроол, дээвэр хийх бөгөөд тэд нь 1550°С-аас эхлэн зөөлөрч, 1690-1730°С-т хайлдаг. 8000 ккал/кг-ээс багагүй дулаан ялгаруулдаг.Мөн коксжуулалтын хий, домен зуухны хий зэргийг ашигладаг.
Галд тэсвэрлэх материал
            Металургид галд тэсвэрлэх материалыг ашиглагдах чадвараар нь ердийн /1580-1750°С/, өндөр /1750-2000°С/, гоц тэсвэртэй /2000°С-ээс илүү/ гэж ангилна. Ажлын нөхцөлөөс шалтгаалан халаахад механик бат бэх чанараа алдахгүй, шингэн метал, шаар, хийн химийн үйлчилгээг сайн эсэргүүцдэг, тэлэлт багатай, сэвсгэр байх зэрэг шаардлага галд тэсвэрлэх материалд тавигдана. Галд тэсвэрлэх материалын тоосгоор хана, дээврийг өрөх, нунтгаар нь зуухны ёроол, налуу гадаргууг шавах, мөн түүнчлэн төвөгтэй хийц бүхий хоолой, аяга мэтийг доторлоход хэрэглэдэг.Галд тэсвэрлэх материалыг химийн шинж чанараар нь хүчиллэг, суурилаг, саармаг гэж ангилна. Галд тэсвэрлэх хүчиллаг материалд 93-100% SiO₂  агуулсан өөхөн чулуу буюу кварцын элс орно. Нунтагласан кварцаар тоосго бэлтгэж мартен, цахилгаан ба бусад төрөл бүрийн зуухны хана, ёроол, дээвэр хийх бөгөөд тэд нь 1550°С-аас эхлэн зөөлөрч, 1690-1730°С-т хайлдаг. Галд тэсвэрлэх суурилаг материалд доломит, шатаасан буюу хайлуулсан магнезит хамаарна. MgCO₃,CaCO₃ -уулын чулуулгыг доломит гэнэ.Галд тэсвэрлэх саармаг материалд каолинит Al₂O₃, Cr₂O₃- хромит зэрэг нь орно.Ширмийн үйлдвэрлэлДомен үйлдвэрлэлДомен зууханд ердийн чанартай ширэм үйлдвэрлэхэд төмрийн ба манганы хүдэр, идэвхжүүлэх нэмэлт/флюс/, идэвхжүүлэх хольцтой төмрийн хүдэр/агломерат/, хүдрийн бөмбөлөг, түлш/кокс/ зэргээс бүрдсэн үйцийг ашиглана. Үйц материалын /бутлах, ангилах, баяжуулах, ширхгийг томруулах зэрэг/ бэлтгэл ажлаас эцсийн эцэст хайлуулан гаргасан ширмийн чанар шалтгаалдаг.

1. Төмрийн, манганы хүдэр

Төмрийн хүдэр нь хүдрийн минерал, хоосон чулуулаг, хольцуудаас бүрдэнэ. Төмрийн байгалийн нэгдэл/ихэвчлэн исэл/-ийг хүдрийн минерал гэнэ. Домен зуухны үйлдвэрлэлд хүдрийн доторх төмрийн 98-99% нь ширмийн бүрэлдэхүүнд шилждэг. Хоосон чулуулаг төрөл бүрийн химийн найрлагатай байж болно. Энэ нь ихэвчлэн цахиурын исэл SiO₂ буюу шаварлаг хайрга /Al₂O₃+2SiO₂x2H₂O/, заримдаа шохойн чулуу  /CaCO₃/ буюу доломит  /CaCO₃xMgCO₃/-оос бүрдэнэ. Хоосон чулуулаг нь домен зууханд хайлж шаарын бүрэлдэхүүнд шилжинэ.            Хоосон чулуулгийн хэмжээнээс шалтгаалан 45-70% төмөр агуулсан хүдрийг төмөр ихтэй, 45%-иас доош төмөр агуулсныг төмөр багатай гэж хуваадаг. Төмөр ихтэй хүдрийг буталж ангилан шууд хайлуулах бөгөөд төмөр багатай хүдрийн төмрийн ислийн харьцангуй хэмжээг ихэсгэх зорилгоор эхлэн баяжуулж хайлуулна. Төмрийн хүдэрт хортой хольц - хүхэр, мыщьяк, фосфор бага хэмжээгээр  байнга агуулагдана. Хортой хольц, хоосон чулуулаг багатай төмрийн ордыг түрүүлж ашигладаг. Ширэм хайлуулахад улаан, хүрэн, соронзонт, жоншит төмөрлөг, мөн түүнчлэн холимог төмрийн хүдэр хэрэглэнэ.

1. 50-60% төмөр агуулах улаан төмөрлөгийн хүдэрт төмөр нь усгүй исэл /Fe₂O₃/ гематит хэмээх минерал байдалтай оршино. 70% Fe агуулсан гематит хүхэр, фосфорын хольц бага, SiO₂-ын хоосон чулуулаг кварцит байдаг. Улаан төмөрлөгийн нягт, бат бэх нь янз бүр байхын дээр хүчилтөрөгчөө алдан сэлбэгдэхдээ сайн байна. Манай орны Тамирын гол, Алтайн Ачит нуур зэрэг ордуудад ихээхэн тохиолддог.
2. 30-50% төмөр агуулах хүрэн төмөрлөгийн хүдэрт төмөр нь устай исэл /2Fe₂O₃x3H₂O/ - лимонит байдалтай оршино. Лимонит 52-66% Fe агуулдаг. Элсэрхэг шаврын гаралтай заримдаа фосфорыг ихээр агуулсан хоосон чулуулагтай байна. Өндөр температурт хүрэн төмөрлөгийн чийг нь ууршин сэвсийж амархан хүчилтөрөгчөө алдаж сэлбэгдэх чанар нь сайжирдаг. Манай орны Дорноговь аймгийн Чойрын орчимд Цагаан толгой хэмээх газарт бий.
3. 55-60% төмөр агуулах соронзонт төмөрлөгийн хүдэрт төмөр нь дутуу исэл /Fe₂O₄/ магнетит хэмээх минералын байдалтай байдаг. Магнетит нь 72.4 % Fe агуулна. Хоосон чулуулаг нь цахиурын ба бусал ислүүдээс бүрдэнэ. Энэ төмөрлөг хар хүрэн буюу хүрэн өнгөтэй хамгийн нягт төмрийн хүдэр юм. Зарим тохиолдолд соронзонт төмөрлөгт хүхэр /1.5-2% хүртэл/ ихээр агуулагдаж цайраар бохирлогдсон байдаг. Бусад хүдрийг бодвол соронзонт төмөрлөг хүчилтөрөгчөө сэлбэхдээ муу байна. Монголын Төмөртэй, Төмөр толгой, Хойд хэнтийн Баян голын бүлэгт, Төмөр овоо, Хөл худаг зэрэг газруудад оршдог.
4. 30-40% төмөр агуулсан жоншит төмөрлөгийн хүдэрт төмөр нүүрсхүчлийн давс /FeCO₃/- сидерит хэмээх минерал байдалтай оршино. Сидерит 48.3% Fe агуулдаг. Түүний хоосон чулуулаг нь SiO₂, Al₂O₃ ба бага хэмжээний магнийн ислээс бүрдэнэ. Заримдаа сидерит цагаан шар буюу саарал өнгөтэй оршдог. Тэр амархан исэлдэн СО₂-ыг алдаж хүрэн төмөрлөгт шилжинэ. Төмрийн бүх хүдрээс хамгийн амархан хүчилтөрөгчөө алдаж сэлбэгддэг нь сидерит юм. Сидеритыг ихэвчлэн домен зууханд хийхийн өмнө шатааж сэлбэхэд сэвсийж хялбар бутлагдан нунтаг тоос бага үүсгэнэ. Сидерит бүхий орд газар Алтайн нуруунд оршдог.

Төмөрт цахиур

Хүдрийн минерал нь магнетит буюу гематит юм. Иймд хүдэрт 35-40% Fe агуулагдах ба цахиурлаг хоосон чулуулагтай төмрийн холимог хүдэрт төмрөөс гадна өөр металууд агуулагдах бөгөөд хайлуулалтын үед ширэмд шилжин түүнийг чанаржуулна

Манганы хүдэр Манганы MnO₂, пиролизит, Mn₂O₃ браунит, Mn₃O₄ - гаусманит ислийн минералуудаас гадна манганы болон бусад элементүүдийн ислийн нэгдлээс бүрдэнэ. 25-50% Mn агуулсан манганы хүдрийг домены үйлдвэрлэлийн үйцэнд хийж зарим маркийн ширэм ба 82% Mn агуулдаг манганы төмрийг гарган авахад хэрэглэнэ. Мангант хүдэр шаварлаг элсэрхэг хоосон чулуулагтай байх тул түүнийг малтан авах ба тээвэрлэх үед амархан бутарч ширхэг нь жижгэрч тоосорхог болно. Зарим уурхайд манганы хүдрийг усаар угааж баяжуулдаг.

1. Түлш, идэвхжүүлэх нэмэлт/флюс/

Түлш

Хүдрийг сэлбэж хайлуулах ба гарсан ширэм, шаарыг халаахад шаардагдах өндөр температурыг шаталтаараа үүсгэхээс гадна түлшний шатаж амжаагүй, дангаараа буюу угаарын хий байдалтай нүүрстөрөгч нь хүдрийн доторх төмрийн ислийн хүчилтөрөгчийг ангижруулан сэлбэх, сэлбэгдсэн төмрийг нүүрстөрөгчжүүлэн ширэм болгох учир кокс нь домен зуухны ажиллагаанд маш чухал үүрэг гүйцэтгэнэ.      Домен зуухны үйлдвэрлэлд хэрэглэгдэж байгаа кокс нь хангалттай бат бэх, сэвсгэр байвал зуухны хийн чөлөөт урсгалд саад болохгүй, шатахдаа сайн байхын дээр хортой хольц, үнс доод хэмжээгээр агуулан дулаан ялгаруулах чадвар өндөртэй байх шаардлагатай байдаг.

Флюс/Идэвхжүүлэх нэмэлт/

Хуурай сепарацийн аргаар баяжуулах

     Хуурай ялгалтын аргаар шлам ихтэй нойтон баяжуулалтын аргаар баяжуулах боломжгүй  ба хялбар баяжигддаг үнслэг багатай нарийн ширхэглэлийн эрчим хүчний нүүрсийг баяжуулна. Ширхэглэл томтой хэсэг нь  нойтон гравитацийн аргаар, шлам ихтэй шүүгдэхэд хэцүү материалыг  хатааж,  хуурай ялгалтын сепараторт төвөөс зугатах хүчний үйлчлэлээр баяжуулна. 

Хүндрүүлсэн бур суспензид баяжуулах

     Нүүрсийг хүнд бурын орчинд хүндийн жингийн ялгаанд үндэслэн баяжуулахад ялгалтын нарийвчлал өндөртэй байдаг учир  баяжмал, хаягдал нь  тунааж баяжуулах  аргаас  илүү ялгарна. Иймд уг аргыг хүнд ба маш хүнд баяжигдах чанартай нүүрсийг баяжуулахад хэрэглэнэ. Мөн хүнд суспензид баяжуулах сепаратор нь  автоматжуулагдсан учир  суспензийн  хувийн жинг тогтмол шаардлагат хэмжээнд барих  боломжтой ба энэ нь баяжуулалтын процессын бүтээмжийг дээшлүүлнэ.

   Хүндрүүлсэн суспензийн  аргаар нүүрсийг баяжуулахад төвөөс зугатах хүчний сепараторыг хэрэглэнэ. Энэ арга нь бусад гравитацийн аргаас  илүү  үр ашигтайд тооцогддог.

   Суспензийн сепаратор нь энгийн хийц загвартай, өндөр бүтээмжтэй. 10-0.5 мм ширхэгтэй нүүрсийг баяжуулахад суспензийн циклоныг хэрэглэнэ. Хуурай сепарацийн аргаар бүх категорийн коксжсон  нүүрсийг баяжуулахад тохиромжтой.

Флотацийн баяжуулалт  

   Флотацийн аргаар баяжуулахад 0.5мм коксжсон эрчим хүчний  бүх төрлийн нүүрсийг баяжуулна.

          Хялбар флотацлагдах нүүрсийг баяжуулахад  баяжмал, хаягдлыг үндсэн флотацийн процессоос гарган авна . Схем 54 а,б.

   Хүнд баяжигдах нүүрсийг баяжуулахад баяжмал, завсрын бүтээгдэхүүнийг цэвэрлэгээний флотациар  баяжуулж гаргана. 54в, г. хүнд ба маш хүнд баяжигдах коксжсон нүүрсийг баяжуулах  схемийг /зураг 55/ үзүүлэв.

 Том ширхэгийн нүүрсийг гурван бүтэгдэхүүн гаргах хүнд шингэний сепараторт  өөр нягттай   хоёр шингэнийг ашиглан баяжуулна.  Жижиг ширхэгийн нүүрсийг тунаах машинд баяжуулж, гүйцээн баяжуулалтыг хүнд шингэний орчинд гидроциклонд ангилан ялгана. Шламыг өтгөрүүлэлтгүйгээр флотацид өгнө. 

нүүрсийг флотацийн аргаар баяжуулахад тос, диметилдиоксана Т-66, Е-2, Ц-2, керосин  зэрэг урвалжуудыг хэрэглэдэг. Нүүрсний флотацийг механик ажиллагаатай флотацийн машинд явуулна.  Флотацийн баяжмалыг центрифугид  өтгөрүүлэн шүүж, хатааж, цэвэршсэн технологид усыг эргүүлэн ашиглана. 

Технологид ашиглагдсан кондицийн бус суспензи нь цахилгаан  соронзон сепараторт нөхөн сэргээгдэж, эргүүлэн хэрэглэгдэнэ. Соронзон баяжмал /2100-2300кг/м³ нягттай/ кондицийн суспензийн саванд , соронзон бус бүтээгдэхүүн  шламын циклд өгөгдөнө. Завсрын бүтээгдэхүүн буюу шламын шаардлагатай бол хатааж ялган авна.

Бороогийн алтны ядуу агуулгатай хүдрийг нуруулдан уусгах хагас үйлдвэрлэлийн туршилтын зарим үр дүн

Т.Оргодол

Бороо Гоулд ХХК, УУИС-ийн докторант

Хураангуй

Бороогийн алтны агуулга багатай хүдрийг нуруулдан уусгах аргаар боловсруулах судалгааны ажлыг 2005 онд эхэлж Австрали, АНУ зэрэг оронд хүдрийн дээж явуулж баганан уусгалтын туршилтууд явуулсан ба эдгээр туршилтууд эерэг үр дүнтэй гарсан юм. Нуруулдан уусгах аргаар 0,7 г/т дундач агуулга бүхий хүдрийг 60% хүртэл металл авалттайгаар боловсруулбал жилд 3 сая тонн хүдрийг боловсруулах боломжтой болно.

Нуруулдан уусгах технологийг нэвтрүүлснээр хуучин хаягдал буюу захын агуулга гэж тооцогдож байсан 0,2 – 0,8  г/т агуулга бүхий хүдрийг боловсруулахад эдийн засгийн хувьд ашигтай болж байна. Иймээс цаашид анхдагч буюу сульфидийн хүдэр дэх боловсруулахад төвөгтэй алтыг уусах боломжийг судлах зорилгоор Бороогийн уурхай дээр ил уурхайн анхдагч хүдрийн дээжид баганан уусгалтын цуврал туршилтуудыг явууллаа.

Түлхүүр үг: исэлдсэн өндөр агуулагатай хүдэр, металл авалт, баганан уусгалт,

Оршил

Ашигт малтмалын ордыг иж бүрэн ашиглах үндсэн дээр урьд нь захын агуулга буюу баяжуулах үйлдвэрт боловсруулахад эдийн засгийн хувьд ашиггүй Бороогийн үйлдвэрт боловсруулж байсан хүдэртэй ижил төрлийн агуулга багатай хүдрийг нуруулдан уусгах технологи боловсруулах судалгааны ажлыг 2005-2006 онуудад металлургийн туршилтыг Австралийн АММТЕС, Колорадо дахь Каппес-Кассидэй энд Асошейтс (KCA) компанид хийж гүйцэтгэсэн.

                         Иймд бид дээрх туршилтын үр дүнгүүдийг үндэслэн Бороогийн алтны агуулга багатай хүдрийг нуруулдан уусгах технологийг боловсруулах, ирээдүйд хийгдэх нуруулдан уусгалтын үндсэн үзүүлэлтүүдийг тодорхойлох зорилго тавилаа.

Хагас үйлдвэрлэлийн туршилт

            Бороогийн уурхай дээр 240 хоног явуулсан хагас үйлдвэрийн туршилтаар тус бүр нь 60-70 тонн хэмжээтэй гурван дээжинд уусгалт явуулав.  Исэлдсэн хүдрийн нэг, хагас исэлдсэн хүдрийн хоёр дээж дээр уусгалтын хагас үйлдвэрийн туршилтыг 1-р зурагт үзүүлсэн схемийн дагуу явуулав. Хүдэрт урьдчилан шохой хольсон. Хагас исэлдсэн хүдрийн хоёр дээжийн хувьд бараг ижил алтны агуулгатай буюу ойролцоогоор 1,1 г/т агуулгатай боловч Р₈₀ ширхэгийн хэмжээгээрээ хоорондоо ялгаатай. Нэгнийх нь ширхэгийн дээд хэмжээ нь 150 мм бөгөөд Р₈₀ ширхэгийн хэмжээ нь 86 мм байхад нөгөөгийнх нь бутлагдлын дээд хэмжээ 260 мм ба Р₈₀ ширхэгийн хэмжээ нь 153 мм байна. Уусгах уусмал болох 0,5г/л агуулгатай цианид натрийн давсыг 0,14л/мин/м² зарцуулалттайгаар өгсөн. Энэ нь КСА–ийн ашигласнаас (1 г/л) илүү, АММТЕК-ийн авч хэрэглэсэн концентрацтай ижил байгаа боловч аль алинаас нь зарцуулалтын хэмжээгээрээ бага байна.

Хагас үйлдвэрийн туршилтын үр дүнг 1-р хүснэгтэд, исэлдсэн хүдэрт явуулсан хагас үйлдвэрийн багананд уусгах уусгалт металл авалт хугацааны хамаарлыг 1-р зурагт, хагас исэлдсэн өндөр агуулгатай бутлагдсан хүдэрт явуулсан хагас үйлдвэрийн багананд уусгах уусгалт металл авалт хугацааны хамаарлыг 2-р зурагт, хагас исэлдсэн бага агуулгатай бутлаагүй хүдэрт явуулсан хагас үйлдвэрийн баганан уусгалтын металл авалт хугацааны хамаарлыг 3-р зурагт тус тус үзүүлэв.

  

1-р зураг. Исэлдсэн хүдэрт явуулсан хагас үйлдвэрийн баганан уусгалтын  металл авалт хугацааны хамаарал