Зэс – Порфирийн ордын эрдсийн хам ургал, хатуулгаас хамаарах хүдэр баяжуулах технологийн судалгаа

/Эрдэнэтийн-Овоо ордын жишээн дээр/

Т.БАТМӨНХ “Эрдэнэт үйлдвэр” ТӨҮГ-ын Ерөнхий инженер, Техникийн ухааны доктор (Ph.D)

УДИРТГАЛ

Эрдэнэтийн баяжуулах үйлдвэр 40 гаруй жилийн хугацаанд тэрбум гаруй тонн хүдэр боловсруулж, зэсийн баяжмал, молибдений баяжмал үйлдвэрлэсэн. Уурхайн ашиглалтын түвшин гүнзгийрэх тутам хүдэр дэх зэсийн агуулга буурч байгаа ч эцсийн бүтээгдэхүүний гарцыг тогтмол барих, өсгөх, орлогын түвшинг бууруулахгүй байх шаардлага тулгарч байна. Иймд үйлдвэрийн өргөтгөл, шинэчлэлийн бодлогын хүрээнд үйлдвэрлэлийн
үндсэн болон туслах тоног төхөөрөмжүүдийг солих, шинэчлэх ажлыг мэргэшсэн бүтээлч хамт олны туршлагад тулгуурлан богино хугацаанд гүйцэтгэж, технологийн оновчтой схем, горимуудыг боловсруулж ажилласаар ирлээ. Үүний үр дүнд зэсийн металл авалтыг 88.3%, молибдений металл авалтыг 48.5%-д хүргэсэн болно. Гэхдээ Эрдэнэтийн-Овоо ордын ашиглалтын хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхдээ, уурхайн гүнзгийрэлттэй холбоотой зэс молибдений үндсэн эрдсийн фаз болон мөхлөг хоорондын морфологи, эрдсийн найрлагын судалгааг баяжуулалтын технологийн горимтой уялдуулан шинжлэх ухааны үндэслэлтэй судлах зайлшгүй шаардлагатай болсон.

Судалгааны ажлын зорилго: Зэс порфирийн ордын хүдрийн ил уурхайн гүнзгийрэлтийн явцад түүний ажлын түвшингүүд дэх чулуулаг бүрдүүлэгч эрдсүүдийн хам ургалт (ассоциаци) нь хүдэр бэлтгэх, баяжуулах технологид нөлөөлөх хүчин зүйлс, эдгээрийн харилцан хамаарлыг тогтоож, металл авалтыг нэмэгдүүлж, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлэх боломжийг судлахад оршино.

Эрдэнэтийн-Овоо зэс-молибдений орд газрын эрдсийн төрөл, шинж чанар, хүдэр боловсруулах технологийн судлагдсан байдал

Эрдэнэтийн-Овоо ордын хүдрийн баяжигдах чанарыг тодорхойлох анхан шатны туршилтууд Чехословакийн Кутногорын институтэд 1966 онд, “ВНИИЦветмет” (Восточный научно-исследовательский горно-металлургический институт цветных металлов) хүрээлэнд 1973 онд лабораторийн болон хагас үйлдвэрлэлийн түвшинд тус тус хийгдэж, туршилтын үр дүнгээр зэс (𝛽𝐶𝑢 = 35%, 𝜀𝐶𝑢83%), молибден (𝛽𝑀𝑜 = 49%, 𝜀𝑀𝑜 = 53%)-ны баяжмалуудыг гарган авах боломжтойг урьдчилан тогтоосон.
Одоо ашиглалт явагдаж буй анхдагч баяжилтын бүсэд орших зэсийн хүдрийн баяжигдах шинж чанарт ашигт эрдсүүдийн сулралт, чөлөөлөгдөлтийн түвшин хүчтэй нөлөөлж эхлээд байна. Энэ нь хүдрийн физик-механик шинж чанар буюу хатуулгаас шууд хамааралтай. Судалгаагаар хоёрдогч баяжилтын бүсэд хүдрийн хатуулаг Бондын ажлын индексээр 11-12 кВтцаг/тн байсан бол одоо олборлож буй анхдагч баяжилтын бүсэд хүдрийн хатуулаг эрс өсч 16 кВтцаг/тн хүрсэн байгаа нь туршилт судалгааны ажлуудаар батлагдаж байна.

Зурагт үзүүлснээр биотит-гранодиорит чулуулгийн хувьд уурхайн түвшин 995м-ээс доошлох үед хүдрийн хатуулаг эрс нэмэгдэж 19.1 кВт-ц/т хүрч өөрчлөгдөж байгаа ба цаашлаад 815 м түвшнээс доошлох үед буцаад буурах зүй тогтол ажиглагдаж байна. Гранодиорит чулуулгийн хувьд уурхайн түвшин доошлох тутам өөрчлөлт бага ажиглагдсан ба 815-725 м ашиглалтын түвшин дэх хүдрийн хатуулаг бусад түвшний дундаж утгаас 17.22 кВт×ц/т эрс нэмэгдэж 18.76 кВт-ц/т болсон үр дүн харагдаж байна.

Үр дүнгээс харахад хүдрийн хатуулгийн туршилтын утга болон тооцоолсон утга хоорондоо шугаман хамааралтай байгаа ба шугаман регрессийн тэгшитгэлээр R²=0.895 байна. Уурхайн ашиглалтын түвшин гүнзгийрэх тутам хүдрийн хатуулаг өсөх хандлагатай байгаа нь цаашид бутлан нунтаглалтын тоног төхөөрөмжүүдийн бүтээмж, цаашлаад баяжуулах үйлдвэрийн хүчин чадал буурах эрсдэлтэй болохыг судалгаагаар тогтоосон.

Ордын ашиглалтын түвшнээс хамаарсан элементийн агуулгын үр дүн

Химийн шинжилгээний ажлыг “Эрдэнэт Үйлдвэр” ТӨҮГ-ын “Чанарын хяналтын хэлтсийн химийн төв лаборатори”-д хийлгэсэн ба нийт 14 багц дээжид 31 элементийг тодорхойлсон. Туршилт сорьцлолтын дээжүүдэд зэс, молебдин, төмөр, торгуульт элементүүд болох хар тугалга, мишяак, фосфор зэрэг элементийн агуулгыг процентоор тодорхойлсон.

Судалгааны ажлын хүрээнд Баруун хойд, Төвийн хэсгийн TRM цооногийн нийт 12 багц дээжүүдийн чулуулаг бүрдүүлэгч эрдсийн эрдэслэг бүрэлдэхүүн, структур, текстурын онцлог, хил заагийг тогтоох, хоёрдогч хувирлын үр дүнд үүссэн шаварлаг эрдсүүдийн тархалт, хүдрийн эрдсийн шинж чанар, агуулга, хорт хольц агуулж буй эрдсүүдийг судлах зорилгоор чулуулгийн бүрэн бичиглэлийн ажлыг “Buehler” фирмийн өнгөлгөөний тоног төхөөрөмж болон “Nexcope” маркийн хосолсон гэрлийн микроскоп ашиглан хийж гүйцэтгэсэн. Нийт 6 багцын петрографи, минераграфийн шинжилгээгээр чулуулаг нь шигтгээлэг, гипидиоморфлог, лепидограобластлаг, гранобластлаг структуртай, массивлаг, нүх сүвэрхэг, метасоматитлаг, урсгал текстуртай бөгөөд чулуулаг бүрдүүлэгч гол эрдсүүд нь цахиуржих, серицитжих, мусковитжих, пелитжих, хлоритжих, эпидотжих, альбитжих процесст хүчтэй өртсөн плагиоклаз, калийн хээрийн жонш, өнгөт эрдсийн псевдоморфоз, хоёрдогч кварц, анхдагч сульфидын хүдрээс бүрджээ. Чулуулгийн хувирал, хүдэржилтээс харахад анхдагч хүдэр илүү тархацтай хөгжжээ. Минераграфийн шинжилгээгээр: Уурхайн гүн рүү пирит-халькопирит, кварц-молибденит нь судаллаг шигтгээлэг структур үүсгэн хөгжсөн байна.

Эрдсийн фаз болон мөхлөгийн гадаргуугийн бүтцийн судалгаа

Эрдсийн чөлөөлөгдөлтийг үйлдвэрлэлийн нөхцөлд нэмэгдүүлэх боломж, эдийн засгийн үр өгөөж

Бондын ажлын индекс нь бөөрөнцөгт тээрмийн нунтаглалтад шаардлагатай энерги зарцуулалтаар хүдрийн хатуулгийг тодорхойлдог. Бондын ажлын индекс өсөх нь бөөрөнцөгт тээрмийн (МШЦ) хүдэр боловсруулах хүчин чадлыг бууруулах үндсэн хүчин зүйл болно. Эрдэнэтийн баяжуулах үйлдвэрийн тохиолдолд авч үзвэл хүдэр бэлтгэлийн I шугам буюу 3 шатны бутлалт, 2 шатны нунтаглалт бүхий технологийн дамжлагын бүтээмжийг (жилд 20.5 сая тонн хүдэр бутлах+нунтаглах хүчин чадалтай) бууруулах нөхцөл бүрдэнэ.

2015-2024 оны технологийн үзүүлэлтэд статистик шинжилгээ хийхэд Бондын ажлын индекс 13.6-16.2 кВтцаг/тн хүртэл нэмэгдэхэд бөөрөнцөгт тээрмийн бүтээмж 284.4 тн/цагаас 271.2 тн/цаг хүртэл буурч, нунтаглагдсан хүдэр дэх -74 мкм ангийн агуулга 62%-аас 60% хүртэл буурсан.

Молибденит нь зэсийн эрдсүүдтэй харьцуулахад илүү богино хугацаанд нунтаглагдаж хоосон чулуулгаас салдаг тул баяжуулах үйлдвэрийн хам флотацын тэжээлд ихэвчлэн бүрэн чөлөөлөгдсөн байдаг. Иймд нунтаглагдсан хүдэр дэх -74 мкм ангийн агуулга 57-62%-н хэлбэлзэл молибден авалтад хүчтэй нөлөө үзүүлдэггүй байна. Харин хүдрийн физик-механик шинж чанарын өөрчлөлт, хатуурал нь үйлдвэрийн хүчин чадлыг бууруулаад зогсохгүй эрдсийн сулралын зэргийг бууруулж, баяжмал дахь металл авалтыг бууруулах эрсдэл дагуулж байна.

Технологийн судалгаагаар ирээдүйд боловсруулах хүдрийн хатуулаг Бондын ажлын индексээр 18.3 кВт×цаг/т хүрч хүдэр бэлтгэлийн I шугамын хүчин чадал 12% буурснаар жилд 20.5 сая тн хүдэр боловсруулдаг байсан бол ихдээ 17.9 сая тн болж буурах бөгөөд өөрийн өртөг мөн хувиар нэмэгдэх нь тодорхойлогдсон.

Иймд Баяжуулах үйлдвэрийн хүдэр бэлтгэлийн I шугамыг шинэчлэх төслийн хүрээнд жилд 20.5 сая тн хүдэр боловсруулах суурь нөхцөлтэйгээр технологийн шинэчлэлийн 3 хувилбарыг боловсруулж оновчтой хувилбарыг боловсруулж 4-р шатанд өндөр даралтат булт нунтаглагч нэвтрүүлэх шинэчлэлийн хувилбарыг сонгосон бөгөөд үндэслэлийг хураангуйлбал:

• Дэлхийн практикт ижил төстэй уурхайд нэвтэрч үйл ажиллагаа нь бүрэн нотлогдсон технологи;
• Перу улсын Токепала зэсийн хүдэр баяжуулах уурхайн уламжлалт 3 шатны бутлалттай хуучин үйлдвэрт орд гүнзгийрч хүдрийн хатуулаг нэмэгдсэнээр бутлалтын 4-р шатанд ӨДБН-ийг сүүлд нэмэлтээр суурилуулсан төсөлтэй ижил шийдэл;
• Нэг тонн хүдэр нунтаглах бутлах хувийн цахилгаан зарцуулалтаар технологийн шинэчлэлийн 4 хувилбараас хамгийн бага буюу 17.27кВт.цаг/тн (бусад хувилбаруудаас 7-32% бага);
• Нэг шатны нунтаглалт, багц ангилалтаар нунтаглах хэсгийг шинэчилж, уламжлалт гурван бүтээгдэхүүнт ангилалт, 2 шатны нунтаглалтыг “халах” боломж;
• Ирээдүйд олборлох 1тн хүдэр бэлтгэх зардал 6.06 ам.доллар/тн байгаа нь 1-р хувилбараас 0.48 ам.доллар/тн-оор бага, 2-р хувилбараас 1.48 ам.доллар/тн-оор бага зардалтай байна гэх мэт.

Өндөр даралтат булт нунтаглагчийг бутлалтын 4-р шатанд суурилуулснаар тээрмийн тэжээллийн бүхэллэгийн хэмжээг P₈₀=11.6 мм-ээс P₈₀=7.6 мм хүртэл бууруулах ба нунтаглагдсан хүдэр дэх -74 мкм ангийн агуулгыг 63% хүртэл нэмэгдүүлнэ. Энэ нь хам баяжмал дахь зэс авалтыг 1.17% нэмэгдүүлэх боломж бүрдүүлэх юм.

ЕРӨНХИЙ ДҮГНЭЛТ

Эрдэнэтийн-Овоо зэс-молибдений порфирийн ордын уурхайн ашиглалтын түвшнээс хүдрийн хатуулаг болон эрдсийн найрлага хоорондын хамаарлыг тогтоож, хүдрийг баяжуулах технологид эрдсийн тархалт, хам ургал, мөхлөг хоорондын харилцан үйлчлэл болон чөлөөлөгдөлтийн нөлөөг судалж, мөн металл авалтыг ихэсгэх зорилгоор судалгааны үр дүнд тулгуурлан дараах ерөнхий дүгнэлтүүдийг хийж байна. Үүнд:

1. Одоо ашиглаж буй зэсийн анхдагч сульфидын бүсийн хүдрийн баяжигдах шинж чанарт эрдсүүдийн хам ургал, чөлөөлөгдөлт хүчтэй нөлөөлж эхлээд байна. Энэ нь хүдрийн хатуулаг болон хам ургал болон альбит-ортоклазаас шууд, кварц-мусковит-пиритийн хам ургалаас урвуу хамааралтай байна. Иймд ашигт эрдсүүдийн чөлөөлөгдөлтийн зэрэг өндөртэй, ашиглалтын зардал, хөрөнгө оруулалт багатай хүдэр бэлтгэх технологийг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх шаардлагатай болохыг тогтоов.
2. Физик-механик болон хими-минералогийн судалгааг 1175-635 м-ийн түвшний дээжүүдэд гүйцэтгэсэн бөгөөд Бондын ажлын индекс эрс нэмэгдэж байгааг тогтоов. Үүнд хамгийн их нөлөө үзүүлж буй эрдсүүд хоорондын харилцан хамаарлыг “Пирсон корреляцийн коэффициент”-оор тодорхойлсон. Уурхайн гүн 995 м-ээс доош үед хүдрийн Бондын ажлын индекс нь 19.06 кВт*ц/т хүртэл нэмэгдэж буйг лабораторийн туршилтаар тогтоосон.
3. Биотит гранодиоритын хувьд 1175-1085 м-ийн түвшин доошлох тутам зэсийн агуулга 0.362%, 725-635 м-ийн түвшинд 0.224% болж буурсан зүй тогтол ажиглагдсан. Гранодиоритын хувьд 1175-1085 м-ийн түвшинд зэсийн агуулга 0.282%, 725-635 м-ийн түвшинд 0.230% хүртэл буурч байна. Халькопирит нь ихэнх тохиолдолд ортоклаз, кварц, мусковит зэрэг эрдсүүд, зарим тохиолдолд силикат болон шаварлаг эрдэстэй түгжигдсэн байгаа бол пирит, сфалерит, ортоклаз, молибден, силикат, кварц зэрэг эрдсүүдтэй хам ургалд орсон байна. Хаягдал дахь халькопирит нь альбит, ортоклаз, силикат, мусковит зэрэг эрдсүүдтэй түгжигдсэн, харин ортоклаз болон шаварлаг эрдсүүдтэй хам ургалд орсон болохыг тогтоолоо.
4. Зэсийн металл авалт баяжмалд 91.05%, хаягдалд 8.95%, молибдений хувьд баяжмал дахь металл авалт 77.64%, хаягдалд 22.36% байна. Туршилтын дүнгээс харахад халькопирит, пирит, анхдагч ба зэс агуулсан бусад эрдсийн чөлөөлөгдөлтийн зэрэг нь ширхэглэлийн анги буурах тутам ихсэж байгаа бол молибденийн хувьд эсрэгээрээ ширхэглэгийн анги хамгийн том буюу +212 мкм үед хамгийн өндөр утгатай болохыг тогтоосон.
5. Эрдэнэтийн-Овоо ордын хэтийн ашиглалтад хүдрийн физик-механик шинж чанар, Бондын ажлын индекс нэмэгдэхэд бөөрөнцөгт тээрмийн хувийн бүтээмж 12.7% хүртэл буурах хандлагатай байна. Нунтагласан хүдэр дэх -74 мкм ангийн агуулгыг нэмэгдүүлэх нь хүдрийн эрдсийн баяжигдах чанарт эерэг нөлөөтэй. Иймд баяжуулах үйлдвэрийн хүдэр бэлтгэлийн I шугамыг шинэчилж, өндөр даралтат булт нунтаглагчийг бутлалтын 4-р шатанд суурилуулснаар тээрмийн тэжээлийн бүхэллэгийн хэмжээг P80=11.6 мм-ээс P80=7.6 мм хүртэл бууруулах ба нунтаглагдсан хүдэр дэх -74 мкм ангийн агуулгыг 63% хүртэл нэмэгдүүлэх, хам баяжмал дахь зэс авалтыг 1.17% нэмэгдүүлэх боломжтойг тус тус тогтоолоо.