Монгол улсын их сургууль
Хэрэглээний шинжлэх ухаан инженерчлэлийн сургууль
Хими, биологийн инженерчлэлийн тэнхим
БИЕ ДААЛТ
Сэдэв: Хүдрээс металлыг шүлтгүйжүүлэх процесс, овоолгын шүлтгүйжүүлэлтийн арга
Овог нэр: Үнэнтогтох Булганчимэг
Хөтөлбөр: ХШУИС-ийн ерөнхий суурь
Гүйцэтгэсэн: ................................../Ү.Булганчимэг/
Шалгасан багш: ............................/Доктор (Ph.D.) Д.Эрдэнэчимэг/
…………………./Магистр (M.Sc.) А.Дэлгэржаргал /
20B1NUM0021
Дархан
2021 он
Гарчиг
Оршил .............................................................................................................................. 2
1. Онолын хэсэг ............................................................................................................ 3
1.1 Шүлтгүйжүүлэлтийн ерөнхий ойлголт ................................................................. 3
1.2 Овоолгын шүлтгүйжүүлэлтийн тухай ойлголт ..................................................... 3
1.3 Практикт хэрэглээ ба давуу, сул тал ..................................................................... 4
2. Технологийн хэсэг .................................................................................................... 5
2.1 Түүхий эдийн тухай ойлголт ................................................................................. 5
2.2 Түүхий эдийг бэлтгэх тухай .................................................................................. 5
2.3 Овоолгын шүлтгүйжүүлэлт явуулах процессууд................................................. 6
2.4 Катодын зэсийг овоолгын шүлтгүйжүүлэлтийн аргаар гарган авах .................. 10
Дүгнэлт .......................................................................................................................... 12
Ашигласан ном хэвлэл ................................................................................................ 13
1
Оршил
Уул уурхай болон ашигт малтмал нь улс орны хөгжилд нөлөө бүхий дэд бүтцийн
салбар юм. Үйлдвэрлэлийн энэ салбарыг технологи, процесс, төхөөрөмжгүйгээр
төсөөлөхийн аргагүй ба үзүүлж буй үр ашиг нь нийгэмд, иргэд ч хүртсээр байна.
Монгол орны хувьд олон ил уурхай үйл ажиллагаа явуулдаг ба тэдгээр нь хаягдал
буюу исэдлсэн хүдрүүдийг овоолсон байдаг нь ажиглагддаг ба тэдгээрийг өөр, тохирсон
аргаар боловсруулан авах арга овоолгын шүлтгүйжүүлэлт юм. Энэ аргаар үйлдвэрлэл
явуулдаг “Ачит-Ихт”, “Эрдмин” зэрэг уурхайнууд бий.
Овоолгоос ихэвчлэн овоолгын шүлтгүйжүүлэлтийг ашиглан зэс болон алтыг
боловсруулдаг ба балансын бус хүдрийн овоолгоос байгаль цаг уурын нөлөөлөөр
(бороо) урсан гарсан уусмал нь хүрээлэн буй орчинд эрсдэлтэй тул тэрхүү аюулаас зайлс
хийх гарц нь овоолгын шүлтгүйжүүлэлт явуулдаг үйлдвэрлэл болно.
Ажлын зорилго: Хүдрээс металлыг шүлтгүйжүүлэх аргуудыг нэг болох овоолгын
шүлтгүйжүүлэлтийг ашиглан цэвэр металлыг хэрхэн гарган авахыг мэдэх.
Ажлын зорилт: Овоолгын шүлтгүйжүүлэлтийн үе шатуудыг онолын болон
технологийн түвшинд системтэй судалж, давуу болон сул талыг мэдэж авах.
2
1. Онолын хэсэг
1.1 Шүлтгүйжүүлэлтийн ерөнхий ойлголт
Шүлтгүйжүүлэлт нь уусгагчийн ион металлтай нэгдэл үүсгэн уусмалд шилжиж буй
бүх процессыг хэлдэг. [1] Шүлтгүйжүүлэлт нь дотроо олон төрлүүд байна. Тухайлбал:
o
o
o
o
o
o
Овоолгын шүлтгүйжүүлэлт
Нуруулдан шүлтгүйжүүлэлт
Танкан шүлтгүйжүүлэлт
Био шүлтгүйжүүлэлт
Газар доорх шүлтгүйжүүлэлт
Даралтат шүлтгүйжүүлэлт
Шүлтгүйжүүлэлтийн дараа металлыг уусмалаас зөвхөн химийн аргаар гарган авна. Үүнд
дараах аргууд багтана. [1]
o
o
o
o
Тунадасжуулалт
Талстжуулалт
Цементаци
Электролиз
Тунадасжуулалт, талстжуулалт зэрэг аргууд нь металлыг бүрэн салгаж чадахгүй учраас
араас нь өөр технологи ашиглах шаардлага тулгардаг бол электролизоор цэвэршилтийн
зэрэг маш өндөр металлыг гаргадаг.
1.2 Овоолгын шүлтгүйжүүлэлтийн тухай ойлголт
Овоолгын шүлтгүйжүүлэлтийн зарчим нь нуруулгын шүлтгүйжүүлэлттэй ижил зүйл
олон тул ялгааг гаргах нь чухал. Шүлтгүйжүүлэлт нь дотроо олон төрөл байдгаас
овоолгын болон нуруулдан шүлтгүйжүүлэлт нь бусад шүлтгүйжүүлэлтээс ялгаатай зүйл
нь байгалийн бичил организм буюу бактери ашиглаж болдог. Ялгаатай байдал нь
шүлтгүйжүүлэлт явуулахаас өмнөх бэлтгэл ажил юм. Овоолгын шүлтгүйжүүлэлтийн
хүдэр нь хаягдал бөгөөд хэмжээ нь том чулуунаас эхлэн нунтаг хүртэл байдаг бол
нуруулдан шүлтгүйжүүлэлтэд хүдрээ нунтаглан ижил хэмжээтэй болгож бэлддэг ба
хаягдал биш хүдэр байдаг.
Овоолгын шүлтгүйжүүлэлт нь харьцангуй бага хөрөнгө оруулалт, бага ашиглалтын
зардалтай ч, металл авалт өндөр биш тухайлбал ихэнхдээ 20-50%, уусгалтын хугацаа их
буюу 100-500 хоног заримдаа түүнээс ч урт хугацаа шаардагддаг. [2]
Овоолгыг байгуулахдаа уусгалтын явцад газрын гадарга руу уусмал алдагдахаас
сэргийлэн уусмал үл нэвчүүлэх овоолгын ул (Pad)-ыг бэлтгэхдээ пластик геомембаран
дэвсэх эсвэл шаварлаг эрдэс асган нягтруулна. Дээгүүр нь уусмалыг саадгүй урсгах
зориулалттай, тодорхой хэмжээнд хүртэл бутлагдсан, хүчилд тэсвэртэй чулуулгаар
шүүрүүлэх үе (draining system) үүсгэнэ. [3] Энэ бэлтгэл ажил нь нуруулдан
шүлтгүйжүүлэлтэд хэрэглэгддэг боловч орчин үеийн овоолгын шүлтгүйжүүлэлтэд ч
ашиглагдах болсон.
3
Уурхайгаас гарч буй бутлагдаагүй хүдрийн бүхэллэгийн хэмжээ нь жигд биш, 1
метрээс ч том байх бөгөөд энэ хүдэр нь овоологдохдоо бүхэллэгийн хувьд аль болох
жигд тархсан, бага нягтруулагдсан байх шаардлагатай. [2]
Уусмал овоолсон хүдрээр доош нэвчих явцад зэсийн эрдсүүд химийн урвалд орж, ион
байдлаар уусмалд шилжинэ.
Зураг 1.1 “Эрдмин” үйлдвэрийн овоолго
1.3 Практикт хэрэглээ ба давуу, сул тал
1752 онд Испани улсаас эхлэн анх зэсийн хүдрийг шүлтгүйжүүлж гаргах авч
эхэлсэн ба 1914 онд Америкт нэвтэрснээр илүү одоогийн хэв маягаа олсон гэж хэлж
болно. [3] Харьцангуй урт хугацааны туршид хөгжиж ирсэн энэ технологийн байгаль
орчин үзүүлэх нөлөө, гарц хаягдал зэргээр давуу болон сул талыг тодорхойлоё.
Давуу тал
Сул тал
Байгаль орчинд сөрөг нөлөөгүй буюу Бусал шүлтгүйжүүлэлтийн аргуудыг
ашигласан
хүхрийн
хүчил
зэрэг бодвол гарц бага
уусмалаа ахин ашигладаг
Сульфид болон оксидын холимог Цикл хугацаа их (3-30 жил [3])
хүдрийг боловсруулах боломжтой
Үйлдвэрлэл явуулах төсөв харьцангуй
бага
Манай улсын хувьд Эрдэнэт үйлдвэр боловсруулах боломжгүй хүдрээ овоолдог
ба тэрхүү овоолгыг нь ашиглан боловсруулдаг буюу овоолгын шүлтгүйжүүлэлт
ашигладаг үйлдвэрүүд байдаг. Ачит-Ихт үйлдвэр катодын зэс, Эрдмин үйлдвэр зэс
тууз, уян зэс утас гэх мэт хэрэглээний зэсийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг.
4
2. Технологийн хэсэг
2.1. Түүхий эдийн тухай ойлголт
Оршил хэсэгт дурьдсанчлан овоолгын хүдэр исэлдсэн байдаг учраас тухайн
үйлдвэрийн ажиллагаагаар металлаа гарган авах боломжгүй тул тусгайлсан газар
овоолдог. Эдгээр нь ихэвчлэн зэс, цөөн тохиолдолд алтний агууламжтай хүдрүүд
байдаг.
Зэсийн хүдэр
Зэсийг эдийн засгийн хувьд ашигтай
байдлаар агуулсан ямар ч чулуулагийг зэсийн
хүдэр гэнэ. 1000 кг хүдэр тутамд 2 кг зэс (0.2%)
байхад олборлох нь элбэг. [4] Зэсийн ашигт
малтмал нь зуу гаруй төрлийн чулуу байдаг
боловч цөөхөн хэдийг нь л өргөн цар хүрээтэй
боловсруулсан байдаг. Хамгийн их баялаг хүдэр
бол зэс ба төмрийн сульфид агуулсан
халькопирит ба борнит юм. Эдгээр нь дэлхийн
мэдэгдэж буй зэсийн хүдрүүдийн 80 орчим
хувийг эзэлдэг. [3]
Зураг 2.1 Исэлдсэн
зэсийн хүдэр
2.2 Түүхий эдийг бэлтгэх тухай
Шүлтгүйжүүлэлт явуулахаас өмнөх бэлтгэл үйл ажиллагаанд, овоолгын
шүлтгүйжүүлэлт учраас бутлалт явуулдаггүй. Овоолго байгуулах газрын хувьд, овоолго
байгуулах талбайд геологи, гидрогеологи, газарзүйн судалгаа явуулж зураг төсөлд тусгасан
байна. Байгаль орчинд нөлөөлөх байдал, эрүүл ахуйн шаардлага, стандартыг тооцож
овоолгын байршлыг тогтооно. [5] Овоолго байгуулах газрын шимт хөрсийг хуулж
цэвэрлсний
дараагаар
геомембран
дэвсгэр
улыг
байршуулна.
Зураг 2.2 Дэвсгэр байршуулж буй байдал
5
Дэвсгэрийн дээгүүр уусмалыг саадгүй урсгах зориулалттай, хүчилд тэсвэртэй буюу
уусмалтай урвалд орохгүй, тодорхой хэмжээнд бутлагдсан гэхдээ уусмалыг саадгүй
урсгах хэмжээний чулуу тараана. [6] Энэ бол шүүрүүлэх систем юм. Үүний дараагаар
уурхайгаас гарч буй хаягдал хүдрээр овоолгоо хийнэ.
2.3 Овоолгын шүлтгүйжүүлэлт явуулах процессууд
Зураг 2.3 Овоолгын шүлтгүйжүүлэлт
Бороожуулалт
Бороожуулалт нь ерөнхийдөө овоолгын өндөр, цаг уурын нөхцөл, гадаргуугын
хэмжээ, цар хүрээ, эрдэс зэргээс хамааруулан доорх 4 янзаар явуулдаг. [3]
1.
2.
3.
4.
Овоолгын гадаргуугаар үерлүүлэх
Хоолойгоор шүрших
Өрөмдсөн цооногоор уусмалыг урсгах
Дээрх аргуудын хослол
Уусмалын хувьд ихэвчлэн хүхрийн хүчил байдаг. Био шүлтгүйжүүлэлттэй хосолсон
тохиолдолд төмрийн ион агуулсан байдаг. Энэ нь автотрофик бактерыг үүсгэснээр
хүчлийн уусгагчтай нөхцөлд хүчилтөрөгчийн бууруулж, хүчил үүсгэдэг. Сульфатыг
исэлдүүлдэг тул хүхрийн хүчлийн хэмжээ ихэсдэг. [2,3]
Уусгагч тархалт харилцан адилгүй тул жигд хамарч төдийлөн чаддаггүй. Пракпикт
ихэнх овоолго хэсэг хэсгээрээ уусч байдаг. [3] Нэг хэсгийн уусгалт явагдсны дараа
гадаргууг сийрэгжүүлээд үргэлжлүүлэх нь сульфидын эрдсийг илүү үр дүнтэй
уусгадаг. [2,3]
6
Уусмал цуглуулах хэсэг
Шүлтгүйжүүлэлт ерөнхийдөө, зэстэй ууссан шимт уусмал бүгд бууж уусмал
цуглуулах бассейнд ирснээр зогсоно. Тэр хэсгээ шимт уусмалтай урвалд орохгүй
материалаар хийсэн байна.
Металл ялгах хэсэг
Цугласан шимт уусмалаас цементацлах болон электролизийн аргаар ихэвчлэн зэсээ
ялгаж авдаг.

Цементацлах арга
Металлуудыг тэдгээрийн давсны уусмалаас өөр металлаар ангижруулан ялгах
аргыг цементацийн арга гэнэ. [6]
Энэ аргын тал нь их энгийн процесс юм. Энэ процесст төмрийг ашиглан халах
урвалд оруулж зэсийг тунадасжуулдаг. [3]
𝐹ⅇ + 𝐶𝑢𝑆𝑂4 → 𝐹ⅇ𝑆𝑂4 + 𝐶𝑢 ↓
Зэс нь төмрийн гадаргуу дээр эсвэл уусмалын доор тунана. Гарц
ойролцоогоох 90%. [3] Гэвч тухайн зэс нь тийм ч цэвэр биш учраас ахин
хайлуулах эсвэл цахилгаан химийн аргаар цэвэрлэх шаардлагатай. Энэ аргын
сул тал бол хэсэг төмөр нь шимт уусмалд уусч зэсийг гарцыг багасгаж
болзошгүй байдаг.
Алтны хувьд тиомочевины уусмалаас ялгахын тулд цайр, хар тугалга,
хөнгөнцагаанаар түрж ялгах, шүлтээр тунадасжуулах, үл уусах анодыг
ашиглан цахилгаанаар задлан тунадасжуулах зэрэг аргаар ялган авна. [6]

Электрохимийн арга
Цахилгаан гүйдлийг уусмал болон хайлш дундуур нэвтрүүлэхэп
электролитод байсан ионууд электролитууд дээр исэлдэх, ангижрах процесст
орох үзэгдлийг электролизийн процесс гэнэ.[6]
Давуу тал нь цэвэршилтийн зэрэг маш өндөртэй металл гарган авдаг. Гэхдээ
шимт уусмалаас шууд электролиз явуулан авбол төмөр, цайр зэсэг
элементүүд зэстэй хамт катод дээр суудаг тул түүнээс өмнөх шатны үйл явц
ихэвчлэн заавал хийгддэг.
7
Зураг 2.4 Зэсийн овоолгын шүлтгүйжүүлэлтын технологийн схем [3]
Дээрх схемд үзүүлсэнчлэн овоолгын шүлтгүйжүүлэлтээс шимт уусмалыг
боловсруулах 2 аргыг харуулсан байна. Аль аль аргаар нь боловсруулж эцсийн
бүтээгдэхүүн гаргасан байдалд дараагийн шат эхлэхээс өмнө нь хүчлийн уусмалыг
заавал салгадаг. Түүнийг нь дараагийн шүлтгүйжүүлэлтдээ ахин хэрэглэдэг.
8
Зураг 2.5 Ачит-Ихт үйлдвэрийн хүчлийн уусмалаар овоолгын хүдрийг уусгах
дамжлага, шүршэн бороожуулалт
Зураг 2.6 Ачит-Ихт үйлдвэрийн цуглуулах хэсэг ба шимт уусмалын цөөрөм
9
2.4 Катодын зэсийг овоолгын шүлтгүйжүүлэлтээр гарган авах
Зураг 2.7 Катодын зэс үйлдвэрлэх үйл явцын бүдүүвч [3]
Рафинат- Уусмалаас хольцыг зайлуулсан шингэн буюу цэвэрлэсэн хүхрийн хүчил
Стрип- Шимт уусмалаас зэсийн агууламжтай бодисыг урвуу хандлах
Зураг
2.7-д
үзүүлснээр
хаягдал
хүдрийг
овоолон,
овоолсон
хүдрээ
шүлтгүйжүүлэлт явуулахад бэлтгэсний дараа хүхрийн хүчлээр уусгалтаа явуулна.
Түүнээс уусгасан олборлолт буюу шимт уусмалыг авсны дараа хаягдал үүснэ. Шимт
уусмалаас илүүдэл хүчил буюу уусгагчаа салгаснаар рафинат үүсэн түүнийг ахин
хэрэглэнэ. Үлдсэн уусмалд зэсийг хандлана. Органик уусмалаас зэсийг усан ууасмалд
шилжүүлж урвуу хандлалт явуулна. Катод дээр зэсийг электролизоор ялгаж катодын зэс
болох эцсийн бүтээгдэхүүн гарна. [6]
10
Уусах буюу шимт уусмал үүсэх процесс
[3]
Дээрх урвалууд уусгах үед явагдана.
Хандлах процесс
Шимт уусмалаасзэсийг эхлээд органик хандлагчаар хандлаж дараа нь реэкстрацид буюу
урвуу хандлалтад оруулна. [6]
I шат: Шимт уусмал + (хандлагч+шингэрүүлэгч) 1:1 харьцаатай хольно. Зэс организ фаз
луу шилжинэ.
II шат: Усан ба органик фазуудыг салгах
Хүчтэй хүхрийн хүчлээх задалж реэкстрацаар усан фаз луу шилжүүлэн зэсийн сульфат
үүснэ.[6]
Электролизийн процесс
Гаднаас тогтмол цахилгаан гүйдэл нэвтрүүлнэ.
Анод дээр: Ус исэлдэнэ. 2H2 O → 4H + + O2 + 4ⅇ − [6]
Катод дээр. Зэс ангижирна. Cu2+ + 2e− → Cu0 [6]
Ерөнхий тэгшитгэл: 2CuSO4 + 2H2 O → 2Cu+ O2 +2H2 SO4 [6]
11
Дүгнэлт
Овоолгын шүлтгүйжүүлэлт бол хаягдал хүдрийг тодорхой үе шаттайгаар цэвэр
металл гарган авдаг маш системтэй процесс бөгөөд гол онцлог нь тухайн нэгдлээ
тохирсон уусгагчийн ашиглан, уусмал хэлбэрт оруулж, түүнээс тохирсон аргаар нь ялган
авч цэвэршилтийн зэрэг өндөртэй металл авах юм. Сонгож авсан уусгагч болон явагдах
процесс нь хүний бие махбод, байгаль орчинд сөрөг нөлөө багатай байх шаардлагатай.
Рафинатаа ахин хэрэглэдэг нь байгаль орчинд сөрөг нөлөө багатай харуулж байна.
Цэвэршилтийн зэрэг өндөртэй металл гаргах хамгийн үр өгөөжтэй аргуудын нэг
бол
электролиз
бөгөөд
овоолгын
шүлтгүйжүүлэлтэд
шимт
уусмалаас
шууд
цэвэршүүлэхээс илүү өмнө нь хандлах, урвуу хандлалт зэрэг процессууд явагдсанаар
илүү сайн чанарын металл гардаг.
Хөгжсөн байдлын хувьд дэлхийд ч, Монголд ч маш сайн хөгжсөн гарц
харьцангуй өндөр, алдагдалгүй сайн ажилладаг болсон.
12
Ашигласан хэвлэл
1. Шинжлэх Ухаан Технологийн Их Сургууль, Инженерийн лавлах: Ашигт
малтмалын баяжуулалтын технологи, УБ 2010
2. Lawrence Chatles. A Model of the Dump Leaching Process that Incorporates Oxygen
Balance, Heat Balance, and Air Convection. (1975)
3. Robert Hearn, Robert Hoye. Copper dump leaching and management prectices that
minimize the potential for environmental releases. (1988)
4. Michael L. Free. Hydrometallurgy: Fundamentals and Applications (2013)
5. Үйлдвэр худалдааны сайдын 98-р тушаалын хавсралт. Ил уурхайн ажиллагааны
нийтлэг дүрэм. (2003)
6. Д.Эрдэнэчимэг. Үнэт, өнгөт металлын хими технологи. УБ 2018
13