Värmeöverföring från smälta till vattenkyld tapputrustning
Examensarbetet är utfört på smältverket Rönnskärsverken på uppdrag av Boliden Mineral AB. Kopparhyttan är en elektrisk smältugn för smältning av kopparslig och sekundära material i form av askor, fragmenterat skrot, krossad skärsten, slagger och slam. Beroende på hur det ingående materialet varierar kommer smältans kemiska sammansättning att variera. Variationerna i smältans kemiska sammansättning medför också att de fysikaliska egenskaperna hos smältan varierar och därmed också värmeöverföringen mellan smälta och tapputrustning. En hög värmelast på tapputrustningen medför ett ökat slitage på tapputrustningen och därför behövs en förståelse för de bakomliggande orsakerna för att förebygga och om möjligt undvika detta.De genomförda analyserna visar på att en hög värmelast på tapputrustningen framförallt är kopplad till kopparhalten. En lägre kopparhalt medför att smältpunkten sänks och dessutom minskar viskositeten, vilket leder till ett ökat massflöde. En ökad värmelast indikerar således ett ökat massflöde i kombination med en sänkt smältpunkt, vilket innebär att tillfrysningen av ett erosionsskyddande skikt skärstenen på insidan av tappkanalens väggar försvåras och därmed en ökad erosion av tapputrustningen. Svavelunderskottet, som beräknas utifrån en kemisk analys av skärstensproven, visade ingen korrelation mot en hög värmelast vid tappning och ingen koppling mellan svavelunderskott och erosion av tapputrustningen kunde därmed konstateras.De åtgärder som föreslås för att minska slitaget på tapputrustningen är ökning av kylvattenflödet samt minskning av tapphålsdiametern för att öka tillfrysning av ett skyddande lager samt reducera flödet vid tappning.