Kuparikuonan jäähtymisen mittaus ja mallintaminen
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2022-01-18
Department
Major/Subject
Sustainable Metals Processing
Mcode
CHEM3026
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
fi
Pages
98
Series
Abstract
Kuparin liekkisulatuksessa syntyvään kuonaan jää aina jonkin verran kuparia. Tätä kuparia voidaan poistaa kuonasta pyrometallurgisesti tai rikastamalla. Kuonarikastuksessa kuonan jäähdytyksellä on suuri vaikutus kuparin saantoon. Mitä hitaammin kuona jäähtyy, sitä suurempia siinä olevat kuparipartikkelit ovat ja sitä helpompaa niiden talteenotto on. Tämän diplomityön tarkoituksena on mittausten ja tietokonemallinnusten avulla selvittää kuonan jäähdytykseen vaikuttavia tekijöitä ja tietokonemallinnuksen soveltuvuutta kuonajäähdytyksen ennustamiseen. Mittauksissa jäähtyvän kuonan lämpötilaa mitattiin kolmesta eri kohdasta kuonapadan sisältä. Mittauksissa mitattiin sekä ilmalla että vedellä jäähdytettyjä patoja. Mallinnuksessa käytettiin kaksiulotteista keskiakselin suhteen symmetristä mallia, jossa kuonan ja jäähdytysveden sekä padan ja ilman välinen lämmönsiirto mallinnettiin kirjallisuudesta löytyvien korrelaatioiden avulla. Mittauksissa vedellä jäähdytettäessä kuona jäähtyi ensin hitaasti, kunnes sen lämpötila laski jyrkästi alhaiselle tasolle. Ilmajäähdytyksessä jäähtyminen oli hitaampaa ja tasaisempaa. Mallinnuksessa vastaavaa lämpötilan romahdusta ei tapahtunut. Lähimmäksi päästiin mallilla, jossa kiinteän kuonan lämmönjohtavuutta nostettiin ja lisättiin lämpönielu, joka kuvastaa kuonan raoissa kiehuvaa vettä. Toimivaa mallia ei kuitenkaan tämän työn puitteissa saatu, vaan se vaatii vielä lisätutkimusta.In copper flash smelting, there is always some copper remaining in the slag. This copper can be removed with pyrometallurgical methods or with flotation. In slag flotation the cooling of the slag has a significant effect in the recovery of copper. When the slag cools slower, the copper particles in the slag grow larger and therefore are easier to recover. The goal of this thesis is to see what factors affect the slag cooling using industrial measurements and computer modelling. Another goal is to see if computer modelling is an effective tool to predict slag cooling. In the measurements the temperature of the slag was measured from three points in the slag pot. Measurements were made with both air- and water-cooled pots. In modelling, a 2d axially symmetrical model was used. The heat transfer between slag and cooling water and between pot and air was calculated using published correlations. During measurements, water cooled slag cooled slowly at first but then the temperature dropped rapidly to a low level. In air cooled slag the cooling was slower and smoother. In modeling a similar drop in temperature could not be achieved. The closest results were achieved by increasing thermal conductivity of solid slag and using a heat sink representing water boiling inside cracks in the slag. A working model was not made within this thesis, but it requires further research.Description
Supervisor
Jokilaakso, AriThesis advisor
Tammela, JoonasJylhä, Jani-Petteri
Keywords
kupari, kuona, kuonajäähdytys, liekkisulatus, kuonarikastus