Kuparielektrolyysialtaiden lämpötase

Diplomityön tavoitteena oli arvioida teoriaan ja mittauksiin perustuen kuparielektrolyysialtaiden lämpötasetta tehdasolosuhteissa. Kirjallisuusosassa käydään lyhyesti läpi kuparin tärkeimmät tuotantoprosessit malmista metalliksi, sekä tarkastellaan kuparielektrolyysiä pääasiassa lämmönsiirron näkökulmasta. Samalla raffinointi- ja talteenottoprosessien keskinäisiä yhtäläisyyksiä ja eroja käydään läpi. Lisäksi tarkastellaan eri lämmönsiirto- ja ainearvokorrelaatioiden soveltuvuutta tehtävään. Kokeellista osaa varten suoritettiin mittauksia Boliden Harjavalta Oy:n Porin kuparielektrolyysissä. Tulosten avulla määritettiin altaiden peittämisen vaikutus sekä kokonaislämpöhäviöihin että haihtumisnopeuteen. Mittaustulosten perusteella havaittiin, että tärkein tekijä lämpöhäviöiden muodostumisessa on veden haihtuminen elektrolyysialtaan pinnasta. Haihtumaa voidaan rajoittaa noin 40 %:iin käyttämällä allaspeitteitä, mutta lämpötilan kohoamisen vuoksi tämä ei ole tarkoituksenmukaista kaikissa olosuhteissa. Tulokset olivat yhdensuuntaiset sekä kirjallisuusarvojen että tehtaalta saadun perimätiedon kanssa. Mittauksiin pohjautuen rakennettiin lämpötasemalli, jonka avulla voitiin arvioida elektrolyysihallin lämpöhäviöitä ja niiden keskinäistä jakaumaa. Työkalun avulla voitiin myös laskea monia suunnittelua helpottavia suureita. Muodostettua mallia sovellettiin kuvitteellisen raffinointilaitoksen lämpötaseen arviointiin. Diplomityössä esitettyjä periaatteita voidaan käyttää pienin muutoksin myös muiden metallien, kuten nikkelin tai sinkin, elektrolyyttisen puhdistuksen mallintamiseen