Terästen korroosiomekanismien määrittäminen kuparin liekkisulatusprosessin lämmöntalteenottokattilan olosuhteissa

Hanna Viitala

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Liekkisulatus on yleisimpiä maailmanlaajuisessa käytössä olevia kuparintuotantomenetelmiä. Sulfidisten kuparimalmien sulatus tuottaa suuria määriä lentopölyä ja runsaasti rikkidioksidia sisältävää poistokaasua, joka aiheuttaa korroosio-ongelmia liekkisulatusprosessin kaasunpuhdistuslaitteistossa, erityisesti lämmöntalteenottokattilassa. Tämän työn tarkoituksena on selvittää lämmöntalteenottokattilan korroosiomekanismi sekä määrittää minkälainen teräs soveltuu parhaiten kattilan materiaaliksi. Poistokaasun sisältämä lentopöly aiheuttaa erityisesti korroosio-ongelmia, sillä se muodostaa raskasmetallisuoloja sisältäviä kerrostumia kattilan teräspinnoille. Näissä pölykerrostumissa esiintyvät kloridit laskevat pölyn sulamispistettä siten, että kattilan teräpinnoille muodostuu paikoittain suolasulia, joiden alla oleva teräs syöpyy nopeasti. Lämmöntalteenottokattilan terästen korroosiomekanismin ymmärtämiseksi, kattilan olosuhteita simuloitiin laboratorio-olosuhteissa. Hiiliteräs ja kolme erilaista ruostumatonta terästä (AISI 304, AISI 316 ja Sanicro 28) valittiin näytemateriaaleiksi, sillä kromi-, molybdeeni- ja nikkeliseostuksen välisiä eroja haluttiin tutkia teräksen korroosionkeston kannalta. Myös teräksen (TP347H) raekoon vaikutusta sen pinnalle muodostuvan, suojaavan oksidikerroksen muodostumiseen ja ominaisuuksiin tutkittiin termogravimetrian avulla. Pölykerrostumien sulamisen todettiin olevan pääasiallinen korroosiovaurion mahdollistava tekijä. Suolasulien muodostumisen mahdollisuuden todistamiseksi, joidenkin pölyssä todennäköisesti esiintyvien kloridisysteemien faasitasapainoja mitattiin tasapainotus- sammutus-menetelmällä. Erinäisiä CuCl-CuCl2-ZnCl2-PbCl2-FeCl3-FeCl2-systeemin binäärisiä faasitasapainoja optimoitiin CALPHAD-tekniikalla. Tässä väitöskirjassa kuvataan kuparin liekkisulatusprossin lämmöntalteenottokattilan korroosiomekanismi. Kattilan terästen ja sen olosuhteiden välisten vuorovaikutusten ymmärtäminen mahdollistaa olosuhteisiin nähden parhaan teräksen valinnan tai mahdollisuuden vaikuttaa kattilassa vallitseviin olosuhteisiin korroosion keston kannalta optimaalisella tavalla. Näin kuparin tuotannon tehokkuutta voidaan parantaa.
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Lindberg, Daniel, Valvoja
  • Taskinen, Pekka, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8929-4
Sähköinen ISBN978-952-60-8930-0
TilaJulkaistu - 2020
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • korroosio
  • suolasulat
  • kuparin liekkisulatus
  • lämmöntalteenottokattila

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Terästen korroosiomekanismien määrittäminen kuparin liekkisulatusprosessin lämmöntalteenottokattilan olosuhteissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

  • Siteeraa tätä