بخشی از مقاله
چکیده
در حال حاضر در مجتمع هاي ذوب مس، براي خارج کردن سرباره مس از کوره هاي ذوب مس خود، از کانالهاي روبازي استفاده میکند که اصطلاحا به آنها لاندر میگویند، جنس لاندرها در فونداسیون آن از فولاد است و روي فونداسیون از پکیجهاي گرافیتی استفاده میشود. مشکل مهم استفاده از لاندرهاي موجود، خوردگی پکیج هاي گرافیتی توسط مذاب مس١٢٥٠ درجه در کمتر از ١٠ روز می باشد - در دماي یاد شده فلز مس شدیدا خاصیت خورندگی دارد - که این مسئله باعث میشود، وقت و هزینه مالی و انسانی فراوانی صرف تعویض پکیجهاي گرافیت خورده شده با پکیج جدید متوجه شرکت مس گردد، بنابراین ایده طراحی لاندرهاي مسی آبگرد که در برابر خوردگی مذاب آن مصون باشد مطرح گردید. در ابتداي کار طراحی مشخصات دقیق مذاب مورد نیاز است.
لذا با آنالیز شیمیایی و بدست آوردن ترکیبات مختلف در سرباره مس و با فرمول هاي موجود مقدار ضریب هدایت حرارتی، ضریب جابجایی ، ظرفیت گرمایی ویژه ، ویسکوزیته و دانسیته که از مشخصات مورد نیاز طراحی است، محاسبه میگردد. در ادامه مقدار دبی آب مورد نیاز در کویلهاي خنککن پوسته لاندر توسط محاسبات دستی و شبیه سازي نرم افزاري توسط نرم افزار فلوئنت به اجرا درآمد.
مقدمه
لاندرها عمدتا از جنس فولاد بوده که، سطح در تماس با مذاب آنها توسط پکیج هاي گرافیتی و مواد نسوز - گل نسوز یا سیلیس - پوشانده میشود - شکل. - 1 -1 لاندر مسی آبگرد قبل از طرح جدید مورد طراحی بنابر محاسبات انجام شده حدود 27تن گرافیت در سال صرف تعویض لاندرهاي موجود میشود . که با توجه به گرانقیمت بودن این ماده و هزینههاي مربوط به تعویض آن باعث شده است که استفاده از آنها مقرون به صرفه نبااشد.
از طرفی با توجه به وزن سنگین لاندر که حدود 600kg میباشد نصب آن مشکل بوده و سیل شدن آن نیز به جهت اینکه، امکان ساخت نر و ماده این فلز ات وجود ندارد امکان پذیر نیست. با علم به اینکه بین دو قطعه این ماده بعد از چند روز - کمتر از دو هفته - بخاطر وجود مذاب، فاصله ایجاد میگردد این مسئله باعث نفوذ مذاب به آن شده و از آنجا امکان رسیدن مذاب به فولاد وجود دارد، که در مورد سوراخ شدن فونداسیون فولادي نیز گزارشاتی ثبت شده است.
اما لاندر هاي مسی آبگرد به لحاظ وزن ، تحمل حرارت مذاب مس و خوردگی وتنش هاي و خستگی حرارتی و همچنین تنشهاي مکانیکی ... قابل مقایسه با لاندرهاي گرافیتی یا فولادي - مورد استفاده در لاندرهاي مس سرچشمه - نمی باشد. در طراحی این لاندر از سیستم آبگرد در دیواره ها استفاده شده و در کف نیز با طراحی مشبکی که صورت گرفته، انتقال حرارت جابجایی طبیعی صورت میپذیرد، که این دو نوع روش خنککاري دماي لاندر را زیردماي سرخ شدگی مس که حدود 800 درجه است قرار میدهد.
همچنین در طراحی این لاندر از ابزارهاي کنترلی و ابزار دقیق نظیرگیج دما و فشار، شیرهاي کنترلی، قطع و وصل سریع جریان در ورودي و خروجی آب در لولهها در نظرگرفته شده است تا امکان وقوع انفجار در لاندر به صفر برسد. با توجه به تحقیقاتی هم که در دیگر کشورهاي جهان صورت گرفته عمر این نوع از لاندرها تا دو سال - وبیشتر - افزایش یافته است. بنابراین بنظر میرسد، استفاده از لاندرهاي مسی آبگرد هم از لحاظ قیمت تمام شده و هم از لحاظ کاهش چشمگیر هزینه پرسنلی و پشتیبانی نسبت به لاندرهاي موجود - گرافیتی - مقرون به صرفه باشد.
-3 با توجه به اهمیت محاسبه ضریب جابجایی h مذاب - درحالت روان بودن مذاب روي لاندر - مراحل زیر انجام شده است:
- محاسبه جریان روي کانالهاي باز
- محاسبه عدد ناسلت جریان مذاب جهت بدست آورد مقدار ضریب جابجایی
قبل از محاسبه عدد ناسلت می بایست سرعت ودبی روي سطح شیبدار کانال محاسبه شود، براي طراحی این نوع کانال ها باید خواص هندسی آن بدست آید: عمق جریان b فاصله عمودي است که از بستر کانال تا سطح آزاد اندازه گیري می شود. مساحت جریان A مساحت مقطع عرضی جریان در جهت عمود بر امتداد جریان است. محیط خیس شده p طول محیط مقطع عرضی است که با مایع در تماس است.
