Undersökning av uppkomst, sammansättning och hantering av anodugnsbeläggning

Sammanfattning: De senaste åren har Boliden Rönnskär haft problem med beläggningsbildande i anodugnen. Initiala undersökningar har visat på höga nickelhalter, då nickelhalterna förutspås öka de närmaste åren är det av stor vikt att lösa problematiken med anodugnsbeläggningen. Avsikten med detta projekt, är med anledning av detta, att bilda en djupgående förståelse kring beläggningen och dess uppkomst. Detta med huvudsyfte att förhindra bildandet av beläggningen, alternativt finna en metod för att avlägsna redan befintlig beläggning.  För att uppnå målet genomfördes en grundlig karakterisering av beläggningsprover, följt av kartläggning av driftanalyser, karakterisering av driftprov, termodynamiska beräkningar samt försök i labbskala.  Karakteriseringen av beläggningsproverna visade att beläggningen till största del bestod av nickel- järnspineller, men även nickelinnehållande silikatfaser så som nickelinnehållande olivin hittades vid karakteriseringen. Beläggningen innehöll dessutom, viss del kopparoxid samt inneslutningar av metallisk koppar. Karakteriseringen visade vidare på en viss inlösning av anodugnsteglet i beläggningen, samt att flyttemperaturen för de flesta prov var förhållandevis hög (>1400°C).  Kartläggningen av driftanalyser visade på att ökande nickelhalter i blisterkopparen till viss del kunde sammankopplas med en ökning i beläggningsbildandet.  Liknande faser som de i beläggningen hittades vid karakteriseringen av driftprover på tunnslagg, vilka var en silikatfas, en spinellfas, en fas med kopparoxid samt inneslutningar av metalliskkoppar. De termodynamiska beräkningarna visade att spinell- och olivinfaser är termodynamiskt stabila vid jämnvikt under normala driftstemperaturer (1200°C-1250°C) i anodugnen och en syreaktivitet på ~10-7. Beräkningarna visade även att det är termodynamiskt möjligt att med hjälp av tillsatser som soda och kiseldioxid lösa upp redan bildad beläggning.  Resultaten av labbförsöket visade att förhållandena i ugnen varit för reducerande, troligen på grund av användandet av grafitdeglar, vilket medfört att metalloxiderna reducerats ned till metallisk fas. Tegelbitarna som lagts ned i degeln tillsammans med beläggning och tillsatser var dock relativt intakt i samtliga försök, vilket tyder på att tillsatserna inte bör utgöra någon större risk med hänsyn till slitage på teglet i anodugnen vid ett första försök.  Troligt är att beläggningen i anodugnen uppstår genom att tunnslagg från konvertern följer med blisterkopparen till anodugnen och bidrar till beläggningsbildandet. Detta då spinellfasen återfanns även vid karakteriseringen av tunnslaggen. Problemet med beläggningen bör därför kunna minimeras genom att minska mängden tunnslagg som följer med till anodugnen. De termodynamiska beräkningarna visade även att det är möjligt att med hjälp av tillsatser lösa upp redan bildad beläggning. Det är rekommenderat att göra om labbförsöken med ett annat degelmaterial samt kortare tid i ugnen.