Redan tidigt in i projektet best¨amdes det att utf¨ora CFD-simuleringar p˚a pumphoarna. Detta f¨or att kunna analysera fl¨odet och f˚a b¨attre kunskap om det. Utv¨ardering i form av CFD-simuleringarna av b˚ade nuvarande konstruktion och de nya koncept har givit mycket information f¨or att n˚a arbetets m˚al. Det har hj¨alpt hela projektet i r¨att riktining.
CFD-simuleringarna utf¨ordes i tv˚a steg, d¨ar simuleringar p˚a Bolidenomr˚adets nuvarande pumpho utf¨ordes f¨orst. Genom att simulera olika slurrydensiteter p˚a samma pumphokonstruktion kunde slurrytypernas beteende j¨amf¨oras. Detta gjordes ¨aven i f¨orhoppning om att den nya konstruktionen skulle kunna anpassas till Boliden Mineral ABs andra anrikningsverk om likheter fanns. Ytterligare en f¨ordel med att stora likheter fanns mellan slurrydensiteterna var att kunna simulera de nya koncepten med endast en slurrytyp.
Detta skulle ge tillr¨ackligt bra resultat samt spara mycket tid.
Vid studering av Figur 8 och Tabell 4 kunde likheter mellan slurrydensiterna p˚atr¨affas. Tydligt slitage uppstod vid inloppet av pumphon och ¨ar av liknande storlek. Slitaget p˚a pumphon uppst˚ar av n¨otning fr˚an slurryn p˚a pumphons insida. H¨ogre tryck inneb¨ar mer n¨otning och d¨armed mer slitage. Ingen slurry-densitet utm¨arker sig, det kan ¨aven ses i Figur 9. Stora likheter i slurryns fl¨ode kan ses d¨ar partiklarnas str¨omlinjer har liknande m¨onster. Utifr˚an detta resultat drogs slutsatsen att endast forts¨atta simulering-arna med slurrydensiteten fr˚an Bolidenomr˚adets anrikningsverk. Detta g¨aller vid utv¨ardering av de nya koncepten. Varf¨or just Bolidenomr˚adets slurry valdes var f¨or att andra parametrar ocks˚a anv¨ands fr˚an Bolidenomr˚adets anrikningsverk.
CFD-simuleringarna f¨or de nya koncepten utf¨ordes p˚a samma s¨att som f¨or den nuvarande konstruktionen.
Varje koncept j¨amf¨ordes med den nuvarande konstruktionen. Tryckskillnaderna som visas i Tabell 5 j¨amf¨ordes med tryckskillnaderna i Tabell 4. Koncept 2 fick ett h¨ogre inloppstryck ¨an den nuvarande konstruktionen, utifr˚an detta resultat utesl¨ots den f¨or vidare utv¨ardering. B˚ade f¨or koncept 1 och koncept 3 visades ett l¨agre inloppstryck. Koncept 1 och 3 kombinerades f¨or att unders¨oka om det kunde generera ett ¨annu b¨attre resultat.
Str¨omlinjerna f¨or partiklarna f¨or koncepten j¨amf¨ordes med de i den nuvarande konstruktionen, se Figur 9 och 12. F¨or koncept 1 s˚a syns en stor f¨or¨andring av slurryns fl¨ode j¨amf¨ort med den nuvarande kon-struktionen. Den rundade bottenplattan skapar en stor omr¨orning av partiklarna. Detta d¨ampas n¨ar den kombineras med koncept 3. Koncept 3 och kombinationen av koncept 1 och 3 visar liknande beteende.
F¨ordelen med det kombinerade konceptet j¨amf¨ort med koncept 3 ¨ar att endast de st¨orsta partiklarna stannar kvar i pumphon. De stora partiklarna i pumhons botten fungerar som ett skyddande lager och minimerar slitaget fr˚an slurryn utan att blockera utloppet. Detta ¨ar ett bepr¨ovat tillv¨agag˚angs¨att som Boliden Mineral AB redan idag anv¨ander sig av.
Problemet med sedimentering av partiklar i slurryn visas i Figur 10 f¨or den nuvarande konstruktionen och i Figur 13 f¨or de nya koncepten. H¨ar syns stora skillnader mellan koncepten. Koncept 1 ger st¨orre omr˚ade f¨or sedimentering medan i koncept 3 och i kombinationen f¨orsvinner alla s˚adana omr˚aden. De omr˚aden som finns i de figurerna ovanf¨or slurryytan kan uteslutas, d˚a det ¨ar s˚a kallade rester fr˚an simuleringarna.
5.3 Detaljkonstruktion
Den slutgiltiga konstruktionen som blev kombinationen av koncept 1 och 3 presterade b¨ast i alla de tester som utf¨ordes i det h¨ar arbetet. Det uppstod ett betydligt mindre tryck vid inloppet p˚a pumphon, har ett j¨amnare fl¨ode fr˚an inlopp till utlopp och eliminerade alla omr˚aden d¨ar sedimentering kan uppst˚a.
Observera att de angivna m˚atten p˚a konstuktions¨andringarna ¨ar godtyckliga. ¨Andringarna ¨ar gjorda f¨or att kunna se hur slurryns fl¨ode samt slitaget p˚averkas av f¨or¨andringarna. M˚atten ¨ar inte optimerade.
M˚anga delar av den nuvarande konstruktionen kan ˚ateranv¨andas. Detta underl¨attar vid en implementa-tion av den nya konstrukimplementa-tionen d˚a den kan ers¨atta den nuvarande pumphon rakt av.
6 Slutsatser
H¨ar presenteras de slutsatser som ¨ar gjorda i arbetet med avseende p˚a projektets syfte och m˚al.
• Utifr˚an de tester som har utf¨orts har en standardiserad konstruktion f¨or pumphoar tagits fram.
Konstruktionen har f¨orb¨attrats genom att minimera slitaget som uppst˚ar p˚a pumphon, slurryn har f˚att ett j¨amnare fl¨ode genom pumphon samt risken f¨or sedimentering har minskat.
• F¨ore implementering av den nya pumphon i Boliden Mineral ABs andra anrikningsverk samt vid andra pumpstationer i anrikningsverken beh¨ovs mer validering av konstruktionen. Fler slurryfl¨oden, partikelstorlekar samt volymer p˚a pumpho beh¨over studeras.
• Projektet har utvecklat ett standardiserat arbetss¨att f¨or framtagning av nya pumphoar i framti-den. Genom att analysera nya konstruktioner med hj¨alp av CFD-simuleringar och studera tryck, str¨omlinjer och sedimenteringsomr˚aden kan konstruktionerna utv¨arderas effektivt. Arbetss¨attet till˚ater att variera parametrar s˚a som slurryfl¨oden, pumphovolymer samt partikelstorlekar f¨or att kunna anpassas till pumphoarnas olika behov.
• Arbetet effektiviserar implementeringen av nya pumphoar samt vid produktunderh˚all av befintliga pumphoar genom att markera var problem kan uppst˚a och var de kritiska omr˚adena finns i pumphon.
7 Framtida arbeten
I det h¨ar avsnittet presenteras hur arbetet skulle kunna forts¨atta.
• Verifiera det valda konceptet ytterligare med bland annat fler fl¨oden p˚a slurryn, fler partikelstorlekar samt fler volymer p˚a pumphon
• Unders¨oka om diametern p˚a nya konstruktionen av pumphon kan minskas p˚a grund av den ¨okade volymen vid konstruktionsrevisionen.
• Variera fler parametrar vid simulering. Utloppets placering kan vara intressant att unders¨oka. Even-tuellt att ha utloppet under pumphon ist¨allet f¨or p˚a sidan som i nul¨aget.
• Unders¨oka om utrymmet p˚a anl¨aggningar g˚ar att modifieras. En h¨ogre pumpho ger b¨attre egenska-per f¨or pumparna i form av h¨ogre tryck. Ett h¨ogre tryck i pumphon minskar kavitationsslitaget p˚a pumparna samt ger en l¨agre energif¨orbrukning. Kavitationslitage uppst˚ar n¨ar det statiska trycket i en v¨atska sjunker till dess ˚angbildningstryck. Detta sker lokalt och sm˚a ˚angbubblor i v¨atskan bildas.
N¨ar dessa bubblor n˚ar ett omr˚ade med ett h¨ogre tryck kollapsar dem och vid kollapsen uppst˚ar slitage p˚a pumpen [5]. Med ett h¨ogre inloppstryck till pumparna minskar risken f¨or detta.
Referenser
[1] Boliden Mineral AB. Det moderna samh¨allets byggstenar. url: https://www.boliden.com/sv/
verksamhet/produkter (h¨amtad 2020-03-02).
[2] Boliden Mineral AB. Metaller f¨or det moderna samh¨allet. url: https://www.boliden.com/sv/
verksamhet (h¨amtad 2020-03-02).
[3] Boliden Mineral AB. Boliden Mines Project Model. (H¨amtad 2020-01-14).
[4] Tu; Jiyuan; Yeoh; Guan Heng; Liu; Chaoqun. Computational Fluid Dynamics : A Practical Approach.
Amsterdam : Butterworth-Heinemann, 2013, 2:a upplagan.
[5] Christopher E. Brennen. Cavitation and Bubble Dynamics. url: http://brennen.caltech.edu/
INTBub/bubbook.pdf (h¨amtad 2020-06-01).
Bilaga A, Gantt-schema
Bilaga B, Intervjufr˚ agor
• Vad har slurryn f¨or fl¨odeshastighet? Hur mycket varierar den?
• Vad har slurryn f¨or siktkurva? Samt vad har den f¨or viktprocent och fastgodsdensitet?
• Vad har pumphon f¨or dimensioner i nul¨aget?
• Vad ¨ar normalniv˚an f¨or slurryn i pumphoarna? Hur mycket varierar den?
• Hur bra/snabb ¨ar pumpens reglering?
• Vad ¨ar partiklarnas uppeh˚allstider?
• Hur v¨aljs pumphoarna idag? Vem konstruerar samt levererar?
• Vad ¨ar st¨orsta problemen med pumphoarna i nul¨aget? Hur ser slitaget ut?
• Hur ser slitaget ut p˚a pumparna? P˚averkar pumphons konstruktion?
• Hur ofta beh¨over pumphon underh˚allas? Hur omfattande brukar det vara?
• Hur har kontruktionen p˚a pumphoarna sett ut historiskt?
• N˚agon konstruktion som ni tycker fungerar bra?
• N˚agon konstruktion som ni tycker fungerar mindre bra?
• Har ni n˚agra egna f¨orslag p˚a f¨orb¨attrad konstruktion?