Kuonanmuodostus ja faasipiirrosten hyödyntäminen kuonatarkasteluissa

Esitys aiheesta: "Kuonanmuodostus ja faasipiirrosten hyödyntäminen kuonatarkasteluissa"— Esityksen transkriptio:

1 Kuonanmuodostus ja faasipiirrosten hyödyntäminen kuonatarkasteluissa
Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2014 Teema 8 - Luento 4 Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

2 Tavoite Tutustua kuonanmuodostumiseen metallurgisissa prosesseissa
Oppia arvioimaan kuonanmuodostumista, kuonien ominaisuuksia ja käyttäytymistä tasapainopiirroksia hyödyntäen Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

3 Sisältö Kuonanmuodostuminen
Yleisesti (Kertausta Teeman 8 1. luennolta) Eri prosessivaiheissa (Masuuni, Konvertterit, Senkkakäsittelyt, Liekkisulatus) Miten kuonanmuodostukseen voidaan vaikuttaa? Kuonien ja kuonanmuodostuksen tarkastelu tasapainopiirroksia käyttäen Kuonatien käsite Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

4 Kuonanmuodostus yleisesti: Mistä kuonat muodostuvat?
Panosmateriaalien epäpuhtaudet, jotka ovat hapettuneessa muodossa tai hapettuvat prosessoinnin aikana Prosessin oksidiset reaktiotuotteet Kuonanmuodostajat (CaO, MgO, SiO2) Koostumus halutulle alueelle Kuonanmuokkaajat kuten fluksit (CaF2) Tulenkestävät materiaalit Täysin synteettiset kuonat Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

5 Kuonanmuodostus yleisesti: Mistä kuonat muodostuvat?
Helposti pelkistyvät oksidit Metallifaasiin Vaikeasti pelkistyvät oksidit  Kuonafaasiin Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

6 Masuuni Prosessimetallurgian tutkimusryhmä
Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

7 Masuuni: Mistä kuona muodostuu?
Masuunin raaka-aineet (sintteri, pelletit tai palamalmi ja koksi) sisältävät epäpuhtauksia Sivukivet Agglomeroinnissa lisätyt seosaineet Malmimineraaliin liuenneet aineet (poistaminen ei onnistu rikastusteknisesti) Tuhka Kuonanmuodostajat (kalkki), jolla koostumus saadaan halutulle alueelle Injektoitavan öljyn mukana tuleva rikki Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

8 Masuuni: Kuonanmuodostus
Masuunikuonan muodostuminen alkaa jo kiinteässä tilassa masuunin yläosissa Raudan oksidien pelkistyminen alkaa Joidenkin aineiden diffuusio faasien rajapinnoille Toisten aineiden konsentroituminen residuaaliin FeO-rikas eutektinen sula = Primäärikuona Primäärikuonan koostumus riippuu täysin siitä, mitä komponentteja on läsnä Panosmateriaalit + Kaasut! Masuunin yläosissa syntyy useita primäärikuonia, jotka alasvirratessaan sekoittuvat ja muodostavat varsinaisen masuunikuonan Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

9 Masuuni: Sintterin primäärikuona
Sinttereihin lisätään kuonanmuodostajaksi kalkkikiveä, kvartsia ja oliviinia Sintterin metallurgiset ominaisuudet määräytyvät pitkälle sintrauksessa syntyneen mineralogian seurauksena. Raahen sintraamolla käytetyn sintterin (CaO/SiO2 = 1,9 - 2,1) päämineraalit olivat magnetiitti, hematiitti, kalsiumferriitti ja lasinen kuona. Lisäksi forsteriitti (Mg2SiO4) ja larniitti (Ca2SiO4) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

10 Masuuni: Sintterin primäärikuona
Rauta-wüstiitti -tasapainoon pelkistetyn sintterin primäärisulan koostumuksia Kuonanmuodostusta eivät määrää yksittäiset mineraalit, vaan keskenään kontaktissa olevat mineraalit Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

11 Masuuni: Happaman pelletin primäärikuona
Happamissa pelleteissä primäärikuona muodostuu FeO-SiO2-systeemiin, jossa materiaali on sulaa jo 1200 C lämpötilassa Ongelmana panoksen sulaminen liian aikaisin Tavoitteena kapea ja mahdollisimman alas (korkea T) sijoittuva koheesiovyöhyke Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

12 Masuuni: Oliviinipelletin primäärikuona
Lisättäessä pellettiin kvartsin sijasta oliviinia (Mg2SiO4) pelletin sisään jäävän primäärisulan solidus- ja likviduslämpötilat nousevat Oliviini = Fe2SiO4-Mg2SiO4-kiinteä liuos (fayaliitti-forsteriitti) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

13 Masuuni: Oliviinipelletin primäärikuona
Koheesiovyöhykkeellä FeO on hallitseva kuonakomponentti Pelkistymisen edetessä FeO-pitoisuus laskee ja siirrytään pois FeO-nurkkauksesta Jos pelletti ei sisällä MgO:a, siirrytään kohti fayaliitin koostumusta Suuremmilla MgO-pitoisuuksilla koostumus siirtyy kohti forsteriittia TSol ja TLikv kasvavat Oliviini = Fe2SiO4-Mg2SiO4-kiinteä liuos (fayaliitti-forsteriitti) Magnesiowüstiitti: MgO-FeO-kiinteäliuos

14 Masuuni: Oliviinipelletin primäärikuona
TSol ja TLikv nousevat myös MgO:n liuetessa rauta-oksidiin (magnesiowüstiitti) Tällöin MgO:ta tarvitaan enemmän, koska sitä kuluu magnesiowüstiitin muodostumiseen ja fayaliittisen sulan muodostumisen hidastamiseen Oliviini = Fe2SiO4-Mg2SiO4-kiinteä liuos (fayaliitti-forsteriitti) Magnesiowüstiitti: MgO-FeO-kiinteäliuos

15 Masuuni: Koksin primäärikuona
Hapan primäärikuona, joka syntyy tuhkan mineraaliaineksista ja kaasusta tulevista komponenteista B = CaO/SiO2 = 0,044 Ei muodosta itsenäistä sulaa (FeO puuttuu) Muut virtaavat primäärisulat liuottavat koksin tuhkan itseensä Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

16 Masuuni: Koksin primäärikuona
Koksauksen maksimilämpötila n C Tuhkan mineraalit käyneet ko. lämpötilassa Koksin tuhka-aines ei muutu juurikaan ennen koheesiovyöhykettä, kun T < 1050 C Kompleksisia mineraaliyhdisteitä Kiertävät komponentit (alkalit, rikki) vaikuttavat jo masuunin yläosissa Koheesiovyöhykkeellä ja sen alla mineraalit hajoavat yksinkertaisimmiksi Syinä terminen hajoaminen sekä hiilen ja höyrystyvien komponenttien kaasuuntuminen Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

17 Masuuni: Koksin primäärikuona
Koksissa hiilen pinnoilla olevat kiinteät tuhka-komponentit vapautuvat koheesiovyöhykkeellä (jossa hiilestä palaa n. 30 %) ja yhtyvät sintterin ja/tai pellettien primäärikuoniin Koheesiovyöhykkeen ohella koksin tuhka-aineita vapautuu merkittävästi palo-onkaloissa, joissa hiilestä kaasuuntuu n. 60 % Raakaraudan hiilettyminen kuluttaa loput 10 % koksin hiilestä, jolloin vapautuvat loput koksin tuhkasta Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

18 Masuuni: Mistä kuona muodostuu?
Ilmoitettu kilogrammoina tuotettua raakarautatonnia kohden Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

19 Masuuni: Loppukuonan muodostuminen primäärikuonista
Kv Emäksinen sintterin kuona (S) Hapan pelletin kuona +MgO (P) Hapan koksintuhka +Al2O3 (K) Kalkkikivi (Kk) Kvartsi (Kv) Palamalmi tms. (Pm) P K Pm Lk S Kk Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

20 Masuuni: Kuonanmuodostus
Masuunin alaosaan muodostuvan loppukuonan pääkomponentit ovat CaO, SiO2, MgO ja Al2O3 Masuunin toiminnan kannalta koostumus on saatava alueelle, jossa kuona on täysin sulaa masuunin alauunin toimintalämpötiloissa Laskulämpötila esim C tai 1450 C Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

21 Prosessimetallurgian tutkimusryhmä
Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

22 Masuuni: Kuonalle asetettavat tavoitteet
Kuonan on koottava yhteen faasiin aineet, joita ei haluta raakarautaan Monet oksidit + Rikki Kuonan oltava täysin sulaa, jotta se saadaan laskettua pois masuunista Esim. TiO2, CaO, MgO, Al2O3 ja SiO2 omaavat puhtaina korkean sulamispisteen  Vaatimukset koostumukselle Lopullisen koostumuksen optimointi on kompromissi tavoitteiden välillä Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

23 Masuuni: Kuonan koostumuksen optimointi
Rikin kuonautumista voitaisiin tehostaa emäksisyyttä kasvattamalla, mutta toisaalta tämä vie kuonaa alueelle, jossa se ei ole täysin sulaa Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

24 LD-KG-konvertteri: Mistä kuona muodostuu?
Erilaisista terässulan hapettumistuotteet FeO, SiO2, MnO ja Al2O3 Erikseen lisättävät kuonanmuodostajat sekä fluksit CaO, MgO, SiO2, ja CaF2, jne. Vuorausmateriaaleista liukenevat oksidit SiO2, MgO, CaO, Al2O3, jne. Raakaraudan mukana tuleva kuona Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

25 LD-KG-konvertteri: Mistä kuona muodostuu?
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

26 LD-KG-konvertteri: Mistä kuona muodostuu?
Konvertterikuonan pääkomponentit ovat CaO, FeO ja SiO2 Tyypillinen kuonamäärä on kg/tte Kalkkia lisätään n kg/tte Kalkkiylimäärää on vältettävä Liukenematon kalkki ei osallistu reaktioihin Lisäkustannukset Heterogeeninen (’vaikea’) kuona Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

27 LD-KG-konvertteri: Kuonanmuodostus
Rautaa ja piitä hapettuu FeO:ksi ja SiO2:ksi SiO2-pitoinen kuona kuluttaa aggressiivisesti vuorausta Lisätty kalkki liukenee kuonaan ja nostaa CaO-pitoisuutta Liukenemista nopeutetaan korkealla lanssilla, jolloin FeO:a hapettuu enemmän Kalkin liuettua lanssia lasketaan (Fe:n pelkistyminen) Kuonasta alkaa erkautua 2CaOSiO2:a Heterogeeninen kuona FeO:n aktiivisuus korkea  Pelkistyminen Fe:ksi Metallin C-pitoisuuden laskiessa Fe hapettuu taas Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

28 LD-KG-konvertteri: Kuonanmuodostus
Koostumuksen muutokset prosessin aikana voidaan esittää ns. kuonatien avulla LD-KG-konvertteri: Kuonanmuodostus Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

29 LD-KG-konvertteri: Kuonalle asetettavat tavoitteet
Koota yhteen faasiin mellotuksen hapetustuotteet (paitsi kaasumainen CO) Toimia lämmöneristeenä Oltava sula-alueella (ainakin lopuksi) Ei kuluta vuorausta liikaa Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

30 LD-KG-konvertteri: Kuona puhalluksen lopussa
Loppukuona on hyvin hapettava Olosuhteet eivät suosi rikinpoistoa Emäksisyys hyvä (B > 4), mutta olosuhteiden tulisi olla myös pelkistävät Jonkin verran rikkiä kuonautuu Senkkaan päätyessään kuona: laskee seosaineiden saantia huonontaa teräksen kuonapuhtautta Konvertterikuonaa ei tule päästää senkkaan Ruukilla pneumaattinen kuonanpidätys Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

31 LD-KG-konvertteri: Slag splashing
Teräksen kaadon jälkeen konvertteriin jäänyt kuona voidaan roiskuttaa seinille puhaltamalla siihen typpeä lanssilla Kuona tarttuu seinämiin ja jähmettyy Jähmettynyt kuona suojaa vuorausta parin sulatuksen ajan (Uusittava!) Menetelmä yleistynyt viime vuosikymmenien aikana Parhaimmillaan voi nostaa vuorausten kestoikää sulatuksesta aina sulatukseen Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

32 Senkkakäsittelyt: Mistä kuona muodostuu?
Senkkaan panostettavat kuonanmuodostajat Kalsium- ja alumiinioksidipitoiset peitosaineet Konvertterikuona Määrä pyritään minimoimaan Tiivistyksessä syntyvät deoksidaatiotuotteet Muut senkassa tapahtuvat reaktiot Liukeneva vuoraus Vuorausten pintaan tarttunut edellisten sulatusten kuona Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

33 Senkkakäsittelyt: Mistä kuona muodostuu?
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

34 Senkkakäsittelyt: Mistä kuona muodostuu?
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

35 Senkkakäsittelyt: Kuonakomponenttien jaottelu
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

36 Senkkakäsittelyt: Kuonanmuodostus
Tiivistystuotteet ym. (esim. Al2O3) omaavat korkean sulamispisteen CaO:n avulla luodaan sula systeemi Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

37 Senkkakäsittelyt: Kuonanmuodostus
CaO+Al2O3-lisäyksellä lisätään kuonan kokonaismäärää, jolloin esim. SiO2:n suhteellinen osuus pienenee Dolomiittikalkilla voidaan nostaa kuonan MgO-pitoisuutta Pienempi rasitus MgO-C-vuorauksille Metallisen alumiinin lisäys n. 1/3 teräkseen (tiivistys) n. 2/3 kuonaan (toimii kuonanmuodostajana) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

38 Senkkakäsittelyt: Kuonat IF-laatuja valmistettaessa
Interstitial free (IF) -teräksiltä vaaditaan hyvin matalia C- ja N-pitoisuuksia IF-teräksille suoritetaan tyhjökäsittely alennetussa paineessa [C] + [O] = CO(g) 2 [N] = N2(g) Hiilenpoistoreaktio vaatii happea Kaadon yhteydessä ei suoriteta tiivistystä Kuonakin on hapettava

39 Senkkakäsittelyt: Kuonat kemiallisessa lämmityksessä
Terässulaan lisätään alumiinia ja hapetetaan esim. happipuhalluksella Kuonan emäksisyys laskee ja sen happipotentiaali nousee Kemiallisen lämmityksen vaikutuksia kuonan koostumukseen kompensoidaan lämmityksen jälkeen kalkinlisäyksellä

40 Senkkakäsittelyt: Kuonalle asetettavat tavoitteet
Suojata terästä atmosfäärin hapettavalta vaikutukselta (reoksidaatio) Toimia lämmöneristeenä Ottaa vastaan teräksestä nousevat sulkeumat Koostumukselle asetettavia vaatimuksia: Ei saa sisältää epästabiileja oksideja (FeO, MnO, tiettyyn rajaan asti myös SiO2), jotka syöttävät happea teräkseen Ei kuluta vuorausta liikaa Oltava sula-alueella (sulkeumien liukeneminen) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

41 AOD-konvertteri: Mistä kuona muodostuu?
Mellotuksessa hapettuvat aineet SiO2, Cr2O3, FeO, MnO Kuonanmuodostajaksi lisättävä kalkki Liukeneva vuoraus Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

42 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Mellotusvaihe
Piillä on korkein happiaffiniteetti, joten se hapettuu ensin Kalkin lisäys heti mellotuksen alussa  Kalsiumsilikaattinen kuona Tavoitteena kalkin nopea liukeneminen, koska SiO2 kuluttaa nopeasti doloma-vuorausta Tähtäyskoostumus sellainen, että (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) = 1,7 Liika kalkin käyttö lisää kuonan määrää ja hidastaa hiilen palamista Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

43 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Mellotusvaihe
Piin kuonaannuttua puhellettava happi jakautuu lähinnä hiilen ja kromin kesken Riippuvuus lämpötilasta, metallin koostumuksesta ja CO:n osapaineesta kaasussa Lisäksi raudan ja mangaanin hapettumista Hiilen palamisen hidastuessa kromin liiallista kuonautumista on estettävä vaihtamalla puhalluskaasu puhtaasta hapesta hapen ja typen/argonin seokseksi O2/Inertti: 100/0, 75/25, 50/50, 33/67 tai 20/80 Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

44 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Mellotusvaihe
Tyypillinen kuonakoostumus mellotusvaiheen lopussa: Jos Cr2O3-pitoisuus on yli 5 %, se alkaa erkautua omaksi kiinteäksi faasikseen Cr2O3-partikkelit sekoittuvat metallisulaan ja pyrkivät pelkistymään Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

45 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Mellotusvaihe
(Cr2O3) + 3 CO (g)  2 [Cr] + 3 CO2 (g) CO2 (g) + [C]  2 CO (g) Kokonaisreaktio: (Cr2O3) + 3 [C]  2 [Cr] + 3 CO (g) Kromin kuonautumista pienentävät: korkea lämpötila (lämpötilan nostoa rajoittaa kuitenkin vuorausten kesto) matala CO:n osapaine Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

46 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Pelkistysvaihe
Pelkistysvaiheessa mellotuksen aikana kuonaantuneet Cr, Fe ja Mn pelkistetään FeSi:n tai SiMn:n avulla takaisin metallifaasiin Samalla Si tiivistää metallisulan Jos pyritään mataliin O-pitoisuuksiin, voidaan käyttää tiivistysaineena myös alumiinia Pelkistysvaiheen kuonasta riippuu metallien saanti takaisin metallifaasiin rikinpoiston onnistuminen tiivistyksen onnistuminen ja teräksen kuonapuhtaus Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

47 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Pelkistysvaihe
Pelkistys vaatii juoksevan ja emäksisen kuonan Edellytys nopeille pelkistymisreaktioille Saadaan aikaan fluspaattilisäyksellä (CaF2) pelkistysvaiheen alussa (viskositeetti laskee) Tähtäyskoostumus sellainen, että (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) = 2,1 Liika emäksisyys johtaa kuonan jäykistymiseen Muita pelkistystä nopeuttavia tekijöitä ovat tehokas sekoitus, onnistunut tiivistys ja korkea lämpötila Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

48 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Pelkistysvaihe
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

49 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Rikinpoisto
AOD:ssa voidaan suorittaa myös rikinpoisto Kaksikuonapraktiikassa pelkistyskuona poistetaan ja luodaan uusi emäksinen (CaO ja CaF2) kuona Yksikuonapraktiikassa käytetään samaa kuonaa kuin pelkistysvaiheessa Rikinpoistotehokkuus riippuu kuonan happi-aktiivisuudesta (suuri emäksisillä kuonilla) ja metallin O-pitoisuudesta (tulisi olla matala) Kuonan on oltava juokseva (kontaktipinta-ala) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

50 AOD-konvertteri: Kuonanmuodostus - Dolomiittikalkki
Osa kuonanmuodostajana käytettävästä kalkista voidaan korvata dolomiittikalkilla MgO alentaa kuonan viskositeettia ja TLikv:aa Juoksevuuden paraneminen ilman CaF2:a Vähentää MgO:n liukenemista vuorauksesta Ajava voima pienempi (Kuonan MgO-pit. korkeampi) CaF2-köyhempi kuonasula ei tunkeudu niin herkästi vuorauksen huokosiin Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

51 AOD-konvertteri: Dolomiitti - tulenkestävän liukeneminen
B=1 B=2 14% MgO 27 % MgO

52 AOD-konvertteri: Kuonalle asetettavat tavoitteet
Mellotuksessa hapettuvien aineiden sitominen kuonaan (paitsi CO) Ei saa kuluttaa liiaksi vuorausta (oleellista kalkin nopea liukeneminen alussa) Pelkistysvaiheessa kuonan oltava sellainen, että kromi ja rauta saadaan pelkistettyä takaisin metallifaasiin Tehokas rikinpoisto Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

53 Kuparin liekkisulatus: Mistä kuona muodostuu?
Kuparirikasteessa olevan raudan hapettuessa syntyvä FeO Kuonanmuodostajana käytettävä kvartsihiekka (SiO2) Kuonanmuodostuksen kannalta keskeistä on raudan ja kuparin erottuminen toisiinsa liukenemattomiin kuona- ja kivifaaseihin, joiden tiheydet poikkeavat toisistaan Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

54 Kuparin liekkisulatus: Kuonanmuodostus
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

55 Liekkisulatus: Kuonanmuodostus
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

56 Kuparin liekkisulatus: Kuonanmuodostus
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

57 Kuparin liekkisulatus: Kuonalle asetettavat tavoitteet
Koota yhteen faasiin raaka-aineiden mukana tulevat aineet, joita ei haluta kupariin Malmin/rikasteen sivukivi Kuparin valmistuksessa kuonaan haluttava komponentti on rauta, jonka oksidi (FeO) muodostaa liekkisulatusuunin kuonan yhdessä kuonanmuodostajana toimivan SiO2:n kanssa Koostumuksen oltava sellainen, että kuona on sulaa, jotta se voidaan laskea ulos Vältettävä Fe3O4:n muodostumista Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

58 Kuparin liekkisulatus: Kuonalle asetettavat tavoitteet
Punaisella merkitty raja kuvaa vaadittavaa minimi-SiO2-pitoisuutta, jonka pohjalta tarvittava kvartsihiekan määrä määritetään Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014

59 Kuparin liekkisulatus: Kuonalle asetettavat tavoitteet
Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen & Pekka Tanskanen, 2014