Korkealämpötilaprosessit

Esitys aiheesta: "Korkealämpötilaprosessit"— Esityksen transkriptio:

1 Korkealämpötilaprosessit
Johdanto klo 8-10 SÄ114

2 Tavoite Tutustua prosessimetallurgian opintoihin
Tavoitteet Rakenne Sisältö Tutustua prosessimetallurgian tutkimusyksikön toimintaan Opetustarjonta Tutkimusalueet ja -menetelmät Tutustua Korkealämpötilaprosessit-kurssiin Aikataulut Suoritustapa ”Terästen valmistus Suomessa” -seminaaripäivä

3 Sisältö Prosessimetallurgian opinnot
Prosessimetallurgian opintosuunta Pyrometallurgian opinnot Prosessimetallurgian tutkimusyksikkö Opintotarjonta Tutkimusaiheet ja –menetelmät Korkealämpötilaprosessit –opintojakso Tavoitteet Ydinainesanalyysi Sisältö Aikataulu Suoritustapa Tiedotus ”Terästen valmistus Suomessa” –seminaari

4 Vastuuopettaja kurssilla
Eetu-Pekka Heikkinen Huone: TF214 ”Prosessin kiltahuoneen portaikosta” 2. kerrokseen ja käytävää etelää kohti Puh Tavoitettavissa rajoitetusti (syksyn aikana paljon luentoja) .:

5 Prosessi-metallurgian opintosuunta
Osaamistavoitteet Tutkimus- ja kehitystehtävissä tarvittava menetelmällinen osaaminen Kokeellinen tutkimus ja analysointi Ilmiö- ja prosessilähtöinen mallinnus Sovellettuna epäorgaanisten materiaalien valmistukseen ja käsittelyyn sekä niiden oheisprosesseihin liittyen Erityisesti metallien valmistus (prosessimetallurgia) Korkealämpötilakäsittelyt Liuotus- ja saostuskäsittelyt

6 Prosessi-metallurgian opintosuunta
Kaksi syventymiskohdetta Pyrometallurgia Hydrometallurgia DI-vaiheen opintojen rakenne 30 op joko pyro- tai hydrometallurgiaa 30 op opintosuuntaa täydentäviä opintoja ”Puuttuva osio” metallurgian syventävistä opinnoista (pyro- tai hydrometallurgia) Prosessi- tai ympäristötekniikan moduulit: Automaatiotekniikka Biotuotteet ja bioprosessitekniikka Energia ja ympäristötekniikka Kemiantekniikka Vesi- ja yhdyskuntatekniikka Muiden koulutusohjelmien moduulit, esim.: Materiaalitekniikka Rikastustekniikka Tuotantotalous Muodostettava kokonaisuus 30 op valinnaisia opintoja (osa kiinnitetty) 30 op metallurgia-aiheinen diplomityö

7 Kurssit Tilanne: Syksy 2017 (voi muuttua)
Kaikille pakolliset: Thermodynamic and process modelling in metallurgy and mineral processing, 5 op Koesuunnittelu, 5 op Pyrometallurgian syventymiskohde*: Korkealämpötilaprosessit, 5 op Korkealämpötilakemia, 5 op Korkealämpötilaprosessien kokeellinen tutkimus, 10 op Metallurgian seminaari, 5 op ** Hydrometallurgian syventymiskohde*: Näytteenotto ja näytteen esikäsittely, 5 op Hydrometallurgisten prosessien kemia, 5 op Kemian teolliset sovellukset, 5 op Pintakemia, 5 op Sähkökemia, 5 op * (valitaan 20 op:n edestä opintoja) ** (järjestetään ensimmäisen kerran 2018) Kurssit Tilanne: Syksy 2017 (voi muuttua)

8 Diplomityö Terästehtaat Muiden metallien valmistus
Keskeisimpinä SSAB Europe ja Outokumpu OVAKO Töistä sovitaan usein kesäharjoittelun yhteydessä Muiden metallien valmistus mm. Boliden, Luvata Valimot ja konepajat mm. TEVO-Lokomo (ent. Metso), URV, Componenta Teknologiatoimittajat ja tutkimuslaitokset mm. Outotec, Mefos Kaivokset mm. Agnico-Eagle Kittilä, Keliber Yliopisto Tutkimusprojekteihin liittyen yhteistyössä yritysten kanssa Metalliteollisuutta palvelevien pienyritysten hankkeet esim. mittaukseen liittyen

9 Diplomityö Kysele aiheita kesätöiden yhteydessä
Erityisesti isot yritykset (SSAB, Outokumpu) sopivat töistä suoraan tekijöiden kanssa esim. kesäharjoittelun yhteydessä Ota yhteyttä Timo Fabritiukseen Timo pitää kirjaa mahdollisista diplomityöntekijöistä ja töiden aiheista sekä teollisuudessa että yliopistoilla tehtävistä Erityisesti pienemmät yritykset tiedottavat aiheista Timolle Seuraa ilmoituksia esim. kiltojen postituslistoilla Jotkut yritykset lähettävät ilmoituksia postituslistoille Työtä aloittaessasi sovi ohjaaja(t) myös yliopistolta Yliopistolla työskentelevän ohjaajan on hyväksyttävä aihe Voi olla myös muista tutkimusyksiköistä

10 Hydrometallurgian syventymiskohde
Opinnot järjestää kestävän kemian tutkimusryhmä Professori Ulla Lassi Tutkimus keskittyy mm. biomassan katalyyttiseen konvertointiin, vesien puhdistamiseen ja litiumpohjaisten akkukemikaalien valmistukseen ja karakterisointiin Tiivis yhteistyö mm. Kokkolan alueen teollisuuden kanssa Opetuksessa korostetaan kemian kestävää hyödyntämistä teollisissa sovelluskohteissa

11 Pyrometallurgian syventymiskohde
Opinnot järjestää prosessimetallurgian tutkimusryhmä Professori Timo Fabritius, TF222 Yliopistonlehtori Eetu-Pekka Heikkinen, TF214 Yliopisto-opettaja Pekka Tanskanen, TF219 ”Prosessikillan kiltahuoneen portaikosta” 2. kerrokseen ja kohti konetekniikan tiloja Tutkimus painottuu raudan, terästen ja ferroseosten valmistukseen Tiivis yhteistyö mm. SSAB:n ja Outokummun kanssa Opetuksessa korostetaan metallurgisessa/ korkealämpötilailmiöiden tutkimus- ja kehitystyössä tarvittavaa menetelmällistä osaamista Kokeet, analyysit, mallinnus Yhteys korkealämpötilaprosesseihin ja -ilmiöihin

12 Pyrometallurgian opinnot prosessi-metallurgian opintosuunnassa
Opintojen tavoite Hallita keskeisimmät prosessimetallurgisessa tutkimus- ja kehitystyössä tarvittavat menetelmät (liittyen mallinnukseen, kokeelliseen toimintaan ja analysointiin) sekä niiden kytkökset tarkastelun kohteina oleviin ilmiöihin (reaktiot, siirtoilmiöt, rakennemuutokset) ja sovelluskohteisiin (metallurgiset prosessit niissä esiintyvine materiaaleineen sekä ympäristövaikutuksineen). Pyrometallurgian opinnot Thermodynamic and process modelling in metallurgy and mineral processing, 5 op Koesuunnittelu, 5 op (Soveltavan kemian tutk.yks.) Korkealämpötilaprosessit, 5 op Korkealämpötilakemia, 5 op Korkealämpötilaprosessien kokeellinen tutkimus, 10 op Metallurgian seminaari, 5 op (ei järjestetä )

13 Pyrometallurgian opinnot prosessi-metallurgian opintosuunnassa
Raaka-aineet, tuotteet, päästöt, ... Kierrätys, päästöt, ... Pyro- ja hydrometallurgia Termodynamiikka, kinetiikka, mekanismit sis. pinnat, rakennemuutokset, ... Diffuusio, virtaukset, lämmönsiirto

14 Keskeistä Thermodynamic and process modelling in metallurgy and mineral processing Tärkeää Sivuavaa 477415S Sovellukset Prosessit Ympäristö Materiaalit Työkalut Kokeellinen toiminta Analyysit Mallinnus Ilmiöt Reaktiot Rakenteet Siirtoilmiöt

15 Korkealämpötila-prosessit
Keskeistä Korkealämpötila-prosessit Tärkeää Sivuavaa 477416S Sovellukset Prosessit Ympäristö Materiaalit Työkalut Kokeellinen toiminta Analyysit Mallinnus Ilmiöt Reaktiot Rakenteet Siirtoilmiöt

16 Korkealämpötila-kemia
Keskeistä Korkealämpötila-kemia Tärkeää Sivuavaa 477417S Sovellukset Prosessit Ympäristö Materiaalit Työkalut Kokeellinen toiminta Analyysit Mallinnus Ilmiöt Reaktiot Rakenteet Siirtoilmiöt

17 Korkealämpötila-prosessien kokeellinen tutkimus
Keskeistä Korkealämpötila-prosessien kokeellinen tutkimus Tärkeää Sivuavaa 477418S Sovellukset Prosessit Ympäristö Materiaalit Työkalut Kokeellinen toiminta Analyysit Mallinnus Ilmiöt Reaktiot Rakenteet Siirtoilmiöt

18 Prosessimetallurgian tutkimusyksikön tarjoama opetus
Koodi Nimi Laajuus Vsk/ periodi Kenelle? Vastuuopettaja 477402A Kiinteät epäorgaaniset materiaalit 5 1 / 4 Pro, (Ymp) Pekka Tanskanen 477401A Termodynaamiset tasapainot 2 / 1 Pro, Ymp Eetu Heikkinen 477416S Korkealämpötilaprosessit 4 / 1 Metall. 477417S Korkealämpötilakemia 4 / 2 477418S Korkealämpötilaprosessien kok. tutkimus 10 4 / 3-4 477415S Thermodyn. and process modelling in metallurgy and mineral processing 5 / 1-2 Metall., OMS 477419S Metallurgian seminaari 5 / 2

19 Prosessi-metallurgian tutkimusyksikön opettava henkilökunta
Professori Timo Fabritius TF222 Yliopistonlehtori, dosentti Eetu-Pekka Heikkinen TF214 Yliopistonopettaja (osa-aikainen) Pekka Tanskanen TF219

20 Prosessi-metallurgian tutkimusyksikkö
Vastaa pyrometallurgian opintojaksoista prosessimetallurgian opintosuunnassa Opetuksen painopiste on korkealämpötilaprosessien tarkasteluun hyödynnettävissä menetelmissä Opetuksen kehittämistyöryhmä Reklamoi ja anna palautetta tarvittaessa! Tutkimuksellisesti osa Terästutkimus – keskusta (CASR) Tutkimuksen painopiste on erityisesti raudan, teräksen ja ferroseosten valmistuksessa Tutkimuksen painopistealueet viime vuosina Materiaalien käyttäytyminen masuunissa Pelletit, briketit, koksi Primääri- ja sekundääriuunien ilmiölähtöinen mallinnus Kierrätys ja kestävä kehitys metallien valmistuksessa Kehittyneet mittausmenetelmät korkealämpötilaprosesseista

21 Prosessi-metallurgian tutkimusyksikkö
Tutkimusmenetelmät Termodynaaminen mallinnus HSC, FactSage Reaktionopeuksien mallinnus Virtausmallinnus Fluent, Open Foam, MatLab Prosessimallinnus HSC Sim Elinkaari- ym. laajemmat mallit Teollisuusnäytteiden analysointi XRD, XRF, LOM, (FE)SEM-EDS/WDS, ... Vesimallit Kokeellinen simulointi DTA, DSC, TGA, BFS, kammiouunit, ... Kirjallisuusselvitykset

22 Kurssin osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa kuvailla ja arvioida metallien tuotantoketjuja sekä niihin kuuluvia yksittäisiä osaprosesseja. Esikäsittelyprosessit, pelkistysprosessit, sulatusprosessit, raffinointi- ja jalostusprosessit, valuprosessit, lämpökäsittelyt Lisäksi opiskelija tuntee korkealämpötila- prosessien tarkastelussa huomioitavat asiat. Energia ja pelkistimet, kuonat ja tuhkat, tulenkestävät materiaalit, ympäristövaikutukset, mallinnus, mittaus ja automaatio

23 Ydinainesanalyysi: Keskeinen sisältö
Aihe Must know Should know Nice to know Pyrometallurgiset prosessit Pyrometallurgiset yksikköprosessit: pelkistys-, sulatus-, raffinointi-, jalostus- ja valuprosessit. Pyrometallurgisten prosessien esikäsittelyprosessit. Lämpökäsittelyprosessit. Suomessa käytössä olevat metallien valmistusketjut. Metallinjalostusyritykset Suomessa. Muut korkea-lämpötilaprosessit Polttoprosessit: polttimet, arinat, leijupedit. Korkealämpötila-prosessien tarkastelussa huomioitavia asioita Tulenkestävät materiaalit. Energia. Pelkistimet. Kuonat ja tuhkat. Päästöt ja ympäristövaikutukset. Mallinnus, mittaus ja automaatio. Kannattavuus.

24 Kurssin aikataulu Kontaktiopetusta 3 x 2 h / vko
Ma klo 8-10 SÄ114 (vkot 36-38, 40, 42-43) Maanantain luentoja ei ole viikoilla 39 ja 41 Ke klo SÄ114 (vkot 36-40, 42-43) Keskiviikon luentoja ei ole viikolla 41 Viikolla 43 keskiviikon luento järjestetään tarvittaessa To klo SÄ114 (vkot 36-40, 42-43) Torstain luentoja ei ole viikolla 41 Viikolla 43 torstain luento järjestetään tarvittaessa Lisäksi Teräksen valmistus –seminaari Ma 9.10 klo Tellus Stage Tarkemmat tiedot kurssin www-sivuilla Luentojen aiheet, aineistot, tehtävät, deadlinet, perutut luennot, jne.

25 Kurssin suoritustapa Useita mahdollisia osasuorituksia
Vaihtelevat sisällöt ja toteutustavat Voi tehdä pareittain Kurssin suoritus edellyttää vähintään viiden osasuorituksen tekoa hyväksytysti Jokainen voi itse valita haluamansa osasuoritukset Muutamia rajoituksia – ks. tarkemmin www-sivut Jokainen osasuoritus arvioidaan hyl., 1-5 Kokonaisarvosana on osasuoritusten keskiarvo Mikäli on tehnyt useampia kuin viisi osasuoritusta, vain viiden parhaiten arvioitua osasuoritusta huomioidaan arvostelussa Hylätyt palautetaan korjattavaksi/täydennettäväksi Arvosanan korotus/rästisuoritus Ota yhteyttä kurssin vastuuopettajaan ja sovi korvaavista / täydentävistä tehtävistä Tehtävistä sopiminen ennen joulua 2017 Palautus keväällä 2018 sovittuun päivään mennessä

26 Kurssin suoritustapa Osasuoritukset:
Kirjallinen raportti: tietty prosessivaihe, tietty näkökulma Seminaariesitelmä: tietty prosessivaihe, tietty näkökulma Referaatti seminaaripäivästä Oppimispäiväkirja Tuotantoketjun (metallin valmistus, muu korkealämpötila- prosessi) Yrityksen kirjallinen esittely Pisteet nähtävillä kurssin www-sivuilta, kunhan osatehtäviä on ehditty tarkistaa Palauttaessasi työtä sähköisesti Sähköpostitse kurssin vastuuopettajalle Määräaikaan mennessä pdf-muodossa, yksi tehtävä yhdessä tiedostossa Merkitse selvästi kurssi, oma nimesi, opiskelijanumerosi sekä mistä tehtävästä on kyse

27 Kurssin suoritustapa Kirjallinen raportti
Valitse yksi metallurginen prosessivaihe esim. masuuni, LD-KG-konvertteri, teräksen tyhjökäsittely, liekkisulatus, sinkkirikasteen pasutus, AOD- konvertteri, valokaariuuni, uppokaariuuni, jne. myös muut korkealämpötilaprosessit kelpaavat aiheeksi esim. polttoprosessit, poltetun kalkin valmistus, jne. Valitse yksi näkökulma Energia ja pelkistimet, kuonat ja tuhkat, tulenkestävät materiaalit, päästöt ja ympäristövaikutukset, mittaus ja automaatio, mallinnus Laadi kirjallinen raportti valitusta prosessista valitusta näkökulmasta n sivua Edellyttää itsenäistä aineiston hakua Palautus 1. periodin loppuun mennessä Raportteja voi laatia useita, kunhan prosessit ja näkökulmat eivät toistu

28 Kurssin suoritustapa Seminaariesitelmä
Valitse yksi metallurginen prosessivaihe esim. masuuni, LD-KG-konvertteri, teräksen tyhjökäsittely, liekkisulatus, sinkkirikasteen pasutus, AOD- konvertteri, valokaariuuni, uppokaariuuni, jne. myös muut korkealämpötilaprosessit kelpaavat aiheeksi esim. polttoprosessit, poltetun kalkin valmistus, jne. Valitse yksi näkökulma Energia ja pelkistimet, kuonat ja tuhkat, tulenkestävät materiaalit, päästöt ja ympäristövaikutukset, mittaus ja automaatio, mallinnus Laadi seminaariesitys valitusta prosessista valitusta näkökulmasta n.15 minuuttia, sis. esitysmateriaalit (esim. PowerPoint) Edellyttää itsenäistä aineiston hakua Esitelmät pidetään ke ja to 26.10 Prosessi ja näkökulma eivät saa olla samoja kuin kirjallisessa raportissa

29 Kurssin suoritustapa Oppimispäiväkirja
Osallistu luennoille tai tutustu luentojen aineistoihin omatoimisesti Kaikki luentoaineistot saatavilla kurssin www-sivuilta Laadi oppimispäiväkirja, jossa pohdit OMIN SANOIN seuraavia asioita: Tavoitteesi opintojaksolle? Miten aiot päästä näihin tavoitteisiin? Millaisia (pyro)metallurgisia prosesseja ja polttoprosesseja on olemassa? Mitä opit niistä kurssin aikana? Mistä eri näkökulmista pyrometallurgisia ja muita korkealämpötilaprosesseja voidaan tarkastella? Mitä on huomioitava? Miten kurssia tulisi mielestäsi kehittää? Ei ohjepituutta – asia tärkeämpi kuin pituus Voi sisältää tekstiä, kuvia, kaavioita, taulukoita, jne. Ei edellytä itsenäistä aineiston hakua, joka kuitenkin luonnollisesti on sallittua Palautus 1. periodin loppuun mennessä

30 Kurssin suoritustapa Tuotantoketjun kirjallinen esittely
Valitse jokin tuotantoketju Pyrometallurginen metallien valmistus Muu korkealämpötilaprosesseja sisältävä tuotantoketju Laadi kirjallinen raportti n sivua Edellyttää itsenäistä aineiston hakua Palautus 1. periodin loppuun mennessä Raportin sisältö Tuotantoketju kokonaisuutena Keskeisimpien osaprosessien esittely Raportteja voi laatia useita, kunhan tuotantoketjut poikkeavat riittävästi toisistaan

31 Kurssin suoritustapa Kirjallinen yritysesittely
Valitse jokin yritys Teollista toimintaa harjoittava yritys, jonka toimenkuvaan liittyvissä tuotantoprosesseissa esiintyy pyrometallurgisia tai muita korkealämpötilaprosesseja Laadi kirjallinen raportti n sivua Edellyttää itsenäistä aineiston hakua Palautus 1. periodin loppuun mennessä Raportin sisältö Yritys kokonaisuutena Korkealämpötilaprosessit yrityksen toiminnassa Raportteja voi laatia vain yhden

32 Kurssin suoritustapa Referaatti seminaaripäivästä
Osallistu Teräksen valmistus Suomessa – seminaariin Ma 9.10 klo – Tellus Stage Korkealämpötilaprosessit –kurssille WebOodissa ilmoittautuneet opiskelijat on automaattisesti merkitty ilmoittautuneiksi myös seminaariin – Ei tarvita erillistä ilmoittautumista! Mikäli tiedät, ettet ole osallistumassa seminaariin, niin ilmoita asiasta Timo Fabritiukselle tai Eetu-Pekka Heikkiselle, jotta paikka voidaan vapauttaa muilla osallistujille Laadi kaikista päivän esityksistä referaatit n. 1-3 sivua / esitys Ei edellytä itsenäistä aineiston hakua, joka kuitenkin luonnollisesti on sallittua Palautus kolmen viikon kuluttua seminaarista eli mennessä

33 ”Terästen valmistus Suomessa” –seminaari 9.10.2017
Maanantai klo 8.30 – 16.00 Tellus Stage Kurssille ilmoittautuneet on ilmoitettu automaattisesti myös seminaariin Ei osallistumismaksua Ohjelma – ilmoitetaan tarkemmin myöhemmin Raakaraudan ja teräksen valmistus, SSAB Europe Ferrokromin ja ruostumattoman teräksen valmistus, Outokumpu Chrome & Outokumpu Stainless (Teräksen valmistus jatkokäyttäjän näkökulmasta, Ovako) Lounas ja kahvit kuuluvat ”hintaan” Aineisto jaetaan jälkikäteen kurssin www- sivuilla Paitsi mahdollinen luottamuksellinen aineisto

34 Tiedotus kurssilla ensisijaisesti www-sivujen kautta
Ydinainesanalyysi Aikataulu ja sisältö Luentojen ajat, paikat ja aiheet Tehtävien deadlinet Suoritustapa ja arviointi Ohjeet tehtäviin Pisteet (kunhan tehtäviä on palautettu/arvosteltu) Aineisto Kaikki luentomateriaalit Seminaariaineisto Muutoksista ilmoitetaan myös sähköpostitse