metallien jalostuksen yleiskuva
Transcription
metallien jalostuksen yleiskuva
METALLIEN JALOSTUKSEN YLEISKUVA Raaka-aine KAIVOS KAIVOS Valu Tuotteet Valssaus/pursotus/ syväveto Tele- ja tietotekniikka LEVYAIHIO malmin rikastus MALMI- ja/tai KIERRÄTYSMATERIAALIPOHJAINEN METALLIN VALMISTUS TANKOAIHIO Toimistotarvikkeet LANKA-AIHIO Kodinkoneet ja -tarvikkeet Laivanrakennus Kierrätettäviä metallituotteita Auto Rakentaminen METALLIN ELINKAARI 5. Metallin käyttötila 6. Korroosio Kuluminen Väsyminen 4. Metallin muokkaus 3. Metallin valmistus 2. Malmin rikastus 7. Kierrätysmetalli 8. Metallin kierrätys 9. Jäte 1. Malmin louhinta Aika…………………………………………………….... TERÄKSEN VALMISTUS - seostamaton ja niukkaseosteinen teräs Kierrätysteräksestä Malmista Rautarikaste ˜ 65 % Fe Kierrätysteräs Koksi ja kalkkikivi Masuuni Valokaariuuni = Sähköuuni Raakarauta ˜ 1450 °C Sula raakateräs Konvertteri Sula raakateräs ˜ 1650 °C Tyhjökäsittely (tarvittaessa) Senkkauuni Jatkuvavalu ˜ 1550 °C Teräsaihio valssaukseen TERÄKSEN VALMISTUS - seostamaton ja niukkaseosteinen teräs Kierrätysteräksestä Malmista Kierrätysteräs Rautarikaste ˜ 65 % Fe Koksi ja kalkkikivi Masuuni - sulatus - pelkistys Valokaariuuni = Sähköuuni - sulatus - mellotus - esiseostus Pelkistysreaktiot: C + FeO = CO + Fe CO + FeO = CO2 + Fe Raakarauta ˜ 1450 °C Sula raakateräs Sula raakateräs Mellotusreaktio: [C]Fe + [O] = CO Konvertteri - mellotus - esiseostus ˜ 1650 °C Tyhjökäsittely (tarvittaessa) - vedyn poistoa - hiilen poistoa Senkkauuni - loppuseostus - lämpötilan täsmäys Jatkuvavalu ˜ 1550 °C Kuonaa Teräsaihio valssaukseen RUOSTUMATTOMAN TERÄKSEN VALMISTUS Ferrokromiuuni ˜ 1500 °C Happea Kierrätysterästä Kierrätysterästä Kromikonvertteri EAFEAF Valokaariuuni 50 % 50 % ˜ 1650 °C AOD-konvertteri Happea AOD Jatkuvavalu ˜ 1600 °C Happea (O2) Typpeä (N2) Argonia (Ar) Johtaa alhaiseen hiilipitoisuuteen. Senkkauuni ˜ 1500 °C Ruostumaton teräsaihio valssaukseen RUOSTUMATTOMAN TERÄKSEN VALMISTUS Pelkistysreaktiot: C + FeO = CO + Fe 3C + Cr2O3 = 2Cr + 3CO Ferrokromiuuni - malmirikasteen sulatus sekä pelkistys hiilen avulla ˜ 1500 °C Happea Kierrätysterästä Kierrätysterästä Kromikonvertteri - piin (Si) ja osittain hiilen (C) poisto ˜ 1650 °C Pelkistys piillä, pelkistysreaktio: 3Si + 2Cr2O3 = 4Cr + 3SiO2 50 % 50 % EAFEAF Valokaariuuni - sulatus Mellotusreaktio: [C]Fe + [O] = CO AOD-konvertteri - mellotus hapella (O2), kuonan pelkistys piillä (Si) Happea ˜ 1600 °C AOD Jatkuvavalu Happea (O2) Typpeä (N2) Argonia (Ar) Johtaa alhaiseen hiilipitoisuuteen. Senkkauuni - koostumuksen ja lämpötilan lopputäsmäys ˜ 1500 °C Kuonaa Ruostumaton teräsaihio valssaukseen KUPARIN VALMISTUS jauhatus Kuparimalmin rikastus sivukivi Jauhatus (< 0,1 mm), sivukiven erotus veden syöttö Happi + ilma Liekkisulatus ˜ 1250 °C ↑ rikaste (Cu) Raudan (Fe) ja rikin (S) poistoa happirikastetulla ilmalla Happi + ilma Konvertointi ˜ 1200 °C Raudan ja rikin poistoa happirikastetulla ilmalla jatketaan Ilma Anodiuuni ja anodivalu Elektrolyysi Loppurikin poisto ilmapuhalluksen avulla Erittäin puhdas kupari - kuparipitoisuus 99,99 % KUPARIN VALMISTUS jauhatus Kuparimalmin rikastus - Kuparimineraali on kuparikiisu (CuFeS2) sivukivi veden syöttö Happi + ilma Liekkisulatus ˜ 1250 °C ↑ rikaste (Cu) Jauhatus (< 0,1 mm), sivukiven erotus - kuparipitoisuus n. 30 %, rautapitoisuus n. 30 %, rikkipitoisuus n. 30 % Raudan (Fe) ja rikin (S) poistoa happirikastetulla ilmalla - malmirikasteen sulaminen, lisäenergiaa ei tarvita - tuote: kuparipitoisuus n. 70 %, rautapitoisuus n. 10 %, rikkipitoisuus n. 20 % Perusreaktio liekkisulatuksessa: 2CuFeS2 + 4O2 = Cu2S + 2FeO + 3SO2 Happi + ilma Konvertointi ˜ 1200 °C Ilma Anodiuuni ja anodivalu Raudan ja rikin poistoa happirikastetulla ilmalla jatketaan - tuote: konvertterikupari Reaktio konvertoinnin alussa: 2CuFeS2 + 4O2 = Cu2S + 2FeO + 3SO2 Reaktio konvertoinnin loppuvaiheessa: Cu2S + O2 = 2Cu + SO2 Loppurikin poisto Reaktio: ilmapuhalluksen avulla [S]Cu + O2 = SO2 - tuote: anodikupari, koko 1m x 1m x 0,05 m - kuparipitoisuus n. 99,5 % Kuonaa Elektrolyysi Erittäin puhdas kupari - kuparipitoisuus 99,99 % KUPARIELEKTROLYYSI Kupari siirtyy anodeista sähkövirran avulla emolevyihin/katodeihin. CuA -> CuK Prosessi kestää n. 3 viikkoa. Kuparianodi Elektrolyytti (vaihtuu joka 3. tunti) - kuparisulfaattia (CuSO4) - vettä (H2O) - rikkihappoa (H2SO4) Elektrolyysiallas Anodiliete, joka sisältää mm. kultaa (Au) ja hopeaa (Ag). Nämä jalostetaan lietteestä. Emolevyt (ruostumatonta terästä) Emolevy Kuparikatodit irrotetaan emolevyistä. Kuparikatodit Katodikupari on erittäin puhdasta (> 99,99 % Cu). Se menee jatkojalostukseen tai myyntiin sellaisenaan. KUPARIN JATKOJALOSTUS Raaka-aineet - katodikupari 99,99 % Cu - kuparinen kierrätysmateriaali omasta tehtaasta ja/tai ulkoa + Sulatus ja seostus - valmis sula metalli Valu - valmis valuaihio jatkokäsittelyyn Kuuma- ja kylmämuokkaus Lämpökäsittely - esim. hehkutus Viimeistely - hionta, harjaus, leikkaus, pinnoitus Valmis tuote mm.: