1 Mekaaniset yksikköprosessit 477011P Prosessitekniikan perusta 5 op. Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio Dosentti Ari Ämmälä 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
2 Mekaaniset prosessit teollisuudessa kaivos- ja mineraaliteollisuus massan ja paperinvalmistus kierrätysteollisuus elintarviketeollisuus lääketeollisuus ympäristötekniikka 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
3 Mekaaniset pääyksikköprosessit Materiaalien hienonnus: murskaus ja jauhatus partikkelipintojen muokkaus Materiaalien luokittelu: seulonta ja luokitus Rikastus Arvomineraalien erottaminen toisistaan tai sivukivestä Rakeistus Pelletointi, granulointi, tabletointi, briketointi 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
4 Mekaaniset pääyksikköprosessit Tehtävänä mm. Partikkelikoon (-kokojakauman) säätö optimaaliseksi prosessin toiminnan kannalta Murskaus, jauhatus ja luokitus Haluttujen arvojakeiden erotus sivuaineesta Mineraalien rikastus, metallin erotus esim. elektroniikkaromusta Jalosteen/lopputuotteen prosessointi helpommin käsiteltävään muotoon Rakeistus Tavoitteena materiaalin jalostamisen mahdollistaminen ja jalostusarvon nostaminen 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuituja partikkelitekniikan laboratorio
5 Mekaaniset apuyksikköprosessit Erotusprosessit suspensioille/dispersioille vedenpoisto/nesteen puhdistus (sakeutus/selkeytys) vapaa ja pakotettu laskeutus suodatus kaasun puhdistus (pölynpoisto) vapaa ja pakotettu laskeutus suodatus inertiaerotus sähköerotus Materiaalin siirto/kuljetus Sekoitus Leijutus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
6 Mekaaniset apuyksikköprosessit Tarkoituksena mm. materiaalin siirto paikasta toiseen materiaalin käsiteltävyyden tehostaminen volyymien pienentäminen energiatehokkuuden parantaminen laitekokojen pienentäminen materiaalitehokkuuden parantaminen ympäristön ja ihmisten suojelu Eivät varsinaisesti muokkaa tai jalosta materiaalin ominaisuuksia 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
7 Mekaaninen prosessointi Mekaaninen prosessointi kohdistuu seokselle joka on tyypillisesti: kiintoaine neste (partikkelit suspentoituneena nesteeseen; esim. mineraaliliete, kuitususpensio, jätevesi) kiintoaine kaasu (partikkelit kaasussa; esim. savukaasut, pöly) kiintoaine kiintoaine (partikkeliseos; esim. malmijauhe) Joskus myös: neste neste (nestepisarat suspentoituneena nesteeseen esim. vesi-öljy -emulsiot) neste kaasu (nestepisarat kaasussa; esim. sumu) kaasu-neste (kaasukuplat sekoittuneena nesteeseen/lietteeseen) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio 7
8 Suspensiot 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
9 Suspension ja dispersion määritelmä Suspensio keskenään huonosti liukenevien aineiden seos, jossa kiintoaine on sekoittunut jatkuvaan faasiin eli väliaineeseen. Dispersio Laskeutuvat ja laskeutumattomat suspensiot keskenään huonosti liukenevien aineiden seos, jossa dispergoitu aine on hienojakoisesti jakautunut jatkuvaan faasiin eli väliaineeseen. Laskeutumattomat suspensiot 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio 9
10 Erilaisia dispersioita Nimi Jatkuva faasi Dispergoitu aine Esimerkki aerosoli kaasu kiinteä neste savu sumu, usva emulsio neste neste maito, majoneesi sooli neste kiinteä muste, maali vaahto neste kaasu palonsammutusvaahto kiinteä suspensio kiinteä kiinteä pigmentoitu muovi, rubiinilasi kiinteä vaahto kiinteä kaasu styroxmuovi 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio 10
11 Partikkelit 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
12 Partikkelit Partikkeli: diskreetti materiaalin palanen Rakeinen materiaali koostuu yksittäisistä partikkeleista (kiintoainerakeista) Merriam-Webster OnLine (http://www.m-w.com) Particle a minute quantity or fragment a relatively small or the smallest discrete portion or amount of something 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio Oja, M. Mak-46.140 Partikkelitekniikan perusteet
13 Partikkelikoko Partikkelikoko on tärkeä muuttuja monissa prosesseissa Partikkelikoko on tärkeä monien tuotteiden laadun ja ominaisuuksien määräytymisessä Irtotavarana käsiteltävä kiintoaine voidaan jakaa koon perusteella: jauhemainen: alle 100 m rakeinen: 0,1 mm.3 mm kappalemainen: yli 3 mm 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
14 Partikkelikokojakauma Rakeisessa materiaalissa (esim. murskeissa ja jauheissa) eivät yksittäiset partikkelit yleensä ole keskenään samankokoisia, vaan partikkelit muodostavat kokojakauman Mitataan esim. seulomalla jauhenäyte erikokoisilla seuloilla (seulasarja) ja punnitsemalla seuloille jääneet massat 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio Jauhettu turve
15 MEKAANISET PÄÄPROSESSIT PARTIKKELITEKNIIKASSA Rakeinen materiaali, aerodispersiot Lietteet, suspensiot Pastamaiset/ tahnamaiset aineet Kappaletavara murskaus x x jauhatus x x (x) luokitus x x rikastus x x rakeistus (x) x x 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
16 Materiaalien hienonnus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
17 Hienonnuksen määritelmä Hienonnus tarkoittaa partikkelikoon pienentämistä ilman, että aineen olotila muuttuu 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
18 Hienonnuksen tavoitteet Mineraalitekniikassa vapauttaa arvokas mineraali arvottomasta Kemiantekniikassa esimerkiksi reaktiivisen pinta-alan lisäys Massa- ja paperitekniikassa puukuitujen irrotus ja niiden muokkaaminen paperinvalmistukseen sopiviksi Lääketekniikassa lääkeaineiden hienontaminen esimerkiksi jauheseoksia ja suspensioita varten Kierrätysteollisuudessa erottaa eri materiaalit toisistaan (SER) tai saada materiaali sopivaan muotoon jatkokäsittelyä varten (esim. muovien kierrätys) Elintarviketeollisuudessa 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
19 Hienonnus Eri vaiheiden partikkelikoot Hienonnusvaihe Louhinta räjäyttämällä Karkeamurskaus Hienomurskaus Karkeajauhatus Hienojauhatus Hyvin hieno jauhatus Erittäin hieno jauhatus Partikkelikoko Ääretön alle 1m 1 m 100 mm 100 mm 10 mm 10 mm 1 mm 1 mm 100 m 100 m 10 m 10 m 1 m Pihkala, J. 1998. Prosessitekniikan yksikköprosessit, 7) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
20 Murskauksen yksikköprosesseja Murskausmenetelmiä on kahta perustyyppiä: iskevää ja puristavaa murskausta Murskaimet jaetaan näin ollen kahteen perustyyppiin: Puristavat murskaimet, joiden murskaus perustuu suhteellisen hitaaseen puristukseen Iskumurskaimet, joiden murskaus perustuu äkilliseen iskuun 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
21 Murskaimet Ryhmittely 1. Leukamurskaimet (Jaw crushers) Varsinaiset leukamurskaimet Kierto- eli kitamurskaimet 2. Kartiomurskaimet (Cone crushers, gyratory crushers) Gates-kartiomurskain eli karamurskain Hydrocone-murskain Symons-kartiomurskain 3. Valssimurskaimet (Roll crushers) 4. Iskumurskaimet (Impact crushers) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
22 Jauhatus Jauhatus tapahtuu yleensä rumpumaisissa, vaakatasossa pyörivissä myllyissä, mutta myös sekoitukseen ja tärinään perustuvia laitteita voidaan käyttää. 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio Metso Minerals. Basics in mineral processing, 3:13
23 Seulonta ja luokitus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
24 Seulonta Seulonnan tehtävänä on säännöstellä irtomateriaalin raekokoa Seulontaa käytetään lähes kaikilla teollisuuden aloilla. Tyypillisin seulonnan käyttökohde on murskauksen yhteydessä sekä kaivosteollisuudessa että rakennusteollisuudessa Seulonnan alueet: Karkeaseulonta (d > 100 mm) Välialueen seulonta (10 mm < d < 100 mm) Hienoseulonta (1 mm < d < 10 mm) Ultrahienoseulonta (d < 1 mm) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio Metso Minerals. Basics in mineral processing, 3:13
25 Seulonta syöte, ylite ja alite Ylite on karkea jae (joka ei läpise seulaa) Alite on hieno jae (joka läpäisee seulan) Syöte, F Ylite, T Alite, C http://www.edu.fi/oppimateriaalit/prosessitekniikka/ 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio Metso Minerals. Basics in mineral processing, 3:13
26 Luokitus Luokituksella tarkoitetaan hienojakoisen materiaalin lajittelua sopivassa väliaineessa kahdeksi (yleensä) tai useammaksi tuotteeksi osasten vajoamisnopeuksien perusteella. Luokittimet: jaottelu väliaineen mukaan: Hydraulinen luokitus Pneumaattinen luokitus Luokittimet: jaottelu ajavan voiman mukaan: painovoimaiset luokittimet keskipakoluokittimet 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
27 Luokitus On huomattava, että luokitus on hyvin läheistä sukua kiintoaineen erottamiselle nesteestä tai kaasusta painovoiman tai keskipakovoiman avulla Luokituksessa erotetaan näiden voimien avulla tiettyä raekokoa oleva kiintoaines erilleen, kun taas erotuksessa pyritään erottamaan kaikki kiintoaines nesteestä tai kaasusta. 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
28 Rikastuspiiri ja rikastusmenetelmät 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
29 Rikastuspiiri 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
30 Vaahdotus - periaate Vaahdotus on rikastusmenetelmä, jossa tietyn mineraalin rakeet saatetaan kiinnittymään lietteessä synnytettyihin ilmakupliin muiden rakeiden jäädessä lietteeseen Rakeet, jotka tarttuvat ilmakupliin, nousevat kuplien mukana ylöspäin keräytyen rikastevaahdoksi lietteen pinnalle Rakeet, jotka eivät tartu ilmakupliin, jäävät puolestaan lietteeseen ja poistuvat vaahdotuslaitteistosta jätteenä 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
31 Vaahdotus - käyttökohteet Vaahdotusta käytetään pääasiassa mineraalikuntaan kuuluvien kiteisten epäorgaanisten aineiden rikastamiseen. Vaahdotus on erityisen tärkeä sulfidimalmien rikastamismenetelmä Mineraalitekniikan lisäksi vaahdotusta käytetään useissa muissakin prosesseissa kuten Jätevesien käsittelyssä Painomusteen poistossa paperista (siistaamot) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
32 Vaahdotus - kuvia Metso Minerals. CBT 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
33 Ominaispainoerotus Mineraalien ominaispainoeroon perustuvat rikastusmenetelmät ovat periaatteeltaan yksinkertaisia Sink-float Hytkytys Tärypöytärikastus Kierukkarikastus Reichert-kartiot Huuhdontarännit 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
34 Raskasväliaine-erotus: raskaat nesteet (HMS/DMS) Eräitä raskaita nesteitä käytetään laboratorioissa puhtaiden mineraalien erottamiseksi toisistaan. Jos tiheydeltään erialisia mineraalirakeita pannaan nesteeseen, jonka tiheys on mineraalirakeiden tiheyksien välillä, nestettä kevyemmät rakeet kelluvat pinnalla, mutta raskaat vajoavat. Käytetyt nesteet ovat yleensä kalliita ja hyvin myrkyllisiä! Teollisuusmittaisessa raskas neste-erotuksessa, sink-float-erotuksessa, käytetään väliaineena raskaan nesteen asemasta mineraalivesisuspensiota, jonka tiheys säädetään mineraalilisäyksellä arvo- ja jätemineraalien tiheyksien välille. 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio Lukkarinen, T. Mineraalitekniikka II, 186
35 Huuhdontarännit (Pinched sluices) Erilaiset huuhdontarännit ovat tosi vanhoja rikastuslaitteita, jo antiikin aikana käytettyjä. Kun lietettä johdetaan kaltevaan ränniin, tai ränniin nostetun soran tai hiekan sekaan johdetaan vettä, kulkee raskas materiaali lähellä pohjaa, mutta kevyt aines virtaa ylempänä. Jos liete virtaa lyhyehkössä, kaltevassa ja alaspäin suppenevassa rännissä, virtauskerros paksunee alaspäin tultaessa ja rakeet kerrostuvat niin, että raskaat rakeet virtaavat pohjan tuntumassa, mutta kevyt aines pinnalla. Vaakasuoralla leikkurilla voidaan jakeet erottaa toisistaan. Kullanhuuhdontarännit! (Kuvassa kiilaränni) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
36 Magneettinen erotus Rautamalmien rikastus (magneettinen rikastus, magneettinen aines on tuote) Magneettisten epäpuhtauksien poistaminen muiden mineraalien joukosta (puhdistaminen, ei-magneettinen aines on tuote) Erotusprosessit (magneettinen suodatus, puhdistetaan vesi kiintoaineesta) Magneettisten aineiden erotus kierrätystekniikassa 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
37 Magneettisten erottimien toiminta Magneettisten erottimien perustoimintatavat ovat: Poikkeutus a) Nosto b) Pidätys c) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
38 Sähköstaattinen rikastus Sähköstaattinen rikastus perustu materiaalien erilaiseen sähkönjohtavuuteen, joskin sen onnistumiseen vaikuttavat myös partikkelin muut ominaisuudet Materiaalit voidaan jakaa sähköisten ominaisuuksien perusteella johteisiin puolijohteisiin eristeisiin Toiminta ei tosin tapahdu partikkelien kesken vaan elektrodien ja partikkelien välillä Jos partikkeli joutuu kosketuksiin sähköisesti varatun elektrodin kanssa: Johde menettää varauksensa ja irtoaa elektrodista Eriste tarttuu elektrodin pintaan Esimerkkinä: kontaktierottimet 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
Sähköstaattisen rikastimen toiminta - esimerkki 39 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio Lukkarinen, T. Mineraalitekniikka II, 265
40 Rakeistus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
41 Rakeistus Rakeistuksella tarkoitetaan prosessia, jossa materiaali saatetaan haluttuun, kiinteässä muodossa olevaan useampien kiintoainehiukkasten muodostamaan raekokoon. Syy rakeistuksen käyttöön on monesti se, että hienorakeinen ja pölymäinen materiaali on tavallisesti hankalasti käsiteltävää Rakeistuksella suurennetaan materiaalin raekokoa ja saadaan siitä näin ollen helpommin käsiteltävää. Samalla saadaan materiaali myös tasarakeisempaan muotoon. 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
42 Rakeistuksella saavutettavat edut Hienojakoisen materiaalin rakeistamisella saavutetaan mm. seuraavia etuja Materiaalin pölyäminen vähenee Materiaalin korkeampi irtotiheys (vie vähemmän tilaa kuljetuksessa) Materiaalin annostelu tarkempaa ja helpompaa Materiaalin paakkuuntumistaipumus vähenee Materiaalin juoksevuus parempi siiloissa ja syöttölaitteissa Materiaali liukenee tasaisemmin Materiaalikerrokselle saadaan parempi ja tasaisempi nesteen ja kaasun läpivirtausominaisuus (esim. raudan valmistus masuunissa) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
43 Rakeistuksen käyttäjiä Rauta- ja terästeollisuus Sementtiteollisuus Lannoiteteollisuus Lääketeollisuus Elintarviketeollisuus Kemianteollisuus (hienokemikaalit) Kierrätys ja ympäristönsuojelu Energiateollisuus http://www.outotec.com/19068.epibrw http://www.pharmaceuticaltechnology.com/projects/kondiro lli/images/5-aspirin.jpg 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio http://www.kuipe.fi/sahkotp%20002.jpg
44 Rakeistusmenetelmät Rakeistusmenetelmät voidaan jakaa seuraaviin pääryhmiin: Kerrostava rakeistus Rakeistusrumpu Lautasrakeistin Puristava rakeistus valssipuristin suulakepuristin (ekstruuderit) Nestemäisen faasin rakeistus Pisararakeistus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
45 MEKAANISET APUPROSESSIT PARTIKKELITEKNIIKASSA Rakeinen materiaali, aerodispersiot Lietteet, suspensiot Pastamaiset/ tahnamaiset aineet Kappaletavara Sekoitus Pneumaattinen, mekaaninen Mekaaninen (dyn./staat.), pneumaattinen Mekaaninen (vaivaus) Kuljetus Pneumaattinen (kompressori), mekaaninen (ruuvi, hihna) Hydraulinen (keskipakopumppu) Hydraulinen (syrj.pumput), mekaaninen (ruuvi) Mekaaninen (hihna) Erotus Laskeutus (vapaa/pakotettu), suodatus, sähkösaostus, märkäerotus Laskeutus (vapaa/pakotettu), suodatus (vapaa/pakotettu) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
46 Siirto ja kuljetus Pumppaus ja hydraulinen kuljetus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
47 Pumppaus ja hydraulinen kuljetus Nesteen siirtoon matalammasta paineesta korkeampaan paineeseen käytettäviä laitteita kutsutaan pumpuiksi Pumppuja käytetään sekä puhtaiden nesteiden että suspensioiden kuljetukseen Hydraulinen kuljetus on rakeisen materiaalin liettämistä nesteeseen ja tämän lietteen eli suspension siirtämistä pumpuilla putkistoja pitkin määränpäähän Kuljetusmatka kymmenistä satoihin kilometreihin Hydraulinen kuljetus sopii sekä hieno- että karkeajakeiselle materiaalille Suspensioiden kuljetuksessa väliaineena yleensä vesi 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
48 Pumpputyypit Dynaamiset keskipakopumput Lisäävät siirrettävään nesteeseen liike-energiaa nopeasti pyörivien siipien (juoksupyörät) avulla Keskipakopumput, radiaaliset ja aksiaaliset Syrjäytyspumput Syrjäytyselin syrjäyttää pesässä olevan nesteen paineenalaiseen poistoputkeen Mäntäpumput Kalvopumput Siipipumput Ruuvipumput Letkupumput Hammaspyöräpumput 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
49 Keskipakopumppu (radiaalinen) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
50 Syrjäytyspumput Mäntä- ja kalvopumput Männän (tai kalvon) liike sylinterissä siirtää nesteen jaksottaisesti imuputkesta pumppukammion läpi paineputkeen Pystyy siirtämään vakionestemäärän vaihtelevasta vastapaineesta huolimatta Vaihteleva tuotto, käytetään esim. annostelupumppuina Kalvopumpussa edestakaisin liikkuvana elimenä on joustava kalvo, jolloin tiivisteitä ei tarvitse altistaa pumpattavalle nesteelle 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
51 Pyörivät syrjäytyspumput Toimivat ilman venttiileitä Voi siirtää viskooseja nesteitä tasaisesti korkeaan paineeseen Jatkuva, lähes tasainen tuotto Hammasratas- ja kiertomäntäpumput Ruuvipumput Letkupumput 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
52 Pyöriviä syrjäytyspumppuja Kiertomäntäpumppu Hammasrataspumppu Letkupumppu Ruuvipumppu 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
53 Siirto ja kuljetus Kaasujen siirto ja pneumaattinen kuljetus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
54 Kaasujen siirto ja pneumaattinen kuljetus Sopii sekä hieno- että karkeajakeiselle materiaalille Väliaineena kaasu, yleensä ilma Kuljetusmatka max. 3 km Kapasiteetti, max. 500 t/h Soveltuu periaatteessa mille tahansa jauhemaiselle tai rakeiselle materiaalille 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
55 Puhaltimet ja kompressorit Tarkoituksena tuottaa riittävä ilmamassa, jolla haluttu materiaali saadaan siirtymään Jaetaan tuotetun paineen mukaan tuulettimiin, puhaltimiin ja kompressoreihin. Kompressorit jaetaan Dynaamisiin kompressoreihin Syrjäytysperiaatteella toimivat kompressorit 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
56 Puhaltimet Paine tuotetaan pyörivän juoksupyörän avulla Korkea tuotto, matala paine Radiaalipuhallin Virtaus poistuu tangentiaalisesti Aksiaalipuhallin Pumpun läpi menevä virtaus on akselin suuntaista 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
57 Syrjäytysperiaatteella toimivat kompressorit Paine tuotetaan joko roottoreilla tai männillä Matala tuotto, korkea paine Mäntäkompressori 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
58 Pyörivät syrjäytyskompressorit Pyörivät syrjäytyskompressorit Siipikompressori Nesterengaspumppu Root-kompressori Ruuvikompressori 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
59 Siirto ja kuljetus Mekaaninen kuljetus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
60 MEKAANISET KULJETTTIMET HIHNAKULJETIN RUUVIKULJETIN KETJUKULJETTIMET ELEVAATTORIT INERTIASIIRTIMET RULLARADAT JA RULLASTOT LUISUT, KOURUT JA PUDOTUS- PORTAAT KOURU- ELI RAAPPAKULJETTIMET LAMELLI- ELI (NIVEL)LAATTAKULJETIN REDLER-KULJETIN KETJUKULJETIN 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
61 Mekaaninen erotus Kiintoaine- tai nestepartikkelien erottaminen nesteestä tai kaasusta 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
62 Mekaaniset erotusprosessit dispersioille/suspensioille Sakeutus/selkeytys Laskeutus Pyörrepuhdistus Linkous Suodatus Kaasun pesu ja pölynerotus Laskeutus Syklonointi Märkäpesu Suodatus Elektrostaattinen erotus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
63 Partikkelierotus nesteestä Erottaminen suspensiosta ja emulsiosta (kiinteän tai nestemäisen aineen erottaminen nesteestä) 1) laskeutus eli sedimentaatio (voi olla myös pakotettua) Partikkelien koko ja tiheys (ominaispinta-ala) 2) suodatus (ja puristus) Partikkelien koko ja muoto 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
64 Partikkelierotus kaasusta Erottaminen aerosuspensiosta tai dispersiosta (kiinteän tai nestemäisen aineen erottaminen kaasusta) 1) Laskeutus (voi olla myös pakotettua) Partikkelien koko ja tiheys 2) Märkäerotus Inertia partikkelien koko ja tiheys 3) Suodatus Partikkelin koko, muoto, inertia 4) Sähköerotus Partikkelin dielektrisyys, koko 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
65 Sovellukset Ympäristötekniikka Kiintoaineen erotus yhdyskunta- ja teollisuusjätevesistä (orgaaninen ja epäorgaaninen kiintoaine) Savukaasujen puhdistus (lentotuhkan erotus) Pölynpoisto (jauhatus- ja murskauspöly, hiontapöly ym.) Käyttöilman puhdistus (ilmastointi) Prosessitekniikka Massavirtojen sakeutus Kiintoaineen talteenotto/kiertovesien puhdistus (Luokitus) 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
66 Sakeutus/selkeytys 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
67 Sakeutin/selkeytin Sylinterimäinen terässäiliö tai betoninen rakennelma Kiintoaines laskeutuu altaan pohjalle Sedimentin jatkuvatoiminen poisto altaan pohjalta ja pinnalta samanaikainen selkeytyneen veden ylikaato Sedimentaationopeus riippuvainen partikkelikoosta ja flokkulointikemikaalien annostelusta 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
68 Hydrosykloni Sakeutettava liete syötetään sykloniin tangentiaalisesti syöttöputken kautta (4). Liete joutuu kiertoliikkeeseen pitkin sylinterinosan (1) seinää. Kiintoaine painuu keskipakovoiman vaikutuksesta seinälle ja jatkavat matkaansa kierteellä kartio-osaan (2) ja sitä pitkin aliteaukkoon (5) asti. Vesi kulkeutuu keskiosan kautta ylitteeseen (3). 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
69 Linkoaminen/sentrifugointi Sedimentoiva Täysvaippalinko Kiintoaine ajautuu keskipakovoiman ajamana seinälle, josta se poistetaan Ruuvipoistolinko 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
70 Suodatus Suodatus tarkoittaa yksikköprosessia, jossa kiintoaine erotetaan fluidista väliaineen avulla. Tämä väliaine on yleensä verkkomainen sihtiosa. Väliaine läpäisee fluidin, mutta pidättää kiintoaineen. Tavoitteena on kiintoaineen talteenotto tai nesteen puhdistaminen. Suodatus on tavallisesti sakeutusta seuraava nesteenpoiston osaprosessi. Suodatuksen tavoitteena on kuivempi kiintoaine ja puhtaampi neste. Suodatuksessa kiintoaine saadaan kuivempana kuin laskeuttamalla ja neste puhtaampana. 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
71 Pinta- vs. syväsuodatus Suodatus on syväsuodatusta eli kerrossuodatusta, jos väliaineessa on kiintoaineen raekokoon verrattavia huokosia ja erottuminen tapahtuu väliaineen sisällä, joko seulavaikutuksen tai pintavoimien avulla. Käytetään kun syötteen kiintoainepitoisuus on alhainen (< 0,1 % ) ja suodoksen puhtausvaatimus suuri. Syväsuodatus soveltuu esimerkiksi saniteetti- ja jäähdytysvesien käsittelyyn sekä kaikenlaisten juomien, nestemäisten polttoaineiden ja lääkkeiden puhdistukseen Suodatus on pintasuodatusta, jos väliaine eli suodatinkerros kerää kiintoaineen pinnalleen laskemalla fluidin lävitseen. Suodatinkerroksena toimii tämän jälkeen suodatuskakku. Suodatukseen liittyy usein kakun puristus lopuksi Pintasuodatusta käytetään, jos kiintoainepitoisuus on suuri (yl. > 1 %) Suspensioiden sakeutus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
72 Suodatusperiaatteet Pintasuodatuksen periaate Syväsuodatuksen periaate 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
73 Suodattava linkoaminen Suodatuksen tehostaminen keskipakovoiman avulla Lingon vaippa rei itetty ja sen päällä suodatinkangas Kiintoaine kertyy kakuksi suodinkankaalle nesteen läpäistessä sen Kakku kaavataan pois aikaajoin 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
74 Pölynpoisto 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
75 Lasketuskammio Erottuminen gravitaatiovoiman vaikutuksesta 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
76 Törmäyserotin Erottuminen ja inertian gravitaatiovoiman vaikutuksesta 1 syöte 2 törmäys- tai ohjauslevyt 3 puhdas kaasu 4 pölynpoisto 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
77 Syklonointi Erottuminen keskipakovoiman ja inertian vaikutuksesta Raskas materiaali erottuu ulkokehälle, jota pitkin siirtyy alas Syklonin tehokkuuteen vaikuttavat tekijät Syklonin ja sen syöttö- ja poistosuuttimien halkaisijat Syklonin syötön ja poiston välillä oleva paine-ero Syötteen fysikaaliset ominaisuudet 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
78 Märkäerotuslaiteen periaate 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
79 Venturipesuri 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
80 Sähköstaattinen erotus Useimmilla partikkeleilla on sähköstaattinen varaus, mutta se on yleensä liian heikko sähköerotukseen Tämän takia kaasussa olevat partikkelit saatetaan sähkökentässä kosketukseen koronapurkauksessa aikaansaatujen kaasuionien kanssa, jolloin partikkelit varautuvat ja kulkeutuvat kentän vaikutuksesta vastakkaismerkkiselle erotuselektrodille Sähköerotus eli sähkösaostus on jaettavissa seuraaviin vaiheisiin: varausten muodostuminen partikkeleiden varautuminen partikkeleiden kuljettaminen saostuselektrodeille partikkeleiden poistaminen saostuselektrodilta 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
81 Sähköerotuksen periaate 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
82 Kaasun suodatus Kaasujen suodatus on periaatteeltaan samanlainen kuin nesteiden suodatus Myös pölysuodattimet voidaan jakaa syvä- ja pintasuodattimiin Syväsuodattimissa suodatusväliaine voi olla joko synteettinen kuitukerros tai rakeinen suodatinkerros Pintasuodattimet toimivat pääasiassa seulaperiaatteella Suodatin on valmistettu satunnaisesti asettuneista lasi-, polymeeri- tai luonnonkuiduista Myös kudottuja, yleensä lasikuiduista ja metallilangoista valmistettuja suodattimia käytetään 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
83 Kaasun suodatus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
84 Pussisuotimet 1 kaasun sisääntulo 2 vastavirtailma 3 kaasun ulostulo 4 pussien ravistelulaite 5 pussien kannatinkehikko 6 pölypussit 7 pölynpoistokartio Puhdistus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
85 Sekoitus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
86 Sekoitus Sekoittaminen on yksittäisten partikkelien kuljettamista tiettyyn positioon muihin partikkeleihin nähden ja erottumisen välttämistä jo sekoitetussa materiaalissa. Tarkoituksena saada seos, joka on koostumukseltaan täysin satunnaisesti jakautunut, jolloin mistä tahansa seoksesta otetuilla äärettömän pienillä tilavuusosuuksilla on sama aineja energiakoostumus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
87 Sekoitus Sekoitus voi olla: kaasujen ja aerodispersioiden sekoitusta sekoituskammioissa tai suuttimissa nesteiden ja lietteiden sekoitusta pastojen ja taikinamaisten aineiden sekoitusta rakeisen materiaalin sekoitusta lämmön- ja aineensiirron nopeuttaminen sekä emulsioiden ja suspensioiden aikaansaaminen ja ylläpitäminen 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
88 Dispersioiden ja suspensioiden sekoitus Tärkeimpänä tavoitteena on vuorovaikutuspintojen suurentaminen, esim. reagoivat aineet pyritään saattamaan tehokkaasti kosketuksiin toistensa kanssa Lisäksi sekoituksen tarkoituksena voi olla esim.: Homogenointi ts. lämpötila- ja pitoisuuserojen tasaaminen Emulsioiden valmistaminen Emulsioiden ja suspensioiden stabiilisuuden tai hienojakoisuuden kasvattaminen Kiintoaineen dispergointi tai liuottaminen Laskeutumisen estäminen Kaasun dispergointi nesteeseen 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
89 Staattiset sekoittimet Staattiset sekoittimet: Fluidin virtausenergiaa muutetaan sekoitustyöksi paikallaan pysyvillä sisäosilla sekoitusputkissa, suihkusekoittimissa tai sekoitussäiliöissä 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
90 Dynaamiset sekoittimet Sekoitus saadaan aikaan pyörivillä elementeillä sekoitussäiliöissä, -kolonneissa tai suoraan putkivirtauksessa 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
91 Rakeisen materiaalin sekoitus Tavoitteena on rakeisten kiintoainekomponenttien sekoittaminen ja mahdollisesti vähäisen nestemäärän yhdistäminen mahdollisimman tasa-aineiseksi seokseksi pudottamalla kääntelemällä pneumaattisesti puhaltamalla Pudotussekoittimet Lapasekoittimet Ruuvisekoittimet Leijupetisekoittimet 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
92 Rakeisen materiaalin sekoitus Pyörivä rumpusekoitin Yksinkertaisin Mekanismi: Materiaali nousee pyörimisliikkeen takia rummun seinämälle, josta se putoaa alas V-sekoitin Y-sekoitin 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
93 Leijupetisekoitin Huokoisen levyn tai suuttimien läpi puhallettava ilma fluidisoi rakeisen materiaalin Sekoitus ilman virtauksen vaikutuksesta Fluidisoituminen mahdollistaa sekoituksen tehostamisen mekaanisella sekoittimella 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
94 Staattinen sekoitus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
95 Pastamaisten ja tahnamaisten aineiden sekoitus Vaivauksessa nestemäinen, plastinen tai kiinteä aine yhdistetään (sekoitetaan) voimakkaiden leikkausjännitysten avulla sitkeäksi, plastiseksi tai jäykäksi massaksi Aineen pakotettu liike itseään ja kiinteitä pintoja vasten aiheuttaa voimakasta kokoonpuristumista, jakautumista ja laminaarista liikettä Kartiosuulakepuristin Onteloruuvivaivain Kaksoisruuvivaivain Siipivaivain Ruuvivaivain 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
96 Pastamaisten ja tahnamaisten aineiden sekoitus Siipivaivain Ruuvivaivain l. ekstruuderi 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
97 Leijutus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
98 Leijutus Kiintoainepartikkelit saatetaan nestettä muistuttavaan tilaan pakottamalla kaasua tai nestettä partikkelikerroksen läpi riittävällä nopeudella 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
99 Käyttö Lämmönsiirto Granulointi Metallin päällystys Kiintoaineiden kuivaus Rakeenkasvatus Adsorptio Sekoitusreaktorit Poltto Pneumaattisen kuljetuksen syöttö 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
100 Esimerkkejä mekaanisista yksikköprosessista eri teollisuuden alueilla eli kuitu- ja partikkelitekniikkaa 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
101 Puun ja hakkeen käsittely massan valmistusta varten 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
102 Kemihierteen (CTMP) valmistus 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
103 Muovin uusiokäyttö 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio
104 Malmin nosto Pyhäsalmi 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio INMET MINING, Pyhäsalmen kaivos, esite
105 Rikastamon virtauskaavio Pyhäsalmi 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio INMET MINING, Pyhäsalmen kaivos, esite
106 Tehtävä Mitä mekaanisia toimenpiteitä sisältäviä prosessivaiheita/yksikköprosesseja esiintyy tarkastelun kohteena olevassa tuotantoprosessissa. Kuvaile ko. vaiheita ja niiden toimintaa sekä tavoitteita lyhyesti, myös käytettyä laitetekniikkaa mitä yksikköprosessissa tapahtuu/miten prosessointi tapahtuu miksi ko. prosessivaihe tarvitaan millaiset ovat tyypilliset prosessiolosuhteet Miten raportoidaan esitä tuotantoprosessin kuva/kaavio ja numeroi esiintyvät yksikköprosessit ja kirjoita kuvaus numeroittain Palautus: ari.ammala@oulu.fi pdf tai doc 477011P Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta 1 / Kuitu- ja partikkelitekniikan laboratorio