METALLIEN JALOSTUKSEN YLEISKUVA Raaka-aine Valu Valssaus/pursotus/ Tuotteet syväveto KAIVOS malmin rikastus MALMI- ja/tai KIERRÄTYSMATERIAALI- POHJAINEN METALLIN VALMISTUS LEVYAIHIO TANKOAIHIO Tele- ja tietotekniikka Toimistotarvikkeet LANKA-AIHIO Kierrätettäviä metallituotteita Kodinkoneet ja -tarvikkeet Laivanrakennus Auto Rakentaminen
METALLIN ELINKAARI 5. Metallin käyttötila 4. Metallin muokkaus 6. Korroosio Kuluminen Väsyminen 3. Metallin valmistus 8. Metallin kierrätys 7. Kierrätysmetalli 2. Malmin rikastus 1. Malmin louhinta 9. Jäte Aika...
TERÄKSEN VALMISTUS - seostamaton ja niukkaseosteinen teräs - Malmista Kierrätysteräksestä Rautarikaste 65 % Fe Koksi ja kalkkikivi Kierrätysteräs Masuuni Valokaariuuni = Sähköuuni Raakarauta 1450 C Sula raakateräs Konvertteri Sula raakateräs Senkkauuni 1650 C Tyhjökäsittely (tarvittaessa) Jatkuvavalu 1550 C Teräsaihio valssaukseen
TERÄKSEN VALMISTUS - seostamaton ja niukkaseosteinen teräs - Malmista Kierrätysteräksestä Rautarikaste 65 % Fe Koksi ja kalkkikivi Kierrätysteräs Raakarauta 1450 C Masuuni - sulatus -pelkistys Pelkistysreaktiot: C + FeO = CO + Fe CO + FeO = CO2 + Fe Sula raakateräs Valokaariuuni = Sähköuuni -sulatus - mellotus - esiseostus Sula raakateräs Senkkauuni - loppuseostus - lämpötilan täsmäys Konvertteri - mellotus - esiseostus 1650 C Mellotusreaktio: [C]Fe + [O] = CO Tyhjökäsittely (tarvittaessa) - vedyn poistoa - hiilen poistoa Jatkuvavalu 1550 C Kuonaa Teräsaihio valssaukseen
RUOSTUMATTOMAN TERÄKSEN VALMISTUS Ferrokromiuuni Happea 1500 C Kromikonvertteri Kierrätysterästä Kierrätysterästä 50 % 50 % EAF EAF Valokaariuuni 1650 C AOD-konvertteri Happea AOD Happea (O 2 ) Typpeä (N 2 ) Argonia (Ar) 1600 C Johtaa alhaiseen hiilipitoisuuteen. Jatkuvavalu Senkkauuni 1500 C Ruostumaton teräsaihio valssaukseen
RUOSTUMATTOMAN TERÄKSEN VALMISTUS Pelkistysreaktiot: C + FeO = CO + Fe 3C + Cr2O3 = 2Cr + 3CO Happea Ferrokromiuuni - malmirikasteen sulatus sekä pelkistys hiilen avulla 1500 C Kromikonvertteri - piin (Si) ja osittain hiilen (C) poisto 1650 C Pelkistys piillä, pelkistysreaktio: 3Si + 2Cr2O3 = 4Cr + 3SiO2 AOD Kierrätysterästä Kierrätysterästä 50 % 50 % EAF EAF Valokaariuuni - sulatus AOD-konvertteri - mellotus hapella (O 2 ), kuonan pelkistys Happea Happea (O 2 ) Typpeä (N 2 ) Argonia (Ar) Mellotusreaktio: [C]Fe + [O] = CO piillä (Si) 1600 C Johtaa alhaiseen hiilipitoisuuteen. Jatkuvavalu Senkkauuni - koostumuksen ja lämpötilan lopputäsmäys 1500 C Kuonaa Ruostumaton teräsaihio valssaukseen
KUPARIN VALMISTUS jauhatus Kuparimalmin rikastus Happi + ilma Liekkisulatus 1250 C veden syöttö rikaste (Cu) sivukivi Jauhatus (< 0,1 mm), sivukiven erotus Raudan (Fe) ja rikin (S) poistoa happirikastetulla ilmalla Happi + ilma Konvertointi 1200 C Raudan ja rikin poistoa happirikastetulla ilmalla jatketaan Ilma Anodiuuni ja anodivalu Loppurikin poisto ilmapuhalluksen avulla Elektrolyysi Erittäin puhdas kupari - kuparipitoisuus 99,99 %
KUPARIN VALMISTUS jauhatus Kuparimalmin rikastus - Kuparimineraali on kuparikiisu (CuFeS2) Happi + ilma Liekkisulatus 1250 C veden syöttö rikaste (Cu) sivukivi 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. Cu A -> Cu K 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 -valmisvaluaihio jatkokäsittelyyn Kuuma- ja kylmämuokkaus Lämpökäsittely - esim. hehkutus Viimeistely - hionta, harjaus, leikkaus, pinnoitus Valmis tuote mm.: