Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös materiaalien prosessoinnin alalta, M.Sc. Junmo Jeon
Väitös Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulusta, Kemian tekniikan ja metallurgian laitokselta.
Väitöskirjan nimi: Experimental studies and thermodynamic modeling of metal-slag-refractory interactions in non-ferrous pyrometallurgical processes
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Junmo Jeon
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Dosentti Eetu-Pekka Heikkinen, Oulun yliopisto, Suomi
Kustos: Prof. Daniel Lindberg, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
Tutkimuksen aiheena oli metallien, kuonien ja/tai tulenkestävien materiaalien termodynaamisen mallinnuksen kehittäminen, arviointi ja soveltaminen ei-rautametallurgisissa pyrometallurgisissa prosesseissa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli: 1) ehdottaa tai soveltaa optimoitua kolmikomponenttista Ni-Co-C seosjärjestelmää sekä CaO-MgO-ZnO ja MgO-ZnO-SiO2 kuonajärjestelmiä faasitasapainotutkimuksineen prosesseihin; 2) ehdottaa sopivia tulenkestäviä materiaaleja (MgO-Cr2O3, MgO-Al2O3, tai MgO-C) prosesseihin, tulkiten korroosiokäyttäytymistä CaO-FeOx-SiO2 kuonien ja MgO-Cr2O3 / MgO-Al2O3 tulenkestävien materiaalien rajapintareaktioissa termodynaamisen mallinnuksen avulla.
Tätä tutkimusta pidetään merkittävästi yhteydessä muihin pyrometallurgian alan tutkimuksiin, koska termodynaaminen mallinnus perustuu Gibbsin energian minimointiin. Gibbsin energian minimointi voi selittää, miksi metalli-kuona-tulenkestävien materiaalien termokemialliset reaktiot ja/tai tasapainot tapahtuvat prosessien aikana.
Tuloksena Ni-Co-C, CaO-MgO-ZnO ja MgO-ZnO-SiO2 järjestelmät optimoitiin. Niiden optimoidut faasidiagrammit termodynaamisen mallinnuksen avulla vastasivat hyvin kokeellisia tietoja. Ni-Co-C-järjestelmässä osalta optimoidut sekoittumisen osittaisentalpian arvot Ni-C- ja Co-C järjestelmille vastasivat hyvin kokeellisia tietoja. CaO-MgO-ZnO järjestelmässä havaittiin ja laskettiin uusi järkevä eutektinen piste. MgO-ZnO-SiO2 järjestelmässä havaittiin ja laskettiin uusi järkevä peritektinen piste. MgO-Cr2O3 tulenkestävä materiaali osoitti parhaan suorituskyvyn CaO-FeOₓ-SiO₂-kuonia vastaan. CaO-FeOx-SiO2 kuonien ja MgO-Cr2O3 / MgO-Al2O3 tulenkestävien materiaalien välisten rajapintareaktioiden korroosiokäyttäytymistä tulkittiin termodynaamisen mallinnuksen avulla.
Optimoitua Ni-Co-C-järjestelmää voidaan tehokkaasti soveltaa laajennettuihin Cu-Ni-Co-Fe-Si-C-seosjärjestelmiin, kun taas optimoituja CaO-MgO-ZnO ja MgO-ZnO-SiO2 järjestelmiä voidaan soveltaa laajemmin CaO-MgO-ZnO-CuOx-FeOx-Al2O3-SiO2-S kuonajärjestelmiin. Eutektisten ja peritektisten pisteiden tietoja voidaan käyttää kuonan optimaalisten lämpötilojen ja koostumusten määrittämiseen. Korroosiokäyttäytymisen tulkinta termodynaamisen mallinnuksen avulla voi auttaa valitsemaan prosesseihin sopivat tulenkestävät materiaalit.
Termodynaamista mallinnusta voidaan käyttää metalli-kuona-tulenkestävien materiaalien vuorovaikutusten ennustami ennustamiseen ja tulkitsemiseen ei-rautapyrometallurgisissa prosesseissa.
Avainsanat: Termodynaaminen mallinnus, faasitasapainotutkimukset, korroosiokäyttäytyminen, metalli, kuona ja tulenkestävät aineet
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä):
Yhteystiedot:
junmo.jeon@aalto.fi
Kemian tekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas