CuOx:ia sisältävien kuonasysteemien faasitasapainojen kokeellinen mittaus 1100 – 1500 °C lämpötiloissa

Niko Hellstén

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kupari on elintärkeä metalli nykyaikaiselle yhteiskunnalle. Sen valmistus kuluttaa uusiutumattomia luonnonvaroja synnyttäen jätettä ja haitallisia päästöjä. Tämän vuoksi kuparin valmistajat pyrkivät optimoimaan pyrometallurgista prosessointia resurssitehokkuuden kasvattamiseksi. Hyvä kuonan hallinta on avainasemassa tämän tavoitteen saavuttamisessa. Kuonan ominaisuuksien ennustaminen ja optimointi on mahdollista laskennallisen termodynamiikan avulla. Luotettavan termodynaamisen mallin luomiseen monikomponenttiselle kuonalle tarvitaan kokeellisesti mitattuja arvoja, erityisesti sen binääreistä ja ternääreistä alisysteemeistä. Tällä hetkellä Al2O3, CuOx, MgO ja SiO2 sisältävistä systeemeistä on suppeasti kokeellisia mittaustuloksia. Tässä työssä tutkittiin kokeellisesti Cu-O-Al2O3-, Cu-O-MgO-, Cu-O-Al2O3-MgO- ja Cu-O-Al2O3-SiO2-systeemien faasitasapainoja ja erityisesti niiden likvidusta 1100 – 1500 °C lämpötilassa. Kokeet suoritettiin primäärifaasi sammutusmenetelmällä ja analysoimalla spektroskopisesti tasapainossa olevien kiinteiden ja sulien kemialliset koostumukset. Tämä menetelmä tuottaa suoraa faasitasapainodataa kiinteistä ja sulista faaseista. Työssä mitattuja kokeellisia arvoja verrattiin MTDATA 6.0 ohjelman ja Mtox tietokannan version 8.2 tuottamiin laskennallisiin faasitasapainoihin. Työssä havaittiin, että Al2O3:a ja MgO:a liukeni sulaan faasiin 0 – 2 m% tutkituissa lämpötiloissa. Lisäksi SiO2:n lisäys nosti Al2O3:n liukoisuutta sulaan 18 p%:lla. Tulokset osoittavat, että Al2O3, MgO ja MgAl2O4 spinelli ovat kemiallisesti kestäviä CuOx-rikasta sulaa oksidia vastaan. Tässä työssä mitattujen likvidusten, aikaisempien kokeellisten mittausten ja MTDATA:n ja Mtox:n tuottamien laskennallisten likvidusten välillä havaittiin eroavuuksia. Nämä eroavuudet osoittavat näiden uusien kokeellisten mittausten välttämättömyyden. Työn tulosten perusteella tutkittujen systeemien kuvaukset Mtox tietokannassa pitää uudelleenoptimoida. Tässä työssä tuotettu uusi kokeellinen faasitasapainodata on tärkeää luotettavampien termodynaamisten kuvausten luomisessa kuparinsulatuskuonista. Lisäksi nämä tulokset ovat hyödyllisiä lukuisissa muissa sovelluksissa kuten esimerkiksi suprajohteissa, tulenkestävissä materiaaleissa ja lasikeramiikassa.
Julkaisun otsikon käännösCuOx:ia sisältävien kuonasysteemien faasitasapainojen kokeellinen mittaus 1100 – 1500 °C lämpötiloissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Jokilaakso, Ari, Vastuuprofessori
  • Taskinen, Pekka, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8222-6
Sähköinen ISBN978-952-60-8223-3
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • kuona
  • faasitasapainot
  • termodynamiikka
  • tasapainotus ja sammutus

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'CuOx:ia sisältävien kuonasysteemien faasitasapainojen kokeellinen mittaus 1100 – 1500 °C lämpötiloissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä