Valimoteollisuuden sähköuunit ja valimohiekan kiertotalous
Salonen, Sauli (2021)
Salonen, Sauli
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021111820536
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021111820536
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoitus oli luoda keskitetty lähde kahden valimoteollisuudessa esiintyvän uunityypin energiataseista sulatustyön aikana. Kyseessä olivat kaksi yleistä sähköuunia, valokaari- ja induktiouuni. Ennen energiataseiden muodostusta on teoriaosuus valokaari- ja induktiouunin eri malleista, rakenteesta ja toimintaperiaatteesta. Työssä käsitellään myös valumuoteissa käytettävää hiekkaa ja sen mahdollisia käyttökohteita valimoteollisuuden ulkopuolella. Työn toimeksiantaja oli Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun bio- ja kiertotalouden tutkimuskeskus BioSammon haastavien materiaalien tutkimus- ja kierrätyksen edistämisen BIOKE-hanke.
Teoriaosuuden jälkeen esitetään valokaari- ja induktiouunissa käytettyjä tapoja hyötysuhteen ylläpitämiseen ja tuodaan esiin siihen vaikuttavia tekijöitä. Molemmista uunityypeistä havainnollistetaan sulatusprosessin energiatase ja valokaariuunin tapauksessa muodostetaan tarkka matemaattinen tasemalli.
Opinnäytetyön toisessa osassa hahmoteltiin valimoiden harjoittamaa muottihiekan kierrätystä yritysten sisällä, kuten myös hiekan kiertotaloudellisia mahdollisuuksia valimoympäristön ulkopuolella. Opinnäytetyössä esitetään yleisesti tavatun hiekkatyypin koostumus ja ominaisuudet, sekä työtapoja vähentää hiekasta löytyviä haitallisia aineosia, jotta kiertotaloudellinen uudelleenkäyttö valimon ulkopuolella olisi mahdollista. Käydään läpi asfaltinvalmistukseen liittyviä työvaiheita, kun käytetään käytettyä valimohiekkaa valmistusprosessin lisäaineena. Valmistetun asfaltin mekaanisia ominaisuuksia verrataan perinteisin tavoin valmistettuun asfalttiin.
Kirjallisuuskatsauksen kautta saatiin selville, että valokaariuuneissa hyötysuhde riippuu enemmän hapettumistuotteista, koksihiilen määrästä ja sulatettavan materiaalin koostumuksesta, eli kemiallisen energian määrästä. Induktiouuneissa hyötysuhde on ennalta-arvattavampi pienempien hapettumistuotteiden ansiosta ja voidaan luotettavasti arvioida käytetyn kokonaissähköenergian ja sulan metallin energiasisällön avulla. Käytetylle valimohiekalle löytyi käyttökohteita asfaltin valmistuksen parissa. Käytetylle hiekalle löytyy myös muita vähemmän harjoitettuja toimia, kuten lisäaineena toimiminen lasin ja tiilien valmistuksessa sekä maantäytön projekteissa. Huono tiedon saatavuus ympäristövaatimuksista ja hiekan puhdistusmenetelmistä jarruttavat kierrätysmahdollisuuksia.
Teoriaosuuden jälkeen esitetään valokaari- ja induktiouunissa käytettyjä tapoja hyötysuhteen ylläpitämiseen ja tuodaan esiin siihen vaikuttavia tekijöitä. Molemmista uunityypeistä havainnollistetaan sulatusprosessin energiatase ja valokaariuunin tapauksessa muodostetaan tarkka matemaattinen tasemalli.
Opinnäytetyön toisessa osassa hahmoteltiin valimoiden harjoittamaa muottihiekan kierrätystä yritysten sisällä, kuten myös hiekan kiertotaloudellisia mahdollisuuksia valimoympäristön ulkopuolella. Opinnäytetyössä esitetään yleisesti tavatun hiekkatyypin koostumus ja ominaisuudet, sekä työtapoja vähentää hiekasta löytyviä haitallisia aineosia, jotta kiertotaloudellinen uudelleenkäyttö valimon ulkopuolella olisi mahdollista. Käydään läpi asfaltinvalmistukseen liittyviä työvaiheita, kun käytetään käytettyä valimohiekkaa valmistusprosessin lisäaineena. Valmistetun asfaltin mekaanisia ominaisuuksia verrataan perinteisin tavoin valmistettuun asfalttiin.
Kirjallisuuskatsauksen kautta saatiin selville, että valokaariuuneissa hyötysuhde riippuu enemmän hapettumistuotteista, koksihiilen määrästä ja sulatettavan materiaalin koostumuksesta, eli kemiallisen energian määrästä. Induktiouuneissa hyötysuhde on ennalta-arvattavampi pienempien hapettumistuotteiden ansiosta ja voidaan luotettavasti arvioida käytetyn kokonaissähköenergian ja sulan metallin energiasisällön avulla. Käytetylle valimohiekalle löytyi käyttökohteita asfaltin valmistuksen parissa. Käytetylle hiekalle löytyy myös muita vähemmän harjoitettuja toimia, kuten lisäaineena toimiminen lasin ja tiilien valmistuksessa sekä maantäytön projekteissa. Huono tiedon saatavuus ympäristövaatimuksista ja hiekan puhdistusmenetelmistä jarruttavat kierrätysmahdollisuuksia.