Tämä kanditaatin työ on kirjallisuustutkielma, joka perustuu kesätöistä saatuun kokemukseen paparikoneen sähkö- ja automaatiokunnossapidosta. Tässä työssä käsitellään paperikoneen vaihtosähkökäyttöjen säädön periaatteita ja tutustutaan sähkökäyttöjen kokopanoon. Kesätöissä jouduin monesti moottorisähkökäytön vika- ja häiriötilanteeseen, jossa ratkaisu täytyi löytää nopeasti tuotanto katkosten ehkäisemiseksi. Tämän takia hyvä sähkökäytön tuntemus edesauttoi vika- ja häiriö tilanteen purkua ilman ylimääräisiä katkoksia. Paperikoneen sähkökäytöt voidaan jakaa kolmeen ryhmään niiden käyttösovellusten mukaan, niitä ovat erilliskäyttö, ryhmäkäyttö ja linjakäyttö. Paperikone jaetaan erilaisiin käyttöryhmiin siten, että märänpään käyttöryhmään kuuluu viira-, puristin- ja kuivatusryhmä. Kuivanpään käyttöryhmään kuuluu päällystys, kalanteri- ja rullainryhmä. Viira- ja kuivatusryhmässä pääosa käyttöjen voimansiirrosta tapahtuu kudosten välityksellä telalta toiselle. Puristimella voima siirtyy myös lisäksi nippien välityksellä. Paperikoneen sähkökäyttöjä voidaan nimetä omaksi järjestelmäksi, joka on ympäristöön rajattu, mutta joka on vuorovaikutuksessa ympäristövaikutuksen kanssa. Kun järjestelmä on jollain tavattu rajattu, vaikuttaa siihen ulkoiset syyt: heräte, sisään meno, input ja näiden seuraamukset: vaste, ulostulo ja output. Oikosulku on teollisuudessa yleisin käytetty moottorityyppi ja sitä voidaan hallita erinlaisilla säätömenetelmillä, kuten skalaari-, vektorisäätö sekä DTC eli direct torque control. DTC tekniikka perustuu Takahashin ja Noguchin esittämään uudenlaiseen oikosulkumoottorin säätömallin, sekä Depenbrockin esittämään Direkte Selbst Regelung -teoriaan. Laitevalmistajat ovat tutkineet jo vuodesta 1988 alkaen tekniikka ja tuoneet markkinoilla useita erinlaisia taajuusmuuttajamalleja. Paperikoneen linjakäyttöjen säätämisessä on otettava huomioon useampia häiriötekijöitä kuten, akselin värähtely, paperirata värähtely, ratakitkat, laakerikitkat, paperin ominaisuuksien vaihtelut sekä kireyden mittaushäiriöt.

Diplomityö sijoittuu teollisuuden palveluliiketoiminnan kehittämiseen ja mittaamiseen. Tutkimuksen kohteena on lämmöneristemarkkinoilla toimivan, puukuitueristettä valmistavan Ekovilla Oy:n palveluyrittäjäverkosto. Puhallettavaa Ekovillaa asentavat valtuutetut Ekovilla- palveluyrittäjät (22kpl), joiden toiminta kattaa valtakunnallisesti koko Suomen. Työn tavoitteena on yhtenäinen, tehokas asennuspalvelu paikkakunnasta riippumatta. Työn tavoitteena on myös palveluyritysten kannattavuuden ja kilpailukyvyn parantaminen sekä koko verkoston paremman seurannan mahdollistaminen. Yhtenäisellä asennuspalvelulla haetaan kasvun mahdollistumista sekä entistä parempaa asiakastyytyväisyyttä. Työ sisältää teoriatarkastelua ja empiriaa. Teoriatarkastelussa perehdytään teollisuuden palveluliiketoimintaan, sen kehittämiseen ja mittaamiseen, sekä tutkitaan palveluliiketoiminnan kilpailukykytekijöitä. Empiriaosuudessa palveluyrittäjäverkoston nykytila kartoitetaan laaja-alaisesti lähetetyn kyselylomakkeen avulla sekä haastattelemalla 12 palveluyrittäjää ympäri Suomen ja havainnoimalla toimintaa vierailujen aikana. Tutkimusmenetelmä on laadullinen. Palveluyrittäjien kannattavuuteen vaikuttaa merkittävästi heidän sijainti asiakasmarkkinoihin nähden, joten työn teoriassa perehdytään myös rakennusteollisuuden tulevaisuuteen. Työssä käsitellään rakentamisen painottumista suuremmille kaupunkiseuduille sekä alan tulevia toimintatapoja ja toimialalinjauksia. Empirian avulla on nostettu esille arvokasta hiljaista tietoa puhalluseristeyrittäjiltä- ja asentajilta. Työn yhtenä tuloksena on laaja kokonaisvaltainen kuva palveluyrittäjäverkoston nykytilasta, joka yhdessä teoreettisen viitekehyksen avulla mahdollistaa yhtenäisen asennuspalvelun luonnin. Työssä on käsitelty toimintamallia, palvelukonseptia sekä rakennettavaa mittaristosta toiminnan seurannan mahdollistamiseksi. Työn toisena tuloksena on visualisoidut kartat, jotka on rakennettu väestö- ja rakentamisennusteiden, myönnettyjen rakennuslupien, sekä olemassa olevan rakennuskannan pohjalta. Karttaan on hahmoteltu Ekovillan palveluyrittäjien optimaalisia sijainteja tulevaisuuteen. Nämä sijainnit ovat hyödynnettävissä myös muillekkin rakennusalan toimijoille. Tehtyä tutkimusta voi hyödyntää rakennusalan toimijoiden lisäksi perinteisestä valmistavasta toiminnasta palveluliiketoiminnan suuntaan rajoja siirtävät yritykset, uusien teollisten palvelujen suunnittelijat, verkostomaisen palveluorganisaation omaavat toimijat, sekä yritysverkostot, joiden toiminnasta voi löytyä samankaltaista heterogeenisuutta puuttuvien toimintamallien vuoksi.

Kandidaatintyö tehtiin toimeksiantona Outokummun Tornion tehtaiden Neutralointi- ja regenerointilaitokselle tarkoituksena selvittää jatkuvatoimisen öljyä vedessä ympäristömittausjärjestelmän soveltuvuutta Neutralointi- ja regenerointilaitoksen rasvanpoistoprosessissa puhdistetun veden laadun tarkkailuun. Laitteiston soveltuvuuden arvioimiseksi järjestettiin neljän viikon koejakso, jonka tarkoituksena oli osoittaa, että se pystyy havaitsemaan poikkeamat veden laadussa. Tavoitteena oli myös arvioida laitteiston teknistä sopivuutta ja huollon tarvetta. Tässä työssä seurattiin neljän viikon koejaksoa ja mittauksen luotettavuuden arvioimiseksi koejakson ajan puhdistetusta vedestä otettiin manuaalisesti tutkimusnäytteitä, joiden tuloksia verrattiin automaattisen mittauksen tuloksiin. Ennen koejakson alkua puhdistetun veden laatua valvottiin kaksi kertaa viikossa otetuilla manuaalisilla näytteillä, jolloin prosessin häiriötilanteisiin ei ollut mahdollista reagoida välittömästi. Jatkuvatoimisen öljyä vedessä-mittauksen avulla öljy- ja rasvapitoisuuksia nostaviin prosessihäiriöihin pystyttäisiin puuttumaan heti niiden ilmetessä, ja öljy- ja rasvakuormitus vähenisi ja pitoisuudet pysyisivät Outokummun Tornion tehtaiden sisäisen rajaarvon alapuolella. Laitteisto osoittautui koejakson aikana toimintavarmaksi ja huollon tarve oli kohtalaisen vähäinen. Koejakson aikana ei tapahtunut merkittäviä prosessihäiriöitä, mutta laitteisto reagoi pienempiin poikkeamiin koejakson aikana. Laitteisto vaikutti sopivan Outokummun Tornion tehtaiden tarpeita vastaavaksi. Manuaalisesti kerättyjen tutkimusnäytteiden ja automaattimittausten tulosten välillä havaittiin pieniä eroavaisuuksia, mutta kokonaisuutena vastaavuus oli hyvä. Koejakson perusteella Outokumpu päätti hankkia laitteiston käyttöönsä.

In underground mines around the world rigid bolts and cable bolts are installed either by a manual or mechanized reinforcement practices. With the current mechanized cable bolting technology passive support is provided by installing fully grouted long cable bolts from a reel and mechanized active support is only provided by conventional bolting rigs. Presumably there will be demand for new kind of mechanized reinforcement practice when the use of mechanized bolters is growing and faster and better practices are required. Immediately supporting mechanized cable bolting rig would make wider use of cable bolting in underground mines possible. The aim of this Master’s Thesis was to evaluate the idea of mechanized installation of tensioned active cable bolts instead of rigid bolts. The main interest was focused on the restrictions and alternatives of mechanically installable assemblies of active cable bolts but requirements for the installation machinery were also briefly considered. The aim was also to find out if the national mining legislation of some major countries or mine-specific requirements might restrict the development and use of tensioned cable bots as a replacement for conventional ridged bolts. Research was mainly done by the internet search of supplier’s product data related to cable bolts, surveying the cable bolt patent situation and related patents from the worldwide database with a little help of a patent engineer but also some conversations and regional contacts have had to confirm some information and get mine-specific reinforcement information. Research of legislation from was limited to English language countries but some information regarding legislation in other countries was gathered from conversations with regional contacts. The results showed that variety of cable bolt products and also that tensionable cable bolt applications of several suppliers are available. None of those commercial or patented pre-fabricated tensionable cable bolt assemblies are readily possible to use by current mechanized cable bolting rigs. Even if tensionable cable bolts can be assembled from commercially available components, mechanization of the installation process for anchors and plates as well as tensioning will be challenging. The possibility of patent infringement should also be taken into account if the aim is to develop new tensionable cable bolt. Based on the research the replacement of currently used rigid bolts with tensionable cable bolts is possible. Especially low seam mines and mines were mechanized bolters are already in use will be a good target customer segment for new mechanized cable bolting. However, due to the complex installation and tensioning procedures a complete rig realizing full cable bolting cycle for active bolts is very challenging. Tensionable cable bolt alternatives need to be field tested and the possibility of mechanization needs more exact evaluation from the point of cable bolt installation machinery. / Maanalaisissa kaivoksissa ympäri maailmaa jäykät pultit ja jännepunospultit asennetaan joko mekaanisten tai manuaalisten tuentakäytäntöjen mukaisesti. Nykyisellä mekanisoidulla jännepunospultitus teknologialla saadaan passiivinen tuenta asentamalla täysin juotettuja pitkiä jännepunospultteja suoraan kelalta ja mekanisoitu aktiivinen tuenta voidaan saavuttaa ainoastaan tavallisilla pultituslaitteilla. Oletettavasti uudenlaiselle mekaaniselle tuentakäytännölle olisi kysyntää, koska mekaanisten pultituslaitteiden käyttö on lisääntymässä ja vaatimuksena on entistä nopeampi ja parempi käytäntö. Välittömän tuennan antava, mekanisoitu jännepunospultitus -käytäntö laajentaisi jännepunospultituksen käyttöä maanalaisissa kaivoksissa. Tämän diplomityön tavoite oli arvioida kelalta mekaanisesti asennettujen jännitettyjen aktiivisten jännepunospulttien käyttöä jäykkien pulttien tilalla. Pääasiassa on keskitytty mekaanisesti asennettavien aktiivisten jännepunospultti kokoonpanojen rajoituksiin ja vaihtoehtoihin, mutta myös laiteelle asetettuja vaatimuksia on lyhyesti käsitelty. Tavoitteena oli lisäksi selvittää rajoittavatko joidenkin maiden lait tai kaivoskohtaiset vaatimukset tuentakäytäntöjen kehitystä tai käyttöä. Tutkimus on pääasiallisesti tehty hakemalla toimittajien jännepunospultteihin liittyviä tuotetietoja internetistä, tutkimalla jännepunospulttien patenttitilannetta ja niihin liittyviä patentteja maailmanlaajuisesta patenttitietokannasta patentti-insinöörin avustuksella, mutta myös keskusteluja ja maakohtaisia kontakteja on käytetty tietojen varmistukseen ja kaivoskohtaisten tuentatietojen keräämiseen. Lainsäädäntötutkimus on rajoittunut englanninkielisiin maihin vaikkakin joidenkin muiden maiden lainsäädäntö on lyhyesti selvitetty perustuen maassa toimivien toimijoiden kanssa käytyihin keskusteluihin. Tulokset osoittavat useiden toimittajien tarjoavan kattavan valikoiman jännepunospultti tuotteita ja jännitettäviä jännepunospultti sovelluksia. Mikään näistä kaupallisista tai patentoiduista valmiiseen mittaan leikatuista ja valmiiksi asennetuista jännitettävistä jännepunospulteista ei sellaisenaan sovi käytettäväksi kyseessä olevan mekanisoidun jännepunospultitus -käytännön kanssa. Vaikka jännitettävä jännepunospultti voidaan koota kaupallisesti valmiista osista, ankkureiden ja aluslevyjen mekaaninen asentaminen sekä jännittäminen ovat haasteellisia. Myös patenttiloukkauksen mahdollisuus on otettava huomioon, mikäli jännitettävä jännepunospultti aiotaan kehittää itse eikä tehdä yhteistyötä jonkun toimittajan kanssa. Tutkimuksen perusteella nykyisin käytettävät jäykät pultit voidaan korvata vaijeripulteilla. Erityisesti matalat kaivokset ja kaivokset, joissa on jo käytössä mekanisoituja pultituslaitteita, olisivat sopiva kohderyhmä uudenlaiselle mekanisoidulle jännepunospultitukselle. Mekanisointi ei kuitenkaan ole helposti toteutettavissa. Jännitettävät jännepunosputti vaihtoehdot vaativat kenttätestausta ja mekanisoinnin mahdollisuus laitteiston näkökulmasta vaatii tarkempaa arviointia.

Kandidaatintyön tavoitteena on tutkia vesipesuprosessisimulaattorin parametrien vaihteluiden vaikutuksia metaanin puhtauteen. Tutkimukset suoritetaan hyödyntämällä koesuunnitelmia ja analysoimalla niistä saatavia tietoja. Työssä käytettävät koesuunnitelmat ovat Taguchi-menetelmä sekä full factorial design. Taguchi-menetelmässä selvitetään parametrien päävaikutukset kuvaajien avulla ja full factorial design:lla saatavista tuloksista muodostetaan regressiomalli, jota analysoidaan. Työn tärkeimpänä tuloksena saadaan tieto siitä, millä prosessin ohjauksen parametreilla on suurin vaikutus vasteeseen verrattuna häiriöiden vaikutuksiin. Hyvin toteutetulla säädöllä vesipesuprosessista voitaisiin luoda hyvin stabiili häiriöitä vastaan. / The goal of this bachelor’s thesis is to investigate how the changes in the values of the water scrubbing simulator parameters affect the purity of methane. These investigations are performed by utilizing design of experiments and by analyzing their results. The designs of experiments used in this bachelor’s thesis are the Taguchi method and the full factorial design. The Taguchi method is used to examine the main effects of the parameters by utilizing graphs and the results gained from the full factorial design are used to form a regression model, which is then analyzed. Amongst the results gained from this investigation, the most important fact was the knowledge of the control factors that have the most significant impact on the response compared with the noise factors. If the control is performed well, the water scrubbing process can be made to be very stable in order to minimize the noise factors.

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia onko Multi-Lab III -mittauslaitteistoa lisäosineen mahdollista käyttää terässulaton ferrokromikonvertterin piipitoisuuden mittaukseen. Laitteisto mittaa sulan happipotentiaalin, jonka avulla on mahdollista päätellä happipitoisuutta rajoittavien aineiden pitoisuuksia sulassa. Menetelmää ei ole aikaisemmin sovellettu tässä työssä tutkitulle sulakoostumukselle. Mittausta tarkasteltiin aluksi laskennallisesti. Laskennoissa otettiin huomioon mittauksen kannalta tärkeimmät aineet, joita olivat pii, kromi, hiili ja titaani. Tavoitteena oli saada selville onko pii se aine, joka aiheuttaa laitteiston mittaaman sähkömotorisen voiman eli EMF-jännitteen. Laskennallisessa tarkastelussa käytettiin hyväksi UIP-formalismia aineiden aktiivisuuksien laskemiseksi. Laskennallisen tarkastelun avulla pystyttiin selvittämään millaisen EMF-jännitteen kukin aine aiheuttaa reagoidessaan mittauslaitteiston referenssimateriaalin kanssa. Lisäksi selvitettiin millainen vaikutus lämpötilalla ja muiden aineiden pitoisuuksilla oli piin aiheuttamaan laskennalliseen EMF-jännitteeseen. Tämän jälkeen suoritettiin mittauksia ferrokromikonvertterista Multi-Lab III -mittauslaitteistolla ja Celox Hot Metal -sondeilla. Mittaustuloksia verrattiin kunkin aineiden synnyttämään laskennalliseen mittausjännitteeseen yksittäistä mittausta vastaavissa pitoisuuksissa ja lämpötiloissa. Jokaista mittausta kohden laskettiin siis kolmen aineen vastaava laskennallinen mittausjännite, jolloin tulokset olivat hyvin verrattavissa. Kromin aiheuttama laskennallinen mittausjännite jätettiin huomioimatta, sillä jännitettä ei synny käytettäessä Cr2O3-referenssimateriaalia sisältäviä Celox Hot Metal -sondeja. Tuloksia verrattaessa huomattiin, etteivät tarkasteltujen aineiden laskennalliset ja konvertterista mitatut jännitteet vastanneet toisiaan tarkasti. Tämä oli kuitenkin odotettavissa, sillä rautasysteemissä mitatut vuorovaikutuskertoimet ja mahdollinen poikkeama tasapainotilasta aiheuttivat oman vaihtelunsa tuloksiin. Tuloksia voitiin silti verrata tarkastelemalla mittauspisteiden ja laskennallisten pisteiden muodostamia käyriä, jolloin nähtiin eri aineiden mittausjännitteissä tapahtuvia muutoksia vaihtelevissa pitoisuuksissa sekä lämpötiloissa. Piin synnyttämä laskennallinen EMF-jännite vastasi parhaiten mittaustuloksista saatuja EMF-jännitteitä, lukuun ottamatta selvää poikkeamaa piipitoisuuden laskiessa alle 0,5 p-%. Tästä voitiin päätellä, että piin reagointi todennäköisesti aiheuttaa EMF-jännitteen sen pitoisuuden ollessa ferrokromikonvertterissa yli tämän rajan. Varmoja tuloksia voitaisiin saada esimerkiksi laboratorio-olosuhteissa tehtävien koesulien avulla. Mittaustuloksille ja laboratoriosta saaduille piipitoisuuden analyyseille suoritettiin regressioanalyysit eri vaiheissa puhallusta. Regressioanalyysien avulla johdettiin kolme funktiota, jotka ilmaisevat piipitoisuuden lämpötilan ja EMF-jännitteen suhteen. Funktioita testattiin kahden puhalluksen kohdalla. Aiemmissa mittauksissa ei ollut yli 5,3 p-% piipitoisuuksia, joten funktio ei laskenut oikein testimittauksien alkupitoisuuksia. Oli myös mahdollista, että alkumittaukset otettiin kuonasta. Väli- ja loppumittauksien tarkkuus oli kohtuullisen hyvä otettaessa huomioon, että valmistaja suosittelee 50 mittauksen sisällyttämistä regressioanalyysiin ja kyseisten funktioiden tekemisessä käytettiin hyväksi 28 mittausta. Alku-, väli- ja loppumittaukset huomioon ottaen, tulisi mittauksia suorittaa 150 kappaletta. Tässä työssä tehdyt sovitefunktiot toimivat malleina sovitefunktion tekemisestä, eikä niitä tulisi pitää esimerkkeinä menetelmän tarkkuudesta. Multi-Lab III -mittauslaitteistoa voidaan hyödyntää ferrokromikonvertterin piin mittauksessa, mutta optimaalisen tarkkuuden ja koko pitoisuusalueen kattamisen aikaansaamiseksi vaaditaan lisää mittauksia sekä parempi sovitefunktio piipitoisuuden, EMF-jännitteen ja lämpötilan välille. / The objective of this Master’s thesis is to find out if Multi-Lab III measuring system and its additional tools, can be used for the determination of silicon content in molten ferrochrome and processed ferrochrome melts. The equipment measures the oxygen potential of the melt, which can be used to define the contents of different components in melts. The measurement of silicon content was first studied from a calculational point of view. The most important components to be taken into account in the calculations were silicon, chrome, carbon and titanium. The aim was to study if silicon is the component to generate the electromotive force or EMF-voltage measured by the equipment. UIP-formalism was used to calculate the activity of each component. Interaction parameters used in the calculations were previously calculated in iron melts, but could be used in ferrochrome melts with acceptable accuracy. Each component’s EMF-voltage, while reacting with the reference material, was calculated. Additionally, the effect of temperature and the contents of other components on calculated EMF-voltage produced by silicon were researched. Secondly, practical measurements were carried out with the Multi-Lab III measuring system and Celox Hot Metal probes on the ferrochrome converter. The measurements were compared to individual calculational EMF-voltages of each component in the same conditions. In other words, for each measurement, three EMF-voltages were calculated so that the results were easily comparable. The voltage produced by chrome content of the melt was ignored because its EMF-voltage is not induced when Cr2O3 reference material is being used. While comparing the results it was noticed that none of the calculational EMF-voltages of the components were equal with the practical measurements from the converter. This was expected taking into account that the interaction parameters were imperfect and there may be some sort of discrepancy from equilibrium, which may cause its own fluctuation to the measurements. The different results were still comparable by examining the curves of the practical and the calculational measurement points in variable temperatures and contents of different components. The computational EMF-voltage produced by silicon resembled the deviations of practical measurements the most, apart from the clear difference when silicon content dropped somewhere below 0,5 w-%. It was assumed that the reaction of silicon with reference material produced the EMF-voltage while silicon content was above this value. For more reliable results laboratory experiments would have to be carried out. Multi-Lab III measurements and the contents of silicon were analyzed by regression analysis in different parts of the blowing. Three equations, which show content of silicon as a function of temperature and EMF-voltage, were derived from the results. The formulas were tested during two heats of the ferrochrome converter. Earlier measurement did not include silicon contents above 5,3 w-% therefore the formulas were unable to find out the starting content of silicon in the beginning of the blowing. It was also possible that the starting measurements were taken from the slag. The equations meant for the middle and the end of the blowing gave satisfactory results, taking into account that the that the supplier of the measuring unit recommends 50 measurements for regression analysis and only 28 measurements were used for three formulas. The actual amount of recommended measurements would be 150. The equations obtained from regression analysis in this master’s thesis do not give reliable information of the accuracy of the measuring system, but act as an exemplary model of how the formulas are made. In conclusion, Multi-Lab III measuring unit can be used as a measuring tool for silicon content in ferrochrome converter, but more measurements and better formulas are needed to achieve a higher accuracy during the whole blowing.

Boliden is a metals company in the northern Europe, which has all three metal extracting operations: mining, mineral processing and smelting. Boliden’s biggest mine, the Aitik mine in Gällivare is a copper mine. The Boliden Aitik cleaning flotation was studied. The grade was higher in the old plant between 27 Cu-% and 29 Cu-% and the goal of this study was to investigate why the grade is lower in the new plant, between 23 Cu-% and 24 Cu-%. The process is also different in the new plant, consisting of four consecutive cleaner banks. In the literature study, it was found that a flotation cell has many sub processes which are connected from the mixing zone in the bottom to the top of the froth. These sub processes have an effect on each other and it makes the flotation a complex process. The first cleaner bank was sampled from down to up inside the cell to investigate if the mixing was not good in the cells. Second, third and fourth cleaner banks were sampled more carefully inside the froth phase to see how the grade increases with the froth depth. Particle distribution and grades of each fraction were used to analyse the process. No significant problems in the mixing were found in the first cleaner bank. In the last two cleaners’ first cells it was found that the copper grade stops increasing quickly after the pulp-froth interface. Also the cells after the first cells are floating lower grade concentrate. There are also lots of fine particles recirculating in the cleaners. / Boliden on metallialan yritys pohjois Euroopassa. Sillä on kaikkia kolmea metallien jalostus toimintaa: kaivos, rikastus ja sulatus. Bolidenin isoin kaivos on Aitikin kaivos, joka on kuparikaivos Jällivaarassa. Tässä työssä tutkittiin Boliden Aitikin riperikastusprosessia. Kuparin pitoisuus vanhalla rikastamolla oli 27 % ja 29 % välillä ja tämän työn tarkoituksena oli tutkia, miksi pitoisuus uudella rikastamolla on pienempi, 23 % ja 24 % välillä. Prosessi on myös erilainen uudella rikastamolla ja se koostuu neljästä perättäisestä riperikastus vaiheesta. Kirjallisuusselvityksestä selvisi, että vaahdotuskennossa on useita alaprosesseja, jotka ovat kaikki yhteydessä toisiinsa aina sekoitus alueelta vaahdon yläosaan asti. Nämä alaprosessit vaikuttavat toisiinsa ja näin ollen tekevät vaahdotuksesta monimutkaisen prosessin. Ensimmäistä riperikastusvaihetta tutkittiin ottamalla näytteitä aina kennon alaosasta yläosaan asti ja tällä yritettiin saada selville kuinka hyvin sekoitus kennon sisällä toimii. Toista, kolmatta ja neljättä riperikastusvaihetta tutkittiin ottamalla näytteitä tarkemmin vaahdon sisältä, jotta saataisiin parempi käsitys, kuinka pitoisuus nousee vaahdon paksuuden kasvaessa. Prosessin analysoimiseksi selvitettiin paljon partikkelijakaumia näytteille ja jokainen partikkelikoko analysoitiin erikseen. Ensimmäisestä riperikastusvaiheesta ei löytynyt isompia ongelmia sekoituksessa. Kahden viimeisen riperikastusvaiheen ensimmäisissä kennoissa huomattiin, että kuparin pitoisuus lopettaa kasvamisen nopeasti liete-vaahto rajapinnan jälkeen. Ensimmäisten kennojen jälkeiset kennot vaahdottavat alemman pitoisuuden rikastetta. Riperikastus vaiheet myös kierrättävät paljon hienoa partikkelikokoa.

Seawater usage in mineral processing has become a fairly topical issue in the 2010’s. The deficit of fresh water grows meanwhile the demand rises globally. Fresh water is a critical component, especially in many industrialized arid countries, where only available water source can be seawater or highly saline underground water. Currently many mining operations in water-scarce countries are utilizing desalinated seawater as process water, while few of them are using direct seawater. The aim of this Master’s thesis was to gain more understanding of the faced challenges in the Cu-Mo ores froth flotation in seawater. In the experimental work, synthetic seawater was utilized as process water in the laboratory rougher flotation tests. Tests were conducted in Outotec Research Center at mineral processing laboratory in Pori. The ore sample was porphyry Cu-Mo ore, which was delivered from north Chilean deposit Sierra Gorda. Two rougher flotation test series were conducted in synthetic seawater and tap water. In the first phase, the effect of using seawater as process water was investigated by using different type of collectors. The object of the second phase was to conduct flotation tests in synthetic seawater and tap water with varying dosages of lime, and observe the effects on pH, and on the recoveries of copper, molybdenum and sulfur. Recovery of copper maintained almost the same level in both mediums. However, lime consumption was observed to be increased significantly under flotation conditions in synthetic seawater. In addition, the floatability of molybdenum was affected negatively above the pH 9.5. The major cause for the buffering effect of seawater was studied to be due to the carbonate system, the boric acid-borate equilibrium and the concentration of Mg2+. Recovery reduction of molybdenum was suggested to occur due to the magnesium hydroxide complexes and magnesium hydroxide precipitates, which began to form in seawater in higher pH levels. These species have been claimed to affect negatively on the natural hydrophobicity of molybdenite. The experimental work showed that the conventional flotation of Cu-Mo ore conducted in seawater has serious conflicts, when pyrite is depressed with lime. Results indicate that rougher flotation of the Cu-Mo ore carried out in seawater gives sufficient recoveries for copper and molybdenum, at the expense of accepting large pyrite content in the froth. Hence, the difficulty of depressing pyrite will be problematic in the cleaning flotation, where higher pH levels are applied. Seems that the Cu-Mo ores flotation in seawater is in the need for a new kind of method that would depress pyrite without lime. A few solutions have already been developed, which can probably suppress the problem. A promising new method, named AMBS treatment, is not requiring lime to depress pyrite, and it has shown good metallurgical results for molybdenite, when flotation is conducted in seawater. / Meriveden valjastaminen käyttöön rikastamojen prosessivetenä on noussut ajankohtaiseksi aiheeksi 2010-luvulla. Makeiden vesivarojen arvo nousee sitä mukaa, kun veden tarve kasvaa globaalisti. Makeasta vedestä on muodostunut kriittinen elementti erityisesti niille kuiville alueille sijoittuville teollistuneille maille, joille ainoa saatavilla oleva veden lähde on merivesi tai suolainen pohjavesi. Yhä useammat kuivissa maissa toimivat kaivosprojektit käyttävät toiminnoissaan suolapuhdistettua merivettä, kun osa näistä projekteista käyttää prosessivetenään raakaa merivettä. Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää kupari-molybdeenimalmin vaahdottamisen haasteet, kun väliaineena käytetään merivettä. Työn kokeellisessa osuudessa keskeisessä osassa olivat laboratoriomittakaavan esivaahdotuskokeet, joissa prosessivetenä hyödynnettiin synteettistä merivettä. Kokeet toteutettiin Outotecin tutkimuskeskuksen rikastuslaboratoriossa Porissa. Malminäytteenä käytettiin porfyyri kupari-molybdeenimalmia, joka toimitettiin Sierra Gordan esiintymästä Chilestä. Kaksi esivaahdotus-koesarjaa suoritettiin synteettisessä merivedessä ja hanavedessä. Ensimmäisessä vaiheessa meriveden vaikutusta vaahdotukseen tutkittiin vertaamalla erityyppisten kokoojien tehokkuuksia samankaltaisissa vaahdotusolosuhteissa. Toisen vaiheen tarkoituksena oli suorittaa vaahdotuskokeita synteettisessä merivedessä ja hanavedessä lisäten vaihtelevia määriä kalkkia, jolloin tarkastelun kohteena olivat lietteen pH-luku, sekä vaikutukset kuparin, molybdeenin ja rikin saanteihin. Kuparin saanti pysyi likimäärin samalla tasolla kummassakin väliaineessa. Merivedessä kalkin tarpeen havaittiin lisääntyneen huomattavasti verrattuna hanaveteen, jonka lisäksi molybdeenin saanti laski merivedessä voimakkaasti, kun pH nostettiin yli 9.5. Kalkin kulutuksen lisääntyminen johtui meriveden puskurointikyvystä, jonka katsottiin aiheutuvan pääasiassa meriveden karbonaattisysteemistä, boorihappo-boraatti tasapainosta sekä Mg2+ ionin konsentraatiosta. Molybdeenin saannin laskun todettiin mahdollisesti johtuvan magnesiumista, joka muodostaa merivedessä kohonneessa pH:ssa kompleksisia magnesiumhydroksidi-ioneja sekä kiinteää magnesiumhydroksidia, joiden on todettu muokkaavan molybdeniitin luonnollista hydrofobisuutta. Kokeellisen osuuden tulokset viittaavat siihen, että pyriitin painaminen kalkilla on ristiriitaista, jos vaahdotus toteutetaan merivedellä. Kuparin ja molybdeenin saannit saadaan hyvälle tasolle esivaahdotuksessa sillä ehdolla, että suurempi pitoisuus pyriittiä hyväksytään rikasteeseen. Sen vuoksi pyriitin erottaminen kertausvaahdotuksessa voi olla ongelmallista, sillä kertauksessa sovelletaan esivaahdotusta korkeampaa pH:ta. Kupari-molybdeenimalmin vaahdotus merivedessä vaatii uudenlaisen menetelmän, jolla pyriittiä voidaan painaa tehokkaasti perinteistä menetelmää alhaisemmassa pH:ssa. Sopivia ratkaisuja on jo kehitetty, jotka voivat mahdollisesti poistaa ongelman. Niin kutsuttu AMBS käsittely vaikuttaa lupaavalta, sillä sen on todettu parantavan molybdeenin saantia merivedellä vaahdotettaessa ilman, että kalkkia tarvitaan lisätä pyriitin painamiseksi.

The continuous minipilot beneficiation plant is situated in the Department of Process and Environment Engineering of the University of Oulu. The planning basic for the minipilot plant was the ore beneficiation process of the Pyhäsalmi mine in scale of 1:5000. Outotec Oyj and Schneider Electric together with the experts from the Geological Survey of Finland and Pyhäsalmi mine have been the main planners and equipment suppliers. The main target of this work was to produce a document giving guidelines for the use of the minipilot beneficiation plant and collect data from the process during various trial runs. The collected data was later used to investigate the dynamics and time delays of the process. All the occurred problems and observations done during the trial runs were note, and are introduced in this thesis. Performed investigations give important knowledge about how to improve the repeatability and continuity of the process. Also the measuring devices and improvements needed for the process are discussed based on the data and knowledge received from the trial runs. During the trial runs it was occurred that to achieve good concentrate grades and recoveries, all the unit processes including grinding, conditioning and flotation must be working flawlessly. As expected, the results obtained throughout the three trial runs of the minipilot experiments performed in this thesis work highlighted the fact that even in pilot scale ore beneficiation process the individual runs are extremely hard to be replicated. Also the chosen process area, from the grinding to the third cleaning flotation, was too wide. For the future runs, the rougher flotation should be first studied individually in the open loop system by closing the circulating flows from the flotation cells to the conditioner. From there the effects of the changes of different variables could be measured and controlled better. When the rougher unit is analysed, flotation units can be added to the analysis one at a time, until the whole flotation train is investigated and the problematic sections are found. The results and data collected during the trial runs introduced in this work can be used as a basic data for developing the simulator. Further reliable trial runs are needed to achieve and identify a reliable simulator of the minipilot. / Jatkuvatoiminen minipilot kokoluokan rikastamo otettiin käyttöön keväällä 2013. Minipilot-rikastamo sijaitsee Oulun Yliopiston prosessi- ja ympäristötekniikan osaston tiloissa. Kokoluokaltaan prosessi on skaalattu alaspäin niin, että se on 1:5000 alkuperäisestä Pyhäsalmen kaivoksen rikastusprosessista. Minipilot-rikastamon Oulun Yliopistolle on toimittanut Outotec Oyj ja automaatiojärjestelmän Schneider Electric. Suunnittelussa ovat lisäksi olleet mukana Geologian tutkimuskeskus sekä Pyhäsalmen kaivos. Työn tavoitteena oli esitellä ja tuottaa ohjeistus minipilot-rikastamon käyttöön. Työn kokeellinen osio sisältää koeajojen sarjan, jonka aikana pyrittiin keräämään mahdollisimman paljon tietoa prosessista. Kerätyn datan avulla pohdittiin prosessin toimintaa sekä määritettiin tärkeitä prosessiparametreja, kuten aikavakiot eri yksikköprosessien välillä. Koeajojen aikana ilmeni prosessissa useita ongelmia. Ongelmat johtuivat lähinnä suunnittelu ja mitoitus virheistä. Lisäksi mekaanisia laiterikkoja tapahtui ajojen aikana. Työ sisältää luettelon ongelmista, joita ilmeni ajojen aikana sekä parannusehdotuksia tulevia ajoja varten. Koeajojen tuloksia tarkasteltaessa kävi selväksi, että jopa minipilot kokoluokan rikastusprosessia tarkasteltaessa, on koeajojen toistaminen erittäin haastavaa. Koeajon toistettavuus ja yhtäläisten prosessiolosuhteiden saavuttaminen vaatii jokaisen osaprosessin täydellisen toiminnan. Tulevaisuudessa palautusvirrat vaahdotuskennoista valmentimeen tulisi katkaista, jotta päästää tarkastelemaan avointa piiriä. Avoimessa piirissä muutokset tapahtuvat nopeammin ja häiriöiden määrä vähenee. Prosessin tutkinta kannattaa aloittaa tarkastelemalla vain esivaahdotuskennon toimintaa. Tämän jälkeen voidaan prosessin tarkastelua laajentaa vaahdotusyksikkö kerrallaan, kunnes lopulta saavutetaan koko prosessin laajuinen tarkastelualue. Näin löydämme prosessin pullonkaulat ja ongelmakohdat, sekä saamme huomattavasti paremman käsityksen yksikköprosessien toiminnasta. Koeajojen aikana prosessista kerätty data tullaan käyttämään prosessisimulaattorin perusdatana. Tulevaisuudessa täytyy suorittaa useita luotettavia koeajoja prosessisimulaattorin kehittämiseksi.

Yrityksillä on tarve kehittää liiketoimintaprosesseja saavuttaakseen ja pitääkseen yllä kilpailukykyään. Tilaus-toimitusketjun merkitys ja toimivuus on noussut yritysmaailmassa tärkeäksi tekijäksi. Tähän liittyen tehokkuus ja innovaatiot ovat tärkeitä tekijöitä kilpailukyvyn säilytyksessä. Tässä diplomityössä tutkitaan miten talotuotantoalalla toimivan kohdeyrityksen tilaus- ja toimitusketjusta voidaan tehdä tehokkaampi. Rakennusalan yrityksiä kritisoidaan tuotteiden huonosta laadusta ja ylenmääräisestä standardisoinnista, mikä ei vastaa olemassa olevan kysynnän monipuolisuutta. Rakennusalan teollisuus on monesti jäljessä tuote- ja valmistusprosessien sekä tilaus-toimitusketjun kehityksessä. Rakennusalan kehittämisessä käytetään liiketoimintaprosessien uudelleensuunnittelu -menetelmää, jolla tavoitellaan parempaa tehokkuutta, laatua ja kapasiteettia laajempaan tuotetarjontaan markkinoilla. Myös teollistetun tuotannon keinoja on yritetty implementoida alalla paremman läpimenoaikojen, laadun ja kustannustehokkuuden saavuttamiseksi. Tämän tutkimuksen mukaan suurin ongelma tilaus- ja toimitusketjun läpimenoajassa oli pitkät joutoajat eri toimintojen välissä. Tavoitteena oli löytää kriittiset pisteet ja tekijät joutoajan synnylle sekä poistaa ne. Tutkimus on tehty kohdeorganisaatiossa, joka valmistaa kotimaisista raaka-aineista taloja Suomessa. Työssä pyrittiin luomaan toimintamalli, joka lyhentää tilausten läpimenoaikaa. Tilaus- ja toimitusketjun uudelleensuunnittelua lähdettiin kehittämään prosessijohtamisen kautta. Tämä diplomityö on laadullinen eli kvalitatiivinen tutkimus liiketoimintaprosessin uudelleensuunnittelusta ja mallintamisesta. Kvalitatiivisessa tutkimuksessa käytettiin aineistonkeruussa hyväksi haastatteluita, työpajaa, prosessin mallintamista sekä kohdeyrityksen tietojärjestelmiä tilauskannan tutkimisessa. Kvalitatiivisen tutkimusmenetelmän yksi tärkeitä työtapoja ovat osallistuvuus ja kenttätyö. Näitä sovellettiin myös tässä tutkimuksessa. Jonotusaikoja syntyi lähes jokaisen toiminnon välisessä tilaus-toimitusprosessissa. Suurimmaksi ongelmaksi koettiin huono dokumentaatio tilauksien käsittelyssä, mikä aiheutti hankaluutta koko tilauksen käsittelyn ajan. Tästä syystä tilaus-toimitusketjun uudelleensuunnittelussa keskityttiin tilauksien vastaanoton kehittämiseen. Toisena kehitystarpeena koettiin suunnittelun kehittäminen tuotteiden vakioinnin avulla. Ratkaisevana tekijänä tässä oli dokumentaation ja järjestelmien systemaattisuuden lisääminen tilauksien käsittelyssä. Kohdeyrityksessä tehtiin organisatorisia sekä toimintamallin muutoksia prosessiin. Tilauksen läpimenoaika tuotteissa on pidempi kuin monella muulla teollisuuden alalla. Kokeellisia tutkimuksia tehtiin kevään 2014 tilauskantaan, jonka perusteella läpimenoaikaa pystyttiin parantamaan uuden toimintamallin mukaan toimivissa tilauksissa. Läpimenoaika ei vielä noussut toivotulle tasolle, mutta tuotteiden teollistetun tuotannon keinoja hyödyntämällä, kuten tuotteiden vakioinnin avulla, pystytään jatkossa saavuttamaan läpimenoajan merkittävä lyhentäminen. Tulokset antavat vahvan viitteen siitä, että tilaus- ja toimitusketjun uudelleensuunnittelun rakennusalalla tuottaa yritykselle tehokkuutta ja lyhyemmän läpimenoajan, mikä johtaa myös parempaan kustannustehokkuuteen. / Companies need to improve their business processes so as improve to and maintain their competitiveness. The importance of supply has become a significance issue in modern business world. Nowadays efficiency and innovations are meaningful factors to maintain the competitiveness. The aim of this Master’s Thesis is to clarify how to improve the efficiency of the case company’s supply chain. Construction business is often criticized about poor quality and excessiveness of standardization, which do not respond a versatility of customer demand. The construction industry is usually behind many other sectors in its development of production and supply chain. Construction industry utilizes the business process re-engineering method in its development, which aims at better efficiency, quality and capacity to offer bigger product supply for markets. Also industrialized production is tried to implement in field to achieve better delivery cycle, quality and cost efficiency. According to this research the biggest problem in the delivery cycle of supply chain is long waiting times between different functions. The aim is to find critical time points and factors, which are generating waste of time in the process. Attention is paid also to elimination of these problem factors. This research is done in case company, which products domestic houses in Finland. The aim was to create new operation model, which shortens the delivery cycle of orders. The re-engineering of supply chain bases on process management. This Master’s Thesis is a qualitative study about re-engineering and modelling of the business processes. In qualitative research was exploited interviews, workshop, process modelling and case company’s information systems in studying the order book. Fieldwork and observing participation are important work methods in qualitative research. These were also applied in this research. Waste time was generated between almost every function in the process. The main problem was poor documentation in handling of orders, which causes difficulties in the whole supply chain. Therefore, development of the receipt process of orders was taken as focus in re-engineering the supply chain. The second development need was the development of the design department for standardization of the products. Also in this case the decisive issue was to increase the systematic documentation and information systems in handling the orders. The case company made organizational and operational changes in its processes. The delivery cycle time in construction business is longer than in many other industries. An experimental research was made on the basis of the order book in spring 2014. This study indicated that delivery cycle can be improved with orders handled by new operational model. The delivery cycle has not yet achieved the desired level, but utilizing the production methods of the industrialized production, for example standardization of the products, it is possible to achieve significant improvements in the delivery cycle time. The results give strong evidence that by re-engineering of the supply chain in the case company efficiency and shorter delivery cycle can be achieved. This also leads to better cost efficiency.