Tässä työssä tutkitaan raepuhallusprosessin optimointia. Työn teoriaosuudessa käydään läpi prosessin tehokkuuteen vaikuttavat asiat hyvin laajasti. Lisäksi työssä tutkitaan käytännön tasolla prosessin merkittävimpien muuttujien vaikutusta tehokkuuteen. Työn tuloksien pohjalta luotiin työkalu Excel:llä, jolla voidaan ennustaa prosessin tehokkuutta. Tämän lisäksi työkalua voidaan käyttää hyväksi olemassa olevan prosessin tehokkuuden määrittämiseen. Työkalu on luotu Blastman Robotics Ltd:n robotin käyttöä varten, mutta sen tulokset ovat yhtälailla pitäviä perinteisessä manuaaliraepuhalluksessa. Työn tilaajana toimi Blastman Robotics Ltd. Yritys valmistaa raepuhallusrobotteja raskaan teollisuuden tarpeisiin. Työssä tutkitaan raepuhallusprosessia yksinomaan ilmakäyttöisen prosessin näkökulmasta. Prosessin tarkoituksena on puhdistaa metallikappaleita epäpuhtauksista, kuten valssihilseestä ja ruosteesta, pinnoitusta varten. Lisäksi prosessilla pyritään antamaan kappaleen pinnalle vaadittava karheustaso, jotta pinnoite kiinnittyy paremmin. Käytännössä raepuhallusprosesseja on ääretön määrä, joten yhtä selkeää optimia on mahdoton löytää. Työn tutkimuksessa keskitytään kuitenkin prosessiin vaikuttaviin universaaleihin muuttujiin, kuten ilman paineeseen, puhallus etäisyyteen ja suuttimen kokoon. Määrittämällä näiden universaalien muuttujien vaikutusta prosessiin pystyttiin luomaan Excel:ssä malli, joka kykenee ennustamaan prosessin tehokkuutta suhteellisen tarkasti. Käytännössä optimin saavuttaminen tarkoittaa, että työ tehdään mahdollisimman kustannustehokkaasti. Tässä työssä on mitattu muun muassa prosessimuuttujien vaikutus prosessin kestoon, massavirtaukseen ja paineilma kulutukseen. Näiden tietojen kautta voidaan hakea prosessille mahdollisimman kustannustehokas ratkaisu. Käytännön sovellukset sisältävät luonnollisesti eri rajoitteita prosessille. Näitä rajoitteita ovat esimerkiksi aika ja paineilman saatavuus. Nämä rajoitteet voidaan ottaa huomioon työkalussa, joten ennusteen luotettavuuteen vaikuttaa tieto prosessin rajoituksista. Työkalun testaus on osoittanut sen toimivuuden. Työn testaukset suoritettiin Kajaanissa Katera Steel Oy:n tiloissa. Testeissä käytettiin Blastman Robotics:n B20S-robottia. Testauksissa määritettiin prosessin tehokkuutta eri puhallusparametreilla. Lisäksi testauksissa mitattiin parametrien vaikutus prosessin massavirtaukseen ja ilman kulutukseen. Massavirtaus määritettiin asettamalla puntari hiekkakellon alle ja kirjaamalla kellon painon muutos viiden sekunnin välein taulukkoon viiden minuutin ajan. Ilman kulutus määritettiin CS Instrumentsin VA 400 -tilavuusvirtausmittarin avulla. Työssä saadut tulokset mukailivat hyvin työssä läpikäytyä teoriaa. Työn tuloksien ja testauksien avulla rakennettua Excel-työkalua voidaan käyttää nykyään luotettavasti prosessien tehokkuuden tutkimiseen. Tämä mahdollistaa tietyn raepuhallusprosessin optimin tutkimisen, kun prosessin rajoitukset ovat tiedossa. Työkalu ei kuitenkaan tarjoa täydellistä ennustetta ja siinä on kehitettävää.

Selluloosa on maapallon yleisin polymeeri, sillä se on kasvien pääkomponentti. Selluloosaa on siis saatavilla kaikkialla ja näin ollen raaka-aineena sen saatavuus olisi alueellisesti lähes riippumatonta. Ihminen on aina osannut hyödyntää selluloosaa ja nyt sille halutaan löytää uusia sovelluskohteita. Joka vuosi sitä muodostuu kasveissa suuria määriä, jonka vuoksi se olisi erittäin sopiva tulevaisuuden raaka-aine uusiutuvien ja ympäristöystävällisten tuotteiden valmistukseen. Luonnonkuituna selluloosa on myös kevyt materiaali, jonka avulla esimerkiksi autoteollisuus pystyisi valmistamaan kevyempiä autoja ja näin pienentämään päästöjä. Sopivien valmistusmenetelmien löytäminen voisi tehdä selluloosasta entistä monipuolisemman raaka-aineen, joka voisi korvata uusiutumattomista lähteistä peräisin olevia materiaaleja. Työn tavoitteena oli valmistaa antimikrobista selluloosakomposiittia liuottamalla selluloosa tetraetyyliammoniumhydroksidi-liuottimella, johon oli sekoitettu kurkumiinia. Kurkumiinin oli tarkoitus antaa selluloosalle antimikrobisia ominaisuuksia, kuitenkaan näitä ominaisuuksia ei saatu valmiiseen komposiittiin. Selluloosakomposiitille saatiin kuitenkin hyviä ominaisuuksia, kun sitä liuotettiin tällä uudella liuottimella, joka ei asettanut liuotusprosessille niin suuria vaatimuksia kuin perinteiset liuottimet. Tällä uudella liuottimella oli mahdollista liuottaa selluloosaa laboratorio-olosuhteissa normaalissa ilmanpaineessa ja huoneenlämpötilassa. Perinteisesti selluloosan liuottamiseen käytetyt liuottimet ovat vaatineet lämpötilan ja paineen säätämistä. Liuotuskokeiden jälkeen mitattiin liuotettujen selluloosa-arkkien vetolujuudet, jonka jälkeen saatuja tuloksia voitiin verrata perinteisillä liuottimilla saatuihin tuloksiin. Liuotuskokeita tehtiin neljälle eri mittaiselle liuotusajalle. Kokeissa havaittiin, ettei käytettyjen liuotusaikojen pituudella ollut merkitystä selluloosakomposiitin lujuusominaisuuksiin. Työssä käytetty selluloosakomposiitin valmistusmenetelmä oli huomattavasti yksinkertaisempi kuin mitä aiemmin on tehty. Kokeista saadut tulokset olivat erittäin lupaavia ja tämän vuoksi käytettyä menetelmää kannattaisi vielä tutkia. Koska liuotusajan pituudella ei näyttänyt olevan vaikutusta lujuusominaisuuksiin, voitaisiin tulevissa kokeissa selluloosan liuotusaikaa lyhentää. Mahdollisimman lyhyt liuotusaika lisäisi menetelmän soveltuvuutta myös teollisen mittakaavan valmistusmenetelmäksi, jos pelkkä selluloosan kastelu liuottimessa voisi riittää.

Kandidaatintyössä käsitellään puun pienpolttoa ja siihen käytettäviä teknologioita. Työssä esitellään puun käyttöä polttoaineena, millaisia erilaisia puupolttoaineita on, puun palamista, sen vaiheita ja siitä aiheutuvia päästöjä. Työssä arvioidaan myös pienpolttoon käytettävien laitteiden etuja ja haittoja sekä niistä aiheutuvia päästöjä. Puun pienpoltto kuvataan kirjallisuuteen pohjautuen ja esitellään kirjallisuudesta löytyviä pienpolton mahdollisuuksia nykyhetkessä ja tulevaisuudessa. Työssä kartoitetaan pienpolton nykytilannetta Suomessa, ja esitellään nykyaikaisia teknologioita, joita olisi mahdollista ottaa käyttöön myös Suomessa. Myös nykyaikaisten teknologioiden ja älykkäämpien säätöjärjestelmien käyttöönoton tuomia etuja puun pienpoltossa pohditaan.

Käänteisosmoosi on eniten kasvussa oleva suolanpoistomenetelmä. Se on energiatehokkaampi kuin termiset erotusmenetelmät, minkä vuoksi siitä on tullut kehityksen myötä niiden kanssa kilpailukykyinen. Tänä päivänä lähes 50 % vesienkäsittelylaitoksista maailmassa käyttää käänteisosmoosia suolanpoistossa. Sillä saadaan tuotettua erittäin puhdasta, lähes ionivapaata vettä niin suolaisesta merivedestä, kuin myös haastavista teollisuuden jätevesistä. Työssä selvitetään, mitä käänteisosmoosikalvojen likaantuminen tarkoittaa, kuinka se voidaan todeta ja millä mekanismeilla se tapahtuu. Aihetta käsitellään käänteisosmoosin teoriasta ja syöteveden laadun vaikutuksista lähtien. Lisäksi käydään läpi esikäsittelymenetelmiä sekä muita keinoja, joilla likaantumista voidaan ehkäistä. Lopuksi paneudutaan CIP-pesuun liittyviin periaatteisiin siitä näkökulmasta, kuinka pesulla saavutetaan paras tulos. Tiedot perustuvat kirjallisuus- ja internetlähteisiin sekä tekijän omaan kokemukseen käänteisosmoosista, ja siihen liittyvistä haasteista. Syöteveden sisältämät epäpuhtaudet aiheuttavat kalvojen likaantumista, jolla tarkoitetaan suodatinkalvojen huokosten, tai kalvopinnan tukkeutumista suodatettavista epäpuhtauksista. Se on tärkeimpiä käänteisosmoosiin liittyviä haasteita ja kehityskohteita. Syötevettä tulee esikäsitellä erilaisin menetelmin ennen sen syöttämistä käänteisosmoosikalvoille. Menetelmät voidaan jakaa mekaaniseen ja kemialliseen esikäsittelyyn. Mekaanisia menetelmiä ovat esimerkiksi membraanisuodatukset, ja kemiallisia esimerkiksi pH:n säätö ja desinfiointi. Kalvojen likaantumista voidaan estää myös käyttämällä kiteytymistä estäviä antiskalantteja sekä esimerkiksi suodatinkalvon pinnan ominaisuuksia muokkaamalla. Likaantumisen toteamiseen ja analysointiin on olemassa erilaisia keinoja, kuten erilaiset mikroskopiamenetelmät. Käänteisosmoosissa epäpuhtaudet voidaan jakaa neljään kategoriaan, joita ovat 1) kemiallinen likaantuminen, 2) kiintoaineet ja kolloidinen likaantuminen, 3) biologinen likaantuminen ja 4) orgaaninen likaantuminen. Likaantuminen aiheuttaa suodatuksen suorituskyvyn laskemista. Kalvojen likaantuminen on mahdotonta estää täysin, minkä vuoksi RO-kalvoja puhdistetaan CIP-kemikaalipesulla. Näin heikentynyt permeaattivirtaus saadaan palautettua ja kohonnutta painehäviötä laskettua. CIP-pesun tulosten optimoimiseksi tulee suunnitella oikeanlainen pesumenetelmä likaantumistyypin mukaan. Puhdistaminen perustuu kemiallisiin reaktioihin epäpuhtauksien ja pesukemikaalin välillä. Hapoilla saadaan poistettua saostuneet suolat, kun taas emäs tehoaa kolloidiseen, biologiseen ja orgaaniseen likaantumiseen. Liuoksen valinnan lisäksi pesun parametrit, kuten esimerkiksi liuoksen konsentraatio ja virtausnopeus tulee optimoida. / Reverse osmosis (RO) is the most growing technology for desalination of water. It is more energy efficient compared to thermal methods. Today almost 50 % of desalination plants uses RO as the method for water treatment. The product water or permeate of RO is very pure, almost ion-free water. Feed waters can as well be salty seawater or challenging industrial wastewater. This paper will discuss what the fouling of RO membranes means, how it can be identified and monitored, and what are the mechanisms behind it. The subject will be discussed starting from the theory of reverse osmosis and the impact of the feed water quality. In addition, the pretreatment methods and some other ways to prevent fouling are discussed. To conclude the principles of CIP-cleaning are discussed. This is done from the point of view of how the best results of cleaning are achievable. The information is based on literature and internet sources as well as the authors own experiences about reverse osmosis and challenges related to it. The impurities in the feed water cause membrane fouling, which is defined as blocking of the pores or the membrane surface. Fouling is one of the most important challenges and targets of development related to reverse osmosis. To avoid fouling feed waters must be pretreated before they are fed into reverse osmosis. Pretreatment methods can be divided into mechanical and chemical methods. Most developed mechanical pretreatment methods are membrane filtrations, such as ultrafiltration (UF). Chemical pretreatment can include for example pH adjustment and disinfection. Fouling of the membranes is also possible to prevent by using antiscalants that inhibit the formation of scales and for example by modifying the properties of the membrane surface. There are different ways to identify and analyze ongoing fouling, such as different microscopy methods. Fouling in RO can be divided into four categories. Those are 1) inorganic scaling, 2) particulate and colloidal fouling, 3) biofouling and 4) organic fouling. All types of fouling cause a decrease in the performance of RO membranes. Fouling of the membranes can’t be avoided completely, so the membranes have to be regenerated by CIP-cleaning using chemicals. The cleaning procedure must be designed by the type of fouling occurred to optimize the restoration of decreased performance of the membranes. Cleaning is based on chemical reactions between the fouling layer and the cleaning chemicals. Acids can remove the inorganic salts while caustics can remove colloidal, biological and organic fouling. Selection of the right solution is of most importance but in addition the cleaning parameters such as concentration of the solution and flow velocity must be optimized.

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.