Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa

Phenomena-based modelling in extractive metallurgy

Laajuus: 10 op

Opetuskieli: Suomi

Ajoitus: Toteutus periodeissa 1-3.

Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa käyttää ilmiömallinnukseen liittyviä tutkimusmenetelmiä prosessimetallurgisessa tutkimus- ja kehitystyössä (esim. määrittää laskennallisesti termodynaamisia tasapainoja metallurgisiin prosesseihin liittyvissä ongelmissa, lukea ja laatia tasapainopiirroksia ja sähkökemiallisten reaktioiden kuvaamiseen käytettyjä kuvaajia, arvioida pinta- ja rajapintajännityksiä sekä niiden merkitystä metallurgisissa prosesseissa, kuvailla sulkeumien roolia metallien valmistuksessa, kuvailla metallurgisten kuonasulien rakennetta sekä kuonien rakenteeseen ja ominaisuuksiin vaikuttavia tekijöitä, arvioida sulamis- ja jähmettymisilmiöitä esim. tasapainopiirroksia hyödyntäen, jne.). Edellä mainitut osaamistavoitteet ovat esimerkkejä, koska kurssiin liittyvät tehtävät vaihtelevat vuosittain ja siksi yksityiskohtaisemmat osaamistavoitteet määritellään joka vuosi erikseen.

Sisältö: Metallurgisten prosessien kannalta keskeisten kemiallisten ja fysikaalisten ilmöiden mallinnukseen ja kuvaukseen käytetyt mallit ja menetelmät (mm. termodynamiikka, kineteiikka, pintailmiöt, rakennemuutokset, siirtoilmiöt). Kurssin sisältö jakaantuu seuraaviin osa-alueisiin, joista kukin suoritetaan omana tehtävänään:

1. Yhdisteiden stabilisuudet ja niiden tarkastelu graafisesti
2. Metallurgisten sulien termodynaaminen mallinnus
3. Tasapainolaskentaohjelmistot
4. Sähkökemiallisten reaktioiden termodynaaminen ja kineettinen tarkastelu
5. Korroosio
6. Poltto ja palaminen
7. Pinnat
8. Matallurgisten kuonien rakenne
9. Sulaminen ja jähmettyminen

Toteutustavat: Pienissä ryhmissä laadittavat tehtävät (yht. 9 kpl) ja niiden tekoa tukeva kontaktiopetus (yht. n. 90 h), joka pitää sisällään mm. luentoja, laskuharjoituksia ja mikroluokkaharjoituksia.

Ensisijainen kohderyhmä: Prosessimetallurgian moduulin suorittavat opiskelijat opintosuunnasta ja syventymiskohteesta riippumatta.

Esitietovaatimukset: Esitiedoiksi suositellaan prosessi- ja ympäristötekniikan koulutusohjelman kandidaatinvaiheen opintoja vastaavia tietoja. Kandidaatintyö on oltava hyväksytty ennen kuin tästä kurssista on mahdollista saada suoritusilmoitusta.

Yhteydet muihin opintojaksoihin: Kurssi muodostaa prosessimetallurgian syväntävät opinnot yhdessä opintojaksojen 477413S ja 477414S kanssa.

Oppimateriaali: Kontaktiopetuksen aikana ja kurssin www-sivujen kautta  jaettava materiaali sekä tehtäviä varten itsenäisesti haettava aineisto.

Suoritustavat: Pienissä ryhmissä laadittavat tehtävät (yht. 9 kpl).

Arviointiasteikko: Käytetään numeerista arviointiasteikkoa 1-5 ja hylätty.

Vastuuhenkilö: Yliopisto-opettaja Eetu-Pekka Heikkinen

HUOM!: Kurssin suoritustapa edellyttää kurssille osallistumista heti alusta alkaen.