Μεταλλουργικές Διεργασίες (ΜΟΠ 401)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Βασικές μεταλλουργικές διεργασίες, ισοζύγια ενέργειας και μάζας, σχεδιασμός αντιδραστήρων, βέλτιστες τεχνικές στην πυρομεταλλουργία, υδρομεταλλουργία και βιο–υδρομεταλλουργία, ελαχιστοποίηση αποβλήτων (στερεών, υγρών, αερίων). Αρχές γεωμεταλλουργίας και κυκλικής υδρομεταλλουργίας. Κρίσιμα και στρατηγικά μέταλλα, μέταλλα ενεργειακής μετάβασης. Εξαγωγή / ανάκτηση μετάλλων από βιομηχανικά απόβλητα μετά το πέρας της ζωής τους (τέλματα εμπλουτισμού, ηλεκτρονικά απόβλητα, μπαταρίες ηλεκτρικών αυτοκινήτων, ανεμογεννήτριες κ.ά.). Οικονομική αξιοποίηση μεταλλουργικών αποβλήτων. Η συμβολή της μεταλλουργίας στην κυκλική οικονομία.

Φροντιστηριακές Ασκήσεις Θα γίνουν σε διάφορα αντικείμενα του μαθήματος

Εργαστηριακές Ασκήσεις : 

1. Πύρωση ορυκτών. Σχεδιασμός διεργασίας, προσδιορισμός απώλειας βάρους και μετασχηματισμού φάσεων με χρήση αναλυτικών τεχνικών (2 ημέρες)
2. Εκχύλιση σε αντιδραστήρα με ανάδευση. Σχεδιασμός διεργασίας, μέτρηση pH-Eh, προσδιορισμός ανάκτησης μετάλλου, ισοζύγιο μάζας, μελέτη υπολείμματος εκχύλισης (χημική – ορυκτολογική ανάλυση) (2 ημέρες)
3. Αξιοποίηση μεταλλουργικών αποβλήτων με αλκαλική ενεργοποίηση. Σχεδιασμός διεργασίας -εκτέλεση πειράματος (2 ημέρες)

Στους φοιτητές θα διατίθενται γάντια και γυαλιά.
 

Μαθησιακά Αποτελέσματα :

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

• Υπολογίζει ισοζύγια μάζας και ενέργειας
• Αξιολογεί μεταλλουργικές μεθόδους παραγωγής μετάλλων
• Υπολογίζει τις καταναλώσεις πρώτων υλών και προστιθέμενων αντιδραστηρίων σε κάθε διεργασία
• Εκτιμά τις εκπομπές των παραγόμενων αερίων (για πυρομεταλλουργικές μεθόδους)
• Κατανοεί τις βασικές αρχές της γεωμεταλλουργίας και κυκλικής υδρομεταλλουργίας
• Προσδιορίζει την εξαγωγή / ανάκτηση μετάλλων από βιομηχανικά απόβλητα και υλικά μετά το πέρας της ζωής τους
• Χαρακτηρίζει τα παραγόμενα απόβλητα (πυρο-, υδρομεταλλουργίας)
• Σχεδιάζει βέλτιστες μεθόδους διαχείρισης / αξιοποίησης αποβλήτων
• Κατανοεί τη μεθοδολογία υπολογισμού του περιβαλλοντικού αποτυπώματος των διεργασιών και των τελικών παραγόμενων προϊόντων από πρωτογενείς και δευτερογενείς ύλες.

Γενικές Ικανότητες :

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα :

•  Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων για την κατασκευή διαγράμματος ροής πυρο- και υδρομεταλλουργικών διεργασιών
• Αξιολόγηση διεργασιών
• Χρήση τεχνολογικών, περιβαλλοντικών, οικονομικών και κοινωνικών δεικτών
• Λήψη αποφάσεων
• Χρήση υπολογιστικών φύλλων
• Επίλυση προβλημάτων
• Προσδιορισμός ισοζυγίων μάζας και ενέργειας.

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :

Οργάνωση διδασκαλίας :

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας:

Εβδομάδα 1: Γενικά περί Μεταλλουργίας

Εβδομάδα 2: Ισοζύγια ενέργειας και μάζας

Εβδομάδα 3: Βασικές μεταλλουργικές διεργασίες

Εβδομάδα 4: Σχεδιασμός αντιδραστήρων

Εβδομάδα 5: Βέλτιστες μεταλλουργικές τεχνικές στην πυρομεταλλουργία

Εβδομάδα 6: Βέλτιστες μεταλλουργικές τεχνικές στην πυρομεταλλουργία

Εβδομάδα 7: Βέλτιστες μεταλλουργικές τεχνικές στην υδρομεταλλουργία

Εβδομάδα 8: Βέλτιστες μεταλλουργικές τεχνικές στην υδρομεταλλουργία

Εβδομάδα 9: Μεταλλουργία Ni - Παραγωγή χάλυβα

Εβδομάδα 10:Πλαίσιο περιβαλλοντικού αποτυπώματος διεργασιών

Εβδομάδα 11: Πλαίσιο περιβαλλοντικού αποτυπώματος διεργασιών

Εβδομάδα 12: Οικονομική αξιοποίηση μεταλλουργικών αποβλήτων

Εβδομάδα 13: Η συμβολή της μεταλλουργίας στην κυκλική οικονομία


Αξιολόγηση :

 *Απαιτείται βαθμός >=5 για συμμετοχή στις εξετάσεις

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

1. Διδακτικές Σημειώσεις (Μεταλλουργίας) διαθέσιμες στο e-class
2. Διαλέξεις μαθήματος σε pptx, διαθέσιμε στο e-class
3. Bartzas, G., Komnitsas, K. (2015). Life cycle assessment of FeNi production in Greece: A case study, Resources Conservation and Recycling, 105:113-122, dx.doi.org/10.1016/j.resconrec.2015.10.016
4. Komnitsas, K., Petrakis, E., O. Pantelaki, A. Kritikaki (2018). Column leaching of Greek low-grade limonitic laterites, Minerals, Minerals, 8(9):377, doi.org/10.3390/min8090377
5. Mystrioti, C., Papassiopi, N., Xenidis, A., Komnitsas, K. (2018). Counter-current leaching of low-grade laterites with the use of hydrochloric acid and proposed purification options of pregrant solution, Minerals, 8:599, doi.org/10.3390/min8120599
6. Komnitsas, K., Petrakis, E., Bartzas, G., Karmali, V. (2019). Column leaching of low-grade saprolitic laterites and valorization of leaching residues, Science of the Total Environment, 665:347-357, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.381
7. Spooren, J., Breemersch, K., Dams, Y., Mäkinen, J., Lopez, M., González-Moya, M., Tripiana, M., Pontikes, Y., Kurylak, W., Pietek, G., Komnitsas, K., Binnemans, K., Varia, J., Horckmans, L., Yurramendi, L., Snellings, R., Peys, A., Onisei, S., Björkmalm, J., Willquist, K., Kinnunen, P. (2020). Near-zero-waste processing of low-grade, complex primary and secondary ores: challenges and opportunities, Resources, Conservation and Recycling, 160:104919, doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.104919
8. Kinnunen, P., Mäkinen, J., Salo, M., Soth, R., Komnitsas, K. (2020). Efficiency of chemical and biological leaching of copper slag for the recovery of metals and valorization of the leach residue as raw material in cement production, Minerals, 10, 654; doi:10.3390/min10080654
9. Karmali, V., Petrakis, E., Bartzas, G., Komnitsas, K. (2022). Valorization Potential of Polish Laterite Leaching Residues through Alkali Activation. Minerals, 12(11), 1466, doi.org/10.3390/min12111466
10. Komnitsas, K., Bartzas, G., Petrakis, E. (2023). A novel and greener sequential column leaching approach for the treatment of two different Greek laterites, Science of the Total Environment, 854, 158748, http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158748
11. Bartzas, G., Komnitsas, K. (2024). Cradle to gate life-cycle assessment of battery grade nickel sulphate production through high-pressure acid leaching, Science of the Total Environment, 952, 175902, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.175902
12. Komnitsas, K., Peys, A., Tampouris, S., Karmali, V., Bartzas, G., Vathi, D., Anna Kritikaki, A. (2025). Synthesis and morphology of slag-based alkali activated materials, Mining Metallurgy & Exploration, 42, 1-13, doi.org/10.1007/s42461-024-01161-5