Liekkisulatuksen historiaa

Suomessa keksittiin kuparin liekkisulatusmenetelmä, joka kehitettiin teolliseen käyttöön Outokummun Harjavallan tehtailla vuosina 1945-1949. Menetelmää kehittämässä olleista insinööreistä tunnetaan erityisesti Petri Bryk, jota pidetäänkin liekkisulatuksen isänä. Nykyään yli 50% maailman kuparista tuotetaan liekkisulatusteknologialla. Sen patentti on suomalaisella Outotecillä.

Vuonna 1913 Outokumpuun kaivoksen yhteyteen perustettiin raffinadikuparia tuottava kuparitehdas. Tuolloin Outokummussa käytettiin Hybinetten kuparinerotusjärjestelmää, mikä todettiin kuitenkin liian tehottomaksi. 1914 alettiinkin rakentamaan rikkihappotehdasta Outokumpuun, jotta kuparitehtaan pasutusuunin päästökaasuihin sisältyvä rikkidioksidi saataisiin hyvin jalostettua.

Vuonna 1936 Imatralle valmistui kuparisulatto. Nyt Outokummun malmista oli mahdollista valmistaa raaka- eli blisterkuparia. Imatran sulatto toimi sähköllä, jota saatiin Vuoksen voimalaitoksesta. 1941 Porin tehtaille valmistui kuparielektrolyysi. Elektrolyysissä Imatran 99%:sta raakakuparista saatiin puhdistettua loputkin epäpuhtaudet, jolloin saatiin puhdasta katodikuparia. Puhdas katodikupari vietiin valimoon, jossa siitä valettiin valanteita ja valanteista valmistettiin muokkaamossa muokattuja tuotteita kuten putkia, tankoja, levyjä ja nauhoja. Muokattujen tuotteiden myynti laajensi Outokummun markkinoita ja asiakaskuntaa.

Imatran tehdas täytyi sotatilan vuoksi siirtää itärajan tuntumasta turvallisemmille seuduille ja siirtopaikaksi tuli Harjavalta. Siirtotyöt Harjavaltaan aloitettiin 1.1.1944 ja siirto oli määrä toteuttaa hyvin nopeasti. Tuotanto Harjavallassa saatiin käyntiin vain kaksi kuukautta sen jälkeen, kun se oli lopetettu Imatralla. Harjavallassa tuotanto aloitettiin niin aikaisin, ettei tehdashalleihin oltu vielä rakennettu edes kattoja. Harjavallan sulatossa tuotettiin anodilevyjä, jotka siirrettiin Poriin kuparielektrolyysiin, jossa niistä tehtiin katodikuparia.

1940-luvun lopulla Harjavallan energiakustannukset alkoivat muodostua liian suuriksi. Sulatusmenetelmä oli uusittava, eikä ulkomailla käytettyä lieskauunia voitu käyttää, sillä Euroopan epävarmojen olojen takia lieskauunissa polttoaineena käytettyjen fossiilisten polttoaineiden saanti olisi ollut epävarmaa. Outokumpu kehitti liekkisulatusmenetelmän, jossa käytettiin kuparimalmin omaa palamislämpöä hyödyksi. Tämä sulatusmenetelmä oli energiaa säästävä, kiistatta yksi vuosisadan huomattavimmista keksinnöistä kuparimetallurgian alalla, joka huomioitiin ympäri maailmaa.

Liekkisulatus tarkoittaa malmin tai rikasteen oman palamislämmön käyttämistä prosessin energiana. Ulkopuolelta tarvitaan vain hapella väkevöityä ilmaa, jota puhalletaan liekkisulatusuuniin. Saatavasta kuparikivestä vähennetään vielä epäpuhtauksia konvertteriuunissa. Anodiuunikäsittelyn jälkeen kupari puhdistetaan elektrolyysillä 99,99-prosenttiseksi.

1960-luvulla liekkisulatusuunista laskettavaan kuonaan huomattiin jäävän liian suuria määriä kuparia, mikä aiheutti hävikkiä. Kuparia oli saatava enemmän talteen, joten kehitettiin vaahdotusrikastusjärjestelmä. 1960-luvun lopulla Harjavallan tuotantoa oli parannettava ja vaihtoehtoja oli kaksi: rakentaa suuremmat sulatuslaitteistot tai siirtyä käyttämään prosessissa happirikasta polttoilmaa. Happirikkaan polttoilman käyttäminen oli järkevämpi ratkaisu ja vuonna 1971 Harjavallan sulatolla olikin jo oma happitehdas.