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製錬・精製の熱力学 / Thermodynamics of Smelting & Refining

単位数: 2. 担当教員: 柴田 浩幸, 植田 滋, 朱 鴻民, 助永 壮平, 三木 貴博. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語、英語 [Japanese & English].

授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
(大学院シラバス・時間割・履修登録)にて確認すること。

本講義は、鉄鋼や非鉄金属の金属材料製造や新素材創製に必要な化学熱力学について、すでに学んだ基礎的事項を実際の製錬・精製プロセスへ応用し、それらを熱力学を用いて解析できるレベルにまで高める事を目標とする。
前半では、素材製造プロセスを解析する場合の基礎として、多成分系相平衡、反応パスと相解析、電気化学、ポテンシャルダイアグラム、融体・溶液の熱力学・構造・物性(測定法)・溶液モデル等について説明し、後半では、鉄鋼製錬(製銑・製鋼)や非鉄金属製錬(銅・亜鉛・鉛等のベースメタルやレアメタル)プロセスの、化学熱力学を用いた解析方法についての事例の紹介と演習を行い理解を深める。


講義は対面形式とオンラインの併用で行う予定。

授業の目的・概要及び達成方法等(E)

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

Thermodynamics is one of the most important subject for the production process of steel nonferrous metals and new materials In this lecture, the fundamentals which have already studied are applied to analyses the actual smelting and refining process.
Initially, multicomponent phase-equilibrium, phase analysis and reaction pass, electrical chemistry, potential diagram, structure and physical properties of liquid and solution model are explained. After them, the analyses of actual process by thermodynamics are explained for iron & steelmaking, smelting of Cu, Zn, Pb and rare metals. For the deep understanding, some example is calculated as exercise.

This lecture is given by both a physical lecture and on line style.
Class code of class room is "u45db7i ".

授業計画

2024年度授業の予定

・素材製造の基礎 と溶液論
第1回 4/8 ガイダンス(三木)
第2回 4/15 素材製造の化学熱力学1 多成分系相平衡の基礎 (三木)
第3回 4/22 素材製造の化学熱力学2 多成分系相平衡の応用 (三木)
第4回 5/2 素材製造の化学熱力学3 反応パスと相解析 (三木)
第5回 5/13 融体物性の物性と構造   (柴田)
第6回 5/20 融体物性の測定法     (柴田)
第7回 5/27 素材製造の電気化学 (朱)
第8回 6/3  融体・溶液と熱力学(1) (朱)
第9回 6/10 融体・溶液の熱力学(2) (朱)
・金属精製錬プロセスの化学(演習)
第10回 6/17 非鉄製錬の化学I(銅)     (植田・助永)
第11回 6/24 非鉄製錬の化学II(亜鉛・鉛)   (植田・助永)
第12回 7/1  製銑プロセス (植田・助永)
第13回 7/8 製鋼プロセスI (植田・助永)
第14回 7/22 製鋼プロセスII(植田・助永)
第15回 7/29 試験

授業計画(E)

Schedule of lecture 2024

Fundamentals of smelting and refining process, solution theory
1st 8 Apr. Guidance
2nd 15 Apr. Thermodynamics of materials production 1. Fundamentals of phase equilibrium in multicomponent system. (Miki)
3rd 22 Apr. Thermodynamics of materials production 2. Application of phase equilibrium in multicomponent system. (Miki)
4th 2 May Thermodynamics of materials production 3. Reaction pass and phase analysis. (Miki)
5th 13 May Structure and physical properties of liquid solution (Shibata)
6th 20 May Measurement of physical properties of liquid (Shibata)
7th 27 May Electrical chemistry of materials production (Zhu)
8th 3 Jun. Thermodynamics of liquid solution -1 (Zhu)
9th 10 Jun. Thermodynamics of liquid solution -2 (Zhu)

Application to the smelting and refining of metals
10th 17 Jun. Application to the non-ferrous metallurgy 1 Cu (Ueda, Sukenaga)
11th 24 Jun. Application to the non-ferrous metallurgy 2 Zn, Pb (Ueda, Sukenaga)
12th 1 Jul. Application to the ironmaking (Ueda, Sukenaga)
13th 8 Jul. Application to the steelmaking1 (Ueda, Sukenaga)
14th 22 Jul. Application to the steelmaking2 (Ueda, Sukenaga)
15th 29 Jul. Exam

授業時間外学習

講義で示された関連文献を自習し、理解を深めること。

授業時間外学習(E)

It is important for students to read the refences which are shown during the lecture.

成績評価方法及び基準

出席状況およびレポ-ト,試験の積算で評価する

成績評価方法及び基準(E)

Evaluated by attendance status and the result of report and the examination.

教科書および参考書

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