高温循環プロセス学特論

多くのマテリアル・製品は、原料から抽出、合成・加工することにより生産され、寿命後は可能な範囲でリサイクルされているが、21世紀はこれらの貴重な資源を有効に活用・循環する技術を一層向上させる必要がある。本講義では、鉄やシリコンなどのマテリアルついて副生物も含めた高温物質循環プロセスについて、その原理となる物理化学に関する基礎事項とともに修得することを目的とする。／Most materials are being produced from raw materials by extraction, synthesis and processing, and recycled as much as possible after the lifetime. In the 21st century, further development of the technologies for more effective use of precious resources is required. The aim of the present class is to understand high temperature materials processing and recycling mainly on steel and silicon together with their by-products, reviewing some fundamentals of physical chemistry which is the base of such processes.

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授業計画

１．持続可能社会と物質循環／Sustainable Society and Materials Recycling 1.1 はじめに／Introduction 1.2 持続可能社会とは／What is Sustainable Society? ・環境・資源問題と材料／Environmental and Resource Problems with Materials 1.3 製鉄プロセスとリサイクル／Iron-and Steelmaking Processes and Recycling ・製鉄の化学／Chemistry of Iron- and Steelmaking ・環境負荷、問題点／Environmental Effects and Problems ・廃棄物も資源に／Conversion of Wastes into Resources ・100年後の製鉄は？／How about after 100 years? ２．冶金の熱力学／Thermodynamics in Metallurgy 2.1 製・精錬における熱力学の重要性／Significance of Thermodynamics in Metallurgical Processes 2.2 熱力学の諸法則／Thermodynamic Laws 2.3 Gibbsエネルギーと化学ポテンシャル／Gibbs Energy and Chemical Potential 2.4 活量とその基準／Activity and Standard State 2.5 溶質間の相互作用を表すパラメータ／Interaction Parameters between Solutes 2.6 純物質間の化学反応と平衡／Chemical Reaction and Equilibrium State between Pure Substances 2.7 化学ポテンシャル状態図／Chemical Potential Diagram ３．相の安定性／Stability of Phases 3.1 相の熱力学的安定性と１成分系状態図／Thermodynamic Stability of Phases and an Unary Phase Diagram 3.2 相の熱力学的安定性に及ぼす諸 P条件の影響／Some Effects on the Thermodynamic Stability of Phases　　　　　 3.3 相境界の位置／Location of Phase Boundary ４．２元系状態図／Binary Phase Diagram 4.1 部分モル量と化学ポテンシャル／Partial Molar Quantity and Chemical Potential 4.2 混合の熱力学と相平衡／Thermodynamics of Mixing and Phase Equilibria 4.3 ２元系状態図の概要Review of Binary Phase Diagram 4.4 溶媒を用いた凝固精製プロセス（研究例）／Solidification Refining Process with Solvent (An Example of Research Topic) ５．３元系状態図／Ternary Phase Diagram 5.1 ３元系状態図の表記とGibbsの三角形／Description of Ternary Phase Diagram and Gibbs Triangle 5.2 等温断面図と共役線／Isothermal Section and Tie Lines 5.3 酸化物系の代表例／An Example of the Oxide Systems 5.4 シリコンの酸リーチング条件の状態図的考察例／Discussion by Phase Diagram on Acid Leaching of Silicon