最近のマテリアルプロセッシングにおいては、更なる生産性や品質の向上に加え、資源・環境・エネルギーの視点からの取り組みの強化が求められており、新しいプロセス開発のニーズが高まりつつある。従来プロセスの機構をより本質的に理解した上で、革新的なプロセスの設計に繋げていくためには、大学におけるこの分野の教育から始める必要がある。本書は、これまで行ってきた大学院生を対象とした講義内容をまとめたもので、この分野の入門編の一つとして作成した。そのベースとなっているのは著者が留学時に受けた授業ノートであり、含まれる多くのケーススタディーから実践的な方法論の初歩を体得することが出来る。当時、プロセスメタラジー分野で活発な研究活動を行っていた Brimacombe 教授や Samarasekera 教授の授業の様子を伺うことが出来るのも興味深い所である。
1．Introduction of Mass Transfer in Metallurgical Process
1.Examples of metallurgical process
2.Basic equations to describe the metallurgical mass transfer
2．Steady State Diffusion(Fick’s 1st law) and Relating Mass Transfer
1.Molecular diffusion and Fick’s 1st law including the effect of convection
2.Steady state diffusion problems
3．Unsteady State Diffusion(Fick’ s 2nd law) and Relating Mass Transfer
1.Fick’ s 2nd law
2.Mass transfer coefficient and diffusion coefficient
4．General Formulation of Mass Transfer in Batch Process
1.Basic equation for batch process
2.Linear thermodynamics
3.Nonlinear thermodynamics
4.The chemical reaction which has an infinity large equilibrium constant
5．Application of Mass Transfer Analysis for Continuous Processing
1.Differences in general formulation for batch and continuous process
2.Case study(1); Deoxidation of molten blister copper using a submerged CO jet
3.Case study(2); Kinetics of vacuum dezincing of lead
6．Problems and Solutions
Problem 1 The diffusion coefficient of zinc vapor in nitrogen
-Solution
Problem 2 The roasting of zinc sulfide with oxygen
-Solution
Problem 3 Fume formation in basic oxygen furnace
-Solution
Problem 4 The electrowinning of zinc
-Solution
Problem 5 The dissolution rate of tungsten pellets falling through the liquid pool of a continuously cast steel billet
-Solution
Problem 6 The prediction of decarburization rates in the molten steel experiment
-Solution
Problem 7 Oxygen absorption in an open-pour stream of continuous casting
-Solution
Problem 8 Manganese loss during steelmaking
-Solution
Additional Short Discussions in Metallurgical Mass Transfer
A-1.Decarburization in Q-BOP
A-2.Evolution of CO in the refining of low carbon ferro-chrome alloy
References
Index