Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu tổng hợp Mg kim loại từ nguyên liệu dolomit Thanh Hóa

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là tính toán nhiệt động học, động học của phản ứng hoàn nguyên dolomit, làm rõ cơ chế của phản ứng hoàn nguyên dolomit bằng fero silic; Xác định phương pháp, xây dựng quy trình sản xuất magie từ quặng dolomit Thanh Hóa, đưa ra các thông số công nghệ phù hợp; Cải tiến quy trình Pidgeon nhằm mục đích giảm tiêu thụ năng lượng và tăng tính liên tục của quá trình sản xuất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu tổng hợp Mg kim loại từ nguyên liệu dolomit Thanh Hóa BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ VIẾT QUYỀN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP Mg KIM LOẠI TỪ NGUYÊN LIỆU DOLOMIT THANH HÓA Ngành: Kỹ thuật vật liệu Mã số: 9520309 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU Hà Nội – 2022 2 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Trần Đức Huy 2. TS. Dương Ngọc Bình Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 3 1. A. MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Kim loại magie (Mg) có khối lượng riêng (1,73g/cm3) thấp hơn nhôm (Al) hay titan (Ti). Do đó, trong những năm gần đây hợp kim của Mg đã được ứng dụng rộng rãi trong vật liệu kết cấu, vật liệu chức năng, đặc biệt phát triển nhanh trong lĩnh vực y sinh, sản xuất ô tô. Quá trình sản xuất Mg hiện nay chủ yếu dựa vào phương pháp nhiệt silic trong môi trường chân không mà điển hình là quy trình Pidgeon. Do ưu điểm trong việc xây dựng nhà máy nhanh chóng, Mg sản phẩm có độ tinh khiết cao cũng như quá trình vận hành đơn giản và chi phí đầu tư thấp nên quy trình Pidgeon phù hợp với mô hình nhà máy vừa và nhỏ tại các quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng quy trình này tồn tại một số hạn chế lớn như tiêu tốn nhiều năng lượng, năng suất thấp do sản xuất gián đoạn, tồn tại nhiều vấn đề liên quan đến môi trường. Vì vậy, một số nhà nghiên cứu đã và đang tập trung cải tiến quy trình Pidgeon nhằm khắc phục những nhược điểm này. Tuy vậy, hiện chưa có nhiều nghiên cứu được ứng dụng hiệu quả trong thực tế. Việt Nam có một trữ lượng lớn quặng dolomit, đây là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất Mg bằng quy trình Pidgeon. Tuy nhiên, hiện phần lớn nguồn nguyên liệu này được khai thác để làm vật liệu xây dựng, làm đá lát đường và làm gạch chịu lửa, trong khi nhu cầu về Mg và hợp kim Mg trong nước lại rất lớn. Dựa trên tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, nhận thấy điều kiện về cơ sở vật chất và khoa học kỹ thuật của Việt Nam hoàn toàn phù hợp để ứng dụng quy trình Pidgeon. Do vậy, luận án đã nghiên cứu sản xuất Mg từ nguồn dolomit Thanh Hóa bằng quy trình Pidgeon góp phẩn sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên dolomit phong phú và có trữ lượng lớn của Việt Nam. Qua đó đề xuất giải pháp cải tiến quy trình này nhằm mục đích giảm thời gian vận hành và sử dụng hiệu quả năng lượng của quá trình. Theo đó luận án “Nghiên cứu tổng hợp Mg kim loại từ nguyên liệu dolomit Thanh Hóa” được thực hiện. 2. Mục đích nghiên cứu Mục đích của luận án là: - Nghiên cứu cơ chế phản ứng hoàn nguyên Mg từ dolomit đã nung sử dụng chất hoàn nguyên fero silic; - Xác định yếu tố kiểm soát động học phản ứng hoàn nguyên; 1 - Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình hoàn nguyên; - Đưa ra giải pháp khắc phục hạn chế về tiêu thụ nhiều năng lượng, quá trình sản xuất gián đoạn của quy trình Pidgeon. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án Đối tượng nghiên cứu là nguyên liệu dolomit Thanh Hóa, Việt Nam; phương pháp sử dụng là quy trình Pidgeon với chất hoàn nguyên fero silic. Luận án tập trung nghiên cứu nhiệt động học, động học của phản ứng hoàn nguyên Mg, làm rõ cơ chế của phản ứng hoàn nguyên từ dolomit và fero silic. Xác định phương pháp, xây dựng quy trình hoàn nguyên magie từ quặng dolomit Thanh Hóa, đưa ra các thông số công nghệ của quá trình hoàn nguyên. Nghiên cứu cải tiến quy trình Pidgeon nhằm mục đích giảm tiêu thụ năng lượng và tăng tính liên tục của quá trình sản xuất. 4. Những đóng góp mới của luận án. Trong thời gian thực hiện luận án tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm thực hành thí nghiệm – Viện cơ khí – Trường Đại học Hàng hải Việt Nam và tại các phòng thí nghiệm của Viện hàn lâm khoa học Việt Nam, , luận án đã hoàn thành mục tiêu và nhiệm vụ đặt ra. Một số đóng góp mang tính khoa học và thực tiễn như sau: Ý nghĩa khoa học - Luận án góp phần làm sáng tỏ cơ chế của phản ứng hoàn nguyên giữa dolomit Thanh Hóa và chất hoàn nguyên fero silic là có sự xuất hiện của pha lỏng CaSi2 với vai trò làm thúc đẩy tốc độ phản ứng. - Đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình hoàn nguyên bằng fero silic, đồng thời đưa ra chế độ công nghệ hợp lý, phù hợp với dolomit Thanh Hóa và điều kiện ở Việt Nam. - Luận án đã xác định được năng lượng hoạt hóa và yếu tố khống chế tốc độ phản ứng hoàn nguyên theo mô hình phù hợp với dolomit Thanh Hóa. Ý nghĩa thực tiễn - Luận án đã hoàn nguyên được Mg kim loại có độ sạch từ 97 – 99,3% từ nguốn nguyên liệu dolomit Thanh Hóa và thiết bị thí nghiệm có sẵn ở Việt Nam. Kết quả đạt được góp phần thực hiện hóa việc sản xuất Mg kim loại từ các nguồn khoáng sản trong nước. 5. Bố cục của luận án 2 Luận án được trình bày trong 4 chương, bao gồm hình vẽ và đồ thị, bảng số liệu. Cấu trúc cụ thể của luận án như sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thực nghiệm Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Kết luận và kiến nghị Danh mục các công trình công bố liên quan đến luận án. Tài liệu tham khảo B. NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Hoàn nguyên Mg bằng hợp chất fero silic thông qua quy trình Pidgeon hiện được ứng dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới như Trung Quốc, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ. Quy trình Pidgeo ...