金屬熱還原

金屬熱還原

金屬熱還原是用金屬A(或其合金)作還原劑在高溫下將另一種金屬B的化合物還原以製取金屬B(或其合金)的方法,通常按還原劑來命名。

金屬熱還原

例如,用鋁作還原劑生產金屬鉻,稱為鋁熱法:
2Al+Cr2O3─→2Cr+Al2O3
用矽鐵作還原劑冶煉釩鐵,稱為矽熱法:
3【Si】+2(V2O3)─→4【V】+3(SiO2)
方括弧表示溶於合金中,圓括弧表示溶於渣中。
金屬熱還原反應能否自動進行的條件是金屬 A的化合物比B的同類型化合物更加穩定,即還原反應的自由焓變量應為負值。若反應放出的熱足以加熱反應物,並維持反應所需的高溫而不需要外加熱源,使反應繼續進行下去,則稱為自熱。反應能夠自熱進行的條件是:①反應放熱較多;②反應容器保溫較好。熱姆丘日內(С.Ф.Жемчужный)根據經驗得到:氧化物鋁熱還原過程平均每克爐料(包括熔劑)得到的熱量必須超過2300焦,才能自熱進行,即

金屬熱還原

式中的金屬熱還原是反應在298K時的熱效應(焦),M是反應式中反應物(包括熔劑)的總質量(克)。若發熱量不足,則應添加適量發熱劑。若Q值大於4600焦/克,則反應會過於激烈,易引起爆炸等危險,應加入惰性物質。
矽(特別是矽鐵)的價格比鋁低,所以矽熱還原法在鐵合金及某些金屬的生產中占有重要地位。但矽的還原能力不如鋁。為使矽熱還原更易進行,常加入CaO作熔劑,使之與反應產物SiO2結合成2CaO·SiO2以降低產物的自由焓。
金屬熱還原法廣泛用於冶金過程中,例如:克勞爾(W.J.Kroll)法用鎂熱還原生產海綿;氟化物金屬熱還原法製取稀土金屬;皮吉昂(Pidgeon)法在真空下用矽熱還原煅燒白雲石以生產;用氫化鈣(CaH2)還原二氧化鋯得到氫化鋯,再脫氫以製取電真空粉;以及製取很多種類的金屬和鐵合金

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