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  金属热还原metallothermic reduction

  用金属 A(或其合金)作还原剂在高温下将另一种金属B的化合物还原以制取金属B(或其合金)的方法。通常是按还原剂来命名。例如,用铝作还原剂生产金属铬,称为铝热法:
2Al+Cr2O3─→2Cr+Al2O3

  用硅铁作还原剂冶炼钒铁,称为硅热法:
  3[Si]+2(V2O3)─→4[V]+3(SiO2)

  方括号表示溶于合金中,圆括号表示溶于渣中。
  金属热还原反应能否自动进行的条件是金属 A的化合物比B的同类型化合物更加稳定,即还原反应的自由焓变量应为负值。若反应放出的热足以加热反应物,并维持反应所需的高温而不需要外加热源,使反应继续进行下去,则称为自热。反应能够自热进行的条件是:①反应放热较多;②反应容器保温较好。热姆丘日内(С.Ф.Жемчужный)根据经验得到:氧化物铝热还原过程平均每克炉料(包括熔剂)得到的热量必须超过2300焦,才能自热进行,即
 

  式中的是反应在298K时的热效应(焦),∑M是反应式中反应物(包括熔剂)的总质量(克)。若发热量不足,则应添加适量发热剂。若Q值大于4600焦/克,则反应会过于激烈,易引起爆炸等危险,应加入惰性物质。
  硅(特别是硅铁)的价格比铝低,所以硅热还原法在铁合金及某些金属的生产中占有重要地位。但硅的还原能力不如铝。为使硅热还原更易进行,常加入CaO作熔剂,使之与反应产物SiO2结合成2CaO·SiO2以降低产物的自由焓。
  金属热还原法广泛用于冶金过程中,例如:克劳尔(W.J.Kroll)法用镁热还原生产海绵钛;氟化物金属热还原法制取稀土金属;皮吉昂(Pidgeon)法在真空下用硅热还原煅烧白云石以生产镁;用氢化钙(CaH2)还原二氧化锆得到氢化锆,再脱氢以制取电真空锆粉;以及制取很多种类的金属和铁合金。

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标签: 金属热还原法 热处理

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