什么是金属热还原?

[拼音]：jinshu rehuanyuan

[外文]：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。