碳还原法

碳还原法(carbonreductionprocess)

用碳或碳化物作还原剂还原氧化物或选择性还原冶金原料中的某种氧化物，制得金属、合金或中间产品的过程。例如，碳还原氧化锌制取金属锌：

ZnO+C→Zn+CO

又如碳化铌还原纯五氧化二铌制取金属铌：

NB2O5+5NbC→7Nb+5CO

再如，用碳还原钛铁矿，使其中的氧化铁优先还原成金属铁：

FeTiO3+CO→Fe+TiO2+CO2

碳还原金属氧化物反应进行的条件是碳对氧的亲和势大于被还原金属对氧的亲和势。根据金属氧化物△G0-T图可知，在较高的温度下碳对氧的亲和势大于铜、铁、钨、钼、铼、铝等金属，所以，可用碳还原这些金属的氧化物，制取相应的金属。

从图还可看出，碳对氧的亲和势是随温度升高而增大，而各种金属对氧的亲和势随温度升高而降低。故在高温下，可用碳还原氧化锌等氧化物制取相应的金属。碳还原产物之一是气体CO(或CO2)，根据热力学原理，降低气体生成物压力有利于还原反应进行，故某些高熔点金属(如钽、铌)虽对氧的亲和势大，但可在真空下进行碳还原以制取金属。在真空下进行碳还原常称为真空碳还原。

碳还原剂价廉易得，反应产物中的CO、CO2容易分离；有时，碳还作为燃料发热，亦可作为电和热的导体，以达到所需的温度，故碳热还原法在冶金工业中得到了广泛的应用。如高炉炼铁，鼓风炉还原熔炼法炼铅，鼓风炉炼锡，电炉炼硅铁、锰铁、钨铁、钼铁、铬铁等多种铁合金和非铁合金，都是碳还原法的具体应用。在稀有金属生产中，碳还原法是生产金属铌，金属钽的经典方法(见碳热还原法生产铌)。亦可用碳还原氧化钨制取钨和碳化钨；碳还原稀土金属的氧化物制取稀土金属及其合金。