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◆ 金属?氧固溶体的CO还原反应： [O] + CO = CO2 （反应9-32） ? （式9-13） 9.3.4 金属–氧固溶体的还原，浮士体的还原 9.3.4 金属–氧固溶体的还原，浮士体的还原 图9-13 CO还原浮士体的平衡图 图9-14 H2还原浮士体的平衡图 9.3.4 金属–氧固溶体的还原，浮士体的还原 浮士体的还原过程 ◆ 当温度一定时，氧的活度愈大，平衡 值愈大； ◆ 当氧的活度一定时，可求出平衡%CO?T 关系式。 ◆ 随着浮士体氧含量降低，平衡%CO增加，还原愈难。 ◆ 浮士体的氢还原过程规律与其CO还原过程类似。 9.3.4 金属–氧固溶体的还原，浮士体的还原 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 基本事实 氢的成本较高，作为金属氧化物的还原在冶金生产中的应用不如用C和CO的应用广泛。 冶金炉气总含有H2和H2O，因此H2在不同程度上参与了还原反应。 在某些特殊情况下，例如钨、钼等氧化物的还原，只有用氢作还原剂，才会得到纯度高、不含碳的钨、钼的粉末。 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 一、金属氧化物氢还原反应热力学 当金属和氧化物都以纯凝聚态存在时，aM＝ aMO ＝1，反应（3）的平衡常数为： 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 （式9-12） 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 二、H2、CO还原金属氧化物的比较 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 在1083 K（810 oC）以上，H2的还原能力较CO强； 在1083 K以下，CO的还原能力较H2强。 MeO的CO还原反应，有些是吸热的，有些是放热的； MeO的H2还原反应几乎都是吸热反应。 H2在高温下具有较强的还原能力，且生成的H2O较易除去; ?应用经过仔细干燥后的H2可以实现那些用CO所不能完成 的还原过程 —— 1590 oC时，H2可以缓慢地还原SiO2。 H2的扩散速率大于CO [D ? (M)1/2] 用H2代替CO作还原剂可以提高还原反应的速率。 用H2作还原剂可以得到不含碳的金属产品； 而用CO作还原剂常因渗碳作用而使金属含碳，如： 3Fe + 2CO = Fe3C + CO2 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 H2还原与CO还原在热力学规律上是类似的。 H2还原反应： 3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O （1） Fe3O4 + H2 = 3FeO + H2O （2） FeO + H2 = Fe + H2O （3） 1/4Fe3O4 + H2 = 3/4Fe + H2O （4） H2还原反应都是吸热反应，曲线皆向下倾斜，温度升高、%H2平衡浓度降低。 曲线(2)、(5)和曲线(3)、(6)皆相交于1083K， 当温度低于1083K时，CO比H2还原能力强， 温度高于1083K时，H2比CO还原能力强。 三、氢还原铁氧化物 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 图9-7 氢还原氧化铁的热力学平衡图 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 四、氢还原钨氧化物 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 图9-8 钨氧化物氢还原反应的 关系 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 钨氧化物氢还原平衡图 ● 5个稳定区：Ⅰ—WO3稳定区，Ⅱ—WO2.9稳定区， Ⅲ—WO2.72稳定区，Ⅳ—WO2稳定区，Ⅴ—W稳定区。 ● 反应（9-21）与反应（9-22）的lg -1/T线相交于885K。 ? T 885K时，WO2.72相不稳定。 ● WO3的还原顺序为： T 885K时：WO3?WO2.9? WO2.72? WO2? W T 885K时：WO3?WO2.9? WO2? W ● 随着温度升高，各还原反应的 值增加，还原反应更容易进行。 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 五、氧化物?fG*－T 图中PH2/PH2O专用标尺 从?fG?－T 图上直接读出反应： 2H2 + O2 = 2H2O(g) 在一定温度及PO2/p?下的H2/H2O平衡比值。 确定氧化物被H2还原的可能性及实现的条件。 PH2/PH2O标尺的构成原理及使用方法与PCO/PCO2 标尺完全相似。 PH2/PH2O标尺的参考点为“H”。 9.3.2 简单金属氧化物的氢还原 9.3.3 简单金属氧化物的固体碳还原 直接还原——用C还原氧化物； 间接还原——用CO或H2还原氧化物。 当