Giáo trình Lý thuyết các quá trình luyện kim - Chương 3

Chia sẻ: Little Duck | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

216
lượt xem 68
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

3-7- Hoàn nguyên bằng phương pháp nhiệt kim 3.7.1. Khái niệm chung Phương pháp hoàn nguyên nhiệt kim. được ứng dụng rộng rãi để sản xuất những kim loại và hợp kim không chứa cacbon, đặc điểm chủ yếu của phương pháp này là: - Về thực chất nó là một quá trình hỏa luyện và cũng dựa trên lí thuyết chung của quá trình hoàn nguyên. - Quá trình nhiệt kim thường tỏa nhiệt và lượng nhiệt tỏa ra rất lớn, nhiều khi đủ để tự duy trì quá trình. Ví dụ khi dùng Al làm chất hoàn nguyên...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Lý thuyết các quá trình luyện kim - Chương 3

3 -7- Hoàn nguyên bằng phương pháp nhiệt kim 3.7.1. Khái niệm chung Phương pháp hoàn nguyên nhiệt kim. đ ược ứng dụng rộng rãi đ ể sản xuất những kim loại và hợp kim không chứa cacbon, đặc điểm chủ yếu của phương pháp này là: - Về thực chất nó là một quá trình hỏa luyện và cũng dựa trên lí thuyết chung của quá trình hoàn nguyên. - Quá trình nhiệt kim thường tỏa nhiệt và lượng nhiệt tỏa ra rất lớn, nhiều khi đủ để tự duy trì quá trình. Ví dụ khi dùng Al làm chất hoàn nguyên có thể lợi dụng nhiệt phát ra của phản ứng. 3 0 O2  Al2 O3  H 248  1670 KJ / molO2 2 Al  2 Nếu so sánh với phản ứng cháy cacbon: 0  H 248  394 KJ / molO2 C + O2 = CO2 Ta thấy lượng nhiệt phát ra của phản ứng cháy Al gấp 4 lần lượng nhiệt phát ra của phản ứng cháy C. - Do dùng kim lo ại làm chất ho àn nguyên và không dùng cacbon (hoặc hợp chất chứa C) làm nhiên liệu nên sản phẩm không bị cacbon hóa và tránh được tác dụng của hơi kim loại với khí CO (trong sản xuất kim loại kiềm thổ, nhiệt độ quá trình lớn hơn nhiệt độ sôi của kim loại, nên kim loại sinh ra d ưới dạng hơi). - Quá trình nhiệt kim có thể tiến hành trong lò luyện kim như lò đ iện hoặc tiến hành ở ngoài lò b ằng các thiết bị đặc biệt. Hoàn nguyên nhiệt kim của một số kim loại nào đấy có thể thực hiện được nhờ một kim loại khác khó hoàn nguyên hơn vì thế thường là kim lo ại quý, đắt, do đó giá thành sàn phẩm cao. Vì nguyên nhân này mà phương pháp nhiệt kim ít được ứng dụng, nó chỉ dùng đ ể luyện một số kim loại khó ho àn nguyên và không chứa cacbon như Cr, Mn, W, Mo, Zb, Ti v.v.. Cũng có khi đ ùng để sản xuất Fe không chứa cacbon từ quặng. 3.7.2. Cơ sở lí luận Trong phương pháp nhiệt kim, chất ho àn nguyên là các kim loại khác hoặc hợp kim của chúng. Như vậy vấn đề đặt ra là đ ối với từng công nghệ cụ thể ta phải chọn cho được chất hoàn nguyên. Mu ốn vậy phải dựa vào khả năng và m ức độ hoàn nguyên của các kim loại. Khi đã xác đ ịnh đ ược chất hoàn nguyên rồi ta cần phải tính đến hiệu ứng nhiệt của phản ứng, từ đó xác định p hối liệu và nguồn nhiệt bên ngoài đưa vào để duy trì phản ứng nung nóng mẻ liệu và nấu chảy chúng. Nghĩa là khi khảo sát một quá trình nhiệt kim cụ thể chúng ta phải xét đến các điều kiện nhiệt động học và nhiệt học (cân bằng nhiệt) của các quá trình. 1. Điều kiện về nhiệt học
Phản ứng tổng quát mô tả qúa trình nhiệt kim Me1O + Me2 = Me1 + Me2O Như phần lí luận chung đ ã nêu, để phản ứng nhiệt kim xảy ra theo chiều thuận thì ái lực hóa học của chất hoàn nguyên Me2 với oxy phải lớn hơn kim lo ại Me1 của oxit kim loại với oxy – Tức là: 0 0  GMe2O  G Me1O Trong thực tế khi chọn chất ho àn nguyên cho một kim loại nào đó ta phải dựa vào đồ thị Elingam biểu diễn quan hệ giữa G0 = f(T) của các phản ứng tạo thành các oxit kim lo ại (hình 2 - 1). Trên đồ thị ta thấy những kim loại nào có đường G0 = f(T) nằm dưới thì đ ều có thể ho àn nguyên được các kim loại có đ ường G0 nằm trên nó. Ví dụ, có thể d ùng Al làm chất hoàn nguyên cho các kim loại Mn, Ni, Cu...v.v.. Tất cả các quy luật được nêu trên giản đồ G0 = f(T) là xét đối với oxit ở dạng nguyên chất, không hình thành dung d ịch. Nhưng trong thực tế của quá trình nhiệt kim các chất phản ứng có thể thay đổi tính chất nhiệt động của nó do sự biến đổi phụ như: Sự nóng chảy, sự bay hơi, sự hòa tan lẫn nhau, để tạo thành dung dịch…v.v.. cho nên vị trí của đường G0 = f(T) có sự thay đ ổi. Vậy cần đánh giá toàn diện các ảnh hưởng trên tới nhiệt động của các oxit kim loại, từ đó rút ra kết luận chính xác về khả năng xảy ra các phản ứng hoàn nguyên. Xuất phát từ yêu cầu đó người ta đã nêu lên giá trị về thế hóa oxy của oxit kim loại kí hiệu O. Thế hóa oxy của oxit đ ược biểu diễn: a[2Me ] O   G  O  G  RT ln (3-42) MeO a[2MeO ] Trong đó: GOMeO – là biến thiên thế đẳng áp khi không có ảnh hưởng trên   G - Đặc trưng cho sự biến đổi pha. Điều kiện tiến hành quá trình nhiệt kim loại đối với các oxit kim loại xét theo thế hóa oxy cũng tương tự như khi xét với biến thiên thể đẳng áp.  o ( Me2O )   O ( Me1O ) Vậy: a(2Me1 ) a(2Me2 ) O 0   G( Me1 ,Me1O)  G   G( Me2 ,Me2O ) G  RT ln  RT ln ( Me1O ) ( Me2O ) a(2Me1O) a(2Me2O ) Từ (3-43) dễ dàng thấy muốn tăng có hiệu quả phản ứng ho àn nguyên phải tăng giá trị của vế trái và giảm giá trị của vế phải.
O ( Me1O ) Biện pháp tăng - Tăng độ hòa tan của Mel vào trong dung môi kim lo ại và giảm hoạt độ của Mel trong dung a Me1O đ ịch đó ( < 1 ). Trong su ốt quá trình luôn luôn điều khiển sao cho hoạt độ của Me2O lớn nhất, tức là cố gắng a Me2O1. giảm quá trình tạo thành dung môi oxit - Chuyển Me1 vừa mới đ ược hoàn nguyên vào trạng thái lỏng và tốt nhất là chuyển nó vào thể hơi.  O ( Me2O ) Biện pháp giảm Dùng chất hoàn nguyên ở dạng nguyên chất. - Giảm hoạt độ của Me2O b ằng cách làm loãng Me2O khi cho thêm trợ dung vào ( a Me2O  1) - Làm nóng chảy Me2O vừa tạo ra và chuyển nó ngay vào xỉ. 2 ) Điều kiện nhiệt học . Một thông số quan trọng của qu á trình nhiệt kim là số lượng nhiệt thoát ra tính cho một đ ơn vị khối lượng chất phản ứng. Thông số này gọi là "độ nhiệt của liệu'. Theo phản ứng trên thì độ nhiệt của liệu "tính theo công thức: 0 0 Q = - H0298 = -( H 298 ( Me 2 O )  H 298 ( Me1O ) ) Ví dụ: 3 2 AL  O2  Al2 O3 H0298 = - 1113KJ/molO2 4 3 4 2 H0298 = - 611KJ/molO2 V  O2  V2O5 3 5 Như vậy “độ nhiệt liệu” khi dùng Al để hoàn nguyên V2O5 theo phản ứng: 2 4 4 2 0 V2O5  Al  V  Al2O3  H 298 5 3 5 3 0 Q =  H 298  1113  611  502KJ / molO2 Khi nhiệt độ lớn có thể tiến hành hoàn nguyên theo phương pháp ngoài lò, nhưng đ ể cho p hản ứng nhiệt kim xẩy ra đ ược thì lúc đầu phối liệu phải có nhiệt độ đủ cao.Vì vậy người ta phải cho thêm vào mẻ liệu một lượng nhất định hỗn hợp phát nhiệt (hay còn gọi là hỗn hợp cháy) gồm các chất oxy hóa mạnh như KClO3 ,NaNO3, Cr2O3 , Fe2O3 v.v.. hay Mg.
Phải xác định một cách chính xác lượng hỗn hợp cháy cho thêm vào mẻ liệu, nếu hỗn hợp cháy vào ít quá thì không kích thích đ ược phản ứng nhiệt kim xẩy ra. Ngược lại sẽ xẩy ra lượng nhiệt quá lớn, làm cho phản ứng xẩy ra mãnh liệt, có khi gây ra sự nổ. Phải dựa vào điều kiện cân b ằng nhiệt mà xác đ ịnh lượng hỗn hợp cháy, ở đây nhiệt thu bao gồm hiệu ứng của mẻ liệu và của hỗn hợp cháy, còn nhiệt chi bao gồm nhiệt cần thiết để nâng cao nhiệt độ của mẻ liệu lên nhiệt độ xẩy ra phản ứng, nhiệt giữa các thành phần mẻ liệu ở trạng thái vật lí mong muốn và nhiệt dung đế bù vào tổn hao nhiệt cho quá trình (nhiệt tổn thất thông thường không lớn hơn 20% nhiệt d ư, ở đ ây ta lấy khoảng 20%). Vậy ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau: KJ q = - (Hpứng . m1  H hh .mhh )  1,20[Cs m1 (ts  tbđ )  Chh .mhh (ts - thhđ)] (3-44) K ghh Trong đó : q - độ nhiệt của liệu Hfứng - hiệu ứng nhiệt của phản ứng hoàn nguyên Hhh - hiệu ứng nhiệt của phản ứng oxy hóa của hỗn hợp cháy. m1 và mhh - Khối lượng của liệu và khối lượng của hỗn hợp cháy (với tổng của chúng bằng m1 + mhh = 1 kg). Cs và Chh - Tỉ nhiệt của sản phẩm và của hỗn hợp cháy, KJ/kg.oK ts’ tbđ’ thhđ - Nhiệt độ của sản phẩm, nhiệt độ ban đầu của mẻ liệu và của chất cháy. Tùy theo chất ho àn nguyên và kim loại đ ược hoàn nguyên mà mỗi công nghệ nhiệt kim cụ thể sẽ yêu cầu một nhiệt độ phản ứng nhất định. Ví dụ khi dùng Al làm chất hoàn nguyên thì nhiệt độ của các quá trình đối với các oxit đ ược hoàn nguyên khác nhau như sau: V2O5 : 2855 oK, Cr2O3 : 2113oK, Nb2O5 : 1908 oK WO2 : 1919 oK 3.7.3. Một số phương pháp nhiệt kim. Người ta phân chia các công nghệ nhiệt kim theo kim loại làm chất hoàn nguyên. Sau đây là một vài phương pháp nhiệt kim thường gặp. 1. Phương pháp nhiệt nhô m. Nhiệt nhôm là phương pháp dùng nhôm đ ể ho àn nguyên các kim lo ại khác. Nó thường dùng đ ể sản xuất các hợp kim FeTi, FeZr, FeCr. Các loại oxit đem dùng yêu cầu có độ sạch cao. Ví dụ khi sản xuất hợp kim Cr - Al, hàm lượng SiO2 trong tinh qu ặng Cr phải nhỏ hơn 0,6%. Để sản xuất các kim lo ại có độ sạch cao như Cr, V và một số hợp kim không có sắt như Cr-Ti, Cr-V hoặc hợp kim của Bo khi năng lượng tự do của oxit nhôm và các oxit khác được ho àn nguyên chênh lệch nhau nhiều thì phản ứng ho àn nguyên xẩy ra mãnh liệt, không cần cung cấp nhiệt bên ngoài. Zemtrunưi đã nêu lên rằng nhiệt lượng của phương pháp hoàn nguyên nhiệt nhôm không đ ược nhỏ hơn 2301J/gliệu (đối với oxit khó hoàn nguyên hay kim lo ại khó chảy thì yêu cầu nhiệt lượng phát
lớn hơn.). Nếu nhiệt lượng tỏa ra nhỏ hơn trị số này thì phải thêm nhiệt bên ngoài vào, hay trong mẻ liệu phải trộn thêm oxit dễ ho àn nguyên như Fe2 O3 (khi Fe2O3 hoàn nguyên sẽ phát ra nhiều nhiệt đ ề bổ sung thêm nhiệt lượng cho quá trình). Nếu nhiệt tỏa ra lớn hơn thì phản ứng xảy ra mãnh liệt không thể khống chế đ ược Thậm chí có thể gây ra nổ. Ví dụ hoàn nguyên oxit Mangan 4 2 Al  Mn  Al2O3 H0298(1) = -582427J/gliệu (1) MnO2 + 3 3 1 4 3 2 H0298(2) = -393097J/gliệu (2) Mn2O4  Al  Mn  Al2O3 2 3 2 3 4 2 H0298(3) = -309623J/gliệu (3) 2MnO + Al  2 Mn  Al2O3 3 3 Nếu bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu ứng nhiệt, nhiệt lượng tỏa ra trong 3 phần ứng trên sẽ là: 0 q =  H 298 M M - Tổng trọng lượng của các chất ban đầu trong các phản ứng trên Vậy: 139200 582427 q(1)    4739J/gliệu 122,9 122,9 93950 393077 q( 2)    2605J/gliệu 150,9 109,9 74000 309623 q( 3)    1741J/gliệu 177,8 177,8 Từ kết quà tính toán trên chúng ta nhận thấy rằng phản ứng (2) là thích hợp nhất, phản ứng (l) tiến hành qua mãnh liệt, còn phản ứng (3) tiến hành phát nhiệt yếu, cho nên phải thêm nhiệt từ b ên ngoài vào để duy trì phản ứng. Phương pháp nhiệt nhôm đ ược ứng dụng rộng rãi đ ể sinh xuất FeV, FeTi. Khi trộn riêng biệt V2O5 và V2O3 hay TiO2 với Fe2O3 hay Fe3O4 và dùng Al làm chất hoàn nguyên thì nhiệt tỏa ra đủ đ ể cho phản ứng tự tiến hành, không cần thêm nhiệt b ên ngoài. 2 ) Phương pháp nhiệt Silic Silic là chất hoàn nguyên yếu hơn Al, đ ể nâng cao khả năng hoàn nguyên của nó đối với các o xit có độ bền cao, người ta áp đụng một số biện pháp kĩ thuật sau: Cho nhiệt thêm từ ngoài, trộn thêm các oxit đ ể ho àn nguyên, cho thêm chất trợ dung và luyện trong chân không. Ví dụ, dùng Si đ ể hoàn nguyên V.
2 4 V2 O5  Si  2CaO  V  2CaO.SiO2 5 5 G0 = -112870 + 17,97T(J) Ở nhiệt độ luyện kim, năng lượng tự do tính theo phương trình trên có giá âm khá lớn, như thế Silic có thể ho àn nguyên được V. 3 ) Phương pháp nhiệt Al Si. Để giải quyết mâu thuẫn giữa hoạt tính và giá thành của chất ho àn nguyên trong thực tế người ta thường dùng hỗn hợp hai kim loại có hoạt tính cao nhưng đ ắt tiền như Al và kim lo ại có hoạt tính yếu hơn nhưng lại rẻ như Si. Hỗn hợp dùng trôi phương pháp Al-Si có thành phần: 20  50,5%Si, 10  20% Al. Giá thành của hỗn hợp này không cao hơn FeSi, nhưng hoạt tính lại tốt hơn. Vì vậy loại hỗn hợp này được dùng rộng rãi để hoàn nguyên nhiều loại oxit khác nhau, có khi dùng để sản xuất sắt không chứa cacbon từ quặng sắt.
3 -8. Hoàn nguyên kim loại từ sulfua Một số kim loại - nhất là kim lo ại màu sản xuất tử quặng sulfua. Mặc dầu hoàn nguyên trực tiếp từ quặng sulfua chưa được áp dụng rộng rãi trong thực tế, nhưng ý nghĩa lớn đối với quá trình luyện kim màu. Chất ho àn nguyên có thể là H2 ,CH4 ,CaC2 ở nhiệt độ 1420 0K. Phản ứng có dạng MeS + H2 = Me + H2S MeS + CH4 = Me + C + H2 + H2S Ví dụ: FeS + H2 = Fe + H2S PbS + CH4 = Pb + C + H2 + H2S Quá trình sẽ phát triển mạnh nếu đùng CaO hấp phụ H2S. Hoàn nguyên bằng CaC2 theo sơ đồ: MeS + CaC2 = Me + CaS + 2C Thực nghiệm chi rằng, các sulfua chì, kẽm dễ ho àn nguyên nhất rồi đến sulfua đồng, sắt. Ở nhiệt độ 1473 – 1573 0K có thề đùng C, CO đ ể ho àn nguyên các sulfua kim lo ại và các oxit kim loại hòa tan trong sulfua kim loại lỏng đang đ ược sử dụng để kim loại hóa Sten làm nghèo xỉ hoặc khử kẽm trong Sten động khi xử lí trong Cu -Zn. Phản ứng hoàn nguyên cũng có thể để khử S trong kim loại bột. Trong tinh qu ặng chì - ở dạng PbS có chứa một số sulfua khác như Cu 2S, FeS2 , ZnS, Ag2S, Sb2S3 v.v.. Đầu tiên tinh quặng này được thiêu trong hỗn hợp chứa SiO2 Phản ứng : 3 O2  nSiO2  PbO.nSiO2  SO2 PbS + 2 26 O2  SiO2  Fe2O3  2 FeO.SiO2  8SO2 4 FeS2 + 2 3 O2  nSiO2   MeO.nSiO2  SO2 (Zn, Sb, Bi, Cu) S + 2 Qu ặng thiêu kết này cho vào lò đứng hoàn nguyên. Hoàn nguyên oxit Pb yêu cầu nhiệt độ không cao làm và xỉ của nó cũng dễ chảy. Chiều cao lò 7 - 8m, chiều cao này thấp hơn lò cao kho ảng 4 lần. Sản phẩm hoàn nguyên chì và xỉ, chất ho àn nguyên là than cốc. Chì sắt và một số kim loại khác được hoàn nguyên bằng CO theo phản ứng: PbO + CO = Pb + CO nPbO. mSiO2 + CO  nPb + mSiO2 + CO2 3 Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO
2 Fe3O4 + 2 CO = 6FeO + 2CO2 Hoàn nguyên FeO, Fe2O3 yêu cầu hàm lượng trong hỗn hợp khí thấp. Fe3O4 hoàn nguyên đ ến FeO cũng theo ti số hàm lượng CO trong hỗn hợp khỉ thấp. FeO được ho àn nguyên đ ến Fe khó khăn hơn nhiều. Bằng cách như vậy để ho àn nguyên oxit chì và Fe2O3 đ ến FeO. Thành phần pha khí ở vùng giữ a Fe3O4 và FeO. PbO hoàn nguyên từ silicat và xỉ, theo phản ứng: (PbO)xi + CO = [Pb] + CO2 PCO2 .a[ Pb ] K= PCO .a( PbO ) Từ đó ta có: a PCO  [ Pb ] PCO2 k .a ( PbO ) PCO Do đó, hoạt độ của PbO trong xỉ càng thấp thì tỉ số càng lớn và có nghĩa là càng khó PCO2 hoàn nguyên PbO trong xỉ. Đường cống cân bằng ho àn nguyên PbO từ xỉ ở trên giản đồ bình 3.20 càng cao thì hàm lượng PbO trong xỉ càng thấp (đường nét đứt), nhưng đ ể tránh hoàn nguyên sắt từ xỉ nồng độ CO trong pha khí không nên nâng cao trên đường cong cân bằng để hoàn nguyên FeO hay (FeO) xỉ. Tỉ số CO và CO2 trong khí có thể điều chinh bằng ba khả năng: - Thay đổi lượng không khí phù hợp với lượng than kốc trong mẻ liệu - Thay đồi lượng than kốc trong mẻ liệu.
- Thay đổi độ cục than kốc - Đồng hoàn nguyên d ễ hơn chì, bởi vì ái lực hóa học của đồng với oxy thấp hơn so với chì. 3.9. Hoàn nguyên oxit kim loại từ xỉ 3.9. 1. Hoàn nguyên oxit sắt. Trong lò cao, oxit sắt hóa trị cao đ ược hoàn nguyên đ ến FeO, FeO cùng với SiO2 và Al2O3 tạo thành Silicat sắt và Aluminat sắt hình thành trong xỉ. Sắt đ ược ho àn nguyên từ Silicat hay Aluminat ở nhiệt độ cao. Sự ho àn nguyên sắt từ silicat bao gồm 2 giai đoạn: giai đoạn phân hóa silicat và sự hoàn nguyên trực tiếp oxit sắt (FeO) do Silicat sắt phân hóa. Như vậy trong xỉ, sắt chỉ có thể đ ược hoàn nguyên trực tiếp từ silicat ở nhiệt độ cao (3 -45). Quá trình hoàn nguyên được mô tả như sau: (FeO)2SiO2  2FeO + SiO2 -47280KJ 2 FeO + 2CO  2 Fe + 2CO2 27197KJ 2 CO2 + 2 C  4CO -331380KJ (FeO)2SiO2 + 2 C  2 Fe + SiO2 + 2CO -351463KJ Vậy phản ứng hoàn nguyên trực tiếp silicat sắt là phản ứng thu nhiệt và lượng nhiệt lớn hơn p hản ứng ho àn nguyên trực tiếp FeO tự do. Như vậy rõ ràng sự hoàn nguyên trực tiếp FeO tự do xảy ra dễ dàng hơn sự hoàn nguyên trực tiếp FeO trong silicat sắt Hoàn nguyên trực tiếp silicat sắt từ lò cao khi có mặt của CaO và MgO thuận lợi. Quá trình hoàn nguyên được biểu diễn bởi phản ứng sau (3 46). (FeO)2SiO2 + 2 CaO + 2C  2 Fe + (CaO)2SiO2 + 2 CO - 196569KJ (3-46) Hàm lượng CaO trong xỉ càng cao thì mức độ ho àn nguyên sllicát sắt bằng CO càng tăng (hình 3 -21) (ở pha rắn cũng như ỏ pha lỏng). Hoàn nguyên Silicát sắt trong xỉ lỏng có điều kiện thuận lợi hơn so với trạng thái rắn, vì sự tiếp xúc giữa nó với chất ho àn nguyên tốt hơn.
3.9.2. Hoàn nguyên oxit Mangan Cũng như oxit sắt, sự ho àn nguyên MnO ở d ạng tự do dễ d àng hơn ở dạng MnO trong Silicat. Cũng như silicat sắt khi có mặt CaO, ho àn nguyên silicat – mangan thu ận lợi hơn (3 -47), (43-48). Phản ửng: MnO.SiO2 + 2 CaO + C = (CaO)2SiO2 + Mn + CO (3-47) hay : (MnO)2SiO2 + CaO + 2C = CaO.SiO2 + 2Mn + 2CO (3-48) Như vậy rõ ràng rằng, độ kiềm có ảnh hưởng đến sự hoàn nguyên MnO. Độ kiềm càng tăng thì mức độ hoàn nguyên MnO càng tăng lên (hình 3.22). 0,5 1,0 1,5 Nhưng có một giá trị độ kiềm thích hợp (RO = 1,2  l,3) thì mức độ ho àn nguyên MnO là lớn nhất. Bởi vì độ kiềm cao quá làm cho độ sệt của xỉ tăng lên và làm giảm mức độ hoàn nguyên. Trong lò cao, Mn được hoàn nguyên không thể ho àn toàn vào gang (đạt từ 30 - 70%). Còn sắt hầu như được hoàn nguyên hoàn toàn vào gang, vì MnO bền hơn FeO mặt khác MnO có tính Bazơ cao hơn FeO. Có nghĩa là MnO liên kết với SiO2 mạnh hơn FeO liên kết với SiO2. Một đặc điểm khác của sự hoàn nguyên oxit Mn với sự ho àn nguyên oxit Fe là Mn được hoàn nguyên có thể bay hơi và đi vào pha khí. Điều này có thể nhận được khi luyện Fe trong lò cao. Khí cổ lò có chứa hơi Mn. Sự ho àn nguyên oxit Mn trong xỉ phụ thuộc nồng độ của nó trong xỉ. Ban đầu khi hàm lượng MnO cao, quá trình hoàn nguyên tiến hành rất mạnh, sau đó giảm xuống và chậm dần (hình 3 -23). Hoàn nguyên oxit Mn còn phụ thuộc vào hàm lượng Mn trong kim loại (Fe). Nếu như nồng độ Mn trong kimm loại lớn thì quá trình hoàn nguyên MnO b ị chậm lại.
3.9.3. Hoàn nguyên oxit Vatnadi, oxit Crôm Hoàn nguyên oxit Vanadi từ xỉ lỏng lò cao cung tương tự như hoàn nguyên oxit Mn. Oxit Vanađi tồn tại d ưới 5 dạng: V2O5, V2O4 ,V2O3 ,VO, V2O. Hai oxit đ ầu có tính axit yếu, còn ba oxit sau có tính bazơ. Hai oxit đầu dễ ho àn nguyên b ằng CO và H2 giống như hoàn nguyên o xit Mn hóa trị cao. Còn ba oxit sau chỉ ho àn nguyên được bằng cacbon ở nhiệt độ cao hơn 1473oK. Cũng như MnO, đ ộ kiềm càng cao thì càng thu ận lợi cho quá trình hoàn nguyên VO vì VO là oxit bazơ. Hoàn nguyên oxit Crôm cũng giống như hoàn nguyên oxit Mangan và oxit Vanadi. Crôm đ ược hoàn nguyên từ xỉ bằng cacbon ở nhiệt độ cao. Độ kiềm càng cao càng thuận lợi cho quá trình hoàn nguyên. Fero Crôm để làm hợp kim hóa thép có thể sản xuất trong lò cao hoặc lò điện.