一氧化碳还原金属氧化物时的平衡气相组成与温度的关系如图3所示,当还原反应放热时(△H<O),反应平衡常数KP随温度的升高而降低,此时平衡气相中的%CO会增大;反之,则平衡气相中的%CO会减小。在一定温度下,气相组成与反应方向之间的关系可用下式判断:
用固体碳作还原剂时,还原反应称为直接还原,还原反应为:
MO+CO=M+CO2
+)CO2+C=2CO
MO+C=M+CO
此时的平衡气相组成与温度的关系如图4所示,两曲线相交于a点,a点对应的气相组成和温度为该直接还原体在某给定压力时的平衡状态,其他各点均为非平衡状态。若体系处于c点,Th>To,反应(1)处于平衡,但过剩CO2将促使固体碳进行气化,增加体系中的%CO,促使金属氧化物被还原,这一过程一直进行至全部金属氧化物被还原为止。碳的气化促使气相组成向b点移动,最后在b点达到平衡。反之,如体系处于d点,则将促使金属被氧化,使气相组成向e点移动,过程进行至全部金属被氧化,最后在e点达到平衡。因此,a点所对应的温度为该压力下固体碳还原金属氧化物的开始还原温度(即理论开始还原温度)。由于碳的气化与压力有关,故理论开始还原温度也随压力而变。压力愈大,开始还原温度愈高;金属氧化物愈稳定,开始还原温度也愈高。
金属氧化物除呈纯态存在外,还常呈结合态存在。由于结合态的金属氧化物比纯态稳定,因而更难被还原,必须在较高的温度条件下才能将其还原。
还原焙烧法目前主要用于处理难选的铁、锰、镍、铜、锡、锑等矿物原料,使目的矿物转变为易于用物理选矿法富集或易于浸出的状态。