反应的标准自由能变化 是一个重要的热力学函数,用它能判断过程自动进行的方向，生产中可以 创造条件使反应沿着预期的方向进行，以达到预期的目的.

  当物质发生化学反应和物理变化时,放出或吸收的热称为这样的一个过程的热效应，用 H 表示。反应的热效应 是一个重要的热力学函数.它告诉我们物质发生化学反应和物理变化时所需要或放出的热。

  在利用矿热炉进行铁合金的生产中，炉内的主要物质和各相主要成分如表 2—1 所示。炉内各相是互相 联系的，彼此进行着物质、热量和能量的交换，因此，用热效应研究和分析反

  2Al=2Cr 此时则分别用 Si 和 Al 作还原剂，冶炼方法也不同。生产中低碳锰铁用硅质还原剂，在精炼电炉中冶炼， 采用电热法和金属热法;生产金属铬用铝质还原剂，在筒式炉中冶炼，采用金属热法. 尽管各种冶炼产品的生产方法不同、选用的还原剂性质不同，但其冶炼实质相同,可用一通式表达：

  欲使反应式（2-1）向冶炼需要的方向进行,即向生成物 Me 的方向进行,则反应的标准自由能变化必须是 负值，即 0。 可以根据标准生成自由能数据计算,即：

  实验和统计分析表明，反应的热效应可以通过标准生成热进行计算，对于反应通式（2—1）,在温度为

  即在标准状态下，反应的热效应等于生成物标准生成热的代数和与反应物标准生成热的代数和之差.

  -矿石中含所需元素的氧化物; M—所用的还原剂; Me—所需提取的元素;

  还原反应的通式意味着，还原剂 对氧的亲和力大于被还原金属对氧的亲和力，这就是金属氧化物还原 的热力学条件.

  由于各种元素在矿石中富集程度不同、存在状态不一样，冶炼过程就产生了区别。如果石灰和硅、锰、 铬矿中的有用元素含量较高、杂质含量少,可将其直接入炉冶炼;如果所用金属氧化物矿较贫且杂质多,则需 富集后才能冶炼，例如锰铁比低而磷含量高的贫锰矿，必须先在高炉或电炉中冶炼，将矿石中的磷、铁还原 成高磷生铁,使锰在炉渣中富集，用其生成的富锰渣代替部分或全部锰矿来进行锰合金的冶炼；还有一些矿 石，其中有用元素的含量很低，则必须先经过选矿富集成精矿,对于多元素化合物共生矿还一定要采用化学方 法富集所需元素，然后才能用于冶炼生产；而有些多元素化合物共生矿例如钒钛磁铁矿则采取选择性还原进 行冶炼生成或富集。

  应进行的可能性及金属氧化物可还原性的顺序，对冶金生产具备极其重大意义.在冶金生产的全部过程的热平衡计算中，

  矿热炉冶炼产品的品种十分繁杂，其冶炼方法也比较多样。但从其根本上来说，矿热炉冶炼是利用适 当的还原剂,在一定温度范围内，从含有所需元素氧化物的矿石中还原出所需元素的氧化还原过程.

  以上产品在矿热炉中用电热法生产,都是以碳作还原剂，碳分别夺取了氧化物 CaO、Si 、MnO、 中 的氧而生成 CO，元素 Ca、Si、Mn、Cr 从各自的氧化物中被还原出来，组成化合物或适当的合金.

  再如，冶炼中低碳锰铁和金属铬时，基本反应式分别为： 2MnOSi=2MnSi

  在矿热炉冶炼生产中，由于矿石带入杂质，大多数品种的冶炼需要采用有渣法。有渣法冶炼需在炉料中 配入适当的熔剂,使矿石带入的杂质在冶炼过程中生成熔点低、碱度适宜且流动性能好的炉渣，出炉后便 于炉渣与产品的分离操作。此时，冶炼者的主要任务是掌握好炉渣成分、熔点和流动性等，通过对炉渣的控 制来保证产品的成分及质量,但其冶炼本质仍然是金属氧化物矿石被还原的过程. 反应的热效应

  算出反应的标准自由能变化数值，据此判断任意氧化物还原反应在一定温度下进行的方向.当 为负值时，

  还原反应能自发进行；当 为正值时,还原反应不能自发进行；当 =0 时，则反应处于正反相对平衡状 态. 氧化物的稳定性 氧化物的分解压

  矿热炉冶炼过程主要是还原各种氧化物得到所需元素.氧化物的稳定性可用氧化物的分解压来表示.氧 化物受热时分解，反应式为：

  即为该氧化物在该温度下的平衡分解压. 在一定温度下，分解压越小，该氧化物越稳定，越不容易分解和被还原；分解压越大，该氧化物越不稳 定，越容易分解和被还原。 氧化物的 -T 图 各种氧化物的稳定性及其还原的难易程度也可用氧化物标准生成自由能表示。1mol 氧与某单质化合的生 成自由能负值越大，该氧化物就越稳定。 为使用方便，把冶金过程中常见的以消耗 1mol 氧为基准的氧化物标准自由能变化 与温度 T 的关

  矿热炉生产的基本任务就是把金属等有用元素从矿石或氧化物中提取出来.矿热炉生产的全部过程中的化学反 应主要是氧化物的还原反应，同时也有元素的氧化反应。

  矿热炉生产的基础原理是基于选择性氧化还原反应热力学，其本质是所需元素的氧化物与还原剂反应生 成所需元素和还原剂中主要元素的氧化物. 还原反应的通式

  若 Me 和 M 都是稳定单质，它们的标准生成热等于零,则式（2-2)可简化为：

  △ —反应过程相变热； △ -生成物和反应物相变后的比定压热容之差； T—反应温度;