一种金属元素碳热熔融还原连续式反应器

摘要

一种金属元素碳热熔融还原连续式反应器，属于冶金材料领域，适用于纯金属或合金的还原。发明包含碳还原剂入口1、一氧化碳出口2、金属氧化物入口3、石墨棒4、氧离子导体管5、液态金属阳极6、坩埚7、气氛保护管8、密封塞9、可控移动支架10、密封圈11、初始阴极12、纯金属或合金13、熔渣14、电极连线保护管15、恒温加热器16和电极连线17。它是基于化学能驱动下的金属氧化物的电化学还原反应原理设计的反应器，使用廉价原料碳作为还原剂，与传统的碳还原相比，避免了碳进入金属或合金中，解决了还原剂的“污染”问题，可缩短冶金流程；与传统的电解法还原相比，克服了热电转换效率低与电解电流效率低所带来的能耗大、环境污染等问题。

主权项

1.一种金属元素碳热熔融还原连续式反应器，其特征使用碳质还原剂还原金属氧化物，金属或合金内不含碳元素，即还原产物不受还原剂“污染”；反应器包含碳还原剂入口(1)、一氧化碳出口(2)、金属氧化物入口(3)、石墨棒(4)、氧离子导体管(5)、液态金属阳极(6)、坩埚(7)、气氛保护管(8)、密封塞(9)、可控移动支架(10)、密封圈(11)、初始阴极(12)、纯金属或合金(13)、熔渣(14)、电极连线保护管(15)、恒温加热器(16)和电极连线(17)；金属氧化物还原过程为：分别从碳还原剂入口(1)和金属氧化物入口(3)添加碳还原剂和金属氧化物，碳还原剂溶入液态金属阳极(6)、金属氧化物溶入熔渣(14)；由于氧离子导体管(5)内外两侧氧分压不同，在氧势梯度作用下熔渣(14)内氧离子向液态金属阳极(6)一侧迁移，在氧离子导体管/液态金属阳极界面上氧离子与溶解碳反应：CO从一氧化碳口出口(2)排出，电子在电势梯度作用下经电极连线(17)返回初始阴极(12)，在初始阴极/含被还原物熔渣(14)界面上发生还原反应：还原出纯金属或金属合金。