电冶金

电冶金（）是冶金学的一种方法，主要利用电能通过电解作用来制备金属单质。电冶金通常处于金属生产的最后阶段，因此其前序工序多为或操作。电解过程可以在熔融的金属氧化物中进行（即熔盐电解），例如在霍尔-埃鲁法中，通过电解氧化铝来生产金属铝。
分类
电冶金是研究金属工艺的学科领域。这些工艺主要可分为以下七大类：
*电解
*：从矿石中提取金属。
*电解精炼：用于提纯金属。]]
在钢铁冶炼中，熔融氧化物电解技术利用电子作为还原剂，以替代传统高炉中的焦炭。在炼钢应用中，该方法采用惰性阳极（如碳、铂、铱或铬基合金），并将铁矿石置于阴极。在这种熔融氧化物电解槽中，电化学反应的温度可高达1600°C，足以使铁矿石和电解质氧化物熔化。随后，熔融状态的铁矿石会发生如下分解反应：
:

该电解反应的主要产物为熔融纯铁，副产物为氧气。由于该工艺无需添加焦炭，因此不会产生二氧化碳气体，从而实现零直接温室气体排放。此外，若驱动电解槽的电力来自可再生能源，该工艺甚至有望实现完全的零排放。这项技术还可应用于镍、铬及铬铁的生产。

目前，总部位于马萨诸塞州的波士顿金属公司正致力于将该技术放大至工业级规模。]]
该方法旨在降低钢中的碳含量。此工艺非常适合二次炼钢行业，尤其是处理那些进料成分中碳含量各异的废钢回收。该方法旨在取代现有的常规工艺——即利用向铁水中吹氧，使氧与碳发生反应生成二氧化碳，从而降低铁水碳含量的传统方法。

在电解精炼中，脱碳过程发生在由惰性电极、炉渣和钢水组成的电化学电池内。在反应过程中，电流穿过电池，使炉渣和钢水保持熔融状态。炉渣中的氧离子发生解离，并氧化钢水中的碳，从而生成一氧化碳。该脱碳反应分为以下三个步骤进行：
#{{chem2 | O2- + C C(O-_{(ads)}) + e- }}
#{{chem2 | C(O-_{(ads)}) C(O_{(ads)}) + e- }}
#{{chem2 | C(O_{(ads)}) CO_{(g)} }}
::(ads) = 吸附态的中间产物

该电解槽的总反应式为：

:{{chem2 | C + ½ SiO2 CO_{(g)} + ½ Si_{(l)} }}

根据上述反应，炉渣中的二氧化硅在生成一氧化碳气体的同时，该方法还能副产纯硅（具体取决于炉渣成分）。这种直接脱碳工艺的一大优势在于，其产物是CO而非，因此不会产生温室气体。
参考文献