可控氧流冶金新技术

我国周国治院士近年根据熔渣和金属反应的电化学特征提出可控氧流新概念，开发了ZrO2氧离子导体制成的脱氧体，成功进行了铜液、钢液无污染脱氧实验室实验，取得了冶金技术具有革命性意义的重大突破。

在传统的冶金过程中，熔体与还原剂或氧化剂之间发生反应，熔体中氧的传递过程基本上处于无序或混乱的状态，人们无法有选择地进行氧化还原反应，也无法控制反应的进度和速度，以致在冶炼过程中很容易产生过还原、过氧化等情况，使得氧化还原的过程不得不反复进行多次。由于在这种反应过程中，反应物和产物相互接触和混合，所以无法避免反应物对铁水的污染。

在环保和节能问题日益突出的今天，传统冶金技术的弊端日渐明显，但以往的技术改进大都不能摆脱现有冶金工艺的基本框架，所以无法从根本上解决问题。

周国治院士所提出的可控氧流冶金新技术，是利用冶金反应的电化学本质，设法引导氧在传递过程中按照人们的需要形成方向性的氧流。其基本原理是采用氧离子导体（一种对氧离子具有很强的选择透过性的物质）作为引导氧有序流动的介质，在电化学势差的定向驱动下，使氧发生所需的定向流动。这种新技术一方面可以通过控制氧流来控制氧化还原反应，避免过还原或过氧化；另一方面,可使氧在熔体以外与反应物发生氧化或还原反应，从而避免产品受到污染。因此，“可控氧流冶金”是一种可以实现无污染的具有全新理念的“绿色”冶金新技术。

周国治等人设计了新型脱氧体，采用氧离子导体二氧化锆管，内装脱氧剂金属铝，设计成将固体电解质、电子导电材料及脱氧剂集合在一起的脱氧体，可直接投入到金属熔体（铜液或铁液）中脱氧。脱氧操作简单、方便，容易在生产中实施。脱氧产物在脱氧体内形成，随后与脱氧体一起排出，在金属熔体中不会留下任何脱氧产物。周国治等人还以熔渣代替ZrO2脱氧体进行实验。

利用可控氧流技术还可以有选择性地从各种离子熔体中提取有价金属，甚至可从矿石中直接提取金属。周国治等人从熔渣提取金属的实验室研究取得了良好的进展。近年来，在可控氧流新概念指导下，上海大学鲁雄刚教授等采用固体透氧膜法电解金属氧化物，制备金属铬、铌等取得成功。实验证实该法具有电流效率高、电解速度快、电流密度大、无副反应发生等优点，还避免了火法冶金中由于氯化物、硫化物参与反应造成的环境污染，因此具有很好的发展前景。