低于8%的氧含量时，第四步的氧化亚钛到钛反应的标准Gibbs自由能已经为正值，意味着反应无法继续进行。要维持反应，要么把金属钛拿走，要么把氧化铝的活性度降低，前者不易操作，但后者可以用造高碱度渣的方法实现。

可以看到1700摄氏度是最优的，太高（1800摄氏度）时还原反应的难度反而增加

实验的操作细节

原材料和化学试剂如下：

本实验使用的金红石（粒径为0-3mm）和钛铁矿如下表所示。

铝粉（纯度为99.5%，粒径为0.1-0.3mm）用作还原剂。

高氯酸钾（KClO3，纯度为99.8%，化学级粉末）用作放热剂。

氧化钙粉（CaO，纯度为99.5%，化学级粉末）和氟化钙（CaF2，纯度为99.8%，化学级粉末）用作渣成分。镁粉（纯度为99.5%，化学级粉末，粒径为*0-0.2mm）用作引燃剂。

金红石、钛铁矿、CaO和KClO3在423K的烘箱中干燥24小时，然后与铝粉按质量比例金红石：铝：钛铁矿：KClO3：CaO=1.00：0.71：0.52：0.23：0.15均匀混合1小时。

反应物在383K预热1小时，然后放入中频感应炉（SPZ-160A）。

镁粉（*2-3g）用于覆盖反应物混合物的顶部，然后通过自蔓延高温合成（SHS）点燃镁粉引发铝热反应。得到高温熔体。

通过快速用石英管取样并立即冷却在水中的方式，立即取样合金和渣体。当石英管插入炉底的合金熔体时，取样合金；当石英管插入上层渣体时，取样渣体。

然后，启动中频感应炉，保持恒定温度（分别为1873K、192K、1973K、2023K）15分钟进行渣-金属分离。之后，去除上层渣体的90%，加入Al2O3-CaO-CaF2渣（按重量比例1.00：1.00：0.05）以加强渣-金属分离。渣体的质量约为金红石质量的3%。然后，继续保持60分钟。

最后，在炉冷却至室温时取样合金和渣体。实验中，金红石和钛铁矿的还原剂铝粉的化学计量比为95%。实验中CaO/Al2O3的摩尔比为0.2，而Al2O3是理论配比中SHS反应的燃烧产物。

实验结果

原文资料链接：

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