phản ứng vào dung dịch điều kiện hoàn nguyên của oxit dễ dàng hơn. Bởi vì độ phân ly của oxít sẽ
tăng lên (giảm ái lực với oxy).
Trên giản đồ (3-10) mỗi hàm lượng [Mn] trong [Fe] phù hợp với đường cong cân bằng của
phản ứng hoàn nguyên gián tiếp. N
[Mn]
càng nhỏ thì vị trí đường cong càng thấp. Khi hoàn nguyên
trực tiếp, sản phẩm hoàn nguyên Mn hòa tan trong dung dịch sắt làm cho quá trình dễ dàng hơn.
Nhiệt độ bắt đầu hoàn nguyên trực tiếp giảm xuống.
Khi không tạo thành dung dịch. MnO hoàn nguyên ở nhiệt độ cao hơn 1693
0
K. Trong lò cao
khi có mặt của sắt, Mn được hoàn nguyên hòa tan ngay trong chúng làm cho quá trình hoàn nguyên
MnO xẩy ra ở nhiệt độ thấp hơn 1693
0
K.
3-4- Hoàn nguyên oxit kim loại bay hơi
3.4.l. Hoàn nguyên bằng khí
Ở nhiệt độ cao, nếu như kim loại được hoàn nguyên từ oxit của nó Ở trạng thái hơi ta có
phương trình phản ứng sau đây :

)()(
1
22)(2)(
OHCOMe
y
x
HCOOMe
y
hryx

(3-17)


2
22
)()(
OMe
y
x
OMe
y
hryx

(3-19)

2
.
/2
O
yx
MeOpMe
PPK
yx
Và cân bằng của phản ứng:
2CO
2
= 2CO + O
2
(3-20)

p
=
OH
OpMe
K
K
yx
2
(3-21)
Như đã nói trong phần hoàn nguyên oxit với kim loại không bay hơi thì về phương điện
nhiệt động học sự hoàn nguyên có thể xẩy ra với bất kì tỷ lệ CO/CO
2
. Trong hỗn hợp khí, miễn là
có một nhiệt độ phù hợp.
Thành phần cân bằng của pha khí theo phản ứng (3-17) %CO
2
, %CO và %N
2
(nếu trong hỗn
hợp khí ban đầu có N
2
) ở một nhiệt độ và áp suất nhất định được tính theo các phương trình sau
đây:

CO
CO
yx
Me
p
P

trị






 Me
x
y
P
CO
và







MeCO
P
x
y
P
2
tỷ lệ với nồng độ CO và CO
2
trong hỗn hợp khí:


P
PP
N
COCO



(3-24)
Giải hệ 4 phương trình (3-18), (3-22), (3-23), (8-24) ta tìm được thành phần cân bằng của
khí hoàn nguyên. Nếu như thành phần của hỗn hợp khí không có N
2
thì chúng ta bỏ qua
2
N
P
trong
hệ phương trình và ta chỉ cần 3 phương trình đề tìm thành phần khí cân bằng %CO, %CO
2
,%Me
Để xác định thành phần cân bằng của hỗn hợp khí khi hoàn nguyên bằng H
2
thì người ta
thay các phương trình trên %CO, %CO
2
bằng %H
2
, %H
2
O. Còn hằng số cân bằng được biểu thị bởi
hằng số cân bằng khi hoàn nguyên bằng H

tăng lên trong hỗn hợp khí, vì sự khử
CO
2
hay H
2
O bằng hơi kim loại. Như vậy hơi kim loại bị oxy hóa thành pha oxit kim loại ở dạng
những hạt bụi nhỏ. Bằng cách như vậy, sự làm lạnh pha khí đề ngưng tụ kim loại dẫn tới sự ngưng
tụ oxit ban đầu.
Sự oxy hóa hơi kim loại được hoàn nguyên sẽ không xẩy ra nếu phản ứng là tỏa nhiệt.
Sự hoàn nguyên oxit kẽm bằng CO sạch theo phương trình:
(a) ZnO
(r)
+ CO = Zn
(h)
+ CO
2
– 193,12J
(1)
CO
COZn
ZnOP
P
PP
K
2
.
)(


Để tính toán thành phần cân bằng của pha khí, ngoài phương trình K


Hình 3-11 trình bày quan hệ giữa thành phần khí Cân bằng CO, CO
2
Zn
(h)
và nhiệt độ khi
hoàn nguyên ZnO bằng CO sạch ở áp suất 1012350, 101235, 10123,5.
Ở nhiệt độ 973
0
K hỗn hợp khí cân bằng P
t
= 101235 Pa chứa 96% (thể tích) CO, 2% Zn, ở
1400
0
C, 12% CO và 44% Zn. Vì là phản ứng thu nhiệt nên khi làm nguội hỗn hợp khí dẫn tới sự
oxy hóa hơi Zn bằng CO
2
và ngưng tụ ZnO. Cũng tương tự như vậy khi hoàn nguyên ZnO bằng
Hydro.
Như vậy sự hoàn nguyên ZnO không thể nhận được Zn kim loại. Nhưng ở nhiệt độ 1273
0
K
 1473
0

y(r)
+ mC
(r)
= xMe
(h)
+ (2m - y)CO + (y - m)CO
2
(3-25)
Phản ứng tiến hành với điều kiện:
P
t
= P
Me
+ P
CO
+ P
CO2
> P
môi trường
(3-26)
Như chúng ta đã biết, cân bằng của phản ứng hoàn nguyên oxit kim loại bằng cacbon rắn
bao gồm cân bằng của phản ứng hoàn nguyên gián tiếp oxit kim loại và phản ứng khí cacbon. Vậy
hằng số cân bằng của phản ứng hoàn nguyên gián tiếp
CO
CO
yx
Me
p
P
PP

K
CCO


(3-27)
Phương trình (3-27) là do tỉ lệ giữa sản phẩm phản ứng nhận được của hơi kim loại. Bao
nhiêu sản phẩm phản ứng tạo thành hỗn hợp khí, áp suất riêng phần của chúng cần phải tỉ lệ với số
mol
y
1
Me
x
O
y
+ C =
y
x
Me + CO (3-28)
P’
Me
=
CO
P
y
x
(3-29)
y
2
Me
x

và K’
p
ở một nhiệt độ nào đó có thể tính được áp suất riêng phần của CO,
CO
2
, Me và P
t
sau đó nhờ phương trình P
môi trường
người ta tìm được nhiệt độ bắt đầu hoàn nguyên.
Đối với phản ứng hoàn nguyên oxit kẽm ở áp suất môi (trường không khí theo tính toán và
thực nghiệm, nhiệt độ bặt đầu hoàn nguyên là 1113
0
K. Để đảm bảo cho tốc độ phản ứng hoàn
nguyên lớn, trong thực tế phản ứng hoàn nguyên oxit kẽm tiến hành ở 1273 – 1473
0
K
Khi hoàn nguyên oxit kim loại ở nhiệt độ trên 1273
0
K, sản phẩm khí của phản ứng hoàn
nguyên chứa rất ít CO
2
và ta có:
Me
x
O
y
+ yC = xMe
(h)
+ yCO (3-32)

2
.
2
COCOO
PKP 
(3-34)
Áp suất phân ly oxy của phản ứng phân hóa Me
x
O
y

yx
MeOMeO
PKP
yx
/2
).(
2

(3-35)
Hằng số cân bằng của phản ứng hoàn nguyên (3-32)
CO
OMe
yx
MECOP
K
K
PPK
yX


+ P
CO
= 2P
CO
= 2
4
CO
MgO
K
K

Khi áp suất bằng áp suất môi trường khí quyển, nhiệt độ bắt đầu hoàn nguyên MgO là
1783
0
K. Quá trình hoàn nguyên MgO có thể tiến hành trong lò điện cảm ứng. Hoàn nguyên MgO ở
dạng đóng bánh cùng với cacbon. Sự làm nguội chậm sản phẩm khí của phản ứng sẽ xẩy ra sự oxy
hóa Mg bằng CO và pha ngưng tụ thu được là hỗn hợp MgO và C. Trong thực tế người ta ngăn sự
oxy hóa Mg bằng cách phun một luồng H
2
khô và lạnh vào sản phẩm khí của phản ứng khi dẫn ra
ngoài lò. Thể tích của luồng H
2
lớn hơn rất nhiều so với thể tích của sản phẩm khí. Khi đó hơi Mg
hầu như không bị oxy hóa và được ngưng tụ thành bụi kim loại và được thu hồi trong thiết bị lắng
bụi. Sau đó người ta ép và chưng cất bụi trong chân không đề được kim
loại sạch. Hydro sau khi làm sạch khỏi CO được sử dụng trở lại.
Sự hoàn nguyên MgO bằng C trọng chân không sẽ làm giảm nhiệt độ bắt đầu hoàn nguyên.
Trong thực tế hoàn nguyên oxit kim loại bay hơi có thề gặp trường hợp rất phức tạp do sự
tạo thành dung dịch giữa oxit và kim loại được hoàn nguyên.


Hằng số cân bằng của phàn ứng (3-38)

2
][
)383(
.
2
CO
CCO
P
aP
K
Fe


(3-39)

2][
2
)383(
][
22
][][2
)383(
2
][][][
.%
)(%.
)(%
).(%










(3-40)
Sự phụ thuộc (%CO) vào nhiệt đó khi áp suất thay đổi sẽ đưa đến những đường cong khác
nhau (hình 3-12), mỗi đường phù hợp với hàm lượng


Fe
C
N
][
cacbon trong sắt.
Trong hệ cân bằng Fe-C-O, sắt bền vững ở nhiệt độ trên 973
0
K (P
t
= 101235Pa). Nếu
dung dịch bão hòa cacbon trong sắt thì
Fe
C
a
][
= 1 và thành phần khí được xác định bởi phần trên

0
K

Nhưng hàm lượng CO không giảm xuống dưới đường cân bằng của phản ứng FeO + CO =
Fe + CO
2
bởi vì lúc đó sắt sẽ không bền vững và bị oxy hóa. Như vậy dung dịch không bão hòa
cacbon trong sắt (về phương diện nhiệt động học) bền vững ở nhiệt độ cao hơn 973
o
K là những
đường cong nằm giữa hai đường (b) và (3) . Mỗi một đường cong cân bằng phù hợp với nồng độ
cacbon trong sắt.
Từ phương trình (3-40) ta có thể đi đến kết luận sau đây :
- Ở mỗi nhiệt độ đã cho tăng hàm lượng CO trong pha khí và áp suất tổng dẫn tới sự nâng
cao nồng độ cân bằng của C trong Fe .
- Nhiệt độ tăng, hằng số cân bằng của phản ứng (1-38) giảm và để đạt được mức độ cacbon sắt đã
định, cần thiết phải sử dụng hỗn hợp khí giàu CO .
Điều kiện như vậy thường xẩy ra trong lò cao luyện Fero khi liệu chuyển động xuống vùng
nhiệt độ cao và vùng nồng độ CO cao. Tăng nhiệt độ cũng có thể nâng cao tốc độ của quá trình. Do
đó điều kiện nhiệt động học và động học để cacbon hóa kim loạt ở trạng thái rắn được thiết lập.
Nhưng hàm lượng cuối cùng của cacbon trong sản phẩm nấu chảy được xác định bởi điều
kiện tác dụng giữa C với CO
2
trong dung dịch.
Tăng áp suất khí trong không gian lò cao thì có khả năng cacbon hóa kim loại .
3.6. Cơ chế và động học quá trình hoàn nguyên
3.6.1. Cơ chế và động học quá trình hoàn nguyên oxit kim loại bằng khí
1) Cơ chế quá trình hoàn nguyên
- Lí thuyết hoàn nguyên hai giai đoạn của Ta man :
Được mô tả như sau :

.
2
1
hfuK
BMeOB 

(2) MeO. B
(hfụ)
= MeO.BO
(hfụ)
(3) Me.BO
(hfụ)
= Me + BO

MeO +
2
1
B
2(k)
= Me + BO
(k)
Hình 3 – 13: Diễn tả lí thuyết hấp phụ - Tự xúc tác
(1) Khí hoàn nguyên được hấp thụ trên bề mặt oxit ở những trung tâm họat tính (nơi có
khuyết tật, mạng không bền vững)
(2) Giai đoạn phản ứng hóa học – phản ứng hoàn nguyên
(3) Giải phụ CO
2
kim loại tạo thành.
- Giai đoạn (1) tốc độ chậm vì chỉ có những trung tâm họat tính mới hấp phụ chất khí hoàn
nguyên. Giai đoạn này gọi là giai đoạn cảm ứng.

pha rắn oxit khi hoàn nguyên oxit kim loại.
Như chúng ta đã biết, oxit do những ion cấu tạo nên. Những ion đó sẽ tham gia vào quá
trình hoàn nguyên oxit kim loại.
Sự hấp phụ khí hoàn nguyên trên bề mặt oxit kim loại phụ thuộc không những vào bản chất
của khí mà cả vào bản chất oxit kim loại. Những oxit kim loại có bề mặt lồi, những oxit thừa oxy
hay thừa kim loại trong cấu tạo mạng đều tham gia tích cực vào quá trình hấp phụ và quá trình hoàn
nguyên.

Oxit kim loại: Có thể có 2 dạng cấu tạo dẫn điện: Theo kiểu n là do sự dịch chuyển những
điện từ tự do hay những ion hóa trị âm. Hay kiểu p là do sự dịch chuyển những ion hóa trị dương. Ở
những oxit như vậy, sự hấp phụ vật lí trở nên rất mạnh, có khả năng chuyển điện tử hydrô hay CO
sang cho mạng oxit. Trong trường hợp kim loại được cấu tạo theo kiểu p, quá trình hoàn nguyên sẽ
làm giảm nồng độ lớn hóa trị và kiển n làm giảm điện tử hay ion âm trong oxit.
Qua đó ta cũng thấy được quá trình cường hóa hoàn nguyên phụ thuộc vào sự trao đổi điện
tử và ion trong quá trình hấp phụ khí hoàn nguyên trên bề mặt oxit kim loại.
Ví dụ, theo Ghênhe và Khapphe hoàn nguyên Cu
2
O và FeO theo sơ đồ p và Zn theo sơ đồ n.
Hoàn nguyên Cu
2
O:
Hydrô hấp phụ trên bề mặt Cu
2
O:
H
2(k)
= 2H
+
(hfụ)
+ 2e

đồng.
2H
+
(hphụ)
+ Cu
2
O + 2e
-
= H
2
O + 2Cu
Hoàn nguyên FeO
H
2
= H
+
(hfụ)
+ 2e
-
FeO + 2H
+
(hfụ)
+ Fe

2+
= H
2
O




KtOKtFe
VV
)
Từ nghiên cứu hoàn nguyên FeO bằng Hydro Varônxốp để nghị sơ đồ hoàn nguyên oxit kim
loại như sau :
Me
x
O
y(r)
+
2
1
B
2(k)
= Me
x
O
y
. B
(hfụ)

Me
x
O
y
. B
(hfụ)
= Me
x

x
O
y-1(r)
+ BO
(k)Me
x
O
y(r)
+
2
1
B
2(k)
= Me
x
O
y-1(r)
+ BO
(k)

Me
x
O
y-1(r)
+
2
1

H
2(k)
= 2H
+
(hfụ)
+ 2e
-

Khuếch tán

Quá trình phát triển tiếp tục sẽ tách oxy ở dạng hóa trị ở trên bề mặt oxit :
H
2(k)
= H
2
O
(k)
+ O
2-

+ 2e
-

Khi đạt được mức độ đáng kể ton oxy hóa trị thì phản ứng tạo thành ion kẽm.
H
2(k)
+ ZnO = H
2
O
(k)

v
hn
- tốc độ hoàn nguyên oxit kim loại;  - tỷ trọng lớp sản phẩm hoàn nguyên (Me); S - diện
tích bề mặt ;  - chiều dày lớp sản phẩm phản ứng. Nếu tốc độ chuyển dịch lớp sản phẩm không đổi
thì:
O
d
d





Giả sử tiến hành hoàn nguyên oxit kim loại ở dạng tròn. Ở thời điểm ban đầu  = 0, bán kính
cục oxit là R, thời gian để oxit kim loại hoàn nguyên được một lớp sản phẩm kim loại là d, lúc đó
bán kính oxit kim loại còn lại chưa được hoàn nguyên là r.
Vậy : S = 4r
2
= 4 (R – 
o
d)
2
Do đó: v
hn
= 
0
4 (R- 
o
d)
2

O


Tốc độ chuyển động của vùng phản ứng 
o
là một hàm số của thời' gian, nếu như tốc độ đó
không đổi thì quá trình hoàn nguyên thực hiện ở chế độ hoàn toàn là động học.
Cấu tạo hình học của bề mật phân pha có ý nghĩa quan trọng đối với tốc độ hoàn nguyên
oxit kim loại.
Có thể xét mấy trường hợp sau đây:
- Dạng tấm: Tốc độ phản ứng theo định nghĩa: v = - dm/d = KSC
Ở đây : m - khối lượng vật chất mất đi trong 1 đơn vị thời gian.
S - diện tích bề mặt ; C - nồng độ ; K - hằng sồ tốc độ phản ứng.
Ta có: -dm = KSCd
Tích phân 2 vế:




O
m
m
KSCddm
o

Giả sử rằng S, C không đổi, ta có





r =
3/1
.
.
4
3









m
thay vào S = 4
2
3/1
4
3






















Thay vào phương trình trên:

CmK
d
dm

.4
3
4.
3
2
3
2






3/2
3/2


Tích phân hai vế:

 

m
m
o
dk
m
dm


0
3/2
'
Ta được 3(
3/1
0
m
– m
1/3
) = K’
Biểu diễn m
o
1/3
– m

l
l
m





















Cm
l
K
d
dm
2


2/1
'mK
d
dm


do đó

dK
m
dm
'
2/1

Tích phân 2 vế:





0
2/1
'
0
dK
m
dm
m
m


S = 2
3/2
2
3/1
2
































do đó:


dmK
d
dm
3/2
'.
Lấy tích phân 2 vế ta được : 3(m
1/3
0
– m
1/3
) = K’
Biểu diễn phương trình trên theo quan hệ m
0
1/3
– m
1/3
= f() là một đường thẳng. Phương
trình đó giống phương trình biểu thị đối với oxit kim loại ở dạng tròn.
- Dạng hình lập phương:
Ta có:




















Đặt K’ =
3/2
.6.

CK
ta có: -dm = K’m
2/3.
d
Tích phân phương trình này ta có: 3(m
1/3
0

1/3
Ta có:




.
4
2
d
drr
d
dm

trong đó dm = dv. = 4r
2
dr.
Thay vào phương trình trên
CrKKSC
d
dm
.4.
2


 Vậy
Crk
d
drr
2

1/3
=


.
R
KC

Đây là phương trình Mackevan. Nếu biểu thị phương tình này theo quan hệ 1– (1-W)
1/3
=
f() ta sẽ được một đường thẳng.
Dựa theo kết quả thực nghiệm đối với oxit sắt từ (Fe
3
O
4
) được tính toàn theo phương trình
Mackevan được dẫn ra ở hình 3-16, 3-17
Dạng lập phương:
KSC
d
dm



- .3r
2
. CrK
d
dr

KC

Biểu diễn: 1 – (1 – W)
1/3
= f() cho ta đường thẳng Đường cong 1 2 3
(g/cm
3
) 3,48 4,28 5,12
Độ xốp 26,6 11,0 0,0
- Dạng trụ tròn: Chia làm 2 trường hợp
+ 1>>r
KSC
d
dm






CrK
d
dr
.2.
2




+ L = r
;KCS
d
dm


-
CrK
d
dr
r
22
23





Vậy 1 – (1-W)
1/3

dm
V
O
BB
hh

 .


ở đây S =
dx
dm
.
1


ở đây: m – Trọng lượng kim loại được hoàn nguyên
 - Tỷ trọng kim loại
x – Chiều dày lớp trở lực khuếch tán.
P
O
B
, P
B
– áp suất khí hoàn nguyên B trước và sau chiều dày lớp trở lực khuếch tán.
Vậy:



dPP

B
)
Đặt D’ = 2


O
BB
PP
D



Do đó: x
2
= D’
Có nghĩa là trong vùng khuếch tán, chiều dày lớp sản phẩm phản ứng tăng theo đường
Parabon với thời gian.
Giả sử rằng hòan nguyên oxit kim loại ở dạng tròn xảy ra trong vùng khuếch tán
V
kt
= V
hn
= C
x
DS
d
dm
 .




Vậy:
(R – r)r.dr =


dCR
D


Đặt DCR
D



(R -r) r.dr = -Ddr
tích phân giới hạn phương trình trên với biên R  r và 0 
Ta có:

D
RrRr

6
3
2
322

Hay 2r
2
– 3Rr
2

Nếu giảm độ hạt tiếp tục đến một giới hạn nào đó thì mức độ hoàn nguyên (hay tốc độ hoàn
nguyên) sẽ không tăng nữa. Kích thước giới hạn đó được Rôttôpxép nêu lên như sau:
0
,
2
m
m
R
gh
=
'
'
K
qD

D’ - Là hệ số khuếch tán khí hoàn nguyên qua lỗ xốp:
q lượng khí.
K’ - hằng số tốc độ.
Lỗ xốp : Như đã nói, lỗ xốp ảnh hưởng lớn đến sự khuếch tán khí vào vùng phản ứng, trong
đó lỗ xốp tế vi đóng vai trò quan trọng trong quá trình hoàn nguyên.
Quan hệ giữa mức độ hoàn nguyên và độ xốp được biểu thị theo phương trình thực nghiệm

Ảnh hưởng của nhiệt độ : ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ hoàn nguyên theo quy luật
chung của phương trình Arennuyut:
v = KC
n
i

Trong đó K = K
O
e
-E/RT

Vậy khi nhiệt độ tăng thì K tăng. Do đó tốc độ hoàn nguyên tăng lên.
4. Các kiểu phản ứng của chất hoàn nguyên khí với các oxit.
Người ta phân biệt hai kiểu phản ứng khác nhau ở quan hệ giữa tốc độ khuếch tán kim loại
và oxy tới bề mặt oxít với tốc độ phản ứng chất hoàn nguyên và oxít.
Trong quá trình hoàn nguyên trên bề mặt oxít xuất hiện lớp kim loại đã được hoàn nguyên,
nghèo oxy của oxit kim loại. Vì vậy xuất hiện gradian nồng độ kim loại theo hướng từ bề mặt và
sâu lớp oxit và gradian nồng độ oxy theo hướng ngược lại. Do các ion kim loại có bán kính nhỏ hơn
ion oxy nên ion kim loại linh họat hơn ion oxy và chúng khuếch tán nhanh hơn vùng pha mới tạo
thành có các lỗ khuyết cation. Sự di chuyển các ion qua biên giới phân cách các pha rắn kèm theo
sự tạo thành các dung dịch quá bão hòa cùng với sự xắp xếp lại các mạng tinh thể. Đặt tốc độ
khuếch tán là V
kt
và tốc độ hoàn nguyên là V
hn
, chúng ta có quan hệ sau đây và quyết định kiểu
phản ứng:
a. Kiểu hoàn nguyên thứ nhất – Kiểu bậc
Kiểu phản ứng này đặc trưng cho các oxít hóa trị cao được hoàn nguyên xuống oxit hóa trị
thấp.

K. Nếu dưới 843
0
K chỉ hình
thành 3 vùng: Sắt manhêtit, hêmatit vùng vutit không tồn tại. Kiểu phản ứng này đặc trưng cho quá
trình hoàn nguyên của óxit kim loại dạng cục.
3.6.2. Cơ chế và động học quá trình hoàn nguyên oxit kim loại bằng cacbon
1. Cơ chế quá trình hoàn nguyên oxỉt kim loại bằng cachon
- Lí thuyết hoàn nguyên qua hai giai đoạn của Taman. Đã được trình bày trong phần hoàn
nguyên oxit kim loại bằng khí và cũng được phê phán như vậy.
- Lí thuyết hoàn nguyên oxit kim loại nhờ sự khuếch tán của cacbon qua lớp sản phẩm phản
ứng của Baukô. Lí thuyết này chỉ rõ rằng, ban đầu do sự tiếp xúc trực tiếp giữa oxit kim loại và
cacbon dẫn tới sự tạo thành lớp sản phẩm phản ứng hoàn nguyên (kim loại). Sự hoàn nguyên tiếp
tục oxit kim loại nhờ cacbon khuếch tán qua lớp kim loại đến bề mặt phân pha kim loại - oxit. Về
vấn đề tạo thành pha khí ban đầu (CO và CO
2
) lí thuyết này coi như phù hợp với lí thuyết Taman:
Có nghĩa là thành phần khí ban đầu (CO và CO
2
) là do sự phân hóa oxit kim loại quyết định.
Trên cơ sở giả thuyết về sự khuếch tán của cacbon qua lớp sản phẩm phản ứng khi hoàn
nguyên trực tiếp Baukô đề nghị rằng số liệu thực nghiệm phù hợp với phương trình thực nghiệm
sau:
v
2
= K
Ở đây v - tốc độ khuếch tán
K - hằng số
 - thời gian
Phương trình đó nói lên rằng: Trong điều kiện tác dụng giữa oxit và cacbon, vai trò khuếch
tán của chất tham gia phản ứng là có xẩy ra, nhưng từ đó để nói rằng vai trò khuếch tán quyết định

K tốc độ phản ứng khí hóa xảy ra coi như không đáng kể. Lí thuyết hoàn
nguyên qua hai mức độ không giải thích được quan điểm này.
- Một số nhà nghiên cứu đưa ra nhiều kết quả để làm rõ thêm sơ đồ cơ cấu hoàn nguyên hai
mức độ.
Sơ đồ 1 : Quá trình hoàn nguyên trực tiếp bao gồm 2 mức độ:
Me
x
O
y
+ CO = Me
x
O
y- 1
+ CO
2

C + CO
2
= 2CO
Sơ đồ này phù hợp với quá trình hoàn nguyên xẩy ra ở nhiệt độ cao.
Sơ đồ 2: Rôttôpxép chỉ ra rằng Fe
2
O
3
hoàn nguyên trực tiếp khi mà phàn ứng C + CO
2
=
2CO chưa tiến hành đáng kể. Tác giả giải thích điều này là do phản ứng 3Fe
2
O

không được kích thích không có khả năng tiến hành phản
ứng khí hóa, phản ứng hoàn nguyên trực tiếp không xẩy ra được.
Sơ đồ:
Me
x
O
y
+ CO = Me
x
O
y-1
+ CO
2
*
CO*
2
+ C = 2CO
Sơ đồ này đảm bảo ở nhiệt độ thấp vẫn tiến hành hoàn nguyên trực tiếp oxit kim loại khi
phản ứng hoàn nguyên gián tiếp tỏa nhiệt.