碳热还原法是指在特定温度下，利用无机化合物碳作为还原剂的一种氧化还原反应过程。这一方法通常需要较高的反应温度。

碳热还原法的基本原理在于，随着温度的升高，金属氧化物的生成自由能变化Δ(MO)逐渐增加，而一氧化碳的生成自由能变化Δ(CO)则显著下降。当Δ(CO)-Δ(MO)小于零时，原本在低温下无法发生的反应便能在高温下进行。

碳热还原法的优势在于焦炭价格低廉且易于获取。然而，该方法也存在一些限制，如需要使用鼓风炉或电熔炉，并且某些金属容易形成碳化物。

碳热还原法在化工和冶金行业中具有广泛应用。通过此方法，可以在高温下使用碳来还原金属氧化物，从而获得相应的金属。例如，利用碳还原氧化亚铁可以得到金属铁：

FeO + C → Fe + CO

在真空条件下，碳热还原法可用于将五氧化二铌还原成金属铌，这是制取铌的主要工业方法之一。该工艺可分为碳热间接还原法和碳热直接还原法。前者产生的铌条可以直接经过电子束熔炼提纯制成高纯铌锭，适用于超导和高温合金材料；或者将其加工成铌材，应用于电子、化工、冶金等领域。后者生产的铌粉主要用于制造电子工业所需的电容器。

碳热还原法也被用来制备磷酸铁锂，这是一种既能降低成本又能控制颗粒尺寸的新颖方法。这种方法有助于提高产品的纯度和电导率。研究人员已经成功地使用碳热还原法合成出具有良好电化学性能的磷酸铁锂/碳复合材料。