Ứng dụng chính của biểu đồ Ellingham là trong công nghiệp luyện kim khai khoáng, trong đó nó giúp người ta lựa chọn tác nhân khử tốt nhất cho từng loại quặng khác nhau trong quy trình trích ly, tinh chế và tạo mác trong sản xuất thép. Nó cũng hỗ trợ để chỉ dẫn quá trình tinh chế các kim loại, đặc biệt là trong việc loại bỏ các nguyên tố dấu vết. Quá trình khử trực tiếp trong sản xuất sắt thép (như sản xuất sắt xốp) dựa vào sự chỉ dẫn của các biểu đồ Ellingham, trong đó chỉ ra rằng chỉ một mình hydro cũng có thể khử các oxit sắt thành sắt kim loại.[4]

Tác nhân khử đối với hematit

Trong nấu luyện quặng sắt, hematit bị khử ở phần trên của lò cao, nơi nhiệt độ trong khoảng 600 – 700 °C. Biểu đồ Ellingham chỉ ra rằng trong khoảng nhiệt độ này thì cacbon monoxit phản ứng như một tác nhân khử mạnh hơn cacbon, do quá trình

2 CO + O
2 → 2 CO
2

có thay đổi năng lượng tự do âm hơn so với quá trình:

2 C + O
2 → 2 CO.

Trong phần trên của lò cao, hematit bị khử bởi CO (được tạo ra từ oxy hóa than cốc ở phía dưới, nơi có nhiệt độ cao hơn) ngay cả khi có sự hiện diện của cacbon – mặc dù điều này chủ yếu bởi vì động lực học của CO dạng khí phản ứng với quặng là tốt hơn.

Tác nhân khử cho oxit crom

Đường cong biểu đồ Ellingham cho phản ứng 2C(rắn) + O
2(khí) → 2CO(khí) dốc xuống và khi nhiệt độ tăng lên sẽ dần dần nằm thấp hơn các đường cong cho mọi kim loại. Vì thế, theo logic thông thường thì cacbon có thể dùng làm tác nhân khử cho mọi oxit kim loại ở các nhiệt độ rất cao.Nhưng crom hình thành ở các nhiệt độ này lại phản ứng với cacbon để tạo ra carbide của nó – như Cr
23C
6, tạo ra các tính chất không mong muốn đối với crom kim loại thu được. Do đó, đối với phản ứng khử crom oxit ở nhiệt độ cao thì cacbon không thể được sử dụng.

Quá trình nhiệt nhôm

Phản ứng nhiệt nhôm được thực hiện để hàn đường ray. Ngay sau khi phản ứng diễn ra, sắt lỏng chảy vào khuôn bao quanh khe hở giữa các thanh ray.

Đường cong Ellingham đối với nhôm nằm dưới các đường cong của phần lớn các kim loại như crom, sắt v.v... Thực tế này chỉ ra rằng nhôm có thể sử dụng làm tác nhân khử đối với các oxit của các kim loại này. Kết quả này được minh họa như sau:

Năng lượng tự do của sự hình thành crom(III) oxit và nhôm oxit trên mol oxy tiêu thụ tương ứng là -541 kJ và -827 kJ. Các quá trình là:

4⁄3 Cr(rắn) + O
2(khí) → 2⁄3 Cr
2O
3 14⁄3 Al(rắn) + O
2(khí) → 2⁄3 Al
2O
3 2

Giản lược từ hai phương trình này là:

2⁄3 Cr
2O
3(rắn) + 4⁄3 Al(rắn) → 2⁄3 Al
2O
3 + 4⁄3 Cr 3 Δ G 0 = − 287 kJ {\displaystyle {\ce {\Delta G^0 = -287 kJ}}}

Do nhôm oxit là ổn định hơn crom oxit (ít nhất là ở các mức nhiệt độ thông thường, và trên thực tế là trong toàn bộ khoảng nhiệt độ cho tới khi phân hủy các oxit này) và thay đổi năng lượng Gibbs là âm nên nhôm có thể khử crom oxit.

Trong hỏa luyện kim, nhôm được sử dụng như là tác nhân khử trong quá trình nhiệt nhôm để trích ly crom và mangan bằng cách khử các oxit của chúng. Trong sản xuất ferocrom thấp cacbon thì một trong các phương pháp có thể được sử dụng là nhiệt nhôm.[5]