石油焦(jiao)(jiao)是煉油工藝的(de)副產品，具有低灰分(fen)和一定的(de)揮發分(fen)及高熱值的(de)特(te)性(xing)，灰分(fen)成分(fen)中含有相當多(duo)的(de)硫、氮(dan)、釩、鈉(na)等元素。用(yong)石油焦(jiao)(jiao)做氣化爐(lu)原(yuan)料時其爐(lu)渣主要成分(fen)如下表1，為強酸性(xing)熔渣。經熔(rong)渣侵蝕(shi)的高鉻磚(zhuan)結構從熱面向(xiang)外可分為掛渣反(fan)應(ying)層、滲透層、原磚層 3層結構(gou)。不同(tong)層的結構和成分(fen)變化以(yi)及磚受不同(tong)熔渣侵蝕(shi)的機理下面分(fen)別予以(yi)介紹(shao)石油焦氣化爐用(yong)后高鉻磚的纖維結構如圖(tu)1.

圖1（a）為表1中A試(shi)樣(yang)掛渣(zha)反應層的SEM照片，掛(gua)渣層內除了(le)硅(gui)酸(suan)鹽低熔相(xiang)外(wai)，還有清晰可見的針狀物(wu)，針狀物(wu)長(chang)約35μm，粗約1μm，能譜分析(xi)針(zhen)狀(zhuang)物(wu)主要有Cr2O3和V2O5兩種(zhong)成(cheng)分(fen)組成(cheng)，其中(zhong)Cr2O3約(yue)占(zhan)35%，V2O5約占60%；渣和耐火材料(liao)的界面呈(cheng)鋸齒狀，部分Cr2O3顆粒(li)倍熔蝕；反應層部分(fen)Cr2O3和氧化鋁(lv)被(bei)熔蝕，氣孔(kong)內充填有大(da)量的玻璃相，結構(gou)比(bi)較疏松。

從A試樣掛渣(zha)反應層的XRD圖譜，可見在反應層(ceng)除了主晶相Cr2O3，還存在(zai)少量的混合型尖晶石(shi)和釩酸(suan)鉻(ge)相，混合型尖晶石(shi)相（MgFeTi）O（ALCrFe）2O3主要由(you)熔渣內的氧化(hua)鐵(tie)、氧化(hua)鎂和Cr2O3在距(ju)熱面較近的范(fan)圍內反應生成(cheng)。能譜分析A試樣反應層(ceng)Cr2O3顆粒的化學組成為(wei)：Cr2O3 84.94% , V2O5 11.77% , A l2O3 3. 29%可見(jian)，大(da)部分V2O5固溶到Cr2O3 顆粒里，這(zhe)一點從原渣、掛渣層(ceng)、反(fan)應層(ceng)和滲透層(ceng)渣內V2O5含量隨著(zhu)滲入深(shen)度(du)的增加急(ji)劇(ju)下降 (表(biao)3)也可得以印證(zheng)。圖(tu)3為(wei)V2O5-Cr2O3 共(gong)存時的(de)相圖(tu)，V2O5的熔(rong)點僅670℃，與 Cr2O3共存時，最低(di)共熔溫(wen)度665℃,也(ye)就是說(shuo)，磚在使用過程中會不(bu)斷與(yu)石油焦分解產生的(de) V2O5接觸產生(sheng)固溶，可在(zai)非常低的(de)溫(wen)度下形成液相，從而導(dao)致Cr2O3 顆(ke)粒的熔蝕，形成(cheng)鋸齒狀的界(jie)面和反(fan)應(ying)層的失強(qiang)；熔蝕(shi)到渣(zha)內的Cr2O3在冷(leng)卻時(shi)又(you)會(hui)同V2O5共同析晶生成釩酸鉻 (CrVO4 )，即圖1 ( a)中所(suo)見(jian)的針狀物 (能(neng)譜分析針狀(zhuang)物的(de)組(zu)成與釩酸鉻(ge)的(de)理論組(zu)成相似 )。值得注意(yi)的是 , Al2O3與V2O5共存時的最低(di)共熔溫(wen)度僅640℃,與V2O5接觸時也(ye)會導致它的熔蝕。

圖 1 ( b)為A試樣(yang)滲透層(ceng)的(de)SEM照片，滲透層內存(cun)在大量(liang)的玻璃(li)相，結構比(bi)較疏(shu)松(song)，主要由熔(rong)渣(zha)沿著磚(zhuan)中晶粒間的(de)通道向磚(zhuan)內滲透和熔(rong)蝕造(zao)成。熔(rong)渣(zha)在滲透過(guo)程中與磚(zhuan)內的(de)Cr2O3 和A l2O3接觸而造(zao)成其溶解，導致渣內Cr2O3和A l2O3含量(liang)隨著縱(zong)向深度的增加而呈遞增趨勢(見表3)，從而熔蝕(shi)了耐火(huo)材料(liao)，破壞了基質(zhi)同骨料間的結合，造成其結構(gou)疏松；并(bing)且距(ju)熱面(mian)不(bu)(bu)同(tong)的(de)距(ju)離會有(you)不(bu)(bu)同(tong)量(liang)和(he)成分的(de)渣在氣孔和(he)晶界通道內停(ting)留形成不(bu)(bu)同(tong)的(de)段(duan)帶，這些不(bu)同的(de)段(duan)帶因熱(re)膨脹系數的(de)差(cha)異(yi)在溫度波動時產生熱(re)應力導致(zhi)磚的(de)剝落而(er)加速(su)了其損(sun)壞。

圖1(c)為 A試樣原磚層的顯微(wei)照片(pian)，可見其(qi)骨料結構比較疏松，含有一定量(liang)的閉氣孔，并可(ke)見(jian)少量的金屬鉻，判(pan)斷骨料由強還原(yuan)氣(qi)氛(fen)下燒成的燒結Cr2O3顆粒組成(cheng)，Cr2O3顆粒(li)內固溶有少量的氧化鋁，不同部位的固溶量有所差(cha)別，為制品燒結時產生的(de)固溶。其基(ji)質燒結良好(hao)，與骨料顆粒緊密燒(shao)結。