部分(fen)熱工(gong)設(she)備里襯(chen)用剛(gang)玉(yu)莫來石(shi)耐火(huo)材料(liao)在高溫下(xia)遭受氧化(hua)鐵(tie)的作用，這會(hui)導致(zhi)襯(chen)里過早損壞。本(ben)文主要講氧化(hua)鐵(tie)與剛(gang)玉(yu)莫來石(shi)耐火(huo)材料(liao)于1580℃氧(yang)化還(huan)原氣體介質(zhi)中相互作用的(de)結果。

制作試樣采用(yong)的(de)高鋁熟(shu)料(liao)中AL2O3含(han)量為85%~87%，SiO2含量(liang)11%~13%，Fe2O3含量0.4%~0.6%，TiO2含(han)量0.3%~0.5%，往高鋁(lv)熟(shu)料(liao)和高嶺土的粉碎混合料(liao)中加(jia)入5%氧(yang)化鐵，試樣以(yi)70MPa的(de)壓力成型，干燥后于1650℃燒成。試樣中AL2O3含(han)量的波動范圍為83%~85%，開口(kou)氣(qi)孔率為(wei)18%~22%。試樣于(yu)氧(yang)化和還原氣體介質中多次加熱至1580℃。第五次是在氧化(hua)介質中加熱到1580℃，再(zai)冷(leng)卻至20℃，實際上(shang)這對試(shi)樣的(de)化學組成無影(ying)響。

在(zai)氧化和還原氣體介質(zhi)中依次加熱五次后，試樣表面產生疏(shu)松層（外殼）。在(zai)氧化還原變(bian)換(huan)介質(zhi)中加熱次數增加時（≥5次），表層(ceng)中的(de)SiO2含量急劇減(jian)少，因為在還原加熱期間SiO揮(hui)發(fa)。AL2O3和FeO的含量增加(jia)，其它氧化物雜質(zhi)（MgO、CaO和R2O）消失(shi)。

在(zai)該試(shi)樣的(de)中(zhong)心部位SiO2含量增多。這說明SiO在還原期間(jian)向耐(nai)火體(ti)深處遷移，后來它又(you)氧化(hua)，在氧化(hua)介質(zhi)中熱循(xun)環會(hui)使(shi)耐(nai)火體(ti)致密—試樣(yang)的(de)開口氣孔率降低。在氣體(ti)介質(zhi)變(bian)換條(tiao)件下熱循(xun)環會(hui)使(shi)性(xing)能產生其它變(bian)化(hua)特征。耐(nai)火體(ti)在還原介質(zhi)中疏松(song)，因(yin)為SiO2還原(yuan)成SiO,Fe2O3還(huan)原成(cheng)FeO,而在(zai)氧(yang)化介質中，由于SiO又氧化(hua)成SiO2，FeO氧化成Fe2O3,故使耐火體致密(mi)。在還(huan)原介(jie)質中試樣內的FeO含量增多，它與SiO互相作用的溫度(du)比(bi)Fe2O3與SiO相(xiang)互(hu)作用的溫度低得多。FeO—SiO2系共晶(jing)體的(de)熔化溫度為(wei)1177℃，而FeO3—SiO2系共(gong)晶(jing)體的(de)熔(rong)化溫度為1665℃。

在所研究的試樣中Fe2O3和(he)FeO的(de)數量比與溫(wen)度和(he)氣體(ti)介質呈(cheng)直線關(guan)系。1000℃時平衡氣體介質的組成將有72%CO和(he)28%CO2。CO含量大于(yu)72%的其它氣體的混合(he)物，在(zai)該溫度下將氧化鐵還原。CO含量下于72%的混合氣體將(jiang)使氧(yang)化鐵氧(yang)化，混合物(wu)中CO含量將升高。CO/CO2之比將隨溫度的升高(gao)而明顯增大(da)。在1500℃~1900℃范圍內(nei)，CO/CO2之比(bi)隨溫度(du)按指數增大。

在(zai)氧化介質中加(jia)熱(re)5次后(hou)，試樣中(zhong)結合(he)基(ji)質部(bu)分(fen)出現結晶良好的莫來(lai)石。高鋁熟(shu)料顆粒(li)中(zhong)的剛玉(yu)晶體(ti)(ti)(ti)有(you)時為(wei)綠色(se)，不(bu)存在多色(se)現象(xiang)。研究(jiu)時在油浸磨(mo)片上見(jian)到有(you)含極少(shao)磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)和(he)(he)它與赤(chi)(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)固溶體(ti)(ti)(ti)夾雜物的剛玉(yu)和(he)(he)莫來(lai)石集(ji)晶體(ti)(ti)(ti)。與原(yuan)試樣相比，赤(chi)(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)與磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)連生體(ti)(ti)(ti)量(liang)減(jian)少(shao)，因為(wei)剛玉(yu)、玻璃和(he)(he)莫來(lai)石對氧化鐵(tie)的吸收能力較強。

殼體中的(de)SiO2由于還原和(he)揮發，使其含量減少，這(zhe)會(hui)導致玻(bo)璃和(he)莫來石量進一步減少。由于以固溶體形(xing)式存在于莫來石中的Fe2O3還原和(he)SiO2還(huan)原成易揮發的一氧(yang)化(hua)硅，莫來石(shi)受到破壞。當剛玉(yu)莫來石(shi)耐火體配料中加入的氧(yang)化(hua)鐵≤5%時，它與耐火體中(zhong)的所有組分（剛(gang)玉(yu)(yu)、莫來石和玻璃）進(jin)行(xing)反應(ying)；在氧(yang)化介質中(zhong)加熱，能使剛(gang)玉(yu)(yu)中(zhong)產生氧(yang)化鐵固溶(rong)體，這會使剛(gang)玉(yu)(yu)出(chu)現色(se)帶，并使其折射率(lv)提高。

在固溶體(ti)形(xing)成時剛(gang)玉(yu)(yu)比莫(mo)來(lai)石的折射率高得(de)多(duo)，這證(zheng)明剛(gang)玉(yu)(yu)比莫(mo)來(lai)石吸收(shou)的氧化鐵(tie)多(duo)。剛(gang)玉(yu)(yu)和(he)赤(chi)鐵(tie)礦具有相同的結構，所以AL3+和Fe3+可能具有同(tong)晶型性。這些(xie)元素的離子半徑相差較大（17%），所以(yi)只有在高溫下才能出現同晶(jing)型現象。含六價(jia)鋁（剛(gang)玉）的晶(jing)格(ge)趨于染色(se)。玻璃(li)和莫(mo)來(lai)石中(zhong)的SiO2還原(yuan)和SiO揮發致使(shi)耐(nai)火體結合基質部分松散，氣孔增大。在還(huan)原加熱(re)期(qi)間氧化鐵主要集中(zhong)在剛(gang)玉和(he)莫來石(shi)(shi)之(zhi)中(zhong)，隨著(zhu)溫度的(de)升高，莫來石(shi)(shi)中(zhong)的(de)部分氧化鐵遷(qian)移至玻璃(li)中(zhong)。但是，在還(huan)原介(jie)質中(zhong)玻璃(li)不是穩定材料(liao)，所以，氧化鐵仍然主要在莫來石(shi)(shi)中(zhong)，或(huo)者遷(qian)移到剛(gang)玉中(zhong)。