耐火材料在還原性窯(yao)爐服役環境下，還(huan)原性氣體會(hui)通過(guo)氣孔進入耐火材料內部，與鋁硅(gui)系耐火材料中的(de)(de)部分組分以及氧化(hua)鐵等雜質發生還(huan)原反應，進而(er)引起(qi)內部結構(gou)的(de)(de)變化(hua)，影(ying)響(xiang)服役性能，因此(ci)，對(dui)鋁硅(gui)系耐火材(cai)料(liao)的(de)主(zhu)要化(hua)學(xue)(xue)成分(fen)進(jin)行(xing)還原氣氛(fen)下的(de)化(hua)學(xue)(xue)反應熱(re)力學(xue)(xue)模擬計算，能夠明(ming)確不同組分(fen)在(zai)還原氣氛(fen)下的(de)穩定性(xing)情(qing)況，指導耐材(cai)選取(qu)。

熱力學模擬的(de)的(de)主要對象(xiang)包括(kuo) Al2O3、Fe2O3、SiO2、A3S2、MgO、CaO、TiO2、CA6等；主要氣氛條件包括純(chun)氫(qing)氣氛以及兩種還原性的爐內氣氛。

下表所示為鋁(lv)硅系(xi)耐(nai)火材料典型(xing)組分以及雜質成(cheng)分在500℃ ~1500℃的溫度(du)區(qu)間(jian)內與 H2/CO 還原氣體(ti)之間可(ke)能(neng)發(fa)生的潛在化學反應，使用Reaction 模(mo)(mo)塊(kuai)對上述潛在反應進行了(le)模(mo)(mo)擬計算，得出在模(mo)(mo)擬溫度區間內，典型(xing)組(zu)分(fen)中的 Al2O3、CaO、CA6、MgO 與 H2/CO 還原氣體之間(jian)發生反應的ΔG 始終大于0，反(fan)應不易(yi)發生，說明這些(xie)組(zu)分在 H2/CO還原氣氛條(tiao)件下能夠(gou)保(bao)持(chi)較高(gao)的(de)穩(wen)定性。

除了表中所能發(fa)生的(de)潛在反應外，在還原氣(qi)氛(fen)條件下(xia)，少量(liang)的(de)雜(za)質 Fe2O3會與鋁硅系耐(nai)火材料中的主要組分發(fa)生如式 3-1 至 3-3 的(de)化學(xue)反(fan)應，進而影響材(cai)料(liao)的(de)性能。

Al2O3+Fe2O3+H2---FeAl2O4+H2O （3-1）

SiO2+Fe2O3+H2---Fe2SiO4+H2O （3-2）

Al6Si2O13+Fe2O3+H2---Fe2SiO4+FeAl2O3+H2O （3-3）

鋁硅系耐火(huo)材(cai)料主要成(cheng)分在純氫以及(ji) H2/CO 混合氣氛下的熱力學平衡，經過計算和(he)分析可以得到(dao)以下結論：

（1）在 500℃~1500℃的(de)溫度區間內，純(chun)氫氣氛條(tiao)件(jian)下，鋁硅(gui)系(xi)耐火材(cai)料的(de)主要成(cheng)分均(jun)可被還原為(wei)單質(zhi)和低(di)價化合物。而在混(hun)合氣氛條(tiao)件(jian)下，鋁硅(gui)系(xi)耐火材(cai)料的(de)主要成(cheng)分中(zhong)的(de)Al2O3、MgO、CaO和CA6等(deng)組分(fen)幾乎不會(hui)被(bei)還原(yuan)，而A3S2、SiO2、TiO2、Fe2O3等(deng)組(zu)分會較容易被(bei)還原。

（2）在常壓及(ji)高壓下，各組分被氫氣還原的反應均可以(yi)發生。在500℃~1500℃的溫度(du)范(fan)圍內，隨著(zhu)溫度(du)的升高，還原(yuan)(yuan)反應更容易發生，還原(yuan)(yuan)反應平衡正向(xiang)移動。

（3）熱力學(xue)模擬(ni)計算(suan)結(jie)果表明，各氧化物組分在氫氣環境下的抗還原穩(wen)定性排(pai)序為 MgO>CaO>Al2O3≈CA6>A3S2≈SiO2>TiO2>Fe2O3。

（4）鋁(lv)硅(gui)系(xi)材(cai)料發生莫來石分解和鐵(tie)、鈦化合物的還原反應可能導(dao)致材(cai)料的 微觀結構和物理性(xing)能的大幅度變(bian)化(hua)。Fe2O3極易被還(huan)原，應控制其在(zai)材料當中的含量。