1、硅鋁系耐火材料

Al2O3-SiO2系耐火材料的基本化學(xué)組成是氧化鋁和二氧化硅，堿金屬對(duì)Al2O3-SiO2質(zhì)耐火材料的侵蝕是因?yàn)樾纬闪税琢袷?、鉀霞石、?剛玉等，其的生成導(dǎo)致耐材內(nèi)襯體積發(fā)生膨脹，最終導(dǎo)致了堿裂解現(xiàn)象的發(fā)生。反應(yīng)產(chǎn)物取決于堿濃度和耐火材料中的Al2O3、SiO2的含量。堿金屬對(duì)各種硅鋁質(zhì)耐火材料膨脹破壞的程度各不相同。

高鋁磚（莫來石成分）的耐火材料在堿性氛圍中的破損膨脹較為嚴(yán)重。堿金屬同莫來石反應(yīng)，在700～1 10 ℃生成霞石，含堿物相的生成會(huì)產(chǎn)生20%～25%的體積膨脹，導(dǎo)致材料損毀。剛玉質(zhì)耐火材料抗堿金屬性能較好， 體積變化最小。

另外，堿金屬對(duì)耐火材料的腐蝕性能受具體反應(yīng)溫度、氣氛、反應(yīng)時(shí)間及堿金屬存在形態(tài)的影響。不同氣化工藝在選擇氣化爐內(nèi)襯耐火材料時(shí)，應(yīng)結(jié)合自身工藝特點(diǎn)及在氣化爐內(nèi)使用部位、具體反應(yīng)工藝條件（氣氛、溫度等）、K形態(tài)等的不同而選取不同的耐火材料。但在高溫和高堿金屬濃度下，不存在絕對(duì)抗堿金屬侵蝕的硅鋁質(zhì)耐火材料。因此，對(duì)于堿金屬循環(huán)積累嚴(yán)重的高爐，下部不應(yīng)采用高鋁內(nèi)襯，另外，氣孔度是影響耐火材料抗堿金屬性能的關(guān)鍵因素之一。

2、含鉻耐火材料

鎂鉻質(zhì)、鉻剛玉銅陵耐火材料耐火度高，高溫強(qiáng)度大，抗熱震性優(yōu)良。由于其良好的抗堿性能及優(yōu)良的耐高溫特性，鎂鉻質(zhì)耐火材料長期用作堿回收爐爐襯耐材。含鉻耐火材料中Cr2O3， 特別是基質(zhì)中的Cr2O3有利于增大材料密度和熱態(tài)結(jié)合強(qiáng)度， 降低氣孔率， 改善抗渣侵蝕性。但是Cr2O3與鉻礦在氧化氣氛下易與堿金屬氧化物（K2O、Na2O）反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的六價(jià)鉻酸鹽，該反應(yīng)的發(fā)生，一方面不僅破壞了Cr2O3 與鉻礦的結(jié)構(gòu)，而且形成的低熔物還會(huì)滲入磚內(nèi)。

3、鋁酸鈣系耐火材料

CaO-Al2O3二元系統(tǒng)中包括兩個(gè)重要的化合物，即二鋁酸鈣、六鋁酸鈣。因良好的水硬化能力、脫碳能力及高溫使用性能，在建材、冶金、國防等行業(yè)應(yīng)用廣泛。

六鋁酸鈣（CaAl12O19或CaO·6Al2O3，簡寫為CA6，礦物名稱：黑鋁鈣石），因較好的理化性能近年來倍受關(guān)注。其在CaO-Al2O3二元系統(tǒng)中，抗水化性最好、熔點(diǎn)（最高約1830℃分解熔融）。

CA6晶體各向異性生長，可形成六方片狀晶體形貌，該晶型具有微孔結(jié)構(gòu)，且在一定溫度范圍內(nèi)能抑制燒結(jié)，保持材料的顯氣孔率基本不變，降低導(dǎo)熱系數(shù)。值得一提的是，CA6與Al2O3具有極好的適配性，兩者因平均熱膨脹系數(shù)十分接近，可以進(jìn)行任意配比而不會(huì)引起膨脹失配。同時(shí)，由于CA6熔點(diǎn)高，在高溫還原性氣氛下穩(wěn)定性好，在堿性環(huán)境中具有較好的抗侵蝕能力。

在高溫條件下，剛玉、CA6都會(huì)同 K2O反應(yīng)。剛玉與氧化鉀反應(yīng)生成β-剛玉，伴隨著較大的體積膨脹，這是造成耐火內(nèi)襯破壞的主要原因之一。

4、鎂鋁尖晶石系耐火材料

鎂鋁尖晶石（MgO·A12O3或 MgAl2O4，簡寫為 MA）是MgO-A12O3二元系統(tǒng)中唯一穩(wěn)定存在化合物。鎂鋁尖晶石為各向同性的八面體結(jié)構(gòu)，Al-O、Mg-O間以離子鍵結(jié)合，其靜電鍵強(qiáng)度相同，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。該種晶體結(jié)構(gòu)]保證了MA 耐材優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性及耐磨性能，且在氧化還原性氣氛下，對(duì)游離的SO2/SO3及K2O/Na2O具備較佳的抗侵蝕性。因此，MA 在銅陵耐火材料行業(yè)應(yīng)用廣泛。另外，鎂鋁尖晶石熔點(diǎn)高（2 135 ℃）、導(dǎo)熱系數(shù)低、熱膨脹系數(shù)小、強(qiáng)度高、硬度大、抗沖擊、抗堿侵蝕能力強(qiáng)，且對(duì)鐵的氧化物的作用也很穩(wěn)定。

5、復(fù)合材料

鑒于CA6及MA均具有較好的抗堿腐蝕性能，且CA6及MA的熱膨脹系數(shù)相近、相容性好，可以任意比例配合，不存在膨脹失配問題。因此，可考慮將兩種材料復(fù)合使用，目前已研制出CA6-MA復(fù)合輕質(zhì)骨料，具有良好的熱震穩(wěn)定性、耐侵蝕性、耐磨性能及良好的抗渣侵蝕性。

（6）鋁炭系耐火材料

銅陵耐火材料鋁炭系耐火材料在高爐上應(yīng)用較多，如在存在堿蝕的鐵水預(yù)處理爐、熔融還原爐都有著應(yīng)用或潛在應(yīng)用前景。其中SiAlON （碳化硅類）結(jié)合剛玉材質(zhì)成為大型高爐上的關(guān)鍵耐火材料。在還原性氣氛下，富含堿金屬的高爐爐渣對(duì)SiAlON 結(jié)合剛玉磚的侵蝕速度較小，其侵蝕機(jī)理為SiAlON 與堿蒸氣反應(yīng)生成鉀霞石，并參與了硅酸鹽玻璃相的生成；剛玉顆粒與灰渣中的氧化亞鐵、氧化鈉和氧化鉀等反應(yīng)生成鐵鋁尖晶石及少量針狀β-氧化鋁。

但SiC在氧化性工況下使用，SiC氧化成SiO2，可生成堿硅酸鹽，產(chǎn)生高溫粘結(jié)相，與表面層反應(yīng)同步，易形成掛渣層。這一方面可能會(huì)減緩堿蝕過程，但該高溫粘結(jié)相的存在同時(shí)會(huì)粘附耐火材料及灰渣，可能進(jìn)一步生成霞石及其他低溫共熔物，造成基質(zhì)脆化損毀。