炭黑反應爐的耐火材料選材，對于炭黑生產(chǎn)線效能的正常發(fā)揮是非常重要的。為了使炭黑反應爐爐襯選用耐火材料更為科學。耐火材料應從抵抗高溫氣流沖蝕的能力，抵抗炭黑粒子化學侵蝕的你能力和抵抗爐氣雜質化學侵蝕的能力三方面入手選擇合適的耐火材料。
炭黑反應爐多以重油為燃料，乙烯焦油等碳氫化合物為原料，在生產(chǎn)炭黑過程中于反應爐內(nèi)進行比較復雜的燃料燃燒，碳氫原料的熱分解，冷卻炭黑的噴霧水作用，以及燃料和原料熱分解產(chǎn)物與內(nèi)襯耐火材料組份的物理化學反應等多種過程。在反應爐內(nèi)燃燒段溫度可達1600~1700℃，且爐內(nèi)熱氣流速很大，氣流速度在喉管末端為全爐最大，可達340~370m·s-1 正常工作狀態(tài)下，喉管末端氣流溫度為1700℃以上，甚至高達1900℃或更高。同時，由于操作原因引起的停爐及各類產(chǎn)品的更換，采用水蒸氣入爐掃油管管路，均會造成爐襯材料受熱應力作用引起剝落。另外，燃料和原料熱解后產(chǎn)生的灰分中含有V、Ni、Na、Ca、S等的氧化物，對耐火材料也有很大的侵蝕作用。
燃料的高溫燃燒氣體和原料以每秒幾十米甚至300多米的速度從燃燒室通過喉管進入反應室進行反應，反應產(chǎn)物又在冷卻段用化學純水噴霧冷卻，將含碳高溫混合氣體冷卻到700~800℃。因此，炭黑反應爐內(nèi)襯在使用過程主要受反應產(chǎn)物H2 、C、CO和灰分的化學侵蝕。所以對內(nèi)襯耐火材料要求具有如下的特性：（1）高的耐火度，在更高溫度下不軟化，不變形：（2）優(yōu)良的高溫體積穩(wěn)定性和還原氣氛下的穩(wěn)定性（3）較強的抗熔灰侵蝕性（4）高的高溫強度以抵抗高速氣流的沖刺（5）良好的抗熱震性。
目前，國內(nèi)外炭黑反應爐內(nèi)襯用耐火材料可分為AL2O3-SiO2系、AL2O3系AL2O3-Cr2O3系及ZrO2系4大類。AL2O3-SiO2系中有高鋁質、莫來石質、剛玉—莫來石質制品，AL2O3系為剛玉質制品，AL2O3-Cr2O3系為Cr2O3含量不同的鉻剛玉材料，ZrO2系為含氧化鋯的鉻剛玉制品及純氧化鋯制品，這些材料可以是定形（如燒成磚、化學反應結合磚）也可以是不定形（如澆注料、搗打料）制品。
表1分別列出了當前炭黑反應爐不同部位內(nèi)襯材料的選擇、使用壽命和材料性能。
1：剛玉莫來石制品
剛玉莫來石制品是以白剛玉做顆粒、氧化鋁、粘土等共磨粉為基質，在高溫燒成時原位合成莫來石方法制得的。這種制品用于炭黑反應爐內(nèi)襯，最高工作溫度達1700℃，使用壽命達48個月以上。但該產(chǎn)品在還原氣氛中存在著被反應物H2 、C、CO等還原劑還原的問題，C或H2等在高溫下都會分解莫來石生成剛玉和SiO，SiO或者隨工藝氣體逸出，或者進一步還原成Si，并在制品中形成玻璃相，造成材料結構疏松或玻璃相化。在強化化工過程和提高碳氫原料在高速氣流中熱分解溫度的條件下，剛玉莫來石制品就不能適應反應爐內(nèi)襯所需的綜合作用。:
2：剛玉制品
采用剛玉制品作為內(nèi)襯材料，在高溫和高速流體作用下，在還原氣氛中比剛玉莫來石內(nèi)襯具有更優(yōu)的抗侵蝕性和使用壽命。剛與材料在H2作用下，材料中少量的β-AL2O3由于Na2O被還原而轉變?yōu)棣?/font>-AL2O3,發(fā)生剛玉晶體的再結晶作用而長大，從而提高制品的熱態(tài)強度，而其他高溫性能則變化不大，所以高純剛玉制品適宜在1800~1850℃還原氣氛中長期使用。
3：鉻剛玉制品
AL2O3-Cr2O3系耐火材料是隨高新技術發(fā)展而發(fā)展起來的一種優(yōu)質新型耐火材料，適用于工作溫度約2000℃的炭黑反應爐襯或其它超高溫熱工裝置襯里，這種材料是以AL2O3和Cr2O3為原料經(jīng)高溫合成而成，它比純剛玉制品有更優(yōu)的高溫力學性能和抗渣蝕性。AL2O3和Cr2O3在高溫下形成固溶體，液相出現(xiàn)溫度隨Cr2O3含量的增高而不斷提高。因此，在AL2O3中添加Cr2O3只能改善純剛玉制品的高溫力學性能，而不會產(chǎn)生不良的影響。采用AL2O3—Cr2O3系或在AL2O3-Cr2O3系中加入少量ZrO2材料作反應內(nèi)襯，可以改善體系的熱震穩(wěn)定性和抗化學侵蝕性，提高爐襯材料的使壽命。此類材料在炭黑反應爐喉管和反應段使用壽命可達18個月以上。
綜上所述，我公司鄭州駒達耐火材料有限公司根據(jù)炭黑反應爐的使用條件（工作溫度、工作壓力、氣流速度，氣氛、急冷狀況等），用于內(nèi)襯最有前途的耐火材料應該是具有高耐火度，高溫力學性能優(yōu)，抗渣蝕性和抗熱震性好，高溫熱力學穩(wěn)定的材料，以氧化鋯、AL2O3—Cr2O3、剛玉系材料為優(yōu)Sio2 、Mgo 、CaO型材料不宜使用。