海綿鋯及其化合物的生產(chǎn)國(guó)內(nèi)多采用固定床氯化爐，使?fàn)t內(nèi)的物料碳化鋯與通入爐內(nèi)的氯氣 反應(yīng)，生成四氯化鋯，并釋放出活性炭及熱量而爐內(nèi)反應(yīng)溫度是通過(guò)氯氣流量來(lái)控制的，即通人氯氣量越大，爐內(nèi)反應(yīng)溫度越高。

在反應(yīng)過(guò)程中爐襯的耐火材料要受氯氣的腐蝕，反應(yīng)溫度越高腐蝕速度越快，爐體在不斷的腐蝕中變薄穿洞，造成氯氣泄漏，爐體報(bào)廢，不僅影響生產(chǎn)，而且污染環(huán)境。長(zhǎng)期以來(lái)爐體的壽命一直制約著生產(chǎn)率和效益的提高選用耐腐蝕的爐體耐火材料 、改進(jìn)爐體結(jié)構(gòu)是提高爐體壽命的關(guān)鍵。

一：爐體腐蝕機(jī)理

眾所周知，處于氯氣介質(zhì)中的許多耐火材料如SiO2、AL2O3、CaO、MgO等一般不耐氯氣腐蝕，特別是在高溫情況下。因此這些材料一般不能用作氯化爐的內(nèi)襯。

長(zhǎng)期以來(lái)氯化爐內(nèi)襯一直采用電熔石英（玻璃水氧化硅）、水玻璃打結(jié)的辦法，即粒度5~20mm，0.5~5mm，0.88mm以下的電熔石英按1:1:2，用水玻璃（NaSiO3）做粘合劑、打結(jié)而成，這種氯化爐內(nèi)襯耐腐蝕性能大大高于一般耐火材料，但仍存在著嚴(yán)重的被腐蝕現(xiàn)象，其腐蝕機(jī)理如下。

1.1水玻璃腐蝕

2Na2SiO3+4CL2+3C=4NaCL+2SiCL4↑+3CO2↑

起反應(yīng)示的自由焓變?yōu)椤鱃_T°=81670—316.42T,當(dāng)△G_T°＜0時(shí)則T＞258.10K,說(shuō)明式有進(jìn)行反應(yīng)的趨勢(shì)，但反應(yīng)速度非常緩慢。T=1000時(shí)△G_T°=982851J，反應(yīng)趨勢(shì)非常大，說(shuō)明反應(yīng)式很容易進(jìn)行。

1.2電熔石英腐蝕

SiO2+2CL2+C=SiCL4↑+2CO2↑

反應(yīng)式的自由焓變化△G_T°=-5570-66.447T,在常溫下△G_T°＜0，說(shuō)明反應(yīng)式有進(jìn)行的趨勢(shì)：T=1000K時(shí)△G_T°=—301491J，說(shuō)明反應(yīng)式很容易進(jìn)行。

從以上分析可看出，T=1000K時(shí)，電熔石英及水玻璃都能與氯氣反應(yīng)，造成爐內(nèi)襯的腐蝕，說(shuō)明這種打結(jié)爐襯的材料還不是理想的氯化爐內(nèi)襯材料。

在實(shí)踐中，當(dāng)打結(jié)爐襯厚度為500mm、產(chǎn)量為50Kg/h ZrCL4時(shí)，爐襯的壽命為2.5~3年，而產(chǎn)量為75Kg/h ZrCL4時(shí)爐襯的壽命僅有1.5年。

二：爐襯耐火材料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

氯化爐爐體被腐蝕的機(jī)理說(shuō)明，絕大多數(shù)耐火材料難以承受高溫氯氣的腐蝕。反應(yīng)式表明，碳化鋯在氯化過(guò)程中除生成ZrCL4外，還產(chǎn)生大量的游離碳，碳若能與氯氣反應(yīng)，則反應(yīng)式如C+CL2=CCL2反應(yīng)式的自由焓變?yōu)椤鱃_T°=75000-6.667T，在T=298K時(shí)△G_T°=305700J，說(shuō)明反應(yīng)不能進(jìn)行。只有當(dāng)△G_T°＜0時(shí)，反應(yīng)式才有可能進(jìn)行，而此時(shí)的T＞11261.26K，這個(gè)溫度大大超過(guò)了爐內(nèi)的實(shí)際反應(yīng)溫度。這說(shuō)明在正常的氯化反應(yīng)過(guò)程中碳不與氯氣反應(yīng)。因此，為用碳做氯化爐內(nèi)襯找到了理論根據(jù)。

為了采用碳做爐體材料，必須對(duì)氯化爐爐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。改造后的爐體結(jié)構(gòu)為用碳磚砌筑內(nèi)襯，電熔石英打結(jié)外襯，內(nèi)外襯中間用粗縫糊灌注，這樣的結(jié)構(gòu)即增強(qiáng)爐體的強(qiáng)度，有提高了爐體的氣密性，防止氯氣從砌縫中泄漏，實(shí)踐證明這是固定窗氯化爐較為理想的爐體結(jié)構(gòu)。