部分熱工設備里襯用剛玉莫來石耐火材料在高溫下遭受氧化鐵的作用，這會導致襯里過早損壞。本文主要講氧化鐵與剛玉莫來石耐火材料于1580℃氧化還原氣體介質(zhì)中相互作用的結(jié)果。

制作試樣采用的高鋁熟料中AL2O3含量為85%~87%，SiO2含量11%~13%，Fe2O3含量0.4%~0.6%，TiO2含量0.3%~0.5%，往高鋁熟料和高嶺土的粉碎混合料中加入5%氧化鐵，試樣以70MPa的壓力成型，干燥后于1650℃燒成。試樣中AL2O3含量的波動范圍為83%~85%，開口氣孔率為18%~22%。試樣于氧化和還原氣體介質(zhì)中多次加熱至1580℃。第五次是在氧化介質(zhì)中加熱到1580℃，再冷卻至20℃，實際上這對試樣的化學組成無影響。

在氧化和還原氣體介質(zhì)中依次加熱五次后，試樣表面產(chǎn)生疏松層（外殼）。在氧化還原變換介質(zhì)中加熱次數(shù)增加時（≥5次），表層中的SiO2含量急劇減少，因為在還原加熱期間SiO揮發(fā)。AL2O3和FeO的含量增加，其它氧化物雜質(zhì)（MgO、CaO和R2O）消失。

在該試樣的中心部位SiO2含量增多。這說明SiO在還原期間向耐火體深處遷移，后來它又氧化，在氧化介質(zhì)中熱循環(huán)會使耐火體致密—試樣的開口氣孔率降低。在氣體介質(zhì)變換條件下熱循環(huán)會使性能產(chǎn)生其它變化特征。耐火體在還原介質(zhì)中疏松，因為SiO2還原成SiO,Fe2O3還原成FeO,而在氧化介質(zhì)中，由于SiO又氧化成SiO2，FeO氧化成Fe2O3,故使耐火體致密。在還原介質(zhì)中試樣內(nèi)的FeO含量增多，它與SiO互相作用的溫度比Fe2O3與SiO相互作用的溫度低得多。FeO—SiO2系共晶體的熔化溫度為1177℃，而FeO3—SiO2系共晶體的熔化溫度為1665℃。

在所研究的試樣中Fe2O3和FeO的數(shù)量比與溫度和氣體介質(zhì)呈直線關系。1000℃時平衡氣體介質(zhì)的組成將有72%CO和28%CO2。CO含量大于72%的其它氣體的混合物，在該溫度下將氧化鐵還原。CO含量下于72%的混合氣體將使氧化鐵氧化，混合物中CO含量將升高。CO/CO2之比將隨溫度的升高而明顯增大。在1500℃~1900℃范圍內(nèi)，CO/CO2之比隨溫度按指數(shù)增大。

在氧化介質(zhì)中加熱5次后，試樣中結(jié)合基質(zhì)部分出現(xiàn)結(jié)晶良好的莫來石。高鋁熟料顆粒中的剛玉晶體有時為綠色，不存在多色現(xiàn)象。研究時在油浸磨片上見到有含極少磁鐵礦和它與赤鐵礦固溶體夾雜物的剛玉和莫來石集晶體。與原試樣相比，赤鐵礦與磁鐵礦連生體量減少，因為剛玉、玻璃和莫來石對氧化鐵的吸收能力較強。

殼體中的SiO2由于還原和揮發(fā)，使其含量減少，這會導致玻璃和莫來石量進一步減少。由于以固溶體形式存在于莫來石中的Fe2O3還原和SiO2還原成易揮發(fā)的一氧化硅，莫來石受到破壞。當剛玉莫來石耐火體配料中加入的氧化鐵≤5%時，它與耐火體中的所有組分（剛玉、莫來石和玻璃）進行反應；在氧化介質(zhì)中加熱，能使剛玉中產(chǎn)生氧化鐵固溶體，這會使剛玉出現(xiàn)色帶，并使其折射率提高。

在固溶體形成時剛玉比莫來石的折射率高得多，這證明剛玉比莫來石吸收的氧化鐵多。剛玉和赤鐵礦具有相同的結(jié)構(gòu)，所以AL3+和Fe3+可能具有同晶型性。這些元素的離子半徑相差較大（17%），所以只有在高溫下才能出現(xiàn)同晶型現(xiàn)象。含六價鋁（剛玉）的晶格趨于染色。玻璃和莫來石中的SiO2還原和SiO揮發(fā)致使耐火體結(jié)合基質(zhì)部分松散，氣孔增大。在還原加熱期間氧化鐵主要集中在剛玉和莫來石之中，隨著溫度的升高，莫來石中的部分氧化鐵遷移至玻璃中。但是，在還原介質(zhì)中玻璃不是穩(wěn)定材料，所以，氧化鐵仍然主要在莫來石中，或者遷移到剛玉中。