部分熱工設(shè)備里襯用剛玉莫來(lái)石耐火材料在高溫下遭受氧化鐵的作用，這會(huì)導(dǎo)致襯里過(guò)早損壞。本文主要講氧化鐵與剛玉莫來(lái)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(dòng)范圍為83%~85%，開(kāi)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(shí)際上這對(duì)試樣的化學(xué)組成無(wú)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(shí)（≥5次），表層中的SiO2含量急劇減少，因?yàn)樵谶�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(shuō)明SiO在還原期間向耐火體深處遷移，后來(lái)它又氧化，在氧化介質(zhì)中熱循環(huán)會(huì)使耐火體致密—試樣的開(kāi)口氣孔率降低。在氣體介質(zhì)變換條件下熱循環(huán)會(huì)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?yàn)?/span>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(guān)系。1000℃時(shí)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(lái)石。高鋁熟料顆粒中的剛玉晶體有時(shí)為綠色，不存在多色現(xiàn)象。研究時(shí)在油浸磨片上見(jiàn)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(lái)石集晶體。與原試樣相比，赤鐵礦與磁鐵礦連生體量減少，因?yàn)閯傆�、玻璃和莫�?lái)石對(duì)氧化鐵的吸收能力較強(qiáng)。
殼體中的SiO2由于還原和揮發(fā)，使其含量減少，這會(huì)導(dǎo)致玻璃和莫來(lái)石量進(jìn)一步減少。由于以固溶體形式存在于莫來(lái)石中的Fe2O3還原和SiO2還原成易揮發(fā)的一氧化硅，莫來(lái)石受到破壞。當(dāng)剛玉莫來(lái)石耐火體配料中加入的氧化鐵≤5%時(shí)，它與耐火體中的所有組分（剛玉、莫來(lái)石和玻璃）進(jìn)行反應(yīng)；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(huì)使剛玉出現(xiàn)色帶，并使其折射率提高。
在固溶體形成時(shí)剛玉比莫來(lái)石的折射率高得多，這證明剛玉比莫來(lái)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(jià)鋁（剛玉）的晶格趨于染色。玻璃和莫來(lái)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(lái)石之中，隨著溫度的升高，莫來(lái)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(lái)石中，或者遷移到剛玉中。