炭黑反應(yīng)爐的耐火材料選材,，對(duì)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(yīng)爐爐襯選用耐火材料更為科學(xué)。耐火材料應(yīng)從抵抗高溫氣流沖蝕的能力,，抵抗炭黑粒子化學(xué)侵蝕的你能力和抵抗?fàn)t氣雜質(zhì)化學(xué)侵蝕的能力三方面入手選擇合適的耐火材料,。
炭黑反應(yīng)爐多以重油為燃料，乙烯焦油等碳?xì)浠衔餅樵�,，在生產(chǎn)炭黑過(guò)程中于反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行比較復(fù)雜的燃料燃燒,，碳?xì)湓系臒岱纸猓鋮s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(xué)反應(yīng)等多種過(guò)程。在反應(yīng)爐內(nèi)燃燒段溫度可達(dá)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(dá)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(dá)1900℃或更高。同時(shí),，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(huì)造成爐襯材料受熱應(yīng)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(duì)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(guò)喉管進(jìn)入反應(yīng)室進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物又在冷卻段用化學(xué)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(yīng)爐內(nèi)襯在使用過(guò)程主要受反應(yīng)產(chǎn)物H2 ,、C,、CO和灰分的化學(xué)侵蝕。所以對(duì)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(qiáng)的抗熔灰侵蝕性（4）高的高溫強(qiáng)度以抵抗高速氣流的沖刺（5）良好的抗熱震性,。
目前，國(guó)內(nèi)外炭黑反應(yīng)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(zhì)、莫來(lái)石質(zhì),、剛玉—莫來(lái)石質(zhì)制品,，AL2O3系為剛玉質(zhì)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(xué)反應(yīng)結(jié)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(dāng)前炭黑反應(yīng)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(lái)石制品
剛玉莫來(lái)石制品是以白剛玉做顆粒,、氧化鋁、粘土等共磨粉為基質(zhì),，在高溫?zé)蓵r(shí)原位合成莫來(lái)石方法制得的,。這種制品用于炭黑反應(yīng)爐內(nèi)襯，最高工作溫度達(dá)1700℃,，使用壽命達(dá)48個(gè)月以上,。但該產(chǎn)品在還原氣氛中存在著被反應(yīng)物H2 、C,、CO等還原劑還原的問(wèn)題,，C或H2等在高溫下都會(huì)分解莫來(lái)石生成剛玉和SiO，SiO或者隨工藝氣體逸出,，或者進(jìn)一步還原成Si,，并在制品中形成玻璃相，造成材料結(jié)構(gòu)疏松或玻璃相化,。在強(qiáng)化化工過(guò)程和提高碳?xì)湓显诟咚贇饬髦袩岱纸鉁囟鹊臈l件下,，剛玉莫來(lái)石制品就不能適應(yīng)反應(yīng)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(lái)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(zhuǎn)變?yōu)棣?/font>-AL2O3,發(fā)生剛玉晶體的再結(jié)晶作用而長(zhǎng)大,，從而提高制品的熱態(tài)強(qiáng)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(zhǎng)期使用,。
3：鉻剛玉制品
AL2O3-Cr2O3系耐火材料是隨高新技術(shù)發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種優(yōu)質(zhì)新型耐火材料,，適用于工作溫度約2000℃的炭黑反應(yīng)爐襯或其它超高溫?zé)峁ぱb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(xué)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(xué)性能，而不會(huì)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(yīng)內(nèi)襯,，可以改善體系的熱震穩(wěn)定性和抗化學(xué)侵蝕性，提高爐襯材料的使壽命,。此類材料在炭黑反應(yīng)爐喉管和反應(yīng)段使用壽命可達(dá)18個(gè)月以上,。
綜上所述，我公司鄭州駒達(dá)耐火材料有限公司根據(jù)炭黑反應(yīng)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(yīng)該是具有高耐火度,，高溫力學(xué)性能優(yōu),，抗渣蝕性和抗熱震性好，高溫?zé)崃W(xué)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。