氢基竖炉用Al2O3–SiO2耐火材料抗还原侵蚀机理与低碳冶金应用研究

本研究针对氢基竖炉直接还原低碳冶金技术中耐火材料抗侵蚀机制研究的空白，通过热力学模拟与工业条件还原实验，系统揭示了Al2O3–SiO2系耐火材料在H2/CO气氛中的相演变与结构失效机制，为高性能耐火材料设计提供关键理论支撑。

　　

氢基竖炉直接还原技术已成为低碳冶金领域的关键路径，然而针对其耐火材料在还原气氛中的抗侵蚀机制仍缺乏系统研究。本研究通过结合热力学模拟与工业条件还原实验，深入分析了四种典型Al₂O₃–SiO₂耐火材料在H₂/CO混合气氛暴露前后的质量变化、力学强度、物相组成与微观结构演变，并揭示了其腐蚀机制。腐蚀过程涉及气体渗透、扩散与化学反应，其中SiO₂和Fe₂O₃被确定为关键反应相：SiO₂与H₂反应生成气态SiO与水蒸气，而铁氧化物催化CO分解导致碳沉积。沉积物剥落与气态产物逸出共同导致结构损伤，造成试样质量损失与强度下降。研究还发现，还原压力升高与CO气氛存在会显著加剧耐火材料的腐蚀程度。