三氧化二铬（Cr2O3）的特点及其在耐火材料中的应用-找耐火材料网

三氧化二铬（Cr2O3）的特点及其在耐火材料中的应用

发布日期： 2020-04-25 15:25:03 阅读量（12802）作者：张红

三氧化二铬Cr2O3化学性质稳定，耐酸碱、高温性质稳定，具有很高的硬度和良好的耐火性能。在高温下，Cr3+会被部分地转变为Cr2+，从而使Cr2O3的熔点降低。因此，Cr2O3的熔点还没有统一的意见，只有一个温度范围2265~2330℃。尽管如此，具有如此高的熔点范围，在耐火材料中的应用是足够的。Cr2O3与一些主要的耐火氧化物作用时，形成的化合物熔点较高或是形成的多元系统的低共熔点高，所以是耐火材料的重要原料和添加剂，如表1所示。

表1 Cr2O3与一些耐火氧化物形成的二元系统

三氧化二铬引入到耐火材料中去，可以起到改善熔渣对耐火材料的润湿性、间接提高熔渣的黏度等作用，这样便可以提高耐火材料抵抗熔渣侵蚀的能力，从而延长耐火材料的使用寿命。其之所以能起到上述作用，可以借助相图及冶金渣的主要成分进行分析。

图1Cr2O3-CaO-SiO2三元系统相图

图2Al2O3-CaO-SiO2系三元相图

图3MgO-CaO-SiO2三元系统相图

图4不同温度下碱度对氧化铬、三氧化二铝和氧化镁最大溶解量的影响

在冶炼过程中，炉渣通常是以氧化钙(CaO)和二氧化硅(SiO2)为主要成分的多种氧化物的混合物。如将炉渣视为CaO-SiO2二元系统，可与氧化铬(Cr2O3)、三氧化二铝(Al2O3)和氧化镁(MgO)分别构成Cr2O3-CaO-SiO2、Al2O3-CaO-SiO2和MgO-CaO-SiO2三元系，则可通过比较各相平衡状态图分析各种耐火材料的抗渣侵机理。Cr2O3-CaO-SiO2、Al2O3-CaO-SiO2和MgO-CaO-SiO2三元系的相平衡状态图见图1、2、3。

由图可知，当Cr2O3、Al2O3和MgO分别与氧化钙和二氧化硅混合，并在不同温度下加热时，Cr2O3、Al2O3和MgO分别与熔渣反应并溶入炉渣中，且在其溶解超过一定量后即达到饱和，上述各氧化物便不再溶解。Cr2O3、Al2O3和MgO在各三元系内的溶解量，随碱度(R)和温度的变化而变化。根据图1、2、3计算得到的R及加热温度对Cr2O3、Al2O3和MgO最大溶解量的影响见图4。

由图4可知，R=1.0、0.6的炉渣其氧化铬的溶解量最少，氧化镁次之，Al2O3最多。与Al2O3相比，Cr2O3在渣中只要达1/3～1/10即可使炉渣达到饱和状态，亦即只要极少量的Cr2O3参与炉渣反应，炉渣就可达到饱和，Cr2O3也不再与炉渣反应。因此，Cr2O3在耐火材料中能够起到很好的抗侵蚀性能。

含铬耐火材料以其良好的抗侵蚀性能，使得其在一定的场合下具有不可替代的作用。但是，人们对其大规模的使用还是存在一定的担心。这是由于含铬耐火材料在生产、使用以及用后废砖的堆放过程中可能会形成六价铬，污染大气、水源和土壤等，危害人体健康。因此，研究其生产、使用及用后处理过程中六价铬的生成条件、控制方法以及含铬废砖的回收利用等有现实意义。

耐火材料中所用的铬的化合物均为三价，非常稳定、危害性也不大。然而在合适的条件下，氧化铬原料以及含铬耐火材料中的三价铬离子会转化为六价铬离子，成为环境的一大杀手。在有碱性氧化物或碱土氧化物存在及氧化气氛条件下，三价铬可以转变为六价铬。既然如此，便可通过控制其使用环境、气氛及温度控制或阻止其转变，以充分发挥含铬耐火材料的优良性能。