金屬鉻因其自身的高熔點、高強度，耐腐蝕，以及具有能改善鋼制品的強度、抗腐蝕、抗磨損、抗氧化和耐高溫等特性，故而在鋼鐵冶金中得到廣泛應用。在自然界中不存在金屬鉻，其主要以FeCr2O4的形式存在于鉻鐵礦中。此外，金屬鉻還可用于高溫合金、電阻合金、精密合金和非鐵基合金等的冶煉，以及作為添加劑應用于耐火材料和金屬材料。當前，國內采用鋁熱法且以氧化鉻為原料來生產金屬鉻，但會相應產生金屬鉻的副產品——鋁鉻渣。

（鋁鉻渣顆粒）

鋁鉻渣經電弧熔融、均化或經電爐碳化還原后所得的再生耐火原料。具體生產工藝流程如圖1所示。

圖1鉻剛玉低成本合成制備工藝流程圖

(1)理化指標

表1為鉻剛玉和電熔剛玉的化學成組。從表3可見，低鈣鉻剛玉中w(Al2O3+Cr2O3)297%，而高鈣鉻剛玉w(Al2O3+Cr2O3)295%，電熔剛玉w(Al2O3)296%。低鈣鉻剛玉純度相對較高，可作為高檔耐火材料的原材料使用，例如：特別適合于有色銅冶煉用耐火材料、垃圾熔融焚燒爐爐襯用耐火材料、水煤漿加壓氣化爐內襯、煉鋅電爐、煉鋅揮發(fā)窯內襯。高鈣鉻剛玉和電熔剛玉可同樣可用于有色冶煉，還可用于作為鐵溝、鐵水包用耐火材料的原料。

表1鉻剛玉和電熔剛玉的化學組成

表2為電熔鉻剛玉及電熔剛玉的物理指標。幾種常用剛玉的理化指標列于表3。由表2和表3對比，發(fā)現(xiàn)鉻剛玉的物理指標優(yōu)于電熔棕剛玉，與電熔致密剛玉接近。

表2電熔鉻剛玉及電熔剛玉的物理指標

表3各類電熔剛玉指標

(2)鉻剛玉的物相組成

圖2為鉻剛玉和電熔剛玉的XRD圖譜，從圖2可發(fā)現(xiàn)，鉻剛玉的主晶相為鋁鉻固溶體，電熔剛玉的主晶相為剛玉相(α-Al2O3)。

圖2電熔鉻剛玉與電熔剛玉的XRD圖譜

原料由鉻剛玉、鉻綠，鉻鐵礦。設計配方中骨料總量為65%，細粉總量為35%，添加劑為α-Al2O3、PSZ。

與遼寧某煉銅廠取得的現(xiàn)場使用磚(0#)與實驗磚(1#、2#、3#、4#)及鎂鉻磚和鎂鐵磚在實驗室用感應爐進行抗銅锍及銅渣試驗，結果如圖3所示。

圖3中試試驗抗渣結果對比

從圖3中可發(fā)現(xiàn)，除了鎂鐵尖晶石質耐火材料的抗渣性能最差以外，其他幾組中試驗配方的抗渣性能差別不明顯。表4為中試實驗樣塊與現(xiàn)場使用磚(0#)性能對比。

表4中試試驗樣塊與現(xiàn)場使用磚性能指標對比結果

工業(yè)化生產鉻剛玉磚(1#)、(2#)與現(xiàn)場用產品(0#)抗渣結果比較如圖4所示。

圖4 工業(yè)化生產磚與現(xiàn)場使用磚的抗渣結果對比

工業(yè)生產產品質量指標與現(xiàn)場使用磚的各項指標對比如表5所示。

表5工業(yè)化生產磚與現(xiàn)場使用磚的指標對比

工業(yè)化生產鉻剛玉磚的性能指標與現(xiàn)場使用產品的性能指標對比表明，各項性能指標相當。從2017年2月24日開始使用，至目前還在正常使用之中。

鉻剛玉質是所有耐火材料中抗玻璃液侵蝕最強的耐火材料之一，因此可以用以礦棉熔窯與玻璃接觸部位;保溫棉熔化玻璃接觸部位;玻璃窯爐的池壁貼補磚;受嚴重侵蝕的蓄熱室小爐及靶墻部位;鈉鈣玻璃窖爐的關鍵部位區(qū)域如加料端拐角磚及墻體磚。

鉻剛玉中的Al2O3/Cr2O3固溶體是一種特別的晶相結構，結構比單一的Al2O3和Cr2O3更加致密，使得它比純剛玉相具有更強的抗侵蝕性能，并且大大減少了Cr3+向Cr6+的轉變。

RHI奧鎂的鉻剛玉材料，氧化鉻含量從10%到70%的各品種鉻剛玉產品都有生產，如表6所示。

表6奧鎂公司生產的鉻剛玉材料指標及典型應用

當炭黑爐內存在一定氧分壓情況下，碳會生成CO，CO沿著反應爐內襯中氣孔通道擴散到內部，導致材料氣孔內CO相對分壓增大，從而發(fā)生反應：2CO(g)→C(s)+CO2(g)。

生成的這種C和部分炭黑生產過程生成的超細度C將沉積在耐火材料的氣隙內，導致耐火材料的膨脹開裂或還原耐火材料組分，破壞耐火材料的結構。同樣，反應產物H2對耐火材料組分也起破壞作用。另—方面，燃料油和原料油熱解后產生的灰分(如V、Ni、Na、Ca、S等的氧化物)對耐火材料也有相當?shù)钠茐淖饔谩?/span>

炭黑反應爐(燃燒段、喉管段、反應段)內襯材料在使用過程主要承受超高溫(1900℃)和反應產物C、CO、H2及灰分的化學侵蝕、高溫熔損、高速氣流沖刷及停開爐熱震等作用。因此，炭黑反應爐內襯耐火材料應具備如下特性：

(1)高的耐火度，在高溫下不軟化，不變形;

(2)優(yōu)良的高溫體積穩(wěn)定性和強還原氣氛下的穩(wěn)定性;

(3)較強的抗熔灰侵蝕性;

(4)高的高溫強度，以抵抗高速氣體的沖刷;

(5)良好的抗熱震性。

炭黑反應爐用鉻剛玉質耐火材料性能指標如表7所示。

表7炭黑反應爐用鉻剛玉質耐火材料性能指標

隨著城市化進程的加快，城市垃圾處理技術也在加快，要求也在提高。垃圾的處理方法包括生物處理、熱處理、焚燒法等。焚燒法是目前使用最多的處理方法。焚燒法使用的焚燒爐有間歇式焚燒爐、爐箅式焚燒爐、CAO(控氣型分解垃圾處理技術，ControlledAirOxidation)焚燒系統(tǒng)、流化床式焚燒爐、回轉窯式焚燒爐等。垃圾熔融焚燒爐(灰熔爐)爐襯用耐火材料中，一般含有氧化鉻的耐火材料表現(xiàn)出良好的抗侵蝕性能;當燃燒溫度高于1250℃時，采用鉻剛玉制品。熔融爐類型、工作氣氛和典型耐火材料的使用情況見表8,灰熔融爐用耐火磚的主要性能指標如表9所示。

表8熔融爐類型和工作氣氛及使用的典型耐火材料

表9灰熔融爐用耐火磚的主要性能指標

對于氧化氣氛，不能使用C-SiC磚和SiC磚，而使用Al2O3-Cr2O3材料和Mg0-Cr2O3材料，它們都具有非常優(yōu)良的耐侵蝕性能。一般情況下，Al2O3-Cr2O3材料隨堿度的提高侵蝕速率增大，故主要用于堿度相對較低的熔融爐。

目前含鉻的鋼包透氣磚中的Cr2O3—般以鉻綠微粉形式加入，加入量(w)為2%?3%，已有研究表明，加入部分鉻剛玉原料既可以提高制品的強度，又可以降低透氣磚的生產成本。

鐵合金廠的回轉揮發(fā)窯燒成帶使用鉻剛玉磚，可使回轉窯燒成帶的使用壽命大大提高。煉鋼轉爐風口磚、煉鋅電爐內襯、鋅揮發(fā)窯內襯用磚都使用這種鉻剛玉磚;還可用于加熱爐的平臺磚;煤焦?jié){氣化爐;硫磺回收爐內襯、鋼包水口座磚等。

(1)采用金屬鉻冶煉過程中產生的固體廢棄物作為原料，利用適當?shù)囊睙捁に?，經純化、均化、成分調配處理后，可合成有效成分大于97%的耐火原料——電熔鉻剛玉。

(2)經性能檢測，鉻剛玉和電熔剛玉的耐火性能完全滿足耐火材料生產廠家制備中高檔耐火材料的要求，且這三種再生原料的價格合理。

(3)鉻剛玉可用以制備高檔耐火材料，使用于有色冶金、垃圾焚燒爐內襯、水煤漿加壓氣化爐等關鍵部位。