电炉法冶炼钛渣是钛铁矿与固体还原剂(无烟煤或焦炭等)按一定的比例混合加入电炉中进行还原熔炼，矿物中铁的氧化物选择性还原为金属铁，而钛的氧化物被富集到炉渣中，经过渣铁分离后得到钛渣和副产品金属铁，钛渣中TiO的质量分数为75％～85％。由于TiO，是两性氧化物，不同的环境可以显现出不同的酸碱性，因而具有较高的化学活性，几乎能与所有的金属和非金属材料发生作用。因此对于电炉冶炼钛渣过程中，耐火材料的选择显得尤为困难。
目前一些研究人员分别对含钛高炉渣对耐火材料的侵蚀进行了研究。结果表明，FeO易与其他氧化物形成低熔点物质引起炉衬的损坏。另外，形成的高熔点物质如TiC能起到保护炉衬的作用，实际工业生产中也是通过这些高熔点物质来保护炉衬。本工作中，考虑到铁口和渣口耐火材料使用的特殊性，选择了刚玉浇注料、烧成镁砖、SiC浇注料及镁碳砖4种耐火材料，对其被电炉钛渣的侵蚀进行了热力学计算。
1 试验
1.1原料
所用工业钛渣的化学组成 为：TiO 78％，FeO 5.98％，CaO 1.05％，SiO2 5.96％，A12O3 3.27％， MgO 5.03％。刚玉浇注料、烧成镁砖、SiC浇注料和镁碳砖4种耐火材料的主要化学组成见
实验条件在还原性气氛下进行对于钛渣对4种耐火材料的侵蚀作用进行热力学计算。计算条件为；计算过程中以 100g耐火材料为基础，钛渣与耐火材料的质量为 0～2，温度分别为 1500、1600和1700℃，氧分压为1.103×10-2Pa。将200g钛渣分别放入用刚玉浇注料、烧成镁砖、SiC浇注料及镁碳砖制作的外部尺寸φ120mm x 140mm、内孔尺寸φ60mm×80mm的坩埚内，并将其放入电炉内，升温至1700℃，保温3h，冷却后取出试样，观察其剖面侵蚀情况。
2 结果与讨论
2.1 电炉钛渣对镁砖的侵蚀
(1)当温度为1500℃时，镁砖在高温反应达到平衡后的主要物相为 MgO、镁橄榄石、渣相和钛尖晶石(TiSp)。随着渣和镁砖质量比的提高，渣相含量逐渐增加，而氧化镁含量逐渐减少，当渣和镁砖质量比高于1.4时，氧化镁完全被熔解掉；当渣和镁砖质量比高于1.7时，镁橄榄石也被全部熔解掉；当钛渣与镁砖质量比大于1.6时，钛尖晶石相呈现降低的趋势；当渣和镁砖质量比高达2.0时，体系仍以渣和钛尖晶石形式存在。
(2)当温度为1600℃时，体系的主要物相为MgO、渣相和钛尖晶石，镁橄榄石相消失。而当钛渣与镁砖质量比为1.4时，MgO相消失；当钛渣与镁砖质量比大于1.6时，同1500℃时相似。
(3)当温度为1700℃时，体系只剩下渣相和MgO。当钛渣与镁砖质量比大于1.7时，体系只剩下渣相，镁砖将完全熔解掉。
2.2 电炉钛渣对镁碳砖的侵蚀
在1500℃时，钛渣与镁碳砖在高温反应达到平衡后的物相主要为 MgO、TiC、渣和钛尖晶石(TiSp)，高熔点物质TiC对耐火材料具有一定的保护作用 ；随着渣和镁碳砖质量比的提高，MgO和TiC含量逐渐减少，TiSp含量先增加后减少；当渣和镁碳砖质量比高于1.4时，MgO全部熔解掉；当渣和镁碳砖质量比高于1.7时，TiC也全部消失；随着渣和镁碳砖质量比的继续提高，渣相含量基本持续增加。当温度为1600℃时，钛渣和镁碳砖质量比高于1.8时，体系中只剩下渣相，其余全部被侵蚀熔解。当温度为1700℃，钛渣与镁碳砖质量比大于1.4时，体系只剩下渣相，镁碳砖将完全熔解掉。综上所述，从热力学角度来说，镁碳砖最终也是要被钛渣侵蚀掉。
2.3 电炉钛渣对刚玉浇注料的侵蚀
在1500℃时，刚玉浇注料与钛渣在高温反应达到平衡后的物相主要为AL2O3、AL6Si2O13，和渣相.随着渣和刚玉浇注料质量比的提高AL2O3和AL6Si2O13，含量逐渐降低，渣相含量不 断增加；当渣和刚玉浇注料质量比高于0.3时AL6Si2O13便被全部熔解掉。当温度为1600℃时，渣和刚玉浇注料质量比高于0.1时AL6Si2O13，已被完全熔解；当渣和刚玉浇注料质量比高于1.8时，AL2O3也完全被熔解。当温度高于 1700℃时，一旦加入钛渣，体系中便只剩下渣相和AL2O3当继续提高渣和刚玉浇注料质量比时，刚玉浇注料会更容易被侵蚀。
2.4 电炉钛渣对SiC浇注料的侵蚀
在1500℃时，钛渣与SiC浇注料在高温反应达到平衡后的物相主要为AL2O3、AL6Si2O13、SiC、SiO2、TiC、FeSi和渣相。随着渣和SiC浇注料质量比的提高，AL6Si2O13和SiC含量逐渐降低，其他成分的含量逐渐增加；SiC还原钛渣而形成SiO2，所以其含量随着钛渣的增加而增加。当钛渣与SiC浇注料质量比为0.7时，体系中AL6Si2O13完全被侵蚀掉；随着温度继续升高，体系中AL6Si2O13的溶解速率增加，TiC、FeSi和渣相的含量仍然是随着钛渣加入量的增加而增加。当温度为1600℃，钛渣与SiC浇注料质量比大于1.6时，SiO2相出现，钛渣与SiC浇注料质量比为2.0时，最后体系中剩下TiC、FeSi、SiO2和渣。当温度为1700℃时，钛渣与SiC浇注料质量比为2.0时，最后体系中让剩下TiC、FeSi和渣。这说明SiC浇注料与钛渣侵蚀过程产生的高熔点物质能起到一定的抗侵蚀作用。
3侵蚀试验结果
通过以上理论计算可知，钛渣对不同耐火材料的侵蚀效果不同，因此进行1700℃下钛渣对不同耐火材料的侵蚀试验研究。4种耐火材料被钛渣侵蚀后可以看出；刚玉浇注料被侵蚀严重，结构松散；烧成镁砖结构变化不明显，但坩埚底部与钛渣发生熔融现象；SiC浇注料结构变化不明显，渣线分布清晰；镁碳砖结构发生变化，部分被侵蚀。因此通过理论计算和试验结果可知，4种耐火材料对钛渣的抗侵蚀作用由好到坏的顺序为；SiC浇注料＞镁碳砖＞烧成镁砖＞刚玉浇注料 。
