耐火材料在还原性窑炉服役环境下，还原性气体会通过气孔进入耐火材料内部，与铝硅系耐火材料中的部分组分以及氧化铁等杂质发生还原反应，进而引起内部结构的变化，影响服役性能，因此，对铝硅系耐火材料的主要化学成分进行还原气氛下的化学反应热力学模拟计算，能够明确不同组分在还原气氛下的稳定性情况，指导耐材选取。

热力学模拟的的主要对象包括 Al2O3、Fe2O3、SiO2、A3S2、MgO、CaO、TiO2、CA6等；主要气氛条件包括纯氢气氛以及两种还原性的炉内气氛。

下表所示为铝硅系耐火材料典型组分以及杂质成分在500℃ ~1500℃的温度区间内与 H2/CO 还原气体之间可能发生的潜在化学反应，使用Reaction 模块对上述潜在反应进行了模拟计算，得出在模拟温度区间内，典型组分中的 Al2O3、CaO、CA6、MgO 与 H2/CO 还原气体之间发生反应的ΔG 始终大于0，反应不易发生，说明这些组分在 H2/CO还原气氛条件下能够保持较高的稳定性。

除了表中所能发生的潜在反应外，在还原气氛条件下，少量的杂质 Fe2O3会与铝硅系耐火材料中的主要组分发生如式 3-1 至 3-3 的化学反应，进而影响材料的性能。

Al2O3+Fe2O3+H2---FeAl2O4+H2O （3-1）

SiO2+Fe2O3+H2---Fe2SiO4+H2O （3-2）

Al6Si2O13+Fe2O3+H2---Fe2SiO4+FeAl2O3+H2O （3-3）

铝硅系耐火材料主要成分在纯氢以及 H2/CO 混合气氛下的热力学平衡，经过计算和分析可以得到以下结论：

（1）在 500℃~1500℃的温度区间内，纯氢气氛条件下，铝硅系耐火材料的主要成分均可被还原为单质和低价化合物。而在混合气氛条件下，铝硅系耐火材料的主要成分中的Al2O3、MgO、CaO和CA6等组分几乎不会被还原，而A3S2、SiO2、TiO2、Fe2O3等组分会较容易被还原。

（2）在常压及高压下，各组分被氢气还原的反应均可以发生。在500℃~1500℃的温度范围内，随着温度的升高，还原反应更容易发生，还原反应平衡正向移动。

（3）热力学模拟计算结果表明，各氧化物组分在氢气环境下的抗还原稳定性排序为 MgO>CaO>Al2O3≈CA6>A3S2≈SiO2>TiO2>Fe2O3。

（4）铝硅系材料发生莫来石分解和铁、钛化合物的还原反应可能导致材料的 微观结构和物理性能的大幅度变化。Fe2O3极易被还原，应控制其在材料当中的含量。