在炼铁企业，球式热风炉是高炉鼓风加热设备。球式热风炉技术问题的核心是球床。球床是由等径耐火球自然堆积而成，一般按球径和材质不同分为上下2个段次。用作球床上段高温区热介材料的耐火球主要有3种，包括高铝质耐火球、硅质耐火球和镁铝质耐火球。

1、高铝质耐火球

凡Al2O3质量分数大于45%,以氧化铝或铝硅酸盐为主的耐火材料称为高铝质耐火材料[3]。制品因Al2O3含量不同，其矿物组成也不同。随Al2O3含量增加，制品中莫来石和刚玉结晶相增加，而玻璃相相应地减少，耐火性能随之增强。一般高铝质耐火球的耐火度不低于1 750~1 790℃,荷重软化开始温度不低于1 400~1 530℃。Al2O3属于两性氧化物，故抗酸性渣侵蚀能力较好，但弱于硅质耐火球;其抗碱性渣侵蚀能力也较好，但弱于镁铝质耐火球[4]。当制品的Al2O3含量越高，其热稳定性会显著降低。球式热风炉工作过程中，耐火球会受到高温下周期性冷热交替的影响和碱性煤气灰尘的侵蚀或渣化粘结。生产实践表明，高铝质耐火球用于球床上段高温区，其耐火度和荷重软化温度能够满足要求，但热稳定性和抗渣性显得不足。因此，经常会出现表面裂纹和渣化粘结现象，导致床层透气性变差，清球周期缩短。

2、硅质耐火球

硅质耐火球是1种酸性耐火材料，SiO2的质量分数大于93%,且具有多晶的特征，其他成分主要是Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO及某些碱金属氧化物等。硅质耐火球的耐火度一般为1 710~1 750℃,荷重软化温度较高，可达1 640~1 650℃;其抗酸性渣侵蚀能力较强，抗碱性渣侵蚀能力很差。硅质耐火球的矿相组成主要为鳞石英和方石英，鳞石英、方石英和残存石英在低温下因晶型变化，体积有较大变化，因此在低温下的热稳定性较差[5]。球式热风炉工作条件下，硅质耐火球用于球床上段高温区，在高温和大梯度温变条件下，球体表面开裂严重，抗碱性煤气灰尘侵蚀能力较差，渣化粘结现象严重，清球比较困难。

3、镁铝质耐火球

镁质耐火球的耐火度一般超过2 000℃,荷重软化温度一般不高于1 550℃,抗碱性渣侵蚀能力强。同黏土砖相比，其热稳定和体积稳定性都较差，但导热能力很强。镁铝质耐火球是以方镁石为主要矿物成分，以镁铝尖晶石为主要结合成分的耐火制品。它除了具有镁质耐火制品的优点外，还具有热稳定性好、荷重软化温度高的优点。镁铝质耐火球与普通镁砖相比，其生产工艺的主要特点是：对原料质量的要求比较严格，所用一级镁砂、生黏土和矾土熟料的纯度都比较高;颗粒配比严密，可以获得较高的堆积密度。

同时对制品的热稳定性和烧结性能，以及降低气孔率和提高制品的荷重软化温度都将产生良好的影响;配料成分中引入5%~10%的Al2O3后，有利于镁铝尖晶石的生成，减少了钙镁橄榄石和铁酸镁等有害成分，从而改善了耐火球的热稳定性，降低了热膨胀率，提高了荷重软化温度;由于镁铝质耐火球中的方镁石和镁铝尖晶石都是难烧结的矿物，所以其烧成温度比普通镁砖要高。较高的烧成温度可以有效地降低制品的重烧收缩，提高制品的致密度，改善制品的热稳定性和高温结构强度。

由此可见，镁铝质耐火球的生产工艺要比普通镁砖更为精细严格，其使用性能也比普通镁质耐火制品更好，如荷重软化温度高，可达1 620℃左右;热稳定性好，850℃水中热交换次数可达20次以上;抗渣性较好，特别是抗Fe2O3侵蚀的能力大为提高。上述特性表明，镁铝质耐火球适用于工作温度高且频繁波动的球床上段。