我国耐火材料产业发展的政策中明确提出，要减少使用含铬耐火材料的用量。

1、镁铝尖晶石系耐火材料

      广义上讲，尖晶石是指属于尖晶石族的矿物。它的化学通式为AO·B2O3或AB2O4，其中A是正二价离子，B是正三价离子。按照正三价离子的化学成分，分为铝尖晶石、铬尖晶石和铁尖晶石三类。通常人们习惯于把镁铝尖晶石(MgAl2O4)简称为尖晶石。

      镁铝尖晶石耐火材料的国际标准定义是：尖晶石组成中镁砂和氧化镁的质量分数不低于20%的的耐火材料。镁铝尖晶石的化学式是MgA12O4(缩写为MA)，氧化镁占28.3%，氧化铝占71.7%。通常情况下，按照所述尖晶石的理论化学成分，在Al2O3含量多的一侧会形成富铝尖晶石即氧化铝固溶尖晶石，在MgO含量多的组成一侧形成富镁尖晶石即方镁石-尖晶石共存尖晶石。如图1所示，尖晶石是MgO-Al2O3二元系中的一个化合物，其熔点为2135℃。在MgO-Al2O3系统中有两个低共熔体形成，它们分别存在于在尖晶石-方镁石分二元系统以及尖晶石-刚玉分二元系统中，其中两个低共熔体的化学组成分别为77/23和11/89，其低共熔温度分别是2050℃和1925℃，高温下，方镁石在镁铝尖晶石中的溶解度可以达到10wt%，刚玉在镁铝尖晶石中的溶解度则更高。上述说明，由MgO和Al2O3构成的尖晶石质耐火材料毫无疑问是高耐火的。此外，尖晶石与白云砖和镁铬砖相比的主要优点是对还原气氛、游离SO2/SO3以及游离K2O/Na2O的抗侵蚀性强，同时镁铝尖晶石还具有优良的热震稳定性和耐磨性，并且镁铝尖晶石的熔点高、热膨胀系数低、硬度高，从而使镁铝尖晶石成为耐火材料中不可缺少的一部分。

      Cho对含Al2O3的质量分数为47%、69%和94%的富镁尖晶石、理论尖晶石和富铝尖晶石的抗CaO-Al2O3-SiO2渣的侵蚀性能做了研究，结果表明：富镁尖晶石的抗渣侵蚀性能较好，在渣和耐火材料的界面上反应生成的Mg(Al,Fe)2O4复合尖晶石层的含量与富镁尖晶石中MgO的含量成正比例关系，生成的复合尖晶石层对渣的直接侵蚀起到了很好的抑制作用。由于富铝尖晶石中的Al2O3能与渣中的CaO在尖晶石与渣的界面上发生反应，生成Al2O3-CaO化合物，能够很好地抑制CaO/Al2O3比高的渣进一步渗透耐火材料，因此，富铝尖晶石具有良好的抗渣渗透性。

      结果发现，当基质组成相同时，添加富铝尖晶石的浇注料能吸收渣中较多的氧化铁和氧化钙，这是由于加热时可以生成大量的原位尖晶石，且原位尖晶石对氧化铁和氧化钙的吸收能力比合成尖晶石强，大约是合成尖晶石的3~5倍，同时原位尖晶石的颗粒比较细，分散也均匀，由于合成二次尖晶石时伴随着一定的膨胀，因此，当材料整体膨胀受约束时，会使材料的结构变的更加致密，进而可以极大地提高材料的抗渣侵蚀性能。韩斌[13]研究了尖晶石粒度的不同对刚玉-尖晶石浇注料抗渣侵蚀性的影响，认为加入尖晶石颗粒较多的浇注料对高碱度渣的抵抗性好;加入尖晶石细粉较多的浇注料对低碱度渣的抵抗性好。

2、Al2O3-SiO2系耐火材料

      硅酸铝质耐火材料是指基本化学组成是Al2O3和SiO2的耐火材料，依照Al2O3含量的高低，Al2O3-SiO2系耐火材料可以划分为以下几类。

      莫来石Al2O3-SiO2系统中稳定的二元化合物，化学成分并不稳定，2Al2O3·SiO2和3Al2O3·2SiO2是常见的两种形式，莫来石的耐火度高、抗热震性能较好、抗蠕变、抗化学侵蚀性好、荷重软化温度高、体积稳定性能好以及电绝缘性强，因此，莫来石是理想的耐火材料，在陶瓷、玻璃、化学、水泥、国防、燃气等工业上有着广泛的应用。莫来石砖是以莫来石为主要的原料制备的，其蠕变率较低、热膨胀率比较小、高温强度较高、抗化学侵蚀性强以及抗热震性好，可以应用在热风炉的拱顶以及燃烧室的中、上部，也可作为陶瓷燃烧器用砖使用。刚玉-莫来石因同时具有莫来石和刚玉的优良性能，因此，刚玉-莫来石具有耐高温、耐侵蚀、热震稳定性能好以及机械强度高等优良性能，广泛应用于高温窑炉。

3、刚玉质耐火材料

      刚玉耐火材料指的是Al2O3含量大于90%并且主晶相是α-Al2O3的耐火材料。刚玉晶体属于离子晶体，离子键的键力比较强，晶体属三方晶系，晶形为短柱状，其真密度为3.85~4.01g/cm3，硬度为9，熔点为2050℃，一般粒度在1~15mm范围内。刚玉具有热力学强度高、抗热震性和抗磨损性好、化学稳定性好以及抵抗还原剂作用的能力强等特性，是耐火材料的重要原料。

4、铝酸钙系材料

      CaO-Al2O3二元系统中的化合物因具有良好的水硬化能力、良好的脱碳能力以及良好的高温使用性能在建材、冶金以及国防等行业中有着广泛的应用。CaO-Al2O3二元体系相图如图2所示。由图2可知在CaO-Al2O3二元体系中CaO的熔点是更高的为2572℃，随着Al2O3含量的增加，二元体系中化合物的的熔点逐渐下降，同时在1817K析出化合物C3A，且随着Al2O3的继续加入，二元体系的熔融温度进一步下降，在1722K析出C12A7，随着Al2O3含量的增加，二元系统的熔融温度开始逐渐升高，在1873K析出化合物CA，在2048K析出化合物CA2，在2156K析出CA6。CaO-Al2O3二元系统中两个重要的化合物是二铝酸钙(CA2)以及六铝酸钙(CA6)。

      六铝酸钙(CaAl12O19，简写为CA6)是CaO-Al2O3系中Al2O3含量更高的铝酸钙相，其理论密度为3.79g·cm-3，熔点高为1875℃，热膨胀系数为8.0×10-6℃-1，在含铁熔渣中的溶解度低;对还原气氛不敏感;在碱性环境中具有较好的化学稳定性;对熔融金属以及熔渣的润湿性比较低;主要结晶区大，所以在几种多元系中有较低的溶解性;另外，它的热膨胀系数与Al2O3相近，可以和氧化铝以任何比例配合使用。因此，CA6在高温行业的应用前景十分广泛。

      Dr.GunterBüchel对博耐特(一种基于CA6矿物相的新型合成的致密耐火材料)的抗碱侵蚀性能进行了研究。对博耐特、板状刚玉和红柱石三种材质不同的浇注料进行了对比，把试样制备成70mm×70mm×70mm，孔洞为Ф50mm×45mm的带有盖子的坩埚，然后在1000℃烧成，烧完后在试样的坩埚内装满K2CO3，最后在1100℃下保温×5h。结果表明：板状刚玉质坩埚产生了明显的裂纹，钾盐的渗透约为11~12mm，红柱石质坩埚被钾盐全部渗透，渗透的深度超过20mm，坩埚已经破裂，博耐特质坩埚的渗透不是很明显，渗透的深度约为4~5mm，这些都表明了博耐特的抗碱侵蚀性能比较好。

      二铝酸钙(CaAl4O7)是铝酸钙二元系统中重要的化合物之一，其熔点高((1765±25)℃)，在建材、冶金、国防等领域应用广泛。最近几年的研究表明，二铝酸钙的热膨胀系数低(在200℃的温度下为1.4×10-6℃-1;在1400℃的温度下为4.4×10-6℃-1)，引起了研究人员的浓厚兴趣。Jonas把CA2作为基质，然后和CaZrO3、MgAl2O4、SiC等高熔点的化合物进行复合，制备出一种强度高，热膨胀系数比CA2本身更低的复合材料，同时表明因为CA2的膨胀系数低以及CA2对材料的膨胀滞后(ExpansionIncrementHysteresis，简称EIH)效应使得CA2以及CA2的复合材料在冶金、水泥和玻璃等行业的应用前景广泛。