钛在合成矾土中的存在形式有TiO₃、TiO₂、Ti₂O₃、Ti₃O₅等，以Ti₂O₃最为稳定。钛的氧化物相对稳定，高温碳还原过程很难将其完全还原，因此棕刚玉、电熔天然原料合成的莫来石等中常存在少量的钛氧化物。钛的价态丰富多变，钛氧化物种类繁多，结构和性能各异。在刚玉或莫来石等耐火材料中，钛氧化物如TiO₂：1）可以进入刚玉或莫来石晶格形成固溶体，促进莫来石的生成和晶体发育长大；2）与Al₂O₃反应形成钛酸铝；3）进入玻璃相，起到降低黏度的作用等。除此之外，炼铁工作者通过多年实践证明使用含钛炉料是保护炉缸炉底、延长高炉寿命的有效手段，其原因是钛氧化物在炼铁过程中部分被还原，进而在高炉炉壁和炉底形成一层以TiC、TiN和Ti(C_xN_1-x)为主的渣皮。其中TiC熔点高、热膨胀系数小、硬度大、并且具有优良的抗氧化性和化学稳定性；TiN熔点高、硬度大、化学稳定性好、与金属的湿润性差；Ti(C_xN_1-x)兼具TiN和TiC的优点，具有高熔点、高硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蚀等特性，并具有良好的化学稳定性，对高炉内衬起到了良好的保护作用。

对于杂质钛以何种钛氧化物或钛离子价态赋存于矾土、棕刚玉或莫来石等耐火材料中，以及经高温或气氛变化时钛氧化物在刚玉、莫来石基体中的赋存状态发生何种改变，对材料的结构有何影响等是值得研究的课题。

作者简介

孙加林，教授，博士生导师。科研项目主要包括：用新理论新工艺新技术改造传统耐火材料的应用基础研究，国家自然科学基金重点资助项目，NO. 50332010；金属燃烧反应法合成氮氧化物和金属结合制品的机理，孙加林国家自然科学基金项目，N0.50172007；一种氮化硅材料制备的新方法，国家自然科学基金资助项目；氮化硅铁的性能研究及对高炉炮泥影响的机理研究，与宝钢合作项目；corex炉气化炉拱顶及整体结构的研究，与宝钢合作项目；新一代大型高炉用高性能污水炮泥的研究，与首钢合作项目；金属－氧化物－碳复合特种耐火材料的研制，与大石桥荣源镁矿有限公司合作。申请国家专利20余项，国际专利1项，获国家教育部二等奖1项，北京市科学技术二等奖1项，获河南省、辽宁省科技奖4项。