陈玉娥1,2，任鑫英1，左小坦1,2，赵立1,2，王恩会1，侯新梅1
（1. 北京科技大学碳中和研究院，北京 100083；2. 芜湖新兴铸管有限责任公司，安徽 芜湖 241000）
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引用格式：
①陈玉娥, 任鑫英, 左小坦, 赵立, 王恩会, 侯新梅. 炼铜用耐火材料研究进展[J]. 铜业工程,2024(3):97-109.
②CHEN Yu'e, REN Xinying, ZUO Xiaotan, ZHAO Li, WANG Enhui, HOU Xinmei. Research progress of refractory materials used in copper smelting [J]. Copper Engineering, 2024(3):97-109.
doi: 10.3969/j.issn.1009-3842.2024.03.009
炼铜工艺的稳定顺行离不开耐火材料的有力支撑。本文概述了炼铜工艺及其所需的耐火材料，说明了炼铜炉不同部位耐火材料的主要类型、性能特点和制备工艺，重点介绍了炼铜过程中常用镁铬质耐火材料、镁铝质耐火材料和其他新型耐火材料。随着材料科学的不断发展和环保要求的不断提高，研究者针对镁铬质耐火材料的性能优化和带来的环境问题、镁铝质耐火材料的材料特性和渣蚀问题，以及其他新型耐火材料的性能调控问题等开展了系统研究，为炼铜工艺技术的不断优化提供了有力支持。尽管炼铜用耐火材料在服役性能方面的研究已取得显著进展，但仍面临应用成本高、对环境不够友好、新材料制备与开发困难等问题。基于此，提出下一步耐火材料性能提升和节能环保的研究方向。
本文综述了炼铜用耐火材料的最新研究进展，包括各类耐火材料的性能特点、制备工艺、发展历程以及在铜冶炼过程中的应用现状。通过对现有研究成果的梳理和分析，期望能够为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示，推动炼铜用耐火材料的进一步发展和应用。
图1 铜矿火法冶炼流程图
图2 底吹熔炼炉结构示意图
图3 耐火材料制备工艺流程图
图4 试样烧制后破裂表面的SEM图像
图9 1500 ℃下MgO组合物的堆密度和显气孔率随η-SiO₂含量的变化
耐火材料对铜冶炼过程的重要性显而易见。它们扮演着保障冶炼设备稳定运行、提高生产效率以及降低维护成本的关键角色。随着铜冶炼工艺的不断发展与革新，对耐火材料性能的要求也日益严苛，这使得耐火材料的研究与发展成为一个持久且重要的课题。
通信作者：侯新梅，北京科技大学教授，博士生导师，国家杰青，青年长江，碳中和研究院副院长，绿色低碳冶炼用辅材设计及应用团队负责人。主要研究方向为洁净钢用新型耐火材料的可控制备，高温界面反应动力学及理论模型的建立和高性能陶瓷制备新方法及在电化学等器件化方面的功能化应用。兼任中国腐蚀与防护学会高温专业委员会委员和全国耐火材料标准化技术委员会委员等职务，受邀担任Ceramics International副主编，Journal of Materials Science & Technology、Journal of Advanced Ceramics、《工程科学学报》等国内外多个期刊编委。主持“十四五”国家重点研发计划、国家自然科学基金杰出青年科学基金等省部级及以上课题30余项。第一/通信作者发表论文220余篇，主编/参编中英文专著3部；授权国家发明专利30余项，登记计算机软件著作权5项；已主持制定团体标准1项，参与修订国家标准5项；获省部级科技奖励和学术荣誉7项；培养学生获得研究生十佳学术之星6人次、校长奖章2人次、博新计划2人次、青年托举1人次等荣誉。
《铜业工程》创刊于1984年，由江西铜业集团有限公司主管主办，是我国铜工业领域全面反映铜产业链技术进步和金属材料科技创新的双月刊。中国工程院外籍院士、加拿大工程院院士、加拿大皇家科学院院士徐政和为期刊特约主编。期刊为《有色金属领域高质量科技期刊分级目录（2023）》T3级别，同时被美国《化学文摘》、俄罗斯《文摘杂志》《中国核心期刊（遴选）数据库》《万方数据库》《维普中文科技期刊数据库》等国内外检索数据库平台收录。本刊主要刊登铜、铅锌、稀有金属、贵金属等有色金属在采选、冶金、加工、环保、分析测试等方面的最新科研成果及应用，以及有色金属领域产业数字化、“双碳”战略推进等研究论文和综述文章。
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