我国的铜矿资源十分贫乏,现有的铜矿资源特点是原矿品位低、富矿少、贫矿多、采选困难,目前含铜0.3%~0.4%的铜矿已经被开采利用,随着我国铜产量的增加,每年需要进口大量的铜精矿;与此同时,每年铜熔炼会产出大量的铜渣,铜渣中铜含量通常在0.5%以上、铁含量在40%以上,特别是富氧技术渣含铜较高,且常伴有贵金属资源,铜渣贫化具有重要意义。目前,工业上铜渣贫化的方法主要有选矿法和火法贫化。缓冷选矿法可有效回收铜渣中铜铁资源,但渣场占地面积大,铜渣潜热未得到有效利用;火法贫化铜的回收率还不理想。本课题组提出了利用天然气适度贫化—深度还原提取铜渣中有价金属冶炼含铜抗菌不锈钢的新工艺。即先用天然气搅拌适度贫化熔融铜渣,经渣锍分离回收铜及伴生贵金属;再深度还原渣锍分离后的二次渣,得到含铜铁水直接用于冶炼含铜抗菌不锈钢,天然气搅拌适度贫化熔融铜渣是关键步骤。本论文对天然气-铜渣适度贫化过程的热力学、动力学进行了分析,考察了反应温度、天然气通入时间、沉降时间、添加剂(CaO、Si02)加入量和硫化剂加入量对贫化过程的影响;并采用化学分析、XRD、SEM、ICP、金相显微镜等手段对原铜渣的矿相组成、贫化后二次渣和分离冰铜的组成和元素赋存状态进行分析,得出以下结论:(1)热力学计算表明:在1200-1300℃,铜渣中铜、铁的氧化物和ZnO、MoO均可发生还原反应,CaO、Si02、A1203等则不能发生还原反应;渣中铜的氧化物(Cu20、CuO)可以跟FeS发生硫化反应;Fe-Cu-C-O-S和Fe-Cu-H-O-S的优势区图计算表明Cu2S和FeS有一个共同稳定存在的区域。(2)对碳还原铜渣及碳还原铜渣及添加CaO体系进行了非等温动力学分析,反应的活化能分别为535.4kJ/mol和562.6kJ/mol;加入CaO后可使反应起始温度降低,活化能降低;有利于铜渣的贫化。(3)由天然气还原贫化铜渣单因素实验得出的适宜的反应条件:反应温度1250℃、通气流量80ml/min、出口压力0.1MPa、通气时间20min、沉降时间60min、熔剂CaO加入量4%、铁硅比Fe/Si021.4,此时残渣中Fe304含量1.22%,渣中铜含量为0.38%,铜收率为91.57%,多孔喷枪优于单孔喷枪,气泡微细化有利于铜渣贫化过程。(4)感应炉放大实验,渣锍分离良好,铜锍相宏观组织均匀,基体以Cu2S为主,部分Cu以单质的形式存在于冰铜相中,有害元素As与Cu结合形成固溶体Cu3As2;O均匀的分布于冰铜相中;原渣中部分Zn、Pb、As以氧化物形式进入烟尘中,烟尘挥发物物相主要是ZnO,残渣物相主要是2FeO·Si02相。