浸没式富氧顶吹铜熔炼技术向熔体中喷入富氧空气,增大硫-氧传递的驱动力,使固体物料与气液两相发生强烈的化学反应,实现铜锍的高效生产。该工艺具有简单、高效的优点,符合现代有色金属冶炼的发展方向。高氧势熔炼过程氧化去除物料中铁元素以提高冰铜品位,部分铁物相过度氧化析出高熔点Fe₃O₄相,必然导致铜熔渣粘度增大,恶化渣-锍分离条件。富氧顶吹熔池熔炼工艺连续进料生产高品位冰铜,使熔炼产生的铜熔渣氧势升高,析出大量Fe₃O₄,且该工艺周期性排放冰铜和渣的混合体。因此,贫化电炉成为该熔炼技术的关键配套工艺,旨在降低铜熔渣中Fe₃O₄,减少渣中机械夹带铜与化学溶解铜损失。还原是降低渣中Fe₃O₄最直接的方式,将Fe₃O₄还原转变为FeO相并与SiO₂结合形成低熔点铁橄榄石相,提高炉渣流动性,促进渣-锍分离。本论文针对传统电炉贫化过程中还原剂资源不可再生以及碳中和等问题,提出利用餐厨废油喷吹还原贫化富氧顶吹熔炼铜熔渣,围绕喷吹还原贫化过程中铁物相影响贫化效果的机制、餐厨废油高温裂解及其还原特性、以及餐厨废油还原贫化铜熔渣的机理等方面内容展开了系统研究,取得的主要创新性研究成果如下:理论分析了铜熔渣还原贫化过程,阐明了渣-锍/铜分离效果随铁物相演变发生变化的根本原因。研究表明,铜锍及金属铜颗粒在熔融渣中受表面力与体积力作用发生自然沉降,致使渣-锍/金分离,而高Fe₃O₄富氧顶吹熔炼铜熔渣在贫化温度下将形成泡沫渣,阻碍锍颗粒沉降。控制Fe₃O₄物相,使其转变为Fe₂SiO₄[Fe₃O₄→FeO（+SiO₂）→Fe₂SiO₄],可降低铜熔渣粘度,加快锍颗粒终端沉降速率,有利于渣-锍分离;Fe₃O₄过度还原转变为金属铁时,熔体中将析出以γ-Fe为基体的高熔点铜铁合金相（Fe>91.56 wt.%）,熔渣粘度升高,致使泡沫渣再次形成,恶化锍颗粒沉降条件。探明了餐厨废油在铜熔渣体系中裂解规律及参与还原的协同作用特性。餐厨废油高温裂解主要产生H₂、CO、CH₄、CO₂以及C等小分子物质。研究表明,餐厨废油中H、C元素在1250oC下分别转变为H₂、CO、CH₄、CO₂的转化率分别为88.1%、11.1%、8.0%、0.6%。铜熔渣中Fe₃O₄具有催化餐厨废油裂解作用,同时该物质为裂解体系提供氧,致使积碳率降低。裂解碳具有较好的还原性,在反应体系中将参与Fe₃O₄还原,使CO与CO₂转化率升高。通过对餐厨废油还原行为研究表明,餐厨废油作为还原剂时以间接方式参与还原,其主要为反应体系提供还原剂源,即先快速裂解产生小分子还原性产物,随后以裂解产物为直接还原剂参与金属氧化物的还原。通过系统研究,初步实现了铜熔渣还原贫化,揭示了餐厨废油还原贫化铜熔渣的机制。餐厨废油在喷吹还原贫化铜熔渣过程中,首先发生热裂解产生H₂、CO、CH₄、C等直接还原剂参与Fe₃O₄的还原。还原阶段大部分铜锍颗粒发生沉降,并聚集至熔池底部;其余部分的铜锍小颗粒由于终端沉降速率缓慢,在沉降阶段进行渣-锍分离。餐厨废油喷吹至铜熔渣渣层内部可增大还原剂与渣中组分的反应界面,强化反应动力学条件,提高还原贫化效率以及餐厨废油利用率。铜熔渣在餐厨废油还原贫化后,渣含铜随渣层纵向呈梯度式分布,即由上往下,渣含铜逐渐升高。在1250oC以1.1 ml/min进油速率喷吹2 min餐厨废油可使300 g铜熔渣中Fe₃O₄含量降低至3.2 wt.%,随后沉降60 min后随炉缓慢冷却样品,上层渣含铜量可降低至0.55wt.%,而中、下层渣含铜量依次升高分别为1.68 wt.%和10.89 wt.%。铜熔渣组分缓慢冷却过程中将析出大量尖晶石相（Fe₃O₄/FeAl₂O₄）,该相与铜锍颗粒相互接触发生润湿现象,使铜熔渣底部吸附大量铜锍颗粒,致使渣中铜含量升高。采用快速水冷方式确保铜熔渣保持高温熔融态结构特征,且快速冷却可有效避免该尖晶石相的析出。实验结果表明,在上述实验参数下,快速水冷铜熔渣样品,熔渣上、中、下层含铜量分别降低至0.56 wt.%、0.55 wt.%、1.21 wt.%。由此判断,利用餐厨废油在电炉中还原贫化铜熔渣可使渣中、上层含铜量降低至0.57 wt.%以下,达到工业抛渣水平,初步实现了铜熔渣贫化。本文深入系统地研究了餐厨废油还原贫化富氧顶吹熔炼铜熔渣过程中关键的科学问题,其研究结果为实现铜熔渣电炉贫化过程的清洁生产提供理论支撑,同时为餐厨废油的资源化利用提供一种新途径。