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我国的铜矿资源相对贫乏，未开采的铜矿资源特点是富矿少、贫矿多、原矿品位低、采选困难，铜冶炼过程中产渣量大。目前世界上工业铜渣贫化的方法主要有火法贫化、炉渣选矿和湿法浸出三种。选矿法是依据有价金属赋存相的表面亲水、亲油性质和磁学性质的差别，通过磁选和浮选分离来富集有价金属。但其对铜渣的要求较高，一般只能处理硫化态的铜渣或铜矿;湿法浸出是利用各种组分在溶剂中的不同溶解度，浸出所需组分，但试剂对浸出设备的耐酸和耐腐蚀性要求高以及存在废水处理等环保问题;工业上大都采用火法贫化，用黄铁矿、碳等重熔还原，但其反应慢能耗高且产生废气污染。基于此，课题组提出了采用天然气热解还原提取铜渣中有价金属元素的新工艺。该方法的优势在于:反应为气液反应，速率快;天然气资源丰富，热值高，无污染。 本课题的目的是研究铜渣天然气还原热解过程的影响因素，即反应温度、熔体碱度、保温时间、天然气通入量。以铜渣和天然气直接反应的热力学分析作为基础，并通过动力学研究探讨了热解过程的反应机理，在中频感应炉中做3kg放大实验，利用XRD、SEM、ICP、化学分析、金相显微镜等手段分析实验结果，得出了以下结论: (1)反应温度为1300℃～1500℃范围内，铜渣中Fe2SiO4、Fe3O4、 CuO、ZnO、MoO等氧化物可发生还原反应，铜渣中其他化合物如CaO、SiO2、Al2O3等则不可能发生还原反应;当温度＞954K时，还原反应主要以生成CO的反应为主;当温度＜954K时，还原反应以生成CO2反应为主。 (2)天然气热解还原铜渣属于气液反应，在1375℃到1425℃温度范围内，表观活化能为32.62k J/mol，这与扩散控制的动力学特征相符，说明在该温度范围内，扩散是反应的主要控制步骤。 (3)公斤级铜渣还原热解实验中，随着通氧气时间的增加，还原后渣中和所得金属中S含量不断减低，通氧气40min后渣中S的含量降低到0.158％，还原所得金属中S含量最低能达到0.029％。金属还原率随着天然气通入量的增大而增大，当通入天然气流量为150L/h，通气1h，渣中含铜0.161％，含铁4.08％，金属总的还原率79％。铜渣经氧化脱硫和天然气热解还原后，渣中的大部分S被氧化脱除，进入烟气，大部分Zn和Pb经高温挥发以氧化物的形式进入烟气。有少量的Mo进入金属相中，SiO2、CaO、Al2O3、 MgO全进入渣相。 (4)实验室条件下，制备了含铜抗菌不锈钢，经过热处理后，析出相中铜含量达到91.2％，符合文献描述的ε-Cu相中的Cu含量。