富氧底吹熔炼技术是火法炼铜新工艺的重要环节,它的工业应用前景广阔,但目前尚无完整的理论支持。富氧底吹技术是一个复杂的物理、化学熔炼过程,其中包括气液两相流动,传热传质,化学反应等。该熔炼过程处于高温环境中,现场测量困难,这就需要建立数学模型,对富氧底吹熔炼过程进行模拟计算,研究气液两相间相互作用及气相在液相间的弥散情况;研究多相湍流、脉动传递过程以及相间化学反应与流动状态之间的关系。本文以富氧底吹熔炼炉为原型,建立物理模型,根据富氧底吹熔炼炉的实际工业特点,运用k-ε湍流模型和VOF多相流模型,研究不同相间的相互作用,探索流体的流动对耐火材料的侵蚀作用等；利用界面跟踪法对熔池内气体的弥散、破碎合并过程进行详细分析。根据实际熔炼过程中的物质运动多相界面原理,运用组分输运方程,考虑熔炼炉内的基本反应,研究反应过程中反应物和生成物的浓度变化,并对底吹炉内的传质传热情况进行研究。本文的主要结论如下:气泡上升过程中存在长大、合并、破碎现象,该模型中第一个气泡到达液面所用的时间在1.2s左右,其后的气泡到达界面所用的时间减少,最后上浮时间稳定在一个范围之内,平均时间大约是0.9s左右。在气-液-渣三相流体流动中,底部吹入氧气时,氧气通过溶液上升到渣层,由于渣层粘度增加,气泡所受阻力增大,运动速度减缓,被气体冲击的渣层会形成渣眼,并且渣眼会出现时开时合现象。在底部吹气进口速度由0.04m/s到0.08m/s时,渣眼形成的最大尺寸由0.024m增加到0.052m,开始形成渣眼的时间分别为1.25s和1.02s。当底部吹气量大时,渣眼周围流速较大,会产生较大的剪切力,使得部分渣滴进入溶液中,形成卷渣现象。多相流耦合化学反应模型模拟的结果表明:在熔池内,混合体模型的化学反应主要发生在氧气出口处,而多相组分反应模型的化学反应主要发生在上部。反应进行的过程中,反应物的浓度逐渐减少,生成物的浓度逐渐增加,说明反应在不断朝着理想的方向进行。并且,在氧枪出口处,压力不断波动,会引起气泡后坐现象。