在铜的富氧熔池熔炼造锍过程中,‘由于氧势的提高,导致炉渣含铜率较高,铜冶炼厂多采用沉降电炉对熔融渣进行贫化。云南某炼铜企业将柴油与氮气以顶吹的方式混合喷入熔渣中,还原磁性铁以降低熔渣粘度,从而有效降低渣含铜。本文针对此项工艺展开研究,通过基于相似原理的水力模型实验及计算流体力学模拟仿真,研究了顶吹气泡在不同粘性流体中的运动过程及相界面运动特性、气液混合顶吹的管内流动特性及气泡群搅拌特性,并通过物相分析及热态模拟手段分析了顶吹喷枪结瘤原因。通过以上模拟和实验相结合的研究模式,针对顶吹强化搅拌相关的流动现象及工艺优化问题,得到了以下结论：1、熔渣与冰铜分界面对顶吹气泡形状的影响范围为熔渣层厚度的2/3至冰铜层厚度的1/2,当气泡生成于上述范围之外,其在两流体中的运动符合传统的气泡在单一粘性液体中运动的规律；当气泡生成于渣层和冰铜层的分界面及冰铜层中时,在黏滞力的作用下,气泡上升运动会将冰铜带入到渣层中；当喷枪口位于冰铜层后,气泡穿越两层流体的分界面后会形变成气泡刚刚产生时的球形,且冰铜被气泡带入到熔渣中的量同气泡在分界面之前的形变量成正比。2、热态顶吹模拟显示,喷枪结瘤位置附近温度随着相对较冷的气泡运动不断处于高温—低温波动,但在温度—时间曲线中大部分数值处于熔渣熔点之下,结合气泡与熔渣高粘度相界面及气泡运动理论,可以推断在生产过程中熔渣会不断凝固并黏附于喷枪外壁。生产中的喷枪结瘤现象印证了上述推论,结瘤样品的SEM图像显示,在枪口处发现大量的冰铜颗粒,而结瘤物质在扫描电子显微镜下呈现出云母状的层次感,说明结瘤凝固过程温度呈梯度变化,与热态模拟十分相符。3、不同于传统的垂直下降管,这种顶吹喷枪的管内流型受气液相间压差的影响,产生了一种由环状流过渡为泡状流的流型,不同流型的分布区域与压差的大小有关并且稳定存在；在支管与主管的交叉区域,对于不同的气液比存在三种气液混合相分界面,并各自产生不同的流型；浸没式顶吹气泡群形态在不同的管内流型驱动下有较大差异,表现在深度及宽度两个方面,并证明了气液比为2-5间的生产效果是最佳的。