面对日益枯竭的资源问题,日益加剧的环境问题,我国面临资源和环境的双重挑战。作为有色冶金工业的重要组成部分,铜冶炼工业是能源、资源密集型产业,其能源、资源浪费严重,环境问题突出。为实现节能减排的目标,铜冶炼工业责无旁贷。针对目前铜渣余热回收率低及铜渣中铁回收过程能源消耗高的问题,论文结合冶金渣粒化技术,提出一种铜渣生物质还原-熔渣粒化-余热回收的技术路线。基于铜渣生物质还原过程,论文对生物质热解特性以及生物质热解产物——固定碳对铜渣的还原特性进行了深入的研究。（1）对生物质热解及熔融还原过程进行了热力学分析,还原过程进行了热力学计算。基于炉渣结构共存理论,建立了铜渣熔渣CaO-FeO-Fe₂O₃-SiO₂四元渣系作用浓度计算模型。研究发现生物质热解产物中C与FeO及Fe3O4的反应最容易进行;CaO的加入可改变铜渣体系的平衡,降低熔渣粘度,促进铁硅分离。（2）通过热重实验,研究发现:随着升温速率的提高,热解失重速率逐渐增大;生物质粒径对生物质热解过程影响较小;生物质热解温度区间跟生物质组分有关,当生物质木质素含量高时,热解温度区间向高温区移动;铜渣对生物质热解失重率及失重速率影响不大。（3）通过生物质热解的热态实验,研究发现:生物质热解气主要成分为CO、CO₂、CH₄及H₂;铜渣能够促进热解一次反应及烷烃/烯烃裂解反应,从而提高生物质热解气产量及其中H₂产量;铜渣对不同种类的生物质催化效果不同,在实验选取的生物质中对玉米芯的催化效果最为显著,产气中H₂产量可由15%提高至40%左右;在不同铜渣配比下,生物质热解产气组成不同,在生物质与铜渣配比为1:1时催化效果最好。（4）将Coats-Redfern法与Malek法相结合,筛选出三种生物质热解反应的动力学模型——随机核长大模型（A2模型）。根据随机核长大模型的机理函数确定了热解过程的动力学参数,建立了热解过程的动力学方程。通过分布活化能模型分析了热解过程的活化能分布情况,三种生物质的活化能分布曲线形状不同。玉米芯的活化能分布曲线为“W”形;松木屑及稻草的活化能分布曲线呈现“U”形。（5）以生物质热解产物——固定碳为还原剂进行铜渣还原的热重实验。研究发现:三种生物质对铜渣的还原效果不同,还原率由高到低的排列顺序为松木屑、玉米芯、稻草;随着生物质添加比的增加,铜渣还原率逐渐增高;CaO能够促进铜渣还原反应的进行,在实验所选的添加比下,CaO添加比为1:0.3时还原效果最好;铜渣还原反应遵循未反应核模型——R1模型的机理函数,建立了固定碳对铜渣还原反应动力学方程。