Les fours de fusion du cuivre à basculement (généralement appelés fours à anodes rotatives, fours d'affinage, etc.) sont des équipements essentiels du raffinage pyrométallurgique du cuivre. Leur principale caractéristique est l'utilisation du basculement de la paroi du four pour réaliser des opérations telles que la coulée du laitier et du cuivre. Voici leurs principaux composants et leurs utilisations :

1. Mécanisme de basculement

Utilisations : Ce mécanisme permet la rotation et le basculement de la paroi du four selon un angle précis afin de :

Contrôler la profondeur d'insertion des tuyères ou brûleurs d'oxydation et de réduction.

Réaliser les opérations de coulée du laitier et du cuivre.

Homogénéiser la composition et la température du bain de fusion à l'intérieur du four.

2. Pôle du four et matériaux réfractaires

Utilisations :

Enveloppe du four : Enveloppe extérieure en acier, supportant la structure du four.

Revêtement réfractaire (par exemple, briques magnésie-chrome, briques alumine-magnésie) : Résistant aux hautes températures et à la corrosion, il protège l’enveloppe du four, réduit les pertes de chaleur et prolonge sa durée de vie.

3. Dispositif de tuyères d’oxydation/réduction

Utilisations :

Tuyère d’oxydation : Des tuyères haute pression (air ou air enrichi en oxygène) sont insérées pour oxyder les impuretés telles que le soufre et le fer et les transformer en gaz ou en scories.

Période de réduction : Un tube d’agent réducteur (gaz naturel, ammoniac ou fioul lourd, par exemple) est inséré pour éliminer l’excès d’oxygène du cuivre en fusion et améliorer sa pureté.

4. Système de brûleur

Fonction : Il fournit la chaleur nécessaire au maintien de la température du four (environ 1 200 °C) et compense les pertes de chaleur pendant le raffinage.

Le combustible utilisé est généralement du gaz naturel ou du fioul.

5. Sorties de cuivre et de scories

Fonction : Sortie de cuivre : Située sur un côté du corps du four ; Après inclinaison du four, le cuivre fondu raffiné est coulé dans la poche de coulée.

Sortie des scories/Écrémeur de scories : Sert à éliminer les scories produites pendant la période d'oxydation.

6. Système de récupération des gaz de combustion et de la chaleur résiduelle

Fonction : Conduite de fumée et hotte : Collecte les gaz de combustion (contenant du SO₂, etc.) produits pendant la fusion.

Chaudière de récupération de chaleur : Récupère la chaleur des gaz de combustion, améliorant ainsi l'efficacité énergétique.

7. Appareils de mesure et de détection de la température

Fonction : Thermocouple/thermométrie infrarouge : Surveille la température du four en temps réel.

Orifice de prélèvement : Prélève des échantillons de cuivre pour analyse de composition.

8. Équipements de protection de l'environnement et de traitement des gaz de combustion

Applications :

Système de dépoussiérage (ex. : dépoussiéreur à manches) : Élimine les poussières des gaz de combustion.

Système de désulfuration : Traite le dioxyde de soufre afin de répondre aux exigences environnementales.

Étapes clés du processus

Alimentation : Le cuivre concassé ou liquide est introduit par l’orifice d’alimentation.

Période d’oxydation : Un conduit d’oxydation est inséré ; les impuretés sont oxydées et du laitier se forme. Le corps du four est incliné pour favoriser la réaction.

Période de réduction : Un tube d’agent réducteur est inséré pour éliminer l’oxygène. Le corps du four est incliné pour améliorer l’homogénéité de la réduction.

Coulée du cuivre : Le corps du four est incliné et le cuivre fondu s’écoule par la coulée vers la machine de coulée pour être transformé en plaques d’anodes.

Résumé et caractéristiques

Le four de fusion inclinable offre une grande flexibilité opérationnelle grâce à son mécanisme d’inclinaison. Associé à l’unité d’oxydoréduction pour l’affinage, le système de combustion maintient la température, les matériaux réfractaires assurent la durée de vie du four et le système de protection de l’environnement contrôle les émissions, garantissant ainsi une efficacité et une stabilité élevées de l’affinage du cuivre.