Le principe de fonctionnement d'un four de fusion du cuivre à gaz repose sur le transfert de chaleur au cuivre grâce à une flamme à haute température générée par la combustion de gaz naturel ou de gaz de pétrole liquéfié (GPL), permettant ainsi sa fusion.

L'ensemble du processus se décompose en plusieurs étapes clés :

Combustion et génération de chaleur : Première étape, le gaz et l'air de combustion sont mélangés dans un rapport précis au sein du brûleur, puis brûlés, libérant une importante quantité de chaleur. Les systèmes avancés utilisent des systèmes de contrôle automatique, tels que des automates programmables (PLC), pour ajuster avec précision le rapport gaz/air et ainsi contrôler l'atmosphère de combustion à l'intérieur du four. Par exemple, une atmosphère légèrement réductrice peut être créée afin de réduire la teneur en oxygène du cuivre en fusion.

Transfert de chaleur et fusion du cuivre : La température élevée générée par la combustion est essentielle à la fusion du cuivre. Le point de fusion du cuivre est d'environ 1 083 °C, mais en production, pour garantir une fusion complète et répondre aux exigences des étapes suivantes, la température du four doit généralement être maintenue entre 1 100 °C et 1 300 °C.

Chauffage direct : Dans certains types de fours, la flamme à haute température et les gaz de combustion chauffent directement le cuivre.

Chauffage indirect : Dans d’autres types de fours, la chaleur est transférée indirectement au cuivre à travers les parois du creuset, résistantes aux hautes températures.

Types et structures de fours courants : Selon l’échelle de production et les exigences du procédé, les fours de fusion du cuivre à gaz présentent plusieurs structures courantes :

Four à creuset : De structure simple, le cuivre est placé dans un creuset pour un chauffage indirect, ce qui empêche efficacement le contact direct entre le cuivre en fusion et les produits de combustion et garantit une composition stable du cuivre.

Four à réverbère : Le combustible brûle dans la chambre de combustion, et la flamme et les gaz de combustion à haute température transfèrent la chaleur au cuivre en fusion dans le bain par rayonnement et convection.

Four vertical : Four à haut rendement et à utilisation thermique optimale, adapté à la production en continu.

Four basculant : La caisse du four peut être inclinée, facilitant ainsi la coulée du cuivre et l’évacuation des scories.