Comprendre les fours à réverbère :leur rôle dans le raffinage des métaux

Un four à réverbère est un type de four de fusion ou d'affinage des métaux utilisé depuis le milieu du XVIIe siècle et plus communément appelé four à sole ouverte. Il fait fondre le minerai contenant du métal en générant des gaz chauds près du toit du four sans que le métal n'entre jamais en contact direct avec la source de combustible utilisée pour le chauffer. Étant donné qu'un four à réverbère est une conception vieille de plusieurs siècles et a une plage de température limitée, il est généralement utilisé pour fondre des métaux non ferreux plus doux que le fer, tels que le cuivre, l'aluminium et l'étain. La conception du four a également été utilisée pour fondre du nickel et des métaux plus dangereux pour l'environnement tels que le plomb, ce qui lui a valu une réputation négative en raison de la quantité de pollution atmosphérique qu'il peut générer.

Les fours industriels peuvent avoir des conceptions complexes ou simples basées sur le degré précis de contrôle de température qu’ils doivent avoir et les types de minerai qu’ils traitent. Le four à réverbère est un modèle plutôt simple qui comporte une chambre fermée généralement rectangulaire avec une dépression en bas au centre appelée foyer. Les flammes chauffées ou les gaz chauds sont dirigés à travers le foyer par le haut, et les gaz d'échappement sont ensuite évacués du four par un ou plusieurs conduits de fumée le long du côté éloigné. Lorsque les gaz chauds et les flammes sont acheminés dans la chambre du four, la paroi opposée agit comme un déflecteur sur lequel ils rebondissent afin de continuer à circuler dans la chambre. L'un des principaux besoins de conception d'un four à réverbère est que le chemin de combustion du combustible soit aussi long et aussi dégagé que possible, car cela permet un chauffage plus intense de l'intérieur et une fusion rapide du minerai.

Alors qu'un four métallurgique peut s'appuyer sur l'un des trois types de transfert de chaleur pour fondre le minerai, de la conduction à la convection et au rayonnement, la conduction ou le transfert de chaleur d'une surface solide à une autre est généralement le plus efficace. Le four à réverbère, en revanche, repose presque entièrement sur la convection et le rayonnement, où la chaleur est transférée au minerai par l'air ambiant. Cela signifie qu'un four à réverbère nécessite beaucoup plus de combustible pour chauffer et fondre le minerai qu'un four réfractaire qui dépend de la chaleur ambiante retenue dans les briques en argile réfractaire pour fondre le métal. Les métaux plus mous tels que le bronze ou les composés comme le verre sont généralement traités dans un four à réverbération car ils ont des points de fusion plus bas, bien que certaines conceptions réverbérantes aient également été utilisées pour traiter l'acier dans des cas particuliers.

Bien que les améliorations apportées aux fours à réverbération, telles que la fabrication de la structure du toit en brique réfractaire pour augmenter le niveau de chaleur, en aient fait une classe de fours de traitement plus polyvalente, ils ont conservé une grande partie de leur conception vieille de plusieurs siècles. Le nom réverbérant lui-même vient de la forme arquée au centre du toit qui permet aux gaz chauds de circuler vers le haut puis de rebondir vers le centre du four. L'emplacement du ou des conduits de fumée pour les gaz d'échappement se trouve généralement au point le plus bas du toit et le point le plus élevé de l'arche du toit se trouve immédiatement au-dessus de l'endroit où le feu et les gaz chauds sont acheminés. Ces changements ont augmenté la plage de température du four à réverbère, ce qui peut donner à la structure extérieure du toit une sorte d'aspect oblong en forme de baleine.

Le four à réverbère est une forme générale du four de puddling, qui utilise le même principe de chauffage par gaz chauds pour fondre le minerai de fer. Cependant, depuis 2011, l'une des principales utilisations des fours à réverbère est de fondre le métal mou du plomb en plomb pur. Ces fours présentent plusieurs faiblesses potentielles où le milieu environnant peut être contaminé par le plomb. Ceux-ci incluent le four fonctionnant sous pression positive, les émissions causées par les fuites de poussière et de fumée puisque le four n'est pas une chambre entièrement scellée, et les rejets de plomb dans l'environnement lorsque le minerai est acheminé dans le four et que les scories ou le métal pur sont éliminés.

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Lien vers les sources

• https://www.dictionary.com/browse/refractory
• https://www.merriam-webster.com/dictionary/reverberatory%20furnace