يلعب فرن الأنود دورًا محوريًا في عملية صهر النحاس بالطرق الحرارية المعدنية المعقدة. وهو الجهاز الرئيسي لتنقية النحاس المنفّط أو خردة النحاس عالية الجودة وتحويله إلى نحاس أنود يلبي متطلبات العملية الكهروليتية. ويحدد أداؤه بشكل مباشر نقاء وجودة نحاس الكاثود الناتج.
الوظيفة الأساسية لفرن الأنود هي التكرير العميق. فبينما تزداد نقاء النحاس الخام الناتج عن التكرير في المحول بشكل ملحوظ، إلا أنه لا يزال يحتوي على كميات ضئيلة من الشوائب الضارة بالتوصيل، مثل الكبريت والأكسجين وبعض المعادن النزرة. تتمثل مهمة فرن الأنود في إزالة هذه الشوائب المتبقية بفعالية من خلال تهيئة بيئة فيزيائية وكيميائية عالية الحرارة. يعتمد مبدأ تشغيله بشكل أساسي على تفاعلات الأكسدة والاختزال عالية الحرارة. أثناء التشغيل، يُحقن الأكسجين في النحاس المنصهر عبر فوهات أكسجين متخصصة، مما يرفع درجة حرارة الفرن بشكل أكبر، مع أكسدة الشوائب (وخاصة الكبريت) وتحويلها إلى غازات (مثل ثاني أكسيد الكبريت) أو خبث، والتي تُفصل بعد ذلك. بعد ذلك، يُزال الأكسجين المذاب الزائد بطرق مثل "اختزال سدادة الخشب" أو حقن عوامل الاختزال مثل الغاز الطبيعي، مما ينتج عنه في النهاية صفائح أنود ذات تركيبة موحدة وسطح كثيف ومستوٍ، وتفي بمعايير التحليل الكهربائي.
نظرًا لدرجات الحرارة المرتفعة للغاية التي يتعرض لها فرن الأنود أثناء عملية التكرير، يُعدّ أداء العزل الحراري لفرن الأنود أمرًا بالغ الأهمية. عادةً ما يُبنى الجزء الداخلي من الفرن من طوب حراري عالي الأداء، إلا أن الفجوات بين الطوب تُشكّل نقطة ضعف رئيسية لفقدان الحرارة. لمعالجة هذه المشكلة، تُطبّق عمليات الصهر الحديثة طلاءً متخصصًا مقاومًا لدرجات الحرارة العالية وعازلًا حراريًا على الجزء الداخلي من جدران الفرن بعد اكتمال أعمال البناء. يملأ هذا الطلاء الفجوات بفعالية، مُشكّلًا حاجزًا حراريًا مستمرًا ومتكاملًا يُقلّل بشكل كبير من فقدان الحرارة، مما يُحسّن كفاءة الطاقة ويضمن استقرار درجات حرارة الفرن.
في تصميم المصهر، يُوضع فرن الأنود الدوار عادةً بعد المحول مباشرةً، مما يُنشئ اتصالاً سلسًا للعملية. تسمح مادته الخام، وهي في المقام الأول النحاس المُنفَّط السائل من المحول، بـ"الشحن الساخن" وتُحسِّن الحرارة المُهدرة من العملية السابقة إلى أقصى حد، مما يوفر طاقة كبيرة لإعادة الصهر، ويُجسِّد سعي علم المعادن الحديث نحو كفاءة الطاقة.
باختصار، مع أن فرن الأنود ليس أكبر قطعة في عملية الصهر، إلا أنه الحلقة الأساسية في تحويل النحاس المنفّط إلى نحاس نقي. بفضل تحكمه الدقيق في درجة الحرارة وتقنية التكرير، يُنتج "القالب" المُؤهل - نحاس الأنود - للتكرير الكهربائي اللاحق، ليُشكّل حلقة وصل أساسية في سلسلة صهر النحاس بأكملها.
