إعادة تدوير النحاس في الفرن هي عملية تعدين حراري نموذجية تُستخدم لمعالجة خردة النحاس، بهدف تنقية أنواع مختلفة من النحاس (النحاس النقي، خردة النحاس الأصفر، النحاس منخفض الجودة، إلخ) إلى منتجات نحاسية عالية النقاوة (عادةً نحاس الأنود، لمزيد من التكرير الإلكتروليتي). وترتبط عملياتها الرئيسية ببعضها البعض، وتتألف أساسًا من الخطوات التالية:

أولاً، تُعدّ المعالجة المسبقة والتجميع من الأمور الأساسية. يجب تفكيك خردة النحاس، وسحقها، وفرزها لإزالة الشوائب، ثم تعبئتها وضغطها. تُضاف المواد المساعدة على الصهر وعوامل الاختزال بدقة وفقًا للتركيبة لخلق ظروف مستقرة للصهر.

خلال مرحلة الصهر، تنصهر شحنة الفرن عند درجة حرارة عالية، ويتشكل النحاس ككتلة منصهرة، وتتفاعل معظم الشوائب الخفيفة مع المادة المساعدة على الصهر لتكوين الخبث. ويتم الفصل الأولي عن طريق كشط الخبث.

تتمثل الخطوة التالية في التكرير التأكسدي (النفخ)، الذي يحدد نقاء النحاس. يُضخ الهواء أو مادة غنية بالأكسجين في النحاس المنصهر، مما يؤدي إلى أكسدة الشوائب الضارة مثل القصدير والرصاص والزنك بشكل تفضيلي. تدخل الأكاسيد الناتجة إما إلى طبقة الخبث أو تتبخر وتُزال. تتطلب هذه العملية عدة عمليات لتكوين الخبث وكشطه حتى يفي محتوى الشوائب بالمعايير المطلوبة.

يحتوي مصهور النحاس المؤكسد على فائض من الأكسجين، مما يستدعي تكريره بالاختزال. يُضاف عامل مختزل لاختزال أكسيد النحاس الأحادي إلى نحاس، مما يقلل محتوى الأكسجين بشكل فعال، وبالتالي نحصل على مصهور نحاس ذي تركيبة مقبولة.

بعد التكرير، يخضع النحاس المنصهر لعملية الصب، حيث يبرد ويتصلب في آلة الصب لتشكيل صفيحة أنود يمكن استخدامها للتكرير الإلكتروليتي.

يُطبَّق نظام لمعالجة غازات الاحتراق وإعادة تدويرها بيئيًا طوال العملية برمتها. تخضع غازات الاحتراق عالية الحرارة الناتجة أثناء الصهر لعمليات استعادة الحرارة المهدرة، والتبريد، وإزالة الغبار، والتنقية لإزالة الكبريت قبل تصريفها وفقًا للمعايير. يحتوي غبار غازات الاحتراق المُجمَّع على عناصر قيّمة مثل الزنك والرصاص، والتي يمكن استخدامها كموارد.

باختصار، من خلال هذه السلسلة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية، يحقق صهر النحاس المعاد تدويره تنقية فعالة لموارد النحاس المهدرة، مما ينتج عنه ليس فقط منتجات نحاسية عالية القيمة، ولكن أيضًا يجسد المفاهيم المهمة للاقتصاد الدائري والصهر الأخضر.