يعتمد مبدأ عمل فرن صهر النحاس الذي يعمل بالغاز على نقل الحرارة إلى النحاس عبر لهب عالي الحرارة ناتج عن احتراق الغاز الطبيعي أو غاز البترول المسال، مما يؤدي إلى صهره.

يمكن تقسيم العملية برمتها إلى المراحل الرئيسية التالية:

الاحتراق وتوليد الحرارة: هذه هي الخطوة الأولى. يُخلط الغاز والهواء بنسبة محددة في الموقد ثم يُحرق، مُطلقًا كمية كبيرة من الحرارة. تستخدم الأنظمة المتقدمة أنظمة تحكم آلية، مثل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، لضبط نسبة الغاز إلى الهواء بدقة، وبالتالي التحكم في جو الاحتراق داخل الفرن، على سبيل المثال، ضبطه ليصبح جوًا مُختزلًا قليلًا لتقليل محتوى الأكسجين في النحاس المنصهر.

نقل الحرارة وصهر النحاس: تُعد درجة الحرارة العالية الناتجة عن الاحتراق أساسية لصهر النحاس. تبلغ درجة انصهار النحاس حوالي 1083 درجة مئوية، ولكن في الإنتاج الفعلي، ولضمان انصهار النحاس بالكامل وتلبية متطلبات العمليات اللاحقة، عادةً ما يتم ضبط درجة حرارة الفرن بين 1100 و1300 درجة مئوية.

التسخين المباشر: في بعض أنواع الأفران، يقوم اللهب ذو درجة الحرارة العالية وغازات الاحتراق بتسخين النحاس مباشرةً.

التسخين غير المباشر: في أنواع أخرى من الأفران، تنتقل الحرارة بشكل غير مباشر إلى النحاس داخل الفرن عبر جدران البوتقة المقاومة للحرارة العالية.

أنواع الأفران الشائعة وهياكلها: تختلف أفران صهر النحاس التي تعمل بالغاز في أشكالها الهيكلية الشائعة تبعًا لحجم الإنتاج ومتطلبات العملية:

فرن البوتقة: يتميز هذا الفرن ببساطة هيكله، حيث يُوضع النحاس في بوتقة للتسخين غير المباشر، مما يمنع بشكل فعال التلامس المباشر بين النحاس المنصهر ونواتج الاحتراق، ويضمن ثبات تركيبة النحاس.

الفرن العاكس: يحترق الوقود في غرفة الاحتراق، وينقل اللهب وغازات الاحتراق ذات درجة الحرارة العالية الحرارة إلى النحاس المنصهر في الحوض عن طريق الإشعاع والحمل الحراري.

الفرن العمودي: نوع من الأفران عالية الكفاءة، يتميز باستغلال عالٍ للحرارة، وهو مناسب للإنتاج المستمر.

الفرن المائل: يمكن إمالة جسم الفرن، مما يسهل عملية استخراج النحاس وإزالة الخبث.